CN108101226B - 一种高表面能滤料快速挂膜技术 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种工厂化循环水养殖生物高表面能材料滤料快速挂膜方法，属于水产养殖领域。本发明针对高表面能材料滤料，使用混合营养液对滤料采用浸泡或表面喷涂工艺，同时结合孵育挂膜水体中多种有益菌的添加，促进生物滤料表面生物膜的形成，实现生产条件下的快速挂膜，将生物膜成熟时间由自然挂膜的40～50天缩短至15～20天，加快生物滤池的启动。

Description

一种高表面能滤料快速挂膜技术
技术领域
本发明涉及一种工厂化循环水养殖生物滤料快速挂膜方法，具体涉及一种工厂化循环水养殖生物高表面能材料滤料快速挂膜方法，属于水产养殖领域。
背景技术
水产工厂化循环水养殖具有节约土地资源、水资源和人力资源、生产效率高以及生态环保等优点，对我国水产养殖业的科技进步与产业升级作用巨大。工厂化养殖的水产品以其生态、环保和健康等特点越来越受到广大消费者的青睐，显示出其广阔的市场前景和良好的经济、生态价值。工厂化养殖是未来养殖业发展的必然趋势，且随着研究的深入，必将逐渐取代以前高能耗、高资源消耗、高成本的开放式流水养殖模式。
工厂化循环水养殖的重要环节是养殖污水的处理与循环利用，生物净化则是其核心处理单元。
在封闭式循环水养殖生产系统中，通常向生物滤池中投放滤料，水体中残留的营养物能够促使微生物繁殖，逐渐在滤料表面形成生物膜，利用滤料表面生长的生物膜对养殖污水进行净化处理。生物膜是一种复杂的微型生物群落，其中含有多种菌类、藻类和原生动物等生物，如芽孢杆菌、硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌等有益菌和小硅藻、骨条藻等单细胞或丝状藻类，亦包含无机和有机碎屑等非生命物质。
并且，当前关于工厂化循环水养殖生物滤料快速挂膜的研究较少，现有技术皆是采用较为简单的方式进行滤料挂膜，即直接将滤料投入生物滤池中自然挂膜。
在工厂化循环水养殖生产中，生物滤池滤料表面生物膜多采用自然挂膜方法。即直接将滤料投入生物处理池，通过生物滤池海水中天然存在的细菌、藻类以及其它微型生物对养殖动物残饵、粪便的降解利用，使多种微型生物在滤料表面形成生物膜，但这种方式生物膜成熟速度较慢，生物净化系统启动时间长，并且养殖初期水质极易恶化，生物滤池中的氨氮水平在养殖初期会达到5 mg/L以上，导致养殖动物停止生长甚至发病死亡，这是制约循环水养殖中生物滤池使用的关键问题和主要技术难点之一，因此亟待解决生物膜快速挂膜技术。
目前，国内外在生物处理池内使用的微生物附材（生物滤料）种类很多，效果亦不同，主要有高表面能材料如陶瓷球、陶瓷环、砂砾、沸石等，低表面能材料如塑料环、塑料球、聚乙烯纤维丝毛刷等。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提出了一种工厂化循环水养殖生物高表面能材料滤料快速挂膜方法。该方法针对高表面能材料滤料如陶瓷球、陶瓷环、砂砾、沸石等使用，可以有效促进生物滤料表面生物膜的形成，可实现生产条件下的快速挂膜，将生物膜成熟时间由自然挂膜的40～50天缩短至15～20天，加快生物滤池的启动。
为解决上述技术问题实现发明目的，本发明的具体技术方案如下所述：
一种高表面能材料滤料快速挂膜方法，该方法中的滤料为高表面能材料滤料，包括以下步骤：
（1）生物滤料混合营养液的配制
将鲜活中国蛤蜊加淡水煮熟，按照每300～600 g蛤蜊制备500 ml 蛤汁的比例制备有机营养液；
