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冷水鱼循环水养殖中的低温氨氮处理技术研究_图文

《 渔业现代化》2014 年第 41 卷第 5 期 

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doi:10.3969 / j.issn.1007?9580.2014.05.004

冷水鱼循环水养殖中的低温氨氮处理技术研究

曹广斌1, 韩世成1, 程启云1,2, 蒋树义1, 陈忠祥1
(1 中国水产科学研究院黑龙江水产研究所,哈尔滨 150070; 2 上海海洋大学工程学院,上海 201306)
摘要:为解决冷水鱼养殖过程中养殖水体中的氨氮累积问题,根据低温生物滤器及臭氧催化氧化处理氨氮的 特点,设计了冷水鱼工厂化养殖氨氮处理系统并进行了试验。 试验基于以臭氧氧化为主、低温生物处理为辅 的处理工艺,试验鱼为虹鳟鱼,养殖密度为 23 kg / m3 ,试验水体约为 10 m3 ,试验周期为 7 d。 结果表明,该系 统能够满足冷水鱼工厂化养殖过程中有关氨氮处理的水质指标要求,处理后的养殖池进水口的水质指标总 氨氮≤0.18 mg / L,硝酸盐氮氮≤29.43 mg / L,亚硝酸盐氮氮≤0.1 mg / L;养殖水体氨氮浓度监测表明,臭氧在 水中残留低于 0.008 mg / L,符合养殖鱼类对水体臭氧浓度的安全要求。 关键词:冷水鱼;氨氮;低温处理;工厂化养殖 中图分类号:S959      文献标志码:A      文章编号:1007?9580(2014)05?017?04

    在冷水鱼工厂化养殖生产中,由于水体循环 使用,一些鱼类排泄物必须及时处理,以确保养殖 生产过程清洁、产品安全。 氨氮( NH3 +NH+4 ) 是养 殖鱼类的主要代谢物之一,在投喂的饲料中,大约 有 40%的蛋白质被鲑鳟鱼转化为氮[1?2] , 形成氨 氮并溶解于水中。 如不进行处理,氨氮就会在养 殖水体中大量积累,从而对养殖鱼类产生毒害作 用。 目前,鱼类养殖水体的氨氮处理可分为物理、 化学、生物及综合处理等多种技术,常温下采用生 物处理是一种成本低、安全可靠的处理方法[3?5] 。 冷水鱼工厂化养殖水温较低(12 ~ 15 ℃ ) ,低温下 生物处理效率低,处理氨氮比较困难[6?7] ,需要庞 大的处理设备和大量的生物滤料,因此会增加设 备投资和运行成本。 臭氧氧化是低温处理水中氨 氮的有效方法之一,氨氮氧化后生成硝酸盐氮或 氮气(N2) 而被消除。 臭氧直接氧化氨氮去除效 率约为 25.8%[8] ,在加入催化剂的条件下,氧化效 率可以大幅度提高[9] 。 但是,臭氧在水中超过一 定浓度会对养殖鱼类和处理微生物产生毒害作 用,使用过程必须加以控制。 由于臭氧在鱼类养 殖系统的浓度受到限制,在低浓度下还不能把氨 氮完全氧化[10] ,因此,研究低温下处理养殖废水

中氨氮的处理办法,对于冷水性鱼类工厂化养殖 具有重要的意义。
本研究在充分发挥臭氧氧化氨氮作用的基础 上,把微生物处理作为氨氮处理的辅助措施,形成 氨氮臭氧氧化与生物处理相结合的低温氨氮处理 系统,使处理后的水质达到工厂化养殖冷水鱼的 要求,对处理过程的臭氧浓度进行了有效控制,为 工厂化冷水鱼养殖水体的氨氮低温处理奠定技术 基础。
1  材料与方法
1.1  试验系统 试验在一个冷水鱼工厂化养殖车间进行,试
验系统包括 8 个直径 1.8 m、水深 0.5 m 圆形养殖 池,溢流 槽、 回 水 槽、 微 滤 机 ( HXGLXB?802 型) 、 水泵( 50JYWQ25?10 型) 、浮球生物滤器( BAF?20 型) 、臭氧发生器( XY?19 型) 、鼓泡塔和进行臭氧 检测与调节的 PLC 控制器等部分组成( 图 1) 。
系统 工 作 时, 从 养 殖 池 底 部 排 出 的 养 殖 废 水,通过溢流槽曝气后进入微滤机进行固体物与 悬浮物过滤,流到回水槽后通过水泵泵入生物滤 器进行氨氮处理,接着再进行氨氮的臭氧氧化处

收稿日期:2014?05?10  修回日期:2014?07?06 基金项目:国家科技支撑计划项目“ 黑龙江等流域冷水鱼健康养殖关键技术集成与示范” ( 2012BAD25B10) ;国家农业行业专项“ 冷水性
鱼类养殖产业化研究与示范” (201003055) 作者简介:曹广斌(1957—) ,男,研究员,研究方向:渔业装备工程。 E?mail: laocao@ hotmail.com

