条纹斑竹鲨养殖藻丛刷系统水质净化技术的应用

时间:2022-07-23 11:25:02 阅读:

内容摘要:打开文本图片集摘要:利用人工构建的藻丛刷(AlgalTurfScrubber,ATS)系统处理条纹斑

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1.1 试验装置 试验装置主要由4部分组成:鲨鱼养殖池(190cm×175cm×75cm)(a)、藻丛刷系统(b)、生化池+暂留池(c)、蛋白分离器(d)(图1)。藻丛刷系统由有机玻璃制成,处理缸(120cm×30cm×50cm)内放入一块聚乙烯筛绢(100cm×37cm)作为底栖藻类附着基质。筛网通过打磨成小刺状,更利于藻类附着,模拟潮间带底栖藻类生长环境,在筛网上方附有流水管,使水流自上而下通过均匀小孔流过藻丛刷筛网面,藻丛刷下方1/5面积浸入水中。然后流回养殖池,与鲨鱼养殖池形成自循环。试验期间用2支日光灯置于藻丛刷处理缸上方提供光照,光照强度控制在2 500lx,光照时间为每天7:00~19:00,光暗比为12h∶12h。同潮间带底栖藻类所获自然光光照周期基本保持。

1.2 试验设计 养殖池内养殖用水体积为3.25t,共养殖37条条纹斑竹鲨,其中大小为50~80cm的条纹斑竹鲨有22条,15~17cm的15条。试验为期60d,每日上午9:00和下午3:00进行投喂,分别投喂沙丁鱼300g、200g。试验期间分别仅采用生化池+暂留池、蛋白分离器和ATS系统处理养殖用水,整个试验期间不换水。养殖用水由出水口分别流经生化池、蛋白分离器和ATS系统,再分别流入养殖池。

1.3 水样采集及相关测定方法 条纹斑竹鲨养殖池内设置2个取水点,每个取水点取2个平行水样。每隔3d水样一次,按照海洋调查规范第4部分:海水化学要素调查(GB/T12763.4-2007)相关方法测定养殖水体中NO3--N、NO2--N、NH4+-N和PO43--P的含量:NO3--N(锌镉还原法);NO2--N(重氮-偶氮法);NH4+-N(次溴酸钠氧化法);PO43--P(抗坏血酸还原磷钼蓝法)。用盐度计、温度计、便携式pH仪、溶解氧分析仪分别测定养殖水体盐度、温度、pH、溶解氧变化情况,试验期间测得盐度、温度、pH、溶解氧结果如下:盐度31%~33.5‰,温度21.9%~26.9℃,pH8.0~8.06,溶解氧7.7~7.8mg/L。

1.4 底栖藻类收获及测定 每7d收集一次附着基上的藻体,用毛刷刷下的藻体在105℃先烘15min,随后将温度降至65℃再烘5~6h至恒重后称重。

2 结果与分析

2.1 藻丛刷系统对条纹斑竹鲨养殖水体NO2--N的影响 由图2可知,NO2--N含量基本维持在0.03~0.07mg/L范围内,略有下降的趋势,说明这个系统能够有效吸收养殖过程中由于投饵、粪便等正常养殖活动产生的NO2--N。

2.2 藻丛刷系统对条纹斑竹鲨养殖水体NO3--N的影响 由图3可知,NO3--N的含量维持在5.64~9.87mg/L范围内,基本趋于稳定,说明这个系统能够有效吸收养殖过程中产生的NO3--N。

2.3 藻丛刷系统对条纹斑竹鲨养殖水体NH4+-N的影响 如图4所示,条纹斑竹鲨养殖池水体NH4+-N的含量基本维持在0.03~0.07mg/L范围内,说明这个系统能够有效吸收养殖过程中产生的NH4+-N。

2.4 藻丛刷系统对条纹斑竹鲨养殖水体PO43--P的影响 条纹斑竹鲨养殖池水体PO43--P的含量基本维持在1.33~1.78mg/L这个水平范围内(图5),基本趋于稳定,说明藻丛刷系统能够有效吸收养殖过程中产生的PO43--P。

2.5 附着藻类收获生物量 人工聚乙烯筛绢上生长的底栖藻类主要由丝状绿藻组成,且在整个实验期间能保持较好的稳定性和连续性。由表1可知,试验期间收集到藻类的干重,每7d藻类收获量保持在2.584 5~2.720 4g范围内,周期性藻类收获量差异不大。

3 结论与讨论

3.1 观赏鱼养殖中的水质净化技术 在人工养殖水体尤其是观赏水族养殖过程中,各营养物质的来源主要是饵料的投入和养殖对象自身的排泄物,大量营养物质的积累易导致水体恶化。水质日常维护及净化多采用物理方式和生物方式滤除营养盐,无论采用何种方式的最终目的是去除水体中过量的N、P等营养盐或将对养殖对象有害的NH4+-N和NO2--N转化为相对无害的NO3--N[10]。不过观赏鱼对NO3--N也有一定的耐受范围,50mg/L或者更低浓度是其耐受上限。由此可见,传统的水质净化方法存在一定的局限性,而藻丛刷系统的出现可以有效地解决这一问题。

3.2 藻丛刷系统水质净化技术 藻从刷具有设计简单,材料廉价,对运行环境条件要求较低等特点,在水质净化和废水处理方面已经有了一定的应用。藻丛刷基质上附着的大量藻类能够充分利用不同形式N源P源作为营养源,既有效降低了NH4+-N和NO2--N,又有效地降低了NO3--N浓度[11-12],N、P去除效果好。由本次研究表明,在持续投喂和不换水的条件下,60d内条纹斑竹鲨养殖水体的NH4+-N、NO2--N和NO3-N均未出现明显升高,说明借助于底栖藻类对氮磷的吸收特性构建的ATS系统,可吸收养殖鲨鱼因代谢、投饵产生的N、P营养盐,进而使养殖水质维持在稳定水平。表明藻丛刷系统对该水体有着明显的净化作用。马沛明等指出,底栖藻类对NH4+-N较为敏感,当水体中同时存在NH4+-N和NO3--N时,水网藻、刚毛藻水绵等大型绿藻首先利用NH4+-N,待NH4+-N下降到一定程度后,开始利用NO3--N[7]。关于其作用机理也早有报道,由于藻类不能产生有活性的硝酸还原酶,当水体中的NH4+-N浓度很低或近于消耗完时,底栖藻类才NO3--N进行吸收和利用[13]。同样,藻丛刷系统对对奶牛场废水和生活污水中的TN、TP的去除率高达46%~90%[14-15]。与此同时,藻丛刷系统中基质上附着的藻类也具有一定的潜在应用价值。因此,利用藻类处理循环水条纹斑竹鲨养殖水体,具有成本低、能耗少、效率高、收益大、出水溶解氧含量高等特点,是一项非常有潜力的生态环保技术。

3.3 影响藻丛刷系统水质净化效率的因素 藻丛刷系统操作简便,运行过程中不需特殊手段,只要提供合适的基质和光照,控制特定的流速就能正常运行。为了提高藻丛刷系统水质净化效率,本研究自制的藻丛刷水质净化系统由2支日光灯置于藻丛刷处理缸上方提供光照,光照时间为每天7:00~19:00,光暗比为12h∶2h,同潮间带底栖藻类所获自然光光照周期一致。采用瀑布式水流设计促提供适宜流速使底栖藻类生物量达到最高。可以作为藻丛刷系统应用于观赏水族净化的参考。

参考文献

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(责编:张宏民)


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