CN114772711B - 一种生物移动床的快速挂膜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物移动床的快速挂膜方法。该方法包括以下步骤：步骤1：清洗滤料；步骤2：向生物移动床中加入氯化铵；通过添加氯化铵的方式将水体中氨氮浓度维持在10~15mg/L；pH维持在7.0~8.0；碱度维持在50‑150mmol/L；当水体中氨氮浓度在24h内由10mg/L降至0~0.5mg/L时，停止向水体中补充氯化铵；然后，每天使用亚硝酸盐快速检测试剂盒测定水体中的亚硝酸盐浓度，当亚硝酸盐浓度下降速率达到10~15mg/L/d、水体中亚硝酸盐浓度低于0.5mg/L时，将生物移动床中的水排出，此时，生物移动床中生物滤料生物挂膜初步完成。本发明提供了一种快速、安全、实用化的生物移动床挂膜方法，解决生物移动床挂膜效率低的问题，从而加快循环水养殖系统的正常运行及经济产出的进程。
Description
技术领域
本发明属于渔业设施技术领域，具体的说涉及一种生物移动床的快速挂膜方法。
背景技术
循环水养殖模式是一种先进的水产养殖生产方式，它是以工业化手段主动控制养殖水质环境和营养供给，通过物理过滤、生物滤器、杀菌及曝气增氧等主要处理单元处理后，实现养殖用水的循环可持续利用，具有节水、环保、经济、高产和可持续等诸多优点，成为当代水产养殖重要的发展方向之一。生物滤器是循环水系统的核心处理单元，生物滤器包括滴滤池、生物接触氧化池、生物流化床、生物移动床等多种形式，其中，生物移动床是目前技术最先进、应用最广泛的生物滤器。
生物移动床中的滤料可以富集水质净化菌形成生物膜，通过微生物的新陈代谢去除养殖废水中“三态氮”、COD 等溶解性有害物质，其处理结果的好坏直接关系到整套循环水系统的水处理效果。生物膜的生长需不断的从外界环境中汲取营养物质，并受到环境因素的影响，生物膜成熟后才可以发挥稳定的水质净化功能，因此，生物滤器中滤料的生物挂膜是一个漫长的过程，短的达40～50 d，长的可达60-70d，甚至更长，这严重制约了循环水养殖系统正常运行及经济产出的进程，已是循环水养殖系统亟待解决的技术瓶颈之一。因此，当前亟需研究一种快速、安全、实用化的生物移动床挂膜方法，解决生物移动床挂膜效率低的问题，从而加快循环水养殖系统的正常运行及经济产出的进程。
发明内容
本发明提出一种生物移动床的快速挂膜方法，快速、安全、实用化，解决生物移动床挂膜效率低的问题，从而加快循环水养殖系统的正常运行及经济产出的进程。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案为：
一种生物移动床的快速挂膜方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：清洗滤料：将滤料加入生物移动床中，填充比例为生物移动床体积的40-45%；把生物移动床加满水后，关闭生物移动床进出水口，打开曝气增氧设备，使滤料在生物移动床中上下翻滚，1d后排掉生物移动床中的水；
步骤2：将生物移动床加满水后，关闭生物移动床进出水口，向生物移动床中加入氯化铵，打开曝气增氧设备并调整进气量；
步骤3：每天使用氨氮快速检测试剂盒测定水体中的氨氮浓度，使用pH试纸检测水体pH值，使用碱度快速测定试剂盒测定水体中碱度，并根据检测结果向水体补充氯化铵、碳酸氢钠;