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图 1  氨氮处理试验系统图
Fig.1  System chart of ammonia treatment experiment
理,处理后的水体再回到养殖池循环使用。 为了防止臭氧对养殖鱼类和生物滤器的影响,
系统中 PLC 控制器通过监测养殖池水和回水槽的 臭氧浓度,调节臭氧发生器的电压,控制臭氧的单 位时间产量,使养殖池水的臭氧浓度低于养殖鱼类 的安全浓度(0.008 ~ 0.060 mg / L) [11] ,同时控制回 水槽内的臭氧浓度应低于检出限浓度(5 μg / L)。 1.2  材料
试验鱼为虹鳟鱼,平均体重(430±13) g,每个 养殖池( 包括对照池) 放养 70 尾,约 30 kg,养殖 密度为 23 kg / m3;养鱼饲料为蛋白质含量 43% 的鲑鳟鱼饲料,日食量按 1%鱼体重投喂,每天投 喂 3 次( 9:00,14:00,19:00) 。 产生臭氧的氧气 为工业用氧,纯度不低于 95%,流量 0.2 m3 / h;臭 氧氧化催化剂 NaBr,分析纯,含量不低于 99.0%。 7 个试验池( 每个水体 1.3 m3 ) ,1 个沉淀池( 水体 1.5 m3),1 个生物滤器( 水体 0.4 m3),鼓泡塔水 体为 1.5 m3,合计循环水体为 13.8 m3,对照池水 体 1.3 m3。 水泵流量为 25 t / h。 检测硝酸盐氮、 亚硝酸盐氮的分光光度计型号为 U4100,在线臭 氧检测仪型号为 HACH 9185sc。 1.3  方法
试验前,养殖系统在低温下(12 ~ 15 ℃ ) 运行 24 d,确定生物滤器产生较好作用后,在 12 ℃ 的 水温条件下,用 7 个试验池在系统中进行试验,对 照池水体不参与系统循环,通过水泵在原池水中 循环增氧;利用添加 NaOH 和 NaHCO3 保持水体 pH 值在 7 ~ 7.5 范围[12] 。
氨氮处理:每天 8:00 采水样 1 次,在养殖池 排水口、生物滤器排水口和鼓泡塔排水口各取两

个水样(均为 2 个平行样),在对照池内取一个水 样,一个平行样。 通过检测各个排水口和对照池 水样的氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮,确定氨氮处 理的效果。 NaBr 根据检测结果按以 Br / N 的比值 为 0.4 计算添加量添加到养殖水体。 检测方法 为:氨氮采用纳氏试剂比色法 ( HJ537?2009) , 硝 酸盐氮 采 用 酚 二 磺 酸 分 光 光 度 法 ( GB 7480 ? 87) ,亚硝酸盐氮氮采用 N?(1?萘基) ?乙二胺分光 光度法( GB 7493 ? 87) 。
水中臭氧浓度监测:通过在鱼池和回水槽设 置臭氧检测探头,将检测结果进行 A / D 转换后送 给 PLC 进行在线监测和控制,获得鱼池和回水槽 的臭氧浓度变化值。 测量范围为:0 ~ 20 mg / L,测 量精度±5 μg / L。
2  结果与讨论
2.1  氨氮处理 表 1 表示在系统运行过程中各个采样点的总
氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的变化情况。 养殖 池水体总氨氮的最高浓度为 0.49 mg / L,在 12 ℃ 水温和 pH 为 7 ~ 7.5 条件下,非离子氨最高浓度 为 0.004 3 mg / L,远小于标准要求的 0.002 mg / L, 表明养殖试验池在循环使用养殖水体的情况下, 氨氮指标符合淡水渔业水质国家标准 GB11607? 89 的要求。
由表 1 可知,试验 7 d 后,对照池水体积累了 大量氨氮,浓度达到 30.34 mg / L,从第 2 天起,已 经严重超出养殖水质标准;而养殖试验池排水口 的氨氮浓 度 为 0. 4 mg / L, 进 水 口 的 氨 氮 浓 度 为 0.12 mg / L,符合养殖水质标准。 分析表明,经过 处理后的水体,其氨氮含量在进水口较低,经过养 殖池后,由于鱼类的排泄对养殖水体造成了污染 而使氨氮浓度进一步增加,需要进一步处理,从而 形成了养殖污染—处理—再污染—再处理的循环 利用模式。
通过对表 1 数据的比较可知,养殖池排出废 水中的氨氮经过微滤机和生物滤器处理后,已经 有了一定的下降,再经过臭氧催化氧化处理,总计 约有 95%的总氨氮被处理,只有 5% 左右的氨氮 可能会积累在养殖水体中。 但在实际应用中,循 环系统每天必须有 10% ~ 20% 的换水率[13?14] ,5% 浓度经过稀释后不会引起氨氮的积累。

