變形浮床固菌技術原位修復水產養殖水體研究

劉雪梅

（淮陰工學院化學工程學院，江蘇淮安223003）

變形浮床固菌技術原位修復水產養殖水體研究

劉雪梅

（淮陰工學院化學工程學院，江蘇淮安223003）

通過調整EM菌投加前后的浮床徑深比，研究浮床變形率對EM菌負載量、水質指標以及魚苗生長狀況的影響。結果表明，當噴淋密度為5 m3/（m2·h）、浮床高度30 cm時，可獲得EM菌最大負載量；當變形浮床變形率為6，覆蓋面積達到水面1/3時，整個試驗周期內其COD，NH3-N和DO分別穩定維持在18，0.05 mg/L和6～7 mg/L，魚苗的成活率和增質量率較無浮床系統分別提高13，25百分點。

浮床；養殖水體；固菌技術；原位修復

EM作為一種高密度的微生物復合制劑，不含任何化學有害物質，投加到水體后不但可以改良水質，而且能起到防治疾病、促進生長的作用，因而在水產養殖領域得到了廣泛應用[1-7]。在EM菌直接投放模式下，引入系統的微生物分散于水體中，群落的穩定性較低，微生物投入初期效果顯著，但不能持久[8-12]，而常規載體固菌技術則會侵占水體空間，降低養殖密度，從而影響產量和經濟效益[13-19]。在此基礎上，筆者構建了變形浮床，通過在固菌前后調整浮床形狀，實現小范圍固菌、大范圍凈水，在不增加動力消耗的前提下，提高了EM菌修復水體效果的穩定性和持久性，為水產養殖水體的低成本原位修復提供了一個新的思路。

1 變形浮床的構建

將長方形PVC卷板卷成圓柱形，接口處用卡扣固定，放入水面圈隔出獨立水面，PVC板外壁處安裝穩定浮子，定位隔板在水中的深度。將輕質生物陶粒濾料投放到獨立水面中，生物陶粒依靠浮力作用形成厚度均勻的懸浮層。生物濾料用作EM菌固定化的載體。當固菌完成后，放大圓柱所圍面積，懸浮陶粒在相互擠壓作用下改變形狀，厚度變薄，與水體的接觸面變大，固菌浮床的凈水作用得到增強。變形浮床的構造如圖1所示。

2 試驗方案

2.1 浮床固菌試驗

將EM菌原液稀釋100倍后噴灑至浮床的濾料表面，菌液分3次加入，每日噴灑一次。以單位質量濾料的固菌量為指標，通過改變噴灑密度和浮床高度考察最優固菌條件。

菌液采用山東碧清生物制劑廠生產的EM菌，該制劑中含有乳酸桿菌、嗜熱鏈球菌、酪酸菌、放線菌、酵母菌、光合細菌等80余種菌種，活菌總數≥80×108cfu/mL。為模擬水產養殖水質，向水體投加葡萄糖、尿素和磷酸二氫鉀3類營養物，使水體初始BOD，NH3-N，TP的濃度分別為30，0.2，0.04mg/L。

2.2 水體原位修復試驗

浮床濾料固菌完成后，向水體投放羅非魚魚苗及餌料，模擬水產養殖水體環境進行原位修復。每日測定COD，NH3-N和DO這3項水質指標。試驗處理為空白對照組、無變形浮床組和變形浮床組，各處理具體參數列于表1。

表1 水體原位修復試驗設計

2.3 測定項目及方法

2.3.1 固定EM菌量測定 取出單位體積的浮床濾料，以超聲振蕩，取振蕩液以牛肉膏蛋白胨為培養基培養48 h后，用平板計數法測定活菌濃度。

2.3.2 水質指標測定 每日在水箱的表層、中層、底層取樣，測定混合樣的COD，NH3-N和DO，連續測定30 d。COD采用高錳酸鉀氧化法測定；NH3-N采用納氏比色法測定；DO使用LDOTMHQ10便攜式溶氧儀原位測定。

3 結果與分析

3.1 浮床固菌效果

3.1.1 噴淋密度對固菌的影響 選取高度為30 cm的浮床，以不同噴淋密度在其表面噴灑EM菌，測定不同噴淋密度下濾料EM菌的固載量。

從圖2可以看出，當噴淋密度為1m3/（m2·h）時，浮床固菌量上下層差異較大，較小的噴淋密度不利于懸浮濾料充分發揮固菌作用；當噴淋密度達到10 m3/（m2·h）時，由于表面水力負荷過大，菌液停留時間短，浮床截留量減少，固菌量最小。當噴淋密度為5 m3/（m2·h）時，不同深度取樣的菌液濃度相差不大，且保持在1.1×106cfu/g左右。因此，最適噴淋密度為5 m3/（m2·h）。

