广西工厂化循环水养殖石斑鱼水质处理效果

刘旭佳，王志成，熊向英，梁志辉，王贤丰，姚坤志

(1 广西海洋研究所，广西海洋生物技术重点实验室，广西 北海 536000；2 广西海洋研究所，工程技术中心，广西 北海 536000；3 华中农业大学水产学院，湖北 武汉 430070)

工厂化循环水养殖具有用水量少、养殖密度高、易于控制生长环境、饲料利用率高、排放的废水废物少、对环境无压力或很小、不受外界气候影响、可实现常年生产的特点[1-3]。中国的循环水养殖系统主要应用于鲆鲽类养殖[4]。广西沿海海域鱼类工厂化循环水养殖研究还是空白状态。随着城镇化和沿海工业的不断发展，海水养殖的空间不断被压缩，可养殖面积逐渐减少，传统海水网箱养殖的港湾水域已基本饱和，研发、推广工厂化循环水养殖技术，可推动广西海水养殖生产方式的转变，解决沿岸养殖面临的土地、环境和生态等诸多问题。

通过集成海水养殖、生化处理、设施工程、环境工程、电器自控、水质监控等技术，建立一套适合广西地区应用的工厂化循环水养殖系统，并使该系统达到循环用水、节能、环保、高产、高效的生产要求。筛选适合于广西地区循环水养殖的海洋鱼类品种，根据南方特点研究出生物净化技术，以期为改善广西沿海生态环境、减少养殖废水对环境的污染提供基础数据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 养殖设施

选取广西海洋研究所竹林海水增养殖试验基地B7车间为试验车间，车间总面积520 m2，原有20口养殖池，经改造后用于试验养殖的水池13口，每口池面积5.1 m×3.4 m(17.34 m2)，养殖水深0.9 m，有效养殖水体15.6 m3/口。自动沉降池2口，蛋白质分离器占1口池，生物过滤系统经3口池改造，海马齿浮床和紫外杀菌池1口。选取广西养殖较多的鞍带石斑鱼(Epinepheluslanceolatus)和珍珠龙趸(pearlgentian)作为试验鱼种[5-6]，养殖周期为2018年8月22日—2018年9月21日。循环水养殖系统处理流程：鱼池→沉淀池→蛋白质分离器→生物滤池→海马齿浮床→紫外杀菌→鱼池(图1)。

图1 循环水养殖系统示意图Fig.1 Schematic diagram of recirculating aquaculture system

1.2 生物过滤池设计

生物过滤分成A、B、C三个过滤通道(图2)，每个通道在水流方向上分别有三级生物过滤池，其中A、B两个通道相同，均采用商品滤料，由珊瑚石作为一、二级生物过滤和生化球作为三级过滤，C通道由珊瑚石作为一级过滤和椰子壳碎作为二、三级过滤。各生物过滤池滤料参数见表1。珊瑚石、生化球装于网目孔径60目、规格为320 mm×450 mm的网袋后置于生物过滤池中使用，椰子壳碎装于自制网袋后放入生物过滤池，采用优势菌种法培养生物膜，使用的菌种为广州东麟环保科技有限公司的益生菌制剂，其优势菌种主要为硝化细菌。

图2 生物过滤池示意图Fig.2 Schematic diagram of biological filter表1 各生物过滤池设计方案Tab.1 Design plan of biological filters

滤料名称规格生物滤池装填率珊瑚石孔隙率≥90%吸附率≥80%A、B通道一、二级生物过滤池C通道一级生物过滤池30%生化球?傜f 42 mmA、B通道三级生物过滤池50%椰子壳碎—C通道二、三级生物过滤池70%

1.3 海马齿浮床设计

在海边收集海马齿，剪取平均长度5～10 cm、茎节数3～4节的枝条进行扦插。海马齿浮床由塑料网片和泡沫球制成，根据实验池面积大小，设计6个浮床。每个网片约300个扦插植株，保证1～2个茎节在水面下，利于正常生根。

1.4 养殖管理、水样处理与分析

1.5 细菌测定

水体游离细菌密度测定：从生物滤池中取水样1 mL，置于已灭菌离心管中，用灭菌海水分别进行10倍(10×)、100倍(100×)、1 000倍(1 000×)、10 000倍(10 000×)稀释，取稀释后样品涂布于2216E固体平板，每个稀释度做2个重复，将平板在30 ℃恒温培养箱中倒置培养48 h后，选择菌落数在30～300个的稀释度计数，2个重复取其平均值。

2 结果

2.1 COD含量变化

各池COD 质量浓度随时间而变化(图3)。沉淀池、蛋白质分离器处理池、生物滤池A、B、C通道、ABC通道汇总池、海马齿浮床池、紫外杀菌池处理后的COD质量浓度均显著低于养殖池(P<0.05)，各处理池间均无显著差异(P>0.05)。数据结果表明，各处理池COD质量浓度随时间表现出整体下降的趋势。

图3 各池化学耗氧量(COD)质量浓度的变化Fig.3 Changes in mass concentration of COD in each treatment pond

2.2 营养盐含量变化

图4 各池氨氮质量浓度的变化Fig.4 Changes in mass concentration of in each treatment pond

图5 各池亚硝酸氮质量 浓度的变化Fig.5 Changes in mass concentration of in each treatment pond

图6 各池硝酸盐氮质量 浓度的变化Fig.6 Changes in mass concentration of in each treatment pond

图7 各池磷酸盐质量浓度的变化Fig.7 Changes in mass concentration of in each treatment pond

2.3 生物滤池细菌数量变化

生物滤池(ABC通道汇总池)细菌数量变化见图8。8月28日细菌总量降低，9月6日之后出现升高现象，一直持续至9月底。

图8 生物滤池中细菌数量随时间的变化Fig.8 Changes of bacterial quantity with time in biological filter

3 讨论

3.1 沉淀池对水质的影响

3.2 生物滤池对水质的影响

生物过滤作为循环水养殖的核心部分，控制整个养殖系统水质和生产能力[12-13]。对于降解养殖水体中的无机氮，截留水体悬浮物，维持养殖水体正常循环利用起到关键作用[14-15]。王威等[15]对陶环、弹性毛刷和爆炸棉构建的生物滤器进行研究，发现陶环和爆炸棉的净水效果优于弹性毛刷滤料。宋奔奔等[16]研究不同滤料对循环水系统水质净化处理的效果，发现移动床滤料氨氮去除率明显高于毛刷滤料和结构滤料。王际英等[17]发现活化炉渣是一种高效价廉的生物滤料，适合在循环式海水工厂化养殖中应用，但其发挥作用至少需要50 d的熟化。

3.3 海马齿浮床系统对水质的影响

4 结论

研究结果表明，本循环水养殖系统能减少对外界环境的依赖，具有养殖水质稳定、病害少、单位产量高等优点，同时能大大降低养殖尾水的排放，与传统养殖相比，可大幅降低养殖对周围环境的压力，还能实现常年不间断生产。但是该系统存在运行成本高、能耗大、生物滤池处理不稳定等问题，因此，以后还需要在生物滤料选择、养殖系统和沉淀池设计以及沉淀物收集处理方面做进一步深入研究，争取形成规模化示范养殖。

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