pH对微生物絮团氨氮转化效率及细菌活性的影响

吴江涛

（徐州生物工程职业技术学院，江苏徐州 221006）

随着我国经济的发展和社会的进步，水产养殖的相关问题也逐渐引起了人们的重视，近几年来，水产养殖的规模得到了持续的增加，这也就间接引发了水质恶化的相关问题。在进行水产养殖的过程中，往往会出现一定程度上的固体废弃物，这种固体废弃物会导致水质恶化，进而污染环境。如何在现实中对固体废弃物的排放进行控制，对资源进行利用，将决定我国的水产养殖业是否能够拉近与发达国家的差距，得到持续的发展。生物絮凝技术能够对城市污水进行一定程度上的处理，通过对水体碳氮比的提高使得细菌数量得到生长，从而利用细菌对氨氮进行同化，在此过程中，细菌群会与悬浮颗粒物等产生具体作用形成微生物絮团，这一物质可以被当作水产养殖的饲料，如此投喂可以节省成本，并解决环境的问题，减少对环境的污染。作为一种创新式的水体污染处理技术，生物絮凝技术能够将固体废弃物进行循环利用，减少污染。其中pH值能够影响微生物的具体数量与种类，同时与活性污泥的沉降过程存在着密切的联系。据此本文主要利用悬浮式生物反应器对微生物絮团进行培养，明确pH对微生物絮团氨氮转化效率及细菌活性的影响，希望能够为水产养殖的相关人士提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 悬浮式生物反应器

应用悬浮式微生物反应器装置(ambr，赛多利斯，中国)，该装置为有机玻璃材质，形状为桶状，有效体积达到了10 L，该装置高为100.0 cm，内径为15.0 cm，外径为15.8 cm。玻璃锥形瓶反应器（蜀牛，上海），有效体积为2L。

烧瓶实验取9个相同的玻璃锥形瓶，本曝气设备为电磁式空气泵（ACO-008B，中国）其功率为135 W，曝气量为100 L/min，分接9个相同规格的石英砂曝气石。

1.2 养殖固体废弃物

除悬浮式生物反应器之外，还选用了养殖固体废弃物，对不同的pH（6.5、7.5、8.5)进行研究，利用具体养殖系统中（呈固体形态）的废弃物明确微生物絮团的氨氮转化效率以及絮团细菌活性效果的影响。由于在循环水养殖系统中，对通威淡水鱼进行了投喂，所以整体废弃物当中的粗蛋白、粗脂肪含量较高。

1.3 试验的设计与运行的过程

对试验进行设计的过程以养殖系统为主，在养殖系统中对固体废弃物进行收集，之后在现实情况下将其融入到洁净的悬浮式生物反应器中，同时，对于循环水养殖系统来说，如果其水量不足，那么也就无法完成试验，所以，应该保证养殖水在10 L左右，另外将相关规格的石英沙曝气石进行投入，与养殖系统进行配合。运用具体设备进行曝气，曝气时间保持为30分钟，在整体试验的过程中，保持温度在30 ℃左右，水体为淡水。定于每天早上8点对氨氮、亚硝酸氮、硝酸氮等水质指标进行具体的测试，另外保证絮团培养的周期时间，如果少于10天，就无法完成试验[1]。

在对絮团进行培养的过程中，不需要换水，只需要定期向反应器中倒入陈化自来水即可，如此做的目的在于对因曝气导致蒸发失水的情况进行补充，一旦水量降低，结果就会出现偏差[2]。在微生物絮团的培养周期完全后，对悬浮式生物反应器中的具体水质指标进行明确。同时在培养后，将微生物的絮团悬浊液完全转入到玻璃锥形瓶当中，将9个玻璃锥形瓶分别接入石英砂曝气石。在经过间歇式曝气后，对利用溶液pH6.5组、pH7.5组、pH8.5组进行调控，每日对其具体指标进行检测，指标包括亚硝酸氮、硝酸氮、细菌等等。了解pH对微生物絮团氨氮转化效率及细菌活性的影响。

2 结果与分析

2.1 不同pH对微生物絮团氨氮转化效率的影响

经过具体的分析得出，pH6.5组、pH7.5组、pH8.5组在亚硝酸盐氮的具体浓度方面都接近0 mg/L。另外，随着试验的推进，pH6.5组、pH7.5组、pH8.5组的硝酸盐氮浓度都出现了升高的情况，但是积累的程度并不深[3]。在不同的pH值下，反应器中的总氨氮浓度出现了较大的变化，不仅仅呈现了升高的趋势，同时不同组别也存在着一定的差别。在开始进行试验时，总氨氮浓度为9.81 mg/L，而在试验结束后，pH6.5组、pH7.5组、pH8.5组在总氨氮浓度方面数据分别为37.61、12.64、17.45 mg/L。结果显示pH7.5组、pH8.5组的氨氮向有机氮转化效率明显高于pH 6.5组。由此可见，pH值能够对絮团氨氮转化产生较为明显的影响。见表1：

