王賢豐， 單洪偉， 張家松， 馬　甡， 李色東

(1廣西壯族自治區(qū)海洋研究所，廣西海洋生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 北海 536000；2中國(guó)海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266000；3中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，廣州 510300；4湛江恒興南方海洋科技有限公司，廣東 湛江 524000)

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甘蔗渣載體填料在海水曝氣生物濾池中的應(yīng)用

王賢豐1,2， 單洪偉2， 張家松3， 馬甡2， 李色東4

(1廣西壯族自治區(qū)海洋研究所，廣西海洋生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 北海 536000；2中國(guó)海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266000；3中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，廣州 510300；4湛江恒興南方海洋科技有限公司，廣東 湛江 524000)

摘要：為研究甘蔗渣作為載體填料用于海水曝氣生物濾池中的可行性，在海水曝氣生物濾池中培養(yǎng)生物膜，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建海水養(yǎng)殖排放水處理系統(tǒng)。通過監(jiān)測(cè)水體總氨氮(TAN)、亞硝酸鹽氮(NO2--N)等水質(zhì)指標(biāo)濃度變化，水體游離細(xì)菌與載體附著細(xì)菌密度變化，評(píng)價(jià)甘蔗渣載體生物濾池的降解效果。結(jié)果顯示，以甘蔗渣為載體的生物濾池掛膜所需時(shí)間為26 d，掛膜完成后甘蔗渣附著可培養(yǎng)總菌和芽孢桿菌密度分別為3×108cfu/g 和7.8×107cfu/g。在處理養(yǎng)殖水體時(shí)，生物濾池中水體氨氮和亞硝酸鹽氮濃度分別控制在0.2 mg/L和0.05 mg/L以下，同時(shí)，水體中芽孢桿菌數(shù)量由3.3×103cfu/L增加至7×104cfu/L，弧菌數(shù)量由4.9×103cfu/L下降至3.1×101cfu/L。研究表明，以甘蔗渣為載體的海水曝氣生物濾池能快速有效地完成掛膜，并在海水養(yǎng)殖排放水處理中取得較好效果。

關(guān)鍵詞：甘蔗渣；生物膜載體；曝氣生物濾池；海水養(yǎng)殖；水處理

水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，養(yǎng)殖用水未經(jīng)處理直接排放，不僅浪費(fèi)資源，污染周邊環(huán)境，同時(shí)也會(huì)將病毒、細(xì)菌等病原生物直接排放到周圍環(huán)境中而增加養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)[1-2]。循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)(RAS)具有節(jié)水、節(jié)地、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)[3-4]。高效的水處理技術(shù)是RAS關(guān)鍵所在，利用生物濾池技術(shù)降解氨氮、亞硝酸鹽氮等可溶性有害物質(zhì)是目前水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理中的研究熱點(diǎn)，也是養(yǎng)殖污染凈化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[5-6]。

生物濾池降解效果主要取決于載體上微生物群落的附著情況及其生理生化活動(dòng)。選擇適宜微生物附著生長(zhǎng)的載體材料及合適的掛膜方式是提高生物濾器凈化功能的關(guān)鍵，也是優(yōu)化處理效能的研究重點(diǎn)[7]。目前生物濾池中常用的載體可分為天然載體(如珊瑚石、貝殼、沸石、活性炭等)及有機(jī)合成載體(如聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯等高分子材料)兩類。這兩類載體雖然在生產(chǎn)實(shí)踐中取得了較好的處理效果，但大多存在使用時(shí)間有限、成本高昂、易產(chǎn)生二次污染等問題，限制了生物濾池凈化技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用[8-9]。為此，研究人員逐漸開始開發(fā)和使用可生物降解的生物膜載體材料，特別是農(nóng)副產(chǎn)品等天然高分子可降解材料，此類材料具有取材容易、價(jià)格低廉、附著面積大、生物親和性好等優(yōu)點(diǎn)，是新載體研發(fā)的重要方向[10-12]。

甘蔗渣作為一種產(chǎn)量巨大的可降解農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中已有較多的應(yīng)用，具有改良底質(zhì)[13]、吸附重金屬離子[14]、減少病害、提高養(yǎng)殖效益等作用，但作為生物濾池載體鮮有報(bào)道。本研究將甘蔗渣用作海水曝氣生物濾池的載體，采用優(yōu)勢(shì)菌種掛膜法培養(yǎng)生物膜，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建生物膜處理系統(tǒng)，探究甘蔗渣基生物膜的降解效能，為甘蔗渣在海水曝氣生物濾池中的應(yīng)用提供理論和技術(shù)支持。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