步骤4：当水体中氨氮浓度在24h内由10~15 mg/L降至0~0.5mg/L时，停止向水体中补充氯化铵；每天使用亚硝酸盐快速检测试剂盒测定水体中的亚硝酸盐浓度，记录计算亚硝酸盐浓度的下降速率，当亚硝酸盐浓度下降速率达到10~15 mg/L/d且水体中亚硝酸盐浓度低于0.5mg/L时，将生物移动床中的水排出，此时，生物移动床中生物滤料生物挂膜初步完成；
步骤5：重复步骤2~4，使生物膜完全成熟、稳定。
步骤6：将养殖池中转入养殖生物，并将生物移动床进出水口打开，启动运行循环水系统，每天监测生物移动床进出水口的氨氮、亚硝酸盐等水质指标，氨氮、亚硝酸盐的去除率稳定后，表明生物移动床已成功挂膜。
优选地，所述步骤1中，滤料是指聚丙烯材质的立体空心填料；滤料填充比例为生物移动床体积的40-45%。
聚丙烯多面空心填料是好氧生物载体，填料为中空结构，挂膜初期，填料漂浮在水面上，挂膜成功后，填料悬浮在水体中。填料表面生长好氧菌，去除有机物，整个处理过程中同时存在氨氧化和硝化过程。
步骤1过程重复3次即完成滤料清洗；
优选地，所述步骤2中，向生物移动床中加入氯化铵，使水体氨氮浓度达到10~15mg/L，打开曝气增氧设备并调整进气量，使滤料在生物移动床中上下翻滚，进气量不低于1~3m3/h。
生物移动床挂膜的实质是让氨氧化细菌和硝化细菌在K3或K5滤料上附着生长，形成生物膜，从而处理水体中的氨氮和亚硝酸盐。本发明首先是让氨氧化细菌生长起来，氨氧化细菌即亚硝化细菌，在硝化作用过程中负责将铵氧化为亚硝酸盐，实现亚硝化作用，是硝化过程中必不可少的步骤，同时也是其限速反应。水体中氯化铵浓度高时，氨氧化细菌容易生长，因为它需要以氯化铵为营养源，通过氨氧化反应（属于好氧反应）将氯化铵转化为亚硝酸盐。另外，氨氧化细菌将氯化铵转化为亚硝酸盐的氨氧化反应及硝化细菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐的硝化反应均为也是好氧反应，反应过程需要氧气，因此需要向水体中补充氧气。进气量不低于1~3m3/h 既能向水体提供充足的氧气，又能保证滤料在生物移动床中能够保持不停翻滚的状态，不会淤积在生物移动床中，从而产生局部缺氧，而造成厌氧细菌繁殖，导致挂膜失败。
氨氧化细菌和硝化细菌进行正常的代谢需要溶解氧。每毫克氮素经过硝化作用后由氨转变为硝酸根, 整个过程中大约需要 4.75mg左右溶解氧来清除含氮物质释放的电子.
优选地，所述步骤2中， 水体温度应保持在24℃-28℃，水温低时可使用加热装置。
温度对于氨氧化细菌和硝化细菌的生长繁殖和硝化速率有非常大的影响。氨氧化细菌和硝化细菌是中温生长菌氨氧化细菌的最适生长繁殖温度为24-28℃，硝化细菌适宜的生长温度范围为20~30℃。若温度低于10℃以下, 两种细菌的生长显著减慢, 氨氧化作用和硝化作用明显减弱；若温度高于 35℃，则会破坏两种细菌体内的生物酶系统, 造成细菌死亡。
优选地，所述步骤3中，每天使用氨氮快速检测试剂盒测定水体中的氨氮浓度，并根据检测结果向水体补充氯化铵，保持水体中氨氮浓度为8-15mg/L；使用pH试纸检测水体pH值，将pH维持在7.5~8.5；使用碱度快速测定试剂盒测定水体中碱度，使用碳酸氢钠调节水体碱度，并维持在50-150mmol/L。
酸碱度影响氨氧化作用的重要环境因子。此步骤是培养将铵转化为亚硝酸盐的氨氧化细菌，它喜欢偏碱性的环境，其适宜其生长繁殖及氨氧化反应的pH范围为7.5~8.5。
优选地，所述步骤4操作过程中，还使用pH试纸检测水体pH值，将PH维持在7.5~8.5；使用碱度快速测定试剂盒测定水体中碱度，使用碳酸氢钠调节水体碱度，并维持在50-150mmol/L。
