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对虾池塘精养环境的综合微生物修复技术研究

作　者: 陈爱玲
导　师: 张晓华；李秋芬
学　校: 中国海洋大学
专　业: 海洋生物学
关键词: 对虾养殖池塘精养环境微生物生物修复生物净化
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,由于海洋渔业资源衰竭和人们对海洋水产品的需求不断增加,海水养殖业迅猛发展,尤其是对虾养殖业,已经成为海水养殖业的支柱产业。但是由于对虾养殖系统是一个人工控制的生态环境,其中的残饵、粪便等的污染使得对虾养殖环境严重恶化。传统养殖模式已不能适应发展的形势,发展具有自修复功能的对虾池塘精养模式势在必行,因此研究针对该模式的综合微生物修复技术是十分必要的。固定化技术已经广泛应用于海水养殖环境修复中,固定化载体是影响净化效果的一个非常重要的因素。在本研究中,选择了珊瑚石和竹节两种固定化载体,与国内应用较广泛的陶粒的净化效果进行了比较,结果表明,珊瑚石和竹节对氨氮、亚硝酸氮和有机物的净化效果均优于陶粒,尤其是COD的去除率。海水是一个高盐度、寡营养的特殊环境,投加的外源菌常因某种营养物缺乏导致的营养比例失调而很难形成优势菌群,进而净化效果不理想。针对这一现象,我们对添加营养物质对水质净化菌剂净化效果的影响进行了一系列研究,通过计算葡萄糖和磷酸盐的添加量对COD、NH4-N和NO2-N去除率的影响,建立了相关模型。研究发现添加葡萄糖和磷酸二氢钾均明显提高了净化效果,当C：N：P=62.5：4.85：1时,水质净化菌剂对养殖废水中COD的净化效果最佳；当C：N：P=37.5：4.51：1时,对氨氮的去除效果最好；当C：N：P=25：2.97：1时,对亚硝酸氮的净化能力最高。葡萄糖与磷酸盐的添加量与三种污染物去除率的关系可以用二项式曲线表示。利用上述筛选的固定化载体和确定的外源菌所需的营养条件,通过室内模拟探讨了影响二级曝气生物滤池运行效果的因素——污染物浓度和水力负荷,研究了不同污染物浓度下水力负荷对生物滤池净化效果的影响,并建立了相关数学模型。COD、NH4-N和NO2-N的最佳底物浓度分别为20mg/L、0.5mg/L和1mg/L,最佳水力负荷均为50m3/(m3·d)。不同底物浓度下,水力负荷与这3种污染物的去除率均符合二次多项式关系,即V=aH2+bH+c。在室外,将3层滤料的上向流曝气生物滤池与横向流生物滤池串联成两段式生物滤池,并对其净化效果进行了连续两个月的测定,结果显示经过该生物滤池处理的水质完全符合水产养殖的要求。另外,在对虾养殖期结束后,将虾塘底部的淤泥收集,将堆肥化处理引入虾塘沉积物处理,对影响堆肥效果的含水率和调理剂(沙子)添加量进行了研究,并建立了相关模型,为今后虾塘底泥的无害化处理提供了理论依据。本研究从固定化载体的筛选、外源微生物净化所需的营养配比、生物滤池运行参数的室内模拟及室外应用和虾塘底泥的堆肥化处理5个方面进行研究,建立了一整套适用于对虾池塘精养的综合微生物修复技术,与大型藻、贝类养殖、射流式泡沫分离器结合,共同构建了一套对虾池塘精养环境综合修复技术和养殖模式,为实现具有自修复功能的绿色高效对虾池塘养殖提供理论和现实依据。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
1.我国对虾养殖现状及其环境修复研究进展  12-23
  1.1 我国对虾养殖历史及现状  12-13
  1.2 对虾养殖的环境问题  13-15
    1.2.1 富营养化污染  13-14
    1.2.2 药物污染  14
    1.2.3 底泥污染  14-15
  1.3 养殖环境的生物修复  15-17
    1.3.1 植物修复  15-16
    1.3.2 动物修复  16
    1.3.3 微生物修复  16-17
  1.4 微生物固定化技术的应用  17-19
    1.4.1 固定化载体的筛选  18-19
    1.4.2 影响生物滤池处理效果的因素  19
  1.5 底质污染和修复的现状和进展  19-21
    1.5.1 虾塘底质污染  19-20
    1.5.2 虾塘底质修复的现状与进展  20-21