甘蔗渣：所用甘蔗渣購(gòu)自廣東省湛江市湖光鎮(zhèn)金海糖業(yè)有限公司，選取干凈無(wú)霉變、大小適中的甘蔗渣，經(jīng)篩濾選取40～60目篩網(wǎng)之間的甘蔗渣顆粒，蒸煮、曝曬、消毒(20～30 mg/L漂白粉浸泡2 h)、清洗后裝入網(wǎng)袋(由60目篩絹網(wǎng)制成)。

掛膜菌種：所用菌株為芽孢桿菌BZ5(Bacillussp.)株[15]，由中國(guó)海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供，篩選自浙江省舟山市對(duì)蝦集約化溫棚養(yǎng)殖池塘和集約化高位池養(yǎng)殖池塘，具有高效氨氮降解能力，經(jīng)發(fā)酵后低溫冷凍制成菌粉，菌體濃度約1010～1011cfu/g，經(jīng)活化后使用。

1.2試驗(yàn)場(chǎng)地與生物膜處理系統(tǒng)

本試驗(yàn)在湛江恒興南方海洋科技有限公司進(jìn)行，該公司有大量集約化海水高位池南美白對(duì)蝦(Penaeusvannawei)養(yǎng)殖池塘(鹽度18～30)，并常年進(jìn)行養(yǎng)殖生產(chǎn)。生物膜處理系統(tǒng)(圖1a)由連接管道與4個(gè)串聯(lián)曝氣生物濾池組成，并用水泵與養(yǎng)殖池塘相連接，外置氣泵以控制生物濾池中溶氧。曝氣生物濾池(圖1b)，1個(gè)圓形加厚水桶為一個(gè)生物濾池，水桶直徑90 cm，高100 cm，體積約600 L。每個(gè)桶中放置1個(gè) PVC材料的支架(長(zhǎng)×寬×高：60 cm×60 cm×80 cm，共4層，每層間隔20 cm)，每層平鋪孔徑為2.5 cm的聚乙烯塑料網(wǎng)布，其上放置裝有甘蔗渣的網(wǎng)袋。在第1個(gè)生物濾池上方設(shè)置淋水裝置(由直徑20 mm帶孔的PVC水管制成)，將生物濾池進(jìn)水管出口設(shè)置在底部、出水口在上部，使水流在濾池中由下往上流動(dòng)，從而增加水體與甘蔗渣載體的接觸時(shí)間。

圖1　生物膜處理系統(tǒng)及曝氣生物濾池Fig.1　Biofilm treatment system and biological aerated filter

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1菌種活化

將菌粉與海水按照重量1∶100混合，并以重量比1∶2添加紅糖，在常溫下曝氣活化6～10 h，靜置沉淀10～15 min，取上清液即得到芽孢桿菌BZ5株菌種，密度約為109cfu/mL ，作為接種菌備用。

1.3.2生物濾池掛膜實(shí)驗(yàn)

向生物濾池中泵入對(duì)蝦養(yǎng)殖池海水，浸沒甘蔗渣載體。控制生物濾池中溶氧維持在4～6 mg/L，按照水體體積添加經(jīng)活化的芽孢桿菌BZ5株，使生物濾池中芽孢桿菌密度達(dá)105～106cfu/mL；同時(shí)投加總氨氮和糖蜜，使其在生物濾池中的濃度分別達(dá)到5 mg/L和0.3 g/L，促進(jìn)細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖。在第1次添加的氨氮被降解完全后再添加1次TAN(NH4Cl)。

1.3.3生物濾池的凈化效果

生物濾池掛膜完成后，分別以模擬養(yǎng)殖廢水和實(shí)際養(yǎng)殖水體檢驗(yàn)生物濾池的處理效能。模擬養(yǎng)殖排放水處理實(shí)驗(yàn)：在生物膜處理系統(tǒng)中添加約10 mg/L的氨氮(NH4Cl)，每天測(cè)定生物濾池中總氨氮(TAN)、亞硝酸鹽氮(NO2--N)、硝酸鹽氮(NO3--N)、總氮(TN)濃度；實(shí)際養(yǎng)殖水體降解實(shí)驗(yàn)：排盡生物濾池中的存水，泵入對(duì)蝦養(yǎng)殖池底層水體，監(jiān)測(cè)水體中TAN、NO2--N、NO3--N和TN的濃度變化以及水體游離可培養(yǎng)總菌、芽孢桿菌和弧菌數(shù)量，研究生物濾池的降解能力。