表1 不同pH对微生物絮团氨氮转化效率的影响

另外，pH6.5组、pH7.5组、pH8.5组都没有对硝酸盐进行累积，亚硝酸盐也没有被包括在其中[4]。与此同时，对试验结果的记录显示，pH6.5组、pH7.5组、pH7.5对活性磷进行去除的平均几率分别为1.28、0.91、0.81 mg/L。

2.2 不同pH对微生物絮团沉降性能的影响

在研究过程中，设置了pH6.5组、pH7.5组、pH8.5组三个不同的组别，发现不同的pH值对微生物絮团沉降比的影响较大[5]，无论是pH6.5组还是pH7.5组，亦或是pH7.5在数值方面都出现了上升的趋势，在试验完毕后，发现pH6.5组、pH7.5组、pH8.5组的FV-5min分别达到了34%、64%、76%。从此可以得出结论，随着pH值的提升，FV-5min也会得到升高。如表2：

表2 不同pH对微生物絮团沉降性能的影响

另外，pH6.5组、pH7.5组、pH8.5组反应器的相关微生物絮团含量得到了提升，但是不同组别的差异并不明显，说明在不同pH值的基础条件下，微生物絮团的有机物含量也不会出现明显的差异。

2.3 不同pH对微生物絮团营养组分的影响

经过具体研究发现，pH6.5组、pH7.5组、pH8.5组的灰分含量不尽相同，但是差异不明显，虽然pH6.5组的灰分含量相比较与后两者较低，却不能证明其与其他组别的差异显著。另外，对于pH 6.5组的微生物絮团来说，其粗蛋白的含量较高，完全高于pH7.5组、pH8.5组，其微生物絮团的平均粗蛋白含量为21.62%，而pH7.5组微生物絮团的平均粗蛋白含量为18.32%，pH8.5组微生物絮团的平均粗蛋白含量为16.83%，在平均粗蛋白含量方面全部低于pH6.5组。如表3：

表3 不同pH对微生物絮团营养组分的影响

相比较与固体废弃物，pH6.5组、pH7.5组、pH8.5组所培养的微生物絮团在粗蛋白含量方面都出现了下降的情况。

3 讨论

本试验设立了不同的pH组，分析了不同pH值对微生物絮团氨氮转化效率、微生物絮团活性（细菌活性）、营养组分的具体影响。除此之外，根据反应器的显示，在不同pH值下，无论是亚硝酸盐氮还是硝酸盐氮，其浓度都比较低，这能够说明一点：在试验的过程中，硝化作用力不大，所以养殖水体中的生物絮团会完成氨氮异养的同化过程。对于絮团来说，其主要成分为细菌，而细菌本身就是一种微生物，在细菌死亡之后，经过降解会产生氨氮，可能会导致氨氮出现再释放的情况。

pH6.5组、pH7.5组、pH8.5组在试验中都表现出了总氨氮的积累特性，气质絮团对氨氮进行释放的速度超过了细菌同化氨氮的速度[6]。pH6.5组对溶解性磷酸盐的去除率最高，说明在pH6.5环境下，能够较好的对磷酸盐进行去除。如果pH值出现了升高的情况，那么磷酸盐沉淀的现象就有可能产生，此外，当pH值处于6.5～8.5的范围时，经过具体培养的微生物絮团能够去除溶解性磷酸盐去除效果，将其延伸到水产养殖的行业当中，如果可以保持间歇性曝气，就可以使聚凝菌充分发挥自身的除磷作用。

本研究显示，pH6.5组、pH7.5组、pH8.5组都没有对硝酸盐进行累积，此外，亚硝酸盐也没有被包括在其中；pH6.5组、pH7.5组、pH8.5组对活性磷进行去除的平均几率分别为1.28、0.91、0.81 mg/L；pH值能够对絮团氨氮转化产生较为明显的影响：在试验完成后，pH6.5组、pH7.5组、pH8.5组在总氨氮浓度方面数据分别为37.61、12.64、17.45 mg/L，结果显示pH7.5组、pH8.5组的氨氮向有机氮转化效率明显高于pH 6.5组；在微生物絮团方面，pH值对其所产生的影响不明显，其微生物絮团的平均粗蛋白含量为21.62%，pH7.5组、pH8.5组在平均粗蛋白含量方面低于pH6.5组。

由此可见，pH6.5组、pH7.5组、pH8.5组都对微生物絮团氮素转化效率存在着明显的影响，但是对细菌活性影响不大。这也能够为我国水产养殖业改善环境的问题提供一定程度上的借鉴。如今在我国科技水平持续提升的背景下，生物絮凝技术越来越受到了人们的重视，在现实中应该对这一技术进行利用，可以在处理污水的同时，进一步节省成本。只要提高水体的碳氮比就能够使细菌数量得到生长，在此基础上利用细菌对氨氮进行同化，细菌群会就能够与悬浮颗粒物等形成微生物絮团，达到对固体废弃物进行循环利用的目的。