循環水養殖中不同載體生物濾器的水質凈化效果分析

摘要為比較3種不同濾料在封閉循環水養殖中水體凈化效果，通過構建3套封閉循環水養殖試驗系統，分析了在相同體積的濾器中毛刷濾料、移動床濾料和結構濾料3種不同生物濾料對生物過濾硝化作用效果的影響關鍵詞養殖污水；生物濾料；硝化效率；運行方式；封閉循環水養殖

中圖分類號S959，X172文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）24-08198-02

Water Purification Effect of Biofilters Packing within Different Media in Recirculating Aquaculture Systems

SONG Benben et al （Key Laboratory of Fishery Equipment and Engineering， Ministry of Agriculture， Fishery Machinery and Instrument Research Institute， Chinese Academy of Fishery Sciences， Shanghai 200092）

AbstractTo study water purification effect of these samesize biofilters packing with different media in recirculating aquaculture systems （RAS）， three RAS systems were designed and constructed to explore and discuss the differences of nitrification efficiency of the brusher media， movingbed media and structural media. This study showed that， there are no significant differences on TAN （Total Ammonium Nitrogen） removal rates among three kinds of media in same size biofilters， but VTR （Volumetric TAN Removal Rate） significantly. The mean VTR values of brusher media， movingbed media and structural media respectively are （18.66±9.30）， （62.19±30.49）， （16.34±7.87 ） g/（m3·d）. The VTR values are significantly different between moving bed and stationary bed operation schemes. Moving bed VTR is significantly higher than stationary bed biofilters packed within brusher media and structural media（P<0.01）.

Key words Aquaculture wastewater； Biofilter media； Nitrification efficiency； Operation scheme； Recirculating aquaculture system

生物濾器在高密度封閉循環水養殖水處理中發揮著核心作用，具有去除氨氮、亞硝酸鹽氮、有機物和CO2等功能，是封閉循環水養殖系統成功運行的關鍵[1]。目前，國內工廠化循環水養殖常用的生物濾器有毛刷狀彈性填料濾池、結構化填料濾池、移動床、流化砂床和珠式生物濾器等多種生物過濾水處理方式，其中每種生物濾器均使用不同的生物濾料。按照不同的運行方式，浸沒式生物過濾器大體可分為固定床生物濾器和移動床生物濾器[2-4]。生物濾料是生物濾器的核心，為微生物的生長附著提供基質[5]。不同濾料、不同運行方式和不同工藝組合形式等都對生物濾器的水處理效果具有重要的影響。不同濾器形式性能各有優劣，價格各不相同，評價標準不一，導致在封閉循環水養殖系統設計中存在性價比、能耗、空間利用和體積比等重要參數不統一，難以做到客觀評價[6-7]。基于此，筆者通過比較同一種生物濾器中3種不同濾料的養殖污水處理效果，探討不同濾料的硝化作用差異，以期為各種生物濾料的科學合理使用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1試驗設計設計并構建3套中試規模羅非魚封閉循環水養殖系統（圖1），不同運行方式對VTR有極顯著影響，移動床的VTR明顯高于毛刷濾料與結構濾料的固定床式生物濾器，差異極顯著（P<0.01）；同屬于固定床的毛刷濾料與結構濾料之間差異不顯著（P>0.05）。這是由于移動床通過移動床濾料流化過程使移動床濾料均勻分布，增大生物膜與污水的傳質面積，強化氣液兩相間的傳質過程，提高溶解氧、底物、代謝產物等物質的傳質速率和利用率[15]，豐富了好氧微生物種群（尤其是硝化細菌）從而提高移動床生物濾器的硝化效率[4]。

從經濟性、硝化效率、耐久性和比表面積等方面[16-17]綜合考慮，毛刷濾料、移動床濾料和結構化濾料等3種濾料在養殖廢水處理中各有優劣，都有著廣泛的應用前景。該試驗表明在一定體積的生物濾器中，3種濾料對TAN去除率的影響差異不顯著，但VTR差異較大。不同運行方式對VTR有極顯著影響，移動床的VTR明顯高于毛刷濾料與結構濾料的固定床式生物濾器，差異極顯著。筆者僅對該HRT10.5 min、水溫24～30 ℃下的不同生物濾料水處理效果進行了比較，進一步研究各種工況、運行形式和組合形式下不同濾料的水處理效果以及生物濾器的最佳工況參數與運行管理方式，為生物過濾在工業化循環水養殖中的組合運用與管理提供參考，對提高生物過濾技術的穩定性與高效性、推動工業化養殖的發展有著重要意義。

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