不同有机碳源及C／N对生物滤池净化效果的影响

第37卷第1期2016年2月渔业科学进展PROGRESSINFISHERYSCIENCESV_0l-37．No．1Feb．，2016DOI：10．11758／yykxjz．20150326002不同有机碳源及C／N对生物滤池净化效果的影响木程海华，2朱建新2①fI．上海海洋大学水产与生命学院中国水产科学研究院黄海水产研究所http：／／www．yykxjz．cn／曲克明2杨志强2刘寿堂。孙德强上海201306；2．农业部海洋渔业可持续发展重点实验室青岛266071；3．海阳市黄海水产有限公司海阳265122)摘要利用生物滤池模拟装置，以实际养殖废水为处理对象，探讨了4种常见有机碳源(葡萄糖、乙醇、红糖和淀粉)及不同碳氮比对有机物去除、硝化反应和异养反硝化作用等生物滤池主要净化过程的影响。碳源初选结果显示，同种碳源下，当C／N从0升高至6过程中，生物滤池对TAN(总氨氮)的去除率呈先升高后降低趋势；当CfN较小时，各组对NO~-N的去除率差异性不显著(P>0．05)，随着C／N继续升高，NO~-N去除率则显著降低fP<0．05)；乙醇组除外，其他3组随着C／N升高，CODM去除率先迅速增大然后趋于稳定；各组NO3．N和TN去除率呈先升高后降低趋势，且变化显著<0．05)，当C／N=4时，分别达到最高值。碳源复选结果显示，在C／N=4条件下，分别添加有机碳源(乙醇、淀粉、红糖和葡萄糖)的4组对TAN、NO3．N、TN和CODrem的去除率显著高于对照组l<0．05)；而对照组NOi—N的去除率最高，达到93．59％；添加乙醇，生物滤池对水体中TAN、NO~-N、N0i—N和TN的去除效果优于其他3种碳源。研究表明，当C／N=4时，乙醇作为外加碳源能很好地提高生物滤池的净化效率。关键词碳源；碳氮比；生物滤池；净化过程中图分类号X172文献标识码A文章编号2095．9869(2016)01．0127．08生物滤池作为封闭循环水养殖系统水处理的核心单元，其工作原理是依靠载体间复杂的微生物生态系统，分解和利用养殖水体中的有机物和溶解态无机氮化物等污染物，从而达到净化目的。其主要反应过程可以分为有机物氧化、硝化反应和反硝化反应(陈江萍，2010；钱伟，2012’)。有机物氧化由异养微生物完成，有机碳源作为异养微生物的食物来源，可以为细胞合成提供物质基础，为其代谢活动提供所需的能量(张云等，2003)。硝化反应是将氨氮和亚硝酸盐氧化成硝酸盐的过程，主要是由一群自养型好氧微生物完成(刘瑞兰等，2005)。当循环水养殖水体中有机碳浓度升高时，会对硝化反应产生抑制作用(Michaudetal，2006)。然而，根据反硝化机理可知，5c(有机碳)+2H，0+4NO2N，个+4OH一+5CO々T反硝化过程中需要消耗有机碳源，有机碳源的不足不利于反应的进行(许文峰等，2007)。因此，水体中有机碳含量会对净化过程产生重要影响。当前，关于有机碳源在循环水养殖系统中的作用和分解转化规律等方面的研究越来越受到国内学者的重视，且主要集中在对生物膜培养过程的影响和对脱氮作用的影响等方面(钱伟等，2012；王威等，2013；刘伶俐国家科技支撑计划课题节能环保型循环水养殖工程装备与关键技术研究(2011BAD13B04)和黄渤海区鱼类工厂化养殖技术集成与示范项目(2011BAD13B07)共同资助。程海华，E—mail：M130101022@163．corn①通讯作者：朱建新，副研究员，E．mail：zhujx@ysfri．ac．ca收稿日期：2015-03．26，收修改稿日期：2015-05．041)陈江萍．海水循环水养殖系统中生物滤器污染物去除机理的初步研究．青岛理工大学硕士研究生学位论文，2010，5-82)钱伟．生物强化反应器净化循环养殖废水的研究．宁波大学硕士研究生学位论文，2012，1-9128渔业科学进展第37卷等，2013)，而关于有机碳源对生物滤池整个净化过程影响的研究则相对不足。一方面，在实验室条件下，主要采用人工配制养殖废水，由于其与实际养殖废水存在差异，不能直接和真实地反映影响效果；另一方面，养殖企业在应用这些碳源时，使用成本是重要的考虑因素。因此，筛选出价格低、效果好的有机碳源非常重要。本研究以半滑舌鳎(Cynoglossussemilaevis)循环水养殖废水为处理对象，选择4种生活中常见的有机碳源——葡萄糖、乙醇、可溶性淀粉和红糖作为外加碳源。分别通过碳源初选和复选研究，探究每种碳源及不同碳氮比下，挂膜成熟的生物滤池对养殖废水净化效果的差异性。从4种碳源中选出最佳碳源及C／N，并探讨净化过程中的污染物去除机理，为选择出高效且经济的外加碳源，为进一步提高生物滤池净水效率和完善循环水高效养殖技术提供理论依据。1材料与方法1．1材料与装置1．1