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表 1  试验期间各采样点相关水质变化 Tab.1  variation of water quality in different treatment stage

氨氮 / ( mg / L)

硝酸盐氮 / ( mg / L)

亚硝酸盐氮 / ( mg / L)

天数 / d 对照池 养殖池 生物滤器臭氧氧化塔 对照池 养殖池 生物滤器臭氧氧化塔 对照池 养殖池 生物滤器 臭氧氧化塔

1 0.05 0.05 0.03

0.02 0.03 0.03 0.09

0.10 0.01 0.02 0.03

0.02

2 5.23 0.28 0.19

0.06 0.23 5.33 5.41

5.39 0.16 0.06 0.08

0.05

3 10.53 0.37 0.26

0.09 1.40 10.86 11.22 10.56 0.19 0.08 0.10

0.07

4 15.86 0.47 0.33

0.11 1.98 16.48 17.74 16.34 0.37 0.13 0.23

0.09

5 21.25 0.49 0.34

0.15 2.23 21.94 22.46 21.05 0.54 0.09 0.21

0.10

6 26.67 0.41 0.31

0.18 2.67 26.72 27.06 25.83 0.75 0.06 0.19

0.09

7 30.34 0.40 0.29

0.12 2.52 30.36 30.75 29.43 0.96 0.07 0.20

0.10

    表 1 数据表明,试验池养殖水体中硝酸盐氮 有了比较大的增加,这是因为系统在运行过程中, 生物滤器硝化了部分氨氮,氨氮被硝化细菌和亚 硝化细菌转换成了硝酸盐氮,由于养殖鱼类对硝 酸盐氮的忍耐度较高,其积累不会对鱼类生长产 生影响。 这也是一些工厂化养殖系统选用生物处 理的主要原因。 根据表 1 也可知道,运行过程中, 试验鱼池进排水中的亚硝酸盐氮氮都没有太大的 变化和积累,这是因为无论是生物处理还是臭氧 氧化处理,亚硝酸盐氮均是反应过程的中间产物, 不会形成太多的积累,不会达到产生毒害作用的 程度。 2.2  臭氧的安全监测
图 2 是养殖试验池臭氧浓度在 PLC 控制下 的变化图。 图 2 表明控制系统在臭氧催化过程中 具有很好的调节作用。 在监测起始阶段,臭氧浓 度快 速 增 加, 到 达 设 定 值 ( 0. 008 ~ 0. 010 mg / L) 后,基本稳定在该值附近,不会产生过高浓度,对 养殖鱼类产生不良影响。 这是因为,当 PLC 监测 系统监测到臭氧浓度高于 0.008 mg / L 后,就会自 动反馈到 PLC 控制系统,从而控制臭氧发生器电 压,降低臭氧的产量,调低鼓泡塔内臭氧的浓度。
养殖鱼类臭氧浓度安全值(0.008 ~ 0.06 mg / L) 是一个比较宽的范围,对于不同的鱼类可以选 择不同的控制指标,抗臭氧能力强的鱼类可以选 择上限,能力低的可选下限。 在满足鱼类安全浓 度的条件下,尽量增加鼓泡塔臭氧浓度,增加催化 氧化的动力,提高处理效率。
在监测回 水 槽 内 的 水 体 臭 氧 浓 度 变 化 过 程

图 2  试验期间养殖池水体臭氧残留浓度变化
Fig.2  variation of dissolved ozone concentration during experiment in culture tank
中,检测结果为检测精度 5 μg / L 的一条线。 表明 在经过溢流槽、微滤机和回水槽的衰减后,养殖水 体内的臭氧已经自动降解到检出限以下。 这是因 为,臭氧在有污染的水中很快就会分解为氧气,其 在 20 ℃ 自来水中的半衰减期为 20 min,在养殖水 体条件下衰减得更快[15] 。 系统循环一次的时间 为 32 min,与臭氧在养殖水体分解的时间基本一 致,因此臭氧不会在水中积累,也不会对生物滤器 产生影响。
3  结论
通过臭氧催化氧化与生物过滤相结合的方式 进行的低温下养殖水体的氨氮处理试验表明,采 用该方式可处理冷水鱼养殖产生的总氨氮的 95%,使冷水性鱼类循环水养殖的水质达到淡水 渔业水质标准的要求;基于 PLC 的臭氧浓度控制 系统安全、可靠,处理过程中水体内的臭氧残留浓 度不会对养殖鱼类和生物滤器产生不良影响。 □