3.1.2 浮床高度對固菌的影響 選取噴淋密度為5 m3/（m2·h），改變浮床總體高度，測定不同高度浮床的平均固菌量。由圖3可知，當床層較薄時，浮床與外界交換性好，其內部菌液無法達到較高的濃縮倍數，因而固菌量低；隨著浮床高度的增加，固菌量隨之增加。當浮床高度達到30 cm時，固菌量達到1.1×106cfu/g；當浮床高度達到35 cm時，固菌量呈現下降趨勢。故最佳浮床高度為30 cm。

3.2 浮床修復系統運行效果

試驗設計周期為30d，當試驗進行至15d時，空白對照組的氨氮質量濃度達到設定上限（0.13mg/L），再次投加EM菌改良水質；固定浮床組在試驗進行至27 d時，氨氮濃度達到臨界值，因試驗接近尾聲，提前終止該組指標的測定。

3.2.1 COD質量濃度變化情況 由圖4可知，各組COD質量濃度在試驗前期無顯著差別，該階段主要由初期加入并以游離態存在的EM菌發揮主要凈水作用。游離凈水菌在試驗中后期顯著減少，導致空白對照組水質指標迅速惡化。

固定浮床中的B組浮床因與水體接觸面積小，傳質阻力大，無法根本改變后期水質惡化的總體趨勢。固定浮床的C組與水面接觸面積大，但因其初期固菌階段固載的生物量相對較少，因此，試驗初期污染指標呈現上升趨勢，后期因微生物的繁殖作用，水質指標趨于平穩。變形浮床既有較高的微生物量負載量，后期又有較大的水體接觸面積，COD質量濃度穩定在18 mg/L左右。

3.2.2 NH3-N質量濃度變化情況 由圖5可知，在試驗初期各組NH3-N指標呈現小幅升高。15 d時，空白對照組NH3-N質量濃度達到0.13 mg/L，需要再次投加EM以改良水質；變形浮床組基本維持在

0.05 mg/L左右，無大幅度波動。

3.2.3 DO質量濃度變化情況 從圖4可以看出，除了變形浮床組以外，其余各組后期的溶解氧濃度均較低。變形浮床組DO質量濃度始終維持在6～7 mg/L，主要原因在于污染物耗氧分解主要發生在水面部分的浮床處，消耗的溶解氧可得到快速補充，因此，變形浮床內部水體溶解氧始終保持在較高水平。

3.3 魚苗生長狀況

以成活率和增質量率作為魚苗生長狀況的評定指標。由表2可知，直接投加組成活率和增質量率均較低，水質指標的不穩定對魚苗成活及生長具有較大的負面影響。放置浮床后，魚苗成活率和增質量率均有所提高，且變形浮床優于固定浮床。變形浮床的成活率達到93%，增質量率達到83%，分別較空白組提高了13，25百分點。

表2 魚類生長狀況比較

4 結論

變形浮床固菌技術實施簡單，運行期間無動力消耗，可有效改善EM直接投放技術對應的穩定性差、有效時間短的不足，是一種高效低成本的水產養殖水體修復技術。

變形浮床固菌期的最優設計參數為：菌液噴淋密度5 m3/（m2·h），浮床高度30 cm；凈水期間浮床面積占水面面積1/3，厚度為5 cm，COD，NH3-N和DO分別穩定維持在18，0.05，6～7 mg/L。變形浮床組魚苗的成活率和增質量率分別達到93%，83%，較空白組提高了13，25百分點。

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Study on In-situ Remediation of Aquaculture Water Body by Transformable Floating Bed with Fixed Bacteria Technology

LIUXuemei
（College ofChemical Engineering，Huaiyin Institute ofTechnology，Huaian 223003，China）

By adjusting the ratio of diameter to depth of floating bed before and after the EM bacteria cast,the paper studied the effectofdeformationratiooffloatingbedontheEMbacteriaload,waterqualityindexandthegrowthstatusoffry.Theresultsshowedthatwhen spraydensitywas5m3/（m2·h）anddepthofbedwas30cm，theamountoffixedEMbacteriawasthebiggest.Whenthedeformationratiowas6 and the bed water ratio was 1/3，COD,NH3-N and DO were maintained at 18,0.05 mg/L and 6-7 mg/L,respectively in the experimental period.Comparedwiththecontrolgroup,thesurvivalrateandgrowthrateoffryincreasedby13,25percentagepoint,respectively.

floatingbed;aquaculture water body;fixed bacteriumtechnology;in-situ remediation

X52

：A

：1002-2481（2017）01-0098-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.01.25

2016-08-11

淮安市科技支撐計劃（社會發展）項目（HAS2014020）

劉雪梅（1978-），女，遼寧遼陽人，講師，碩士，主要從事環境管理研究工作。