  1.6 本研究的目的和意义  21-23
2.固定化载体筛选的研究  23-30
  2.1 材料与方法  24-25
    2.1.1 试验材料  24
    2.1.2 试验方法  24-25
  2.2 结果  25-27
    2.2.1 固定化载体挂膜后的生物相特点  25
    2.2.2 3种固定化载体挂膜后对氨氮的去除效果  25-26
    2.2.3 3种固定化载体挂膜后对亚硝酸氮的去除效果  26
    2.2.4 3种固定化载体挂膜后COD去除效果  26-27
  2.3 讨论  27-30
    2.3.1 固定化生物膜的形成机理  28
    2.3.2 固定化生物膜净化养殖废水的机理  28-30
3.营养条件对水质净化菌剂净化能力的影响  30-42
  3.1 材料与方法  30-31
    3.1.1 试验材料  31
    3.1.2 试验方法  31
  3.2 结果与分析  31-40
    3.2.1 添加营养盐对水质净化菌剂净化效果的影响  31-33
    3.2.2 不同营养盐添加比例对水质调节剂净化养殖废水的影响  33-36
    3.2.3 葡萄糖和磷酸盐添加量与污染物去除率的相互关系  36-40
  3.3 讨论  40-42
    3.3.1 添加营养物质促进水质净化菌剂净化废水能力的机理  40
    3.3.2 水质净化菌剂净化废水时理想的C:N:P  40-41
    3.3.3 水质净化菌剂去除废水中溶解态有机物、氨氮和亚硝酸氮的过程特征  41-42
4.水力负荷和污染物浓度对二级曝气生物滤池性能的影响  42-50
  4.1 材料与方法  42-44
    4.1.1 实验材料  43
    4.1.2 实验方法  43-44
    4.1.3 数据分析  44
  4.2 结果  44-46
    4.2.1 不同底物浓度下水力负荷对污染物去除率的影响  44
    4.2.2 不同底物浓度下水力负荷与污染物去除率的相关性  44-46
  4.3 讨论  46-50
    4.3.1 水力负荷对污染物去除率的影响  46-49
    4.3.2 底物浓度对污染物去除率的影响  49-50
5.两段式生物滤池在封闭式对虾循环水养殖中的应用  50-61
  5.1 材料与方法  50-54
    5.1.1 对虾封闭式循环水养殖系统构成  51
    5.1.2 两段式生物滤池设计  51-52
    5.1.3 生物滤池管理  52-53
    5.1.4 水质指标的测定  53-54
  5.2 结果  54-59
    5.2.1 两个生物滤池COD去除率的变化情况  54
    5.2.2 两个生物滤池氨氮去除率的变化情况  54-56
    5.2.3 两个生物滤池亚硝酸氮去除率的变化情况  56-57
    5.2.4 两个生物滤池总氮去除率的变化情况  57-59
  5.3 讨论  59-61
    5.3.1 两个生物滤池对污染物去除规律  59
    5.3.2 生物滤池的运行周期  59-60
    5.3.3 复合填料的特点  60-61
6.虾池底泥堆肥修复条件优化  61-70
  6.1 材料和方法  62-63
    6.1.1 材料  62
    6.1.2 方法  62-63
    6.1.3 统计方法  63
  6.2 结果  63-67
    6.2.1 堆肥过程中总有机碳和总氮的变化情况  63-64
    6.2.2 含水率与营养物去除率的关系  64-65
    6.2.3 沙子添加量与营养物去除关系  65-67
  6.3 讨论  67-70
    6.3.1 含水率与污染物去除率的关系  68
    6.3.2 沙子添加量与污染物去除率的关系  68-69
    6.3.3 堆肥过程中总氮和总有机碳含量变化特征  69
    6.3.4 对虾塘底泥进行堆肥处理的意义  69-70
7.小结  70-72
参考文献  72-81
致谢  81-82
个人简历  82

对虾池塘精养环境的综合微生物修复技术研究

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