酸碱度影响硝化作用的重要环境因子。此步骤是培养将亚硝酸盐转化为硝酸盐的硝化细菌，此硝化细菌喜欢偏碱性的环境，其适宜的 pH 值范围为7.5~ 8.5。
本发明的有益效果：
1、本发明大大加快了生物移动床的挂膜速度，提高了生物膜的挂膜效率，解决了生物移动床挂膜效率低的问题，从而加快循环水养殖系统的正常运行及经济产出的进程。
2、本发明所培养的生物膜，安全、稳定、抗冲击性强，能够适应各种较低端的环境，充分保证了生物移动床的水处理能力和效率及循环水系统运行的稳定性。
3、本发明方法简单、实用、易操作，与其他挂膜方法比较，该方法人力、物力、财力的投入少，成本极低，具有广泛的推广应用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。对本发明做进一步详细的说明，但不限于这些实施例。
实施例1
2021年4月21日，在某公司鱼保中心基地循环水系统中开展生物移动床的挂膜工作，挂膜水温24-25℃，该方法包括以下步骤：
步骤1：清洗滤料：将滤料（聚丙烯材质的立体空心填料：流化床填料K3或K5，河南昌奇水处理材料有限公司）加入生物移动床中，填充比例为生物移动床体积的40-45%；把生物移动床加满水后，关闭生物移动床进出水口，打开曝气增氧设备，使滤料在生物移动床中上下翻滚，1d后排掉生物移动床中的水；上述过程重复3次即完成滤料清洗；
步骤2：将生物移动床加满水后，关闭生物移动床进出水口，向生物移动床中加入氯化铵，使水体氨氮浓度达到10mg/L，打开曝气增氧设备并调整进气量，使滤料在生物移动床中上下翻滚，进气量不低于2m3/h；此时，记录为挂膜第1天；
步骤3：每天使用氨氮快速检测试剂盒测定水体中的氨氮浓度，并根据检测结果向水体补充相应量的氯化铵，保持水体中氨氮浓度为10mg/L；使用pH试纸检测水体pH值，将PH维持在8.0左右；使用碱度快速测定试剂盒测定水体中碱度，使用碳酸氢钠调节水体碱度，并维持在100mmol/L.
步骤4：挂膜开始5天后，水体中氨氮浓度在24h内由10mg/L降至0.3mg/L，此时停止向水体中补充氯化铵；每天使用亚硝酸盐快速检测试剂盒测定水体中的亚硝酸盐浓度，记录计算亚硝酸盐浓度的下降速率，13天后，水体中亚硝酸盐浓度下降速率达到10mg/L/d，且水体中亚硝酸盐浓度低于0.1mg/L，此时将生物移动床中的水排出，即初步完成生物移动床中生物滤料生物挂膜；在此过程中，使用pH试纸检测水体pH值，将PH维持在8.0左右；使用碱度快速测定试剂盒测定水体中碱度，使用碳酸氢钠调节水体碱度，并维持在100mmol/L；
步骤5：重复步骤2~4一次，这一阶段耗时5天，生物膜完全成熟、稳定。
步骤6：将养殖池中转入养殖生物，并将生物移动床进出水口打开，启动运行循环水系统，每天监测生物移动床进出水口的氨氮、亚硝酸盐等水质指标，氨氮、亚硝酸盐的去除率稳定，标志着生物移动床已成功挂膜。
生物移动床挂膜时间为18d。
对比例1
在实施例1的基础上， 步骤4的改为：在水体中氨氮浓度在24h内由10mg/L降至0.3mg/L后，停止向水体中补充氯化铵，每天使用亚硝酸盐快速检测试剂盒测定水体中的亚硝酸盐浓度，记录计算亚硝酸盐浓度的下降速率，当水体中亚硝酸盐浓度下降速率达到5mg/L/d，此时将生物移动床中的水排出。此时，并未完成生物移动床中生物滤料生物挂膜，在大规模养殖鱼类后，实施例1的亚硝酸盐处理效率为85.4%。对比例1的亚硝酸盐的处理效率为34.8%。
对比例2
在实施例1的基础上， 步骤4的改为：在挂膜过程中，使用pH试纸检测水体pH值，用盐酸溶液将pH维持在6.5左右，未使用碳酸氢钠调节水体碱度。这导致生物移动床挂膜失败，无法处理氨氮和亚硝酸盐。
