玻璃輕石在循環(huán)水養(yǎng)魚(yú)中的應(yīng)用研究

董翔　李靜　宋雨賢

摘? 要：習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想的提出，特別是堅(jiān)持新發(fā)展理念、堅(jiān)持人與自然和諧共生、堅(jiān)持在發(fā)展中保障和改善民生，為循環(huán)水的應(yīng)用實(shí)施提供了重要的理論基礎(chǔ)。工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖模式是解決環(huán)境污染、提高水產(chǎn)品質(zhì)量的有效途徑，以“循環(huán)水養(yǎng)魚(yú)技術(shù)”為核心的封閉循環(huán)水水產(chǎn)養(yǎng)殖提高了漁業(yè)發(fā)展水平，成為實(shí)現(xiàn)漁業(yè)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變的有效途徑，符合節(jié)能、環(huán)保，節(jié)地、節(jié)約用水的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：生態(tài)? 循環(huán)水? 玻璃輕石? 池塘養(yǎng)殖

中圖分類號(hào)：S959? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）01（c）-0080-03

Abstract： The proposal of Xi Jinping Thought on Socialism with Chinese Characteristics for a New Era provides an important theoretical basis for the application and implementation of recycled water， especially for adhering to the new concept of development， maintaining harmony between man and nature， and ensuring and improving people's livelihood in the course of development.The model of industrial circulating aquaculture is an effective way to solve environmental pollution and improve the quality of aquatic products.It has raised the level of fishery development and the effective way to realize the transformation of fishery growth mode， which conforms to the economic development direction of energy conservation， environmental protection， land saving and water saving.

Key Words：Ecological; Circulating water; Glass pumice; Pond farming

1? 項(xiàng)目背景及淮安市現(xiàn)狀

當(dāng)前中國(guó)經(jīng)濟(jì)已進(jìn)入由高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，這對(duì)國(guó)內(nèi)不同區(qū)域?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展提出了新的要求，作為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和大運(yùn)河文化帶上的重要城市，淮安市堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展，自覺(jué)遵循“共抓大保護(hù)、不搞大開(kāi)發(fā)”戰(zhàn)略導(dǎo)向，全力推動(dòng)建設(shè)淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶，著力推進(jìn)全流域生態(tài)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)，打造淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶示范區(qū);大力實(shí)施主體功能區(qū)戰(zhàn)略，明確生態(tài)功能分區(qū)，加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)和自然修復(fù)，提高生態(tài)產(chǎn)品供給能力。馬頭鎮(zhèn)是國(guó)家級(jí)“臺(tái)灣農(nóng)民創(chuàng)業(yè)園”核心區(qū)、江蘇淮安國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園核心區(qū)，境內(nèi)水網(wǎng)縱橫，是黃河、淮河、運(yùn)河交匯之地，在新時(shí)期發(fā)展過(guò)程中，水環(huán)境保護(hù)和優(yōu)化任務(wù)艱巨，馬頭鎮(zhèn)的全面發(fā)展不僅對(duì)淮安市實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展起著重要作用，對(duì)江蘇省鄉(xiāng)村振興和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)起著重要的示范作用。

淮安市水產(chǎn)科學(xué)研究所早在2001年即開(kāi)始了循環(huán)水養(yǎng)魚(yú)技術(shù)的研究，2003年取得了相關(guān)技術(shù)的國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的研究成果，成功申請(qǐng)兩項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利，建成的 “生態(tài)型工廠化養(yǎng)魚(yú)系統(tǒng)”已安全運(yùn)行近10年，該系統(tǒng)運(yùn)用新型過(guò)濾材料、人工濕地和微生物制劑作為水處理的主要手段，是一套具有中國(guó)特色的養(yǎng)魚(yú)系統(tǒng)。該系統(tǒng)養(yǎng)殖用水循環(huán)利用，養(yǎng)殖過(guò)程不使用任何藥物，是名副其實(shí)的節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保、高效的新型水產(chǎn)養(yǎng)殖方式。

生物凈化水處理技術(shù)是工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的核心，主要是利用微生物將水體中的氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀懦鱿到y(tǒng)，其技術(shù)關(guān)鍵是微生物的同化和異化作用。因此，生物填料作為微生物賴以棲息的場(chǎng)所，生物膜的載體，其材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、比表面積對(duì)生物膜的性能有重要影響。生物填料在生物反應(yīng)器中作用十分重要[1]。其性能好壞將直接影響水處理效果，主要需考慮以下3個(gè)方面。

（1）高效性。填料需生物親和性好、有較大比表面積，在填料的有限體積內(nèi)根據(jù)生物接觸氧化的厭氧和好氧的不同要求構(gòu)造不同的功能區(qū)，使厭氧、好氧、兼性厭氧反應(yīng)同時(shí)高效地進(jìn)行。