1.4測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1水質(zhì)指標(biāo)

每天使用多功能水質(zhì)檢測(cè)儀(YSI-6600)測(cè)定溫度、pH、溶氧、鹽度等常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)，定期檢測(cè)生物濾池中水體的TAN、NO2--N、NO3--N、TN濃度，測(cè)定方法按照海洋檢測(cè)規(guī)范(2007)分別采用靛酚藍(lán)分光光度法、萘乙二胺分光光度法及鋅鉻還原法[16]，水體中TN采用紫外分光光度法[17]。

1.4.2水體及甘蔗渣載體附著細(xì)菌密度

水體游離細(xì)菌密度測(cè)定：從每個(gè)生物濾池中取水樣1 mL置于已滅菌離心管中，用滅菌海水進(jìn)行10倍稀釋，取稀釋后樣品涂布于2216E固體培養(yǎng)基，將培養(yǎng)基在30 ℃恒溫培養(yǎng)箱中倒置培養(yǎng)48 h后計(jì)數(shù)。其中芽孢桿菌樣品在稀釋前先經(jīng)過80 ℃水浴處理20 min[18]。

甘蔗渣附著細(xì)菌密度測(cè)定：從每個(gè)生物濾池中相同位置取甘蔗渣1 g(濕重)，置于無(wú)菌15 mL離心管中，加10 mL滅菌海水，超聲波震蕩5 min后漩渦震蕩5 min，形成細(xì)菌懸浮液，取其上清液用滅菌海水進(jìn)行10倍稀釋，取稀釋后樣品涂布于2216E固體培養(yǎng)基，將培養(yǎng)基在30 ℃恒溫培養(yǎng)箱中倒置培養(yǎng)48 h后計(jì)數(shù)。其中芽孢桿菌樣品在稀釋前先經(jīng)過80 ℃水浴處理20 min。

1.5數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)中所得數(shù)據(jù)用Excel 2010軟件進(jìn)行處理，水質(zhì)指標(biāo)及細(xì)菌密度以平均值及標(biāo)準(zhǔn)差(Mean±SD)表示。

2結(jié)果與討論

2.1生物濾池掛膜結(jié)果

2.1.1氨氮和亞硝酸鹽氮情況

如圖2所示，在掛膜階段共添加了2次營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在第1次添加時(shí)，氨氮及亞硝酸鹽氮經(jīng)過約15 d被基本降解。在第2次添加時(shí)氨氮快速下降，2 d后即下降至0.06 mg/L，并穩(wěn)定在這一濃度；而亞硝酸鹽氮?jiǎng)t快速積累，經(jīng)2 d時(shí)間升高到2.45 mg/L，之后快速下降，經(jīng)5 d時(shí)間下降至0.12 mg/L，并穩(wěn)定在這一濃度。通常，研究人員將掛膜過程中出現(xiàn)氨氮及亞硝酸鹽氮濃度快速下降階段，即生物濾池中硝化作用的穩(wěn)定發(fā)揮作為生物濾池掛膜成功的標(biāo)志[19-20]。本實(shí)驗(yàn)中，第2次添加營(yíng)養(yǎng)鹽時(shí)，氨氮經(jīng)2 d時(shí)間即基本被降解，亞硝酸鹽氮?jiǎng)t在之后的5 d時(shí)間內(nèi)降解完全，并最終趨于穩(wěn)定，說明此時(shí)生物濾池已完成掛膜，共用時(shí)26 d。

圖2　掛膜階段氨氮和亞硝酸鹽氮的變化Fig.2　Fluctuations of TAN and NO2--N during thestage of biofilm formation