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参考文献
[ 1] ASGARD T, SHEARER K D, Dietary phosphorus requirement of juvenile Atlantic salmon, Salmo salar L [ J ] . Aquaculture Nutrition, 1997( 3) : 17?23.
[ 2] CRIPPS S J, BERGHEIM A. Solids management and removal for intensive land?based aquaculture production systems [ J ] . Aquacultural Engineering,2000, 22(1) : 33?56.
[ 3] MALONE, RONALD F, PFEIFFER, et al. Rating fixed film nitrifying bio?filters used in recirculating aquaculture systems [ J] , Aquacultural Engineering, 2006,34(3) :389?402.
[4] CHO C Y, HYNES J D, WOOD K R, et al. Quantification of fish culture wastes by biological ( nutritional ) and chemical ( limnological ) methods [ C ] / / Proceedings of the First International Symposium on Nutritional Strategies in Management of Aquaculture Waste, University of Guelph. Guelph, Ontario, Canada, June, 1991: 37?50.
[5] GUTIERREZ WING, MARIA TERESA , MALONE. Biological filters in aquaculture: Trends and research directions for freshwater and marine applications [ J ] . Aquacultural Engineering, 2006, 34(3) : 163?171
[6] 陈中祥,蒋树义,刘永,等. 低温工厂化养殖水体氨氮处理微 生物的初步研究[ J] ,农业工程学报,2005,21(8) : 132?136.
[7] 曹广斌, 蒋树义,刘永,等. 双层浮球生物滤器设计及其水产 养殖水处理性能试验[ J] ,水产学报,2005,29(4) :578?582

[8] SHENG H L, CHANG L W. Removal of nitrogenous compounds from aqueous solution by ozone and ion exchange [ J] . Water Research. 1996, 30(8) : 1851?1857.
[9] MIN YANG, KAZUYA UESUGI , HARUKI MYOGA , et al, Ammonia removal in bubble column by ozonation in the present of bromide [ J] , Water Research,1999, 33(8) : 1011?1977.
[10] 刘永,韩世成,陈忠祥,等.冷水性鱼类工厂化养殖中臭氧催 化氧化降解氨氮[ J] ,中国水产科学,2005,12(6) :790?795.
[11] BULLOCK G L, SUMMERFELT S T, NOBLE A C, et al. Ozonation of a recirculating rainbow trout culture system: I. Effects on bacterial gill disease and heterotrophic bacteria [ J] . Aquaculture, 1997, 158(1) : 43?55
[12] 朱明瑞,曹广斌,蒋树义,等.工厂化水产养殖水体的 pH 值 在线自动控制系统[ J] ,水产学报,2007,31(3) :335?342
[13] EMPARANZA, ESTEBAN J M. Problems affecting nitrification in commercial RAS with fixed?bed biofilters for salmonids in Chile [ J] , Aquacultural Engineering, 2009, 41 (2) : 91? 96.
[14 ] MARTINS, CATARINA I M, OCHOLA, et al. Is growth retardation present in Nile tilapia Oreochromis niloticus cultured in low water exchange recirculating aquaculture systems [ J ] . Aquaculture, 2009, 298(1?2) : 43?50.
[15] 周煊亦,房燕,韩世成,等.臭氧处理技术在工厂化水产养殖 中的应用研究[ J] .水产学杂志,2012,25(1) : 49?57.

Research on treatment of ammonia in lower temperature for cold water fish recirculating aquaculture system
CAO Guangbin1, CHENG Qiyun1,2, HAN Shicheng1, JIANG Shuyi1, CHENG Zhongxiang1 (1 Heilongjiang River Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Harbin 150070, China;
2 Shanghai Ocean University, Shanghai 201306,China)

Abstract:In the recirculation aquaculture system, ammonia, one kind of byproduct from the digestion of protein, is the principal nitrogenous waste released by fish. When the ammonia is accumulated and reached high level concentration, it can slow down fish growth and cause tissue damage, even death. Based on the performance of bio?filter and ozone oxidation, an effective ammonia disposal system was designed, which mainly used ozonation of ammonia and bio?filter assisted. Generally, ozone can oxidized ammonia by 25.8% directly, during the efficient of oxidation, adding some catalytic agent can increased it. The efficiency of bio? filter disposing ammonia would be decreased in lower temperature. In order to measure the capacity of disposing ammonia, an experiment was carried out in a cold water fish culture system. The experimental result shown that The design can meet the requirements of water quality index that regarding the handling of ammonia nitrogen in cold water fish factory farming , ammonia≤0.18 mg / L,nitrate≤29.43 mg / L,and nitrite≤0.1 mg / L. Meanwhile, the concentration of ozone in fish culture tank and circuit water tank was measured to ensure the safety of dissolved ozone to cultured fish and bio?filter. The residue of ozone in the water was below 0.008 mg / L, which showed that the treatment process was reliable and safe. Key words:cold water fish; ammonia; lower temperature ammonia treatment; recirculation aquaculture



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