将制备的有机营养液加热至100℃煮沸后加入柠檬酸铁铵，继续加热，保持温度90～100℃范围内，并不断搅拌，待柠檬酸铁铵完全溶解后，再依次加入硝酸铵、磷酸二氢钾和硅酸钠，搅拌至充分溶解，制备混合营养液，制备的混合营养液中同时包含有机、无机营养成分；然后调节pH值为7.8～8.6，保持为弱碱性，以与天然海水相近；
其中，柠檬酸铁铵、硝酸铵、磷酸二氢钾、硅酸钠的加入量分别为所述混合营养液质量的0.025%、2.5%、0.25%、0.25%。
（2） 生物滤料的表面浸泡
将步骤（1）制备的混合营养液置于水槽中，所述混合营养液温度15℃～20℃条件下，将滤料置入水槽并且位于所述混合营养液液面以下，待滤料饱和吸收混合营养液后，取出并在空气中自然晾干，然后，重复上述浸泡、晾干步骤1～2次；
优选，采用喷雾器盛装混合营养液，然后对滤料表面均匀喷涂，待滤料饱和吸收混合营养液后在空气中自然晾干，然后再重复上述喷涂、晾干步骤1～2次。
利用高表面能生物滤料的表面多孔特性以及所具有的高吸水性和对水中有机颗粒物的吸附能力，使混合营养液中蛤汁的有机质和水中溶解的无机盐类充分渗透入滤料中，通过晾干过程后固定于滤料中。
（3）生物滤料的孵育挂膜
将生物滤料分装于10目的聚乙烯网袋后投放到生物滤池中，并且使得水面没过生物滤料，然后向池中海水添加含有乳酸杆菌50%、芽孢杆菌30%、光合细菌15%和硝化细菌5%的四种有益菌混合的复合微生态制剂，使得海水中有益菌总浓度为（5×104～10×104 ）CFU/ml，控制生物滤池中孵育挂膜海水温度为15℃～20℃，持续自然光或日光灯5000～10000lux条件下光照，期间向生物滤池中持续充气，每分钟总充气量为生物滤池有效水体的2～3%，15～20天即得完整的生物膜。
优选，所述高表面能材料滤料为陶瓷球、陶瓷环、砂砾、沸石。
优选，使用菲律宾蛤仔制备有机营养液。
使用时，将浸泡或喷涂处理后的滤料投放到水中后，吸附于滤料中的营养物通过缓释作用逐渐释放出来，蛤汁中的有机质可以提供有益菌等生长所需的营养物质，硝酸铵、磷酸二氢钾、硅酸钠、柠檬酸铁铵等提供了硅藻等附着藻类生长所需的氮、磷、硅、铁等元素；pH值为7.8～8.6，保持为弱碱性，以与天然海水相近；浸泡的温度、盐度等与所养殖鱼类适合的温盐度基本一致，保证生物膜中所形成的微生物群落能够适应所养殖鱼类的水环境。
本发明针对高表面能材料滤料，使用混合营养液对滤料采用浸泡或表面喷涂工艺，同时结合孵育挂膜水体中多种有益菌的添加，促进生物滤料表面生物膜的形成，实现生产条件下的快速挂膜，将生物膜成熟时间由自然挂膜的40～50天缩短至15～20天，加快生物滤池的启动。
附图说明
图1为实施例1采用高表面能材料滤料快速挂膜方法制备的生物滤料孵育2周后表面生物膜图。
图2为与实施1所用同样的滤料对照组自然生长孵育2周后表面生物膜图。
具体实施方式
实施例1：在山东烟台名贵海水鱼类养殖厂进行滤料挂膜实验。
本例中所用滤料为陶瓷球。
将50kg鲜活中国蛤蜊放入50L淡水中煮熟捞出，再将煮蛤汤汁加热蒸发制备为50L有机营养液，将制备的有机营养液煮沸，然后在温度90～100℃范围内，不断搅拌的同时称取12.5g柠檬酸铁铵溶解于制备的有机营养液中，再依次称取1250g硝酸铵、125g磷酸二氢钾、125g硅酸钠溶解于制备的有机营养液中，配制混合营养液；
其中，所述混合营养液中营养物浓度分别为：NH4 + 为11.251 g/L，NO3 -为 38.757g/L，NO2 - 为0.03 mg/L，PO4 3- 为3.511 g/L，颗粒物干重为0.56±0.14 g/L，无灰分干重为0.40±0.09 g/L；
然后调节pH值为8.2，自然冷却至50℃，保持为弱碱性，与天然海水相近。