2.1.2游離細(xì)菌和附著菌情況

由圖3可知，由于養(yǎng)殖池塘中細(xì)菌密度較低，故生物濾池中水體起始游離細(xì)菌數(shù)量較少，芽孢桿菌密度僅為3.2×102cfu/mL，在添加營(yíng)養(yǎng)鹽及接種菌后，水體可培養(yǎng)總菌和芽孢桿菌密度均呈先升高后下降趨勢(shì)，最后其密度分別穩(wěn)定于5.04×105cfu/mL 和4.17×104cfu/mL。甘蔗渣附著可培養(yǎng)總菌及芽孢桿菌呈快速上升后維持穩(wěn)定的變化趨勢(shì)，從第7 天起即分別穩(wěn)定于3×108cfu/g和7.8×107cfu/g左右。甘蔗渣載體上附著細(xì)菌密度在第7天后即維持相對(duì)穩(wěn)定，說明生物濾池中生物膜上細(xì)菌群落在數(shù)量上已趨于穩(wěn)定，這也從側(cè)面反映了掛膜階段的完成。

生物濾池的掛膜啟動(dòng)階段是一個(gè)比較費(fèi)時(shí)的過程，而且海水獨(dú)特的高鹽、寡營(yíng)養(yǎng)等特點(diǎn)使得在海水處理中掛膜時(shí)間比生活污水及工業(yè)廢水處理中的時(shí)間要長(zhǎng)。柳瑤等[21]以石英砂為載體研究在流化床生物濾器中掛膜啟動(dòng)過程，發(fā)現(xiàn)淡水和海水環(huán)境中的掛膜時(shí)間分別需要47和60 d。Zhu等[22]研究認(rèn)為海水中生物濾器功能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)需要40～80 d。本實(shí)驗(yàn)以甘蔗渣為載體，采用優(yōu)勢(shì)菌種掛膜法，僅需26 d即可完成掛膜，縮短了掛膜時(shí)間。這一方面可能是因?yàn)楦收嵩旧頌樯镉袡C(jī)體，具有較好的生物親和性，容易被細(xì)菌附著生長(zhǎng)，同時(shí)甘蔗渣也具有較大的比表面積，能在較短時(shí)間附著生長(zhǎng)大量的微生物；另一方面，在掛膜過程中添加了碳源及較高的氨氮濃度，為微生物提供了豐富的營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)了氮循環(huán)菌及其他異養(yǎng)菌的繁殖生長(zhǎng)，從而明顯減少微生物群落結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間，增強(qiáng)了生物膜的去氮能力。此外，在掛膜啟動(dòng)時(shí)添加高濃度的芽孢桿菌，可大大增加水體中初始細(xì)菌數(shù)量，從而縮短生物膜到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間[23]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，甘蔗渣能滿足海水曝氣生物濾池對(duì)載體的要求，能在較短的時(shí)間內(nèi)完成掛膜。

圖3　掛膜階段水體游離細(xì)菌及蔗渣附著菌的變化Fig.3　Changes of bacteria in water and bagasse during the stage of biofilm formation

2.2生物濾池效果

2.2.1模擬養(yǎng)殖廢水試驗(yàn)效果

如圖4所示，氨氮與總氮均呈下降后穩(wěn)定趨勢(shì)，氨氮濃度由起始的11 mg/L，經(jīng)4 d時(shí)間下降至0.06 mg/L，并穩(wěn)定在這一水平；總氮?jiǎng)t在6 d后穩(wěn)定在4 mg/L左右。亞硝酸鹽氮呈先升高后下降的趨勢(shì)，前3 d快速積累至6 mg/L，7 d后下降至0.06 mg/L。實(shí)驗(yàn)過程中硝酸鹽氮呈現(xiàn)緩慢積累趨勢(shì)，最終穩(wěn)定在3 mg/L左右。

圖4　處理模擬養(yǎng)殖廢水時(shí)水質(zhì)變化Fig.4　Changes of water quality parameter

觀察掛膜階段生物濾池中水質(zhì)變化情況發(fā)現(xiàn)，隨著氨氮濃度的下降，均會(huì)出現(xiàn)一個(gè)亞硝酸鹽氮積累的過程。關(guān)于生物濾池中亞硝酸鹽氮積累的現(xiàn)象已有許多研究報(bào)道，Laanbroek等[24]認(rèn)為在生物膜微生物群落中氨化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的增長(zhǎng)速率及氧飽和常數(shù)存在差異，造成兩種細(xì)菌處于不同的空間位置從而產(chǎn)生亞硝酸鹽氮積累的現(xiàn)象；邱立平等[24]研究發(fā)現(xiàn)亞硝酸鹽氮的積累與氨氮濃度過高、溶氧不足及有機(jī)物濃度過高有關(guān)；宋協(xié)法等[7]在研究水力停留時(shí)間對(duì)以無(wú)剩余污泥懸浮型材料為載體的曝氣生物濾池的處理效能時(shí)同樣觀察到亞硝酸鹽氮的積累現(xiàn)象，其原因是進(jìn)入生物濾池的氨氮濃度過高。在本次試驗(yàn)過程中，由于控制了溶氧的變化，因此推測(cè)亞硝酸鹽氮的積累與起始階段添加了較高濃度的氨氮及較高濃度的有機(jī)物有關(guān)。