（2）低成本、無(wú)生物毒性，污水處理量大，用量大、價(jià)廉且易得的填料。

（3）兼顧環(huán)保、綠色、可重復(fù)利用等特性。

近幾年通過(guò)對(duì)廢棄的玻璃進(jìn)行改性，制備成多孔懸浮生物填料-玻璃輕石，為廢棄物的資源化利用提供可靠的途徑。玻璃輕石作為一種新型的無(wú)機(jī)材料，由于其與水土相融和多孔質(zhì)輕抗壓等特性，在廢水處理，城市綠化在綠色“海綿”工程中逐漸顯示的獨(dú)特功能和明顯效果。

玻璃輕石處理養(yǎng)殖水的原理：玻璃輕石是較好的微生物菌吸附載體，表面和內(nèi)部均有密集的氣泡和微孔，由于水體中存在大量的細(xì)菌、真菌、放線菌、土壤原生動(dòng)物等生物種群的生存和繁衍，無(wú)時(shí)不刻地將水中的有機(jī)物分解，微生物的生存需要氧氣，利用玻璃輕石的多孔通氣性能，于微生物結(jié)合后，將玻璃輕石做成玻璃輕石填料球，撒入水中，使水體進(jìn)行曝氧，通過(guò)增加水體氧氣的方法來(lái)促進(jìn)好氧細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖，已達(dá)到增加和加快分解水中有機(jī)污染物的目的。玻璃輕石作為微生物的載體，可實(shí)現(xiàn)微生物負(fù)載量大，與載體結(jié)合牢固，不易脫落，并能保持優(yōu)勢(shì)菌群、將微生物吸附在玻璃輕石上，由于載體上可以提供不同的微環(huán)境，適合于不同種群的微生物菌群的代謝活動(dòng)，利于各種菌群的分布和繁殖。玻璃輕石在生態(tài)循環(huán)水處理中既可用于反濾池的過(guò)濾材料，又可用于人工濕地、人工浮島的建設(shè)[2]。

2? 玻璃輕石在循環(huán)水養(yǎng)魚(yú)技術(shù)中的應(yīng)用研究

利用玻璃輕石材料優(yōu)越的吸附性質(zhì)和懸浮性質(zhì)，與微生物制劑配合，實(shí)現(xiàn)其在生態(tài)型循環(huán)水養(yǎng)魚(yú)工廠中、封閉循環(huán)水池塘養(yǎng)殖中進(jìn)行水處理的應(yīng)用研究技術(shù)，該技術(shù)使用的玻璃輕石價(jià)格低廉，無(wú)毒環(huán)保，是名副其實(shí)的節(jié)能、環(huán)保、高效的新型水處理技術(shù)[3]。

2.1 玻璃輕石在生態(tài)型循環(huán)水養(yǎng)魚(yú)工廠中的應(yīng)用研究

下面主要分析玻璃輕石作為生物填料，并作為生物載體在養(yǎng)殖水中高效、穩(wěn)定運(yùn)行的應(yīng)用技術(shù)研究。研究玻璃輕石啟動(dòng)掛膜和穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中的脫氮除磷效果以及生物膜微生物群落組成結(jié)構(gòu)等方面的特性，分析了不同運(yùn)行參數(shù)對(duì)輕石填料在漁業(yè)水處理運(yùn)行效果的影響規(guī)律，為填料在水處理污染控制中的應(yīng)用提供了一定的思路和依據(jù)。優(yōu)化以玻璃輕石為生物載體移動(dòng)床的工藝形式、工藝參數(shù)，設(shè)計(jì)用玻璃輕石建立人工濕地，選擇種植合適的水草，優(yōu)化以玻璃輕石建立人工濕地進(jìn)行水生態(tài)修復(fù)的工藝參數(shù)。從而形成以玻璃輕石為填料在生態(tài)型循環(huán)水養(yǎng)魚(yú)工廠中高效處理水的應(yīng)用新工藝和新技術(shù)[4]。

2.2 玻璃輕石在封閉循環(huán)水池塘養(yǎng)殖中的應(yīng)用

下面主要進(jìn)行研究玻璃輕石作為過(guò)濾材料，并作為生物載體在封閉循環(huán)水池塘養(yǎng)殖中高效、穩(wěn)定運(yùn)行的應(yīng)用技術(shù)研究。基于新型的玻璃輕石填料為研究對(duì)象，從提升污水的脫氮除磷、COD效率入手，結(jié)合現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)，研究玻璃輕石填料生物膜結(jié)構(gòu)特性、微生物群落分布等微觀特性，探討填料在廢水處理中有機(jī)物、氮磷等主要污染物去除的影響規(guī)律，構(gòu)建基于輕石填料在處理中強(qiáng)化脫氮除磷的最佳工藝特征與控制策略。設(shè)計(jì)用玻璃輕石建立人工濕地，種植水草，研究水草的種類對(duì)水中氨氮、硝態(tài)氮、總磷等參數(shù)的影響。優(yōu)化以玻璃輕石建立人工濕地在封閉循環(huán)水池塘養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究的工藝參數(shù)[5]。同時(shí)使用玻璃輕石作為浮島載體構(gòu)建人工浮島，選擇合適的浮島固定裝置和材料，研究浮島在水面的擺放方式和固定方式，以及植物的選擇和移栽。形成以玻璃輕石為生物填料在封閉循環(huán)水池塘養(yǎng)殖中應(yīng)用的新工藝和新技術(shù)。