对比例3
在实施例1的基础上， 步骤2的改为：向生物移动床中加入氯化铵，使水体氨氮浓度达到19mg/L，不进气，这导致生物移动床挂膜失败，滤料表面的优势菌为厌氧菌，而非氨氧化细菌和硝化细菌。
对比例4
在实施例1的基础上， 步骤2的改为：向生物移动床中加入氯化铵，使水体氨氮浓度达到18mg/L，打开曝气增氧设备并调整进气量，进气量低于1m3/h。这使滤料在生物移动床无法全部实现上下翻滚，在移动床中有堆积现象，导致部分滤料表面势菌为厌氧菌，而非氨氧化细菌和硝化细菌。在大规模养殖鱼类后，实施例1的对氨氮和亚硝酸盐的处理效率为90.6%和85.4%，对比例4移动床对氨氮和亚硝酸盐的处理效率分别为40.8%和45.6%。
上述实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种生物移动床的快速挂膜方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：清洗滤料：将滤料加入生物移动床中；把生物移动床加满水后，关闭生物移动床进出水口，打开曝气增氧设备，使滤料在生物移动床中上下翻滚，排掉生物移动床中的水；
步骤2：将生物移动床加满水后，关闭生物移动床进出水口，向生物移动床中加入氯化铵，使水体氨氮浓度达到10~15 mg/L，打开曝气增氧设备并调整进气量，使滤料在生物移动床中上下翻滚，进气量不低于2 m3/h；
步骤3：每天使用氨氮快速检测试剂盒测定水体中的氨氮浓度，使用pH试纸检测水体pH值，使用碱度快速测定试剂盒测定水体中碱度，并根据检测结果向水体补充氯化铵、碳酸氢钠;
步骤4：当水体中氨氮浓度在24h内由10~15 mg/L降至0~0.5mg/L时，停止向水体中补充氯化铵；每天使用亚硝酸盐快速检测试剂盒测定水体中的亚硝酸盐浓度，记录计算亚硝酸盐浓度的下降速率，当亚硝酸盐浓度下降速率达到10~15 mg/L/d且水体中亚硝酸盐浓度低于0.5mg/L时，将生物移动床中的水排出，此时，生物移动床中生物滤料生物挂膜初步完成；
步骤5：重复步骤2~4，使生物膜完全成熟、稳定；
步骤6：将养殖池中转入养殖生物，并将生物移动床进出水口打开，启动运行循环水系统，每天监测生物移动床进出水口的氨氮、亚硝酸盐水质指标，氨氮、亚硝酸盐的去除率稳定后，表明生物移动床已成功挂膜。
2.根据权利要求1所述生物移动床的快速挂膜方法，其特征在于，所述步骤1中，滤料是聚丙烯材质的立体空心填料， 滤料填充比例为生物移动床体积的40-45%；
步骤1过程重复3次即完成滤料清洗。
3.根据权利要求1所述生物移动床的快速挂膜方法，其特征在于，所述步骤2中，
水体温度应保持在24℃-28℃，水温低时使用加热装置。
4.根据权利要求1所述生物移动床的快速挂膜方法，其特征在于，所述步骤3中， 每天使用氨氮快速检测试剂盒测定水体中的氨氮浓度，并根据检测结果向水体补充氯化铵，保持水体中氨氮浓度为8-15mg/L；使用pH试纸检测水体pH值，将pH维持在7.5~8.5；使用碱度快速测定试剂盒测定水体中碱度，使用碳酸氢钠调节水体碱度，并维持在50-150mmol/L。
5.根据权利要求1所述生物移动床的快速挂膜方法，其特征在于，所述步骤4操作过程中，还使用pH试纸检测水体pH值，将pH维持在7.5~8.5；使用碱度快速测定试剂盒测定水体中碱度，使用碳酸氢钠调节水体碱度，并维持在50-150mmol/L。
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