細(xì)菌對(duì)氮有多種利用途徑，Xiao等[26]對(duì)一株具有較高氨氮去除作用的枯草芽孢桿菌(B.subtilisAYC)研究發(fā)現(xiàn)，其轉(zhuǎn)化路徑為NH4+-N→NO2--N→NO3--N→NO2--N→N2；單洪偉等[27]對(duì)一株溶藻弧菌(VibrioalginolyticusZ5)氮利用途徑進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其對(duì)無(wú)機(jī)氮的利用途徑有兩種，分別是NH4+-N→菌體蛋白和NO2--N→NH4+-N→菌體蛋白。在本次降解試驗(yàn)中，總氮濃度從15 mg/L下降至4 mg/L，氨氮及亞硝酸鹽氮濃度維持在0.05 mg/L以下，實(shí)驗(yàn)中生物濾池溶解態(tài)氮含量大大降低，推測(cè)減少的氮一部分被生物膜吸收，合成自身蛋白，另一部分經(jīng)反硝化作用生成N2溢出系統(tǒng)。其具體的氮轉(zhuǎn)化途徑需要進(jìn)一步研究。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，以甘蔗渣為載體的曝氣生物濾池能有效降低水體氨氮、亞硝酸鹽氮濃度，具有較高的去氮效能。

2.2.2實(shí)際養(yǎng)殖廢水試驗(yàn)效果

實(shí)際養(yǎng)殖水體實(shí)驗(yàn)過程中水體水質(zhì)指標(biāo)及細(xì)菌密度的變化如圖5所示。由于試驗(yàn)時(shí)對(duì)蝦養(yǎng)殖池塘爆發(fā)病害，對(duì)蝦存塘量較低，養(yǎng)殖水體中氨氮、亞硝酸鹽氮等污染負(fù)荷不高而弧菌數(shù)量較多，經(jīng)生物濾池2 d時(shí)間的凈化處理，氨氮和亞硝酸鹽氮分別下降至0.2 mg/L和0.04 mg/L，水體中游離可培養(yǎng)總菌密度略有上升，維持在105cfu/L水平，芽孢桿菌密度大量增加，由起始1.2×103cfu/L上升至5.9×104cfu/L，弧菌密度大幅下降，由起始4.88×103cfu/L下降至7.25×101cfu/L。

圖5　處理養(yǎng)殖水體時(shí)水質(zhì)及細(xì)菌密度變化Fig.5　Changes of water quality parameter and densities of bacteria

微生物群落在海水養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)占據(jù)重要的地位，具有穩(wěn)定養(yǎng)殖環(huán)境、減少病害爆發(fā)、促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)等作用。許多種類的弧菌是海水養(yǎng)殖中常見且危害嚴(yán)重的病原性細(xì)菌或條件致病菌[28]，同時(shí)，養(yǎng)殖環(huán)境中弧菌數(shù)量的多少被許多研究者看作是養(yǎng)殖環(huán)境好壞的標(biāo)準(zhǔn)之一，而芽孢桿菌則作為一種益生菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中廣泛應(yīng)用，并在養(yǎng)殖實(shí)踐中取得了巨大成效[29-30]。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，經(jīng)生物濾池處理后水體中芽孢桿菌數(shù)量增加而弧菌數(shù)量大幅下降，其原因可能是在掛膜啟動(dòng)階段以芽孢桿菌BZ5株為接種菌，使生物膜在成熟時(shí)微生物群落中有大量的芽孢桿菌。因此，在處理養(yǎng)殖水體時(shí)，甘蔗渣載體上附著的芽孢桿菌在繁殖增長(zhǎng)的同時(shí)會(huì)有一部分進(jìn)入水體，從而大量增加水體中游離芽孢桿菌數(shù)量。