在100L玻璃钢水槽中，放入10 kg陶瓷球滤料，倒入25 L混合营养液浸泡2 h，取出滤料在空气中自然晾干后，再次放入水槽中加入25 L营养液浸泡2 h，并取出晾干。
将晾干后的滤料装于10目的聚乙烯网袋中，投放到生物滤池中，并向池水中添加含有乳酸杆菌50%、芽孢杆菌30%、光合细菌15%和硝化细菌5%四种有益菌的复合微生态制剂（＞80×108 CFU/ml），使海水中有益菌总浓度为（5×104～10×104 ）CFU/ml，在水温20℃条件下，利用自然光，保持光照5000～10000lux，池内进行持续充气，每分钟总充气量为有效水体的2～3 %，经2周孵育挂膜后滤料表面的生物膜发育形成，如图1所示。图2为相同时间内自然挂膜滤料挂膜所示图。从图1图2可以发现，与自然挂膜方法相比，本例中采用的方法明显加快生物膜的发育速度，缩短自然挂膜时间20余天。
2周后，本发明方法的滤料表面的细菌总量为0.1×108个/cm2，是对照组的2.3倍；滤料表面附着藻类总量为544×104个/cm2，是对照组表面附着藻类总量245×104个/cm2的2.22倍；滤料单位表面积生物膜无灰分干重为0.44 mg/cm2，是对照组0.25 mg/cm2的1.76倍；氨氮吸收率为137.76mmol/m3·d，是对照组46.07 mmol/m3·d的2.99倍。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (3)

1.一种高表面能材料滤料快速挂膜方法，其特征在于包括以下步骤：并且该方法中的滤料为高表面能材料滤料，
（1）生物滤料混合营养液的配制
将鲜活中国蛤蜊加淡水煮熟，按照每300～600 g蛤蜊制备500 ml 蛤汁的比例制备有机营养液，将制备的有机营养液加热至100℃煮沸后加入柠檬酸铁铵，继续加热，保持温度90～100℃范围内，并不断搅拌，待柠檬酸铁铵完全溶解后，再依次加入硝酸铵、磷酸二氢钾和硅酸钠，搅拌至充分溶解，制备混合营养液，制备的混合营养液中同时包含有机、无机营养成分；然后调节pH值为7.8～8.6，保持为弱碱性，以与天然海水相近，
其中，柠檬酸铁铵、硝酸铵、磷酸二氢钾、硅酸钠的加入量分别为所述混合营养液质量的0.025%、2.5%、0.25%、0.25%；
（2） 生物滤料的表面浸泡
将步骤（1）制备的混合营养液置于水槽中，所述混合营养液温度15℃～20℃条件下，将滤料置入水槽并且位于所述混合营养液液面以下，待滤料饱和吸收混合营养液后，取出并在空气中自然晾干，然后，重复上述浸泡、晾干步骤1～2次；
（3）生物滤料的孵育挂膜
将生物滤料分装于10目的聚乙烯网袋后投放到生物滤池中，并且使得水面没过生物滤料，然后向池中海水添加含有乳酸杆菌50%、芽孢杆菌30%、光合细菌15%和硝化细菌5%四种有益菌混合的复合微生态制剂，控制海水中有益菌总浓度为5×104～10×104 CFU/ml，控制生物滤池中孵育挂膜海水温度为15℃～20℃，持续自然光或日光灯5000～10000lux条件下光照，期间向生物滤池中持续充气，每分钟总充气量为生物滤池有效水体的2～3%，15～20天即得完整的生物膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（2）采用喷雾器盛装混合营养液，然后对滤料表面均匀喷涂，待滤料饱和吸收混合营养液后在空气中自然晾干，然后再重复上述喷涂、晾干步骤1～2次。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述高表面能材料滤料为陶瓷球、陶瓷环、砂砾、沸石。
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