2.3 玻璃輕石在封閉循環(huán)水池塘養(yǎng)殖中的應(yīng)用技術(shù)方案

該技術(shù)方案設(shè)計(jì)的工藝流程見(jiàn)圖1。

封閉循環(huán)水池塘養(yǎng)殖工廠的的主要作用單元為以下方面。

（1）過(guò)濾裝置。以用玻璃輕石為主要原料。

（2）微生物制劑。

（3）人工濕地。

人工濕地和人工浮島將由處理能力強(qiáng)的水生植物、底棲的水生動(dòng)物和有益微生物組成，面積占養(yǎng)殖面積的20%。對(duì)于面積較大的水域，可采用人工浮島和人工濕地結(jié)合的方式。使用人工浮島，可節(jié)省土地的使用面積[6]。

使用玻璃輕石為基質(zhì)在池塘上面建立生態(tài)浮島，生態(tài)浮島由若干個(gè)浮島單體組成，浮島單體主要包括浮體框、水生植物、太陽(yáng)能曝氣單元和生物膜載體單元。浮體框材質(zhì)可為高分子材料，浮體框內(nèi)填充負(fù)載有微生物的玻璃輕石，在玻璃輕石內(nèi)種植水生植物，浮島上方設(shè)置有曝氣機(jī)，利用曝氣機(jī)曝氣，能夠局部活化水質(zhì)，增加水體流動(dòng)性，提高水中含氧量。

3? 結(jié)論

利用玻璃輕石優(yōu)越的吸附性質(zhì)，與微生物制劑配合，實(shí)現(xiàn)其在生態(tài)型循環(huán)水養(yǎng)魚(yú)工廠中、封閉循環(huán)水池塘養(yǎng)殖中進(jìn)行水處理的應(yīng)用研究技術(shù)，該技術(shù)使用的玻璃輕石價(jià)格低廉，無(wú)毒環(huán)保，是名副其實(shí)的節(jié)能、環(huán)保、高效的新型水處理技術(shù)。該技術(shù)既解決了池塘養(yǎng)殖用水的凈化問(wèn)題，又能使池塘養(yǎng)殖由靜水養(yǎng)殖變?yōu)閯?dòng)水養(yǎng)殖，甚至流水養(yǎng)殖，既節(jié)約了養(yǎng)殖用水，又大大提高了池塘的生產(chǎn)效力，是“生態(tài)型循環(huán)養(yǎng)殖技術(shù)”又一應(yīng)用嘗試，是對(duì)目前傳統(tǒng)池塘水產(chǎn)養(yǎng)殖革命性的改變，將對(duì)漁業(yè)增長(zhǎng)方式的改變起到重要的引導(dǎo)作用。將這種環(huán)保的生物填料應(yīng)用推廣于養(yǎng)殖業(yè)循環(huán)水的處理中，將對(duì)構(gòu)建綠色、循環(huán)式工廠化養(yǎng)魚(yú)體系具有很重要的意義，同時(shí)對(duì)于玻璃輕石的應(yīng)用可對(duì)以下關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行深入研究。

3.1 玻璃輕石與微生物結(jié)合在過(guò)濾池中的應(yīng)用

利用玻璃輕石填料的質(zhì)輕、大比表面積的特性，與微生物結(jié)合后，研究玻璃輕石填料在反濾池中用于養(yǎng)殖循環(huán)水處理中的應(yīng)用。研究啟動(dòng)掛膜和穩(wěn)定運(yùn)行階段對(duì)有機(jī)物、氮磷污染物的去除效果，探究不同的運(yùn)行參數(shù)對(duì)玻璃輕石填料在漁業(yè)循環(huán)水處理運(yùn)行效果的影響規(guī)律。

3.2 玻璃輕石與微生物結(jié)合在人工濕地中的應(yīng)用

利用吸附了微生物的玻璃輕石建立人工濕地，選擇種植合適的水草，優(yōu)化以玻璃輕石建立人工濕地進(jìn)行水生態(tài)修復(fù)的工藝參數(shù)。濕地系統(tǒng)中的含氮化合物主要包括有機(jī)氮、無(wú)機(jī)氮和顆粒氮。氮的去除作用通過(guò)植物根系組織的吸收、填料吸附沉降及生長(zhǎng)在植物、填料表面的微生物氨化、硝化和反硝化過(guò)程。研究水體因素如溫度、pH等的影響。

3.3 玻璃輕石與微生物結(jié)合在人工浮島中的應(yīng)用

使用玻璃輕石作為浮島載體在池塘上面構(gòu)建人工浮島，選擇合適的浮島固定裝置和材料，研究浮島在水面的擺放方式和固定方式，以及植物的選擇和移栽。形成以玻璃輕石為生物填料在封閉循環(huán)水池塘養(yǎng)殖中應(yīng)用的新工藝和新技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

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