黃汝添等[31]研究枯草芽孢桿菌(BacillussubtilisBs-1)發(fā)現(xiàn)其對(duì)大海馬養(yǎng)殖水體中多種弧菌具有顯著的抑制作用；蘇浩等[32]認(rèn)為芽孢桿菌對(duì)鮑魚養(yǎng)殖池中硅藻上的弧菌具有很強(qiáng)的拮抗作用。因此，實(shí)驗(yàn)中弧菌數(shù)量的大幅減少可能是因?yàn)樗w中芽孢桿菌數(shù)量增加，對(duì)部分弧菌產(chǎn)生抑制作用。與此同時(shí)，甘蔗渣載體上附著有數(shù)量巨大的可培養(yǎng)總菌，在凈化養(yǎng)殖水體時(shí)這些細(xì)菌會(huì)慢慢進(jìn)入水體通過競(jìng)爭(zhēng)拮抗作用使弧菌數(shù)量大幅下降，雖然水體中總菌數(shù)量不變，但是群落結(jié)構(gòu)卻得到優(yōu)化，改善了水體菌相，這對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境具有重要意義。

3結(jié)論

以甘蔗渣作為載體、芽孢桿菌BZ5株作為接種菌，在海水曝氣生物濾池中進(jìn)行掛膜試驗(yàn)，并構(gòu)建生物濾池處理系統(tǒng)，研究其凈化效果。試驗(yàn)證明，甘蔗渣很好地滿足了曝氣生物濾池對(duì)載體的要求，經(jīng)26 d即掛膜成功，該生物濾池能快速降解氨氮及亞硝酸鹽氮，并分別將其控制在0.2 mg/L、0.04 mg/L以下，同時(shí)能增加水體中的芽孢桿菌，減少弧菌數(shù)量，改善群落結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)取得了較好的掛膜效果及凈水處理效果。然而掛膜與降解過程中生物膜微生物群落的生理生態(tài)變化、作用機(jī)理等仍需要更深入的研究，其大規(guī)模應(yīng)用于生產(chǎn)也需要更為豐富的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。

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Application of bagasse as substrates in biological aerated filter

WANG Xianfeng1， SHAN Hongwei2， ZHANG Jiasong3， MA Shen2， LI Sedong3

(1GuangxiInstituteofOceanology,KeyLaboratoryofMarineBiotechnologyofGuangxi,BeihaiGuangxi536000,China； 2TheKeyLaboratoryofMariculture,MinistryofEducation,OceanUniversityofChina,QingdaoShandong266003,China；3SouthChinaSeaFisheriesResearchInstitute,ChineseAcademyofFisherySciences,Guangzhou510300,China；4ZhanjiangEvergreenSouthMarineScienceandTechnologyCo.Limited,ZhanjiangGuangdong524000,China)

Abstract：In order to evaluate the feasibility and validity of using bagasse as the substrates in biological aerated filter (BAF), biofilms were cultured in BAF, based on which wastewater treatment system for marine aquaculture was established. The decomposing effect of BAF using bagasse as substrates was evaluated by monitoring the concentrations of water quality parameters such as total ammonia nitrogen (TAN), nitrite nitrogen (NO2--N), etc.. The result showed that it took 26 d for the BAF using bagasse as substrates to form biofilm, while the density of total heterotrophic bacteria and the bacillus attached in bagasse were 3×108cfu/g and 7.8×107cfu/g respectively. During the wastewater treatment, the concentrations of ammonia nitrogen and nitrite nitrogen were controlled below 0.2 mg/L and 0.05 mg/L respectively, and the density of bacillus increased from 3.3×103cfu/L to 7×104cfu/L, while that of vibrio decreased from 4.9×103cfu/L to 3.1×101cfu/L. The study indicates that bagasse as is very efficient in biomass formation, and is a preferable material for BAF in mariculture wastewater treatment.

Key words：bagasse； biofilm carrier； biological aerated filter； mariculture； wastewater treatment

DOI：10.3969/j.issn.1007-9580.2016.03.003

收稿日期：2016-02-11修回日期：2016-05-12

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2011BAD13B10)；公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201103034)

作者簡(jiǎn)介：王賢豐(1989—)，男，碩士，研究實(shí)習(xí)員，研究方向：海水清潔養(yǎng)殖技術(shù)研究工作。E-mail：wang_xfeng@qq.com 通信作者：馬甡(1955—)，男，教授，研究方向：甲殼動(dòng)物增養(yǎng)殖技術(shù)。E-mail：mashen@ouc.edu.cn

中圖分類號(hào)：S959；X703

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1007-9580(2016)03-012-07