变形浮床固菌技术原位修复水产养殖水体研究

刘雪梅

（淮阴工学院化学工程学院，江苏淮安223003）

变形浮床固菌技术原位修复水产养殖水体研究

刘雪梅

（淮阴工学院化学工程学院，江苏淮安223003）

通过调整EM菌投加前后的浮床径深比，研究浮床变形率对EM菌负载量、水质指标以及鱼苗生长状况的影响。结果表明，当喷淋密度为5 m3/（m2·h）、浮床高度30 cm时，可获得EM菌最大负载量；当变形浮床变形率为6，覆盖面积达到水面1/3时，整个试验周期内其COD，NH3-N和DO分别稳定维持在18，0.05 mg/L和6～7 mg/L，鱼苗的成活率和增质量率较无浮床系统分别提高13，25百分点。

浮床；养殖水体；固菌技术；原位修复

EM作为一种高密度的微生物复合制剂，不含任何化学有害物质，投加到水体后不但可以改良水质，而且能起到防治疾病、促进生长的作用，因而在水产养殖领域得到了广泛应用[1-7]。在EM菌直接投放模式下，引入系统的微生物分散于水体中，群落的稳定性较低，微生物投入初期效果显著，但不能持久[8-12]，而常规载体固菌技术则会侵占水体空间，降低养殖密度，从而影响产量和经济效益[13-19]。在此基础上，笔者构建了变形浮床，通过在固菌前后调整浮床形状，实现小范围固菌、大范围净水，在不增加动力消耗的前提下，提高了EM菌修复水体效果的稳定性和持久性，为水产养殖水体的低成本原位修复提供了一个新的思路。

1 变形浮床的构建

将长方形PVC卷板卷成圆柱形，接口处用卡扣固定，放入水面圈隔出独立水面，PVC板外壁处安装稳定浮子，定位隔板在水中的深度。将轻质生物陶粒滤料投放到独立水面中，生物陶粒依靠浮力作用形成厚度均匀的悬浮层。生物滤料用作EM菌固定化的载体。当固菌完成后，放大圆柱所围面积，悬浮陶粒在相互挤压作用下改变形状，厚度变薄，与水体的接触面变大，固菌浮床的净水作用得到增强。变形浮床的构造如图1所示。

2 试验方案

2.1 浮床固菌试验

将EM菌原液稀释100倍后喷洒至浮床的滤料表面，菌液分3次加入，每日喷洒一次。以单位质量滤料的固菌量为指标，通过改变喷洒密度和浮床高度考察最优固菌条件。

菌液采用山东碧清生物制剂厂生产的EM菌，该制剂中含有乳酸杆菌、嗜热链球菌、酪酸菌、放线菌、酵母菌、光合细菌等80余种菌种，活菌总数≥80×108cfu/mL。为模拟水产养殖水质，向水体投加葡萄糖、尿素和磷酸二氢钾3类营养物，使水体初始BOD，NH3-N，TP的浓度分别为30，0.2，0.04mg/L。

2.2 水体原位修复试验

浮床滤料固菌完成后，向水体投放罗非鱼鱼苗及饵料，模拟水产养殖水体环境进行原位修复。每日测定COD，NH3-N和DO这3项水质指标。试验处理为空白对照组、无变形浮床组和变形浮床组，各处理具体参数列于表1。

表1 水体原位修复试验设计

2.3 测定项目及方法

2.3.1 固定EM菌量测定 取出单位体积的浮床滤料，以超声振荡，取振荡液以牛肉膏蛋白胨为培养基培养48 h后，用平板计数法测定活菌浓度。

2.3.2 水质指标测定 每日在水箱的表层、中层、底层取样，测定混合样的COD，NH3-N和DO，连续测定30 d。COD采用高锰酸钾氧化法测定；NH3-N采用纳氏比色法测定；DO使用LDOTMHQ10便携式溶氧仪原位测定。

3 结果与分析

3.1 浮床固菌效果

3.1.1 喷淋密度对固菌的影响 选取高度为30 cm的浮床，以不同喷淋密度在其表面喷洒EM菌，测定不同喷淋密度下滤料EM菌的固载量。

从图2可以看出，当喷淋密度为1m3/（m2·h）时，浮床固菌量上下层差异较大，较小的喷淋密度不利于悬浮滤料充分发挥固菌作用；当喷淋密度达到10 m3/（m2·h）时，由于表面水力负荷过大，菌液停留时间短，浮床截留量减少，固菌量最小。当喷淋密度为5 m3/（m2·h）时，不同深度取样的菌液浓度相差不大，且保持在1.1×106cfu/g左右。因此，最适喷淋密度为5 m3/（m2·h）。

3.1.2 浮床高度对固菌的影响 选取喷淋密度为5 m3/（m2·h），改变浮床总体高度，测定不同高度浮床的平均固菌量。由图3可知，当床层较薄时，浮床与外界交换性好，其内部菌液无法达到较高的浓缩倍数，因而固菌量低；随着浮床高度的增加，固菌量随之增加。当浮床高度达到30 cm时，固菌量达到1.1×106cfu/g；当浮床高度达到35 cm时，固菌量呈现下降趋势。故最佳浮床高度为30 cm。

3.2 浮床修复系统运行效果

试验设计周期为30d，当试验进行至15d时，空白对照组的氨氮质量浓度达到设定上限（0.13mg/L），再次投加EM菌改良水质；固定浮床组在试验进行至27 d时，氨氮浓度达到临界值，因试验接近尾声，提前终止该组指标的测定。

3.2.1 COD质量浓度变化情况 由图4可知，各组COD质量浓度在试验前期无显著差别，该阶段主要由初期加入并以游离态存在的EM菌发挥主要净水作用。游离净水菌在试验中后期显著减少，导致空白对照组水质指标迅速恶化。

固定浮床中的B组浮床因与水体接触面积小，传质阻力大，无法根本改变后期水质恶化的总体趋势。固定浮床的C组与水面接触面积大，但因其初期固菌阶段固载的生物量相对较少，因此，试验初期污染指标呈现上升趋势，后期因微生物的繁殖作用，水质指标趋于平稳。变形浮床既有较高的微生物量负载量，后期又有较大的水体接触面积，COD质量浓度稳定在18 mg/L左右。

3.2.2 NH3-N质量浓度变化情况 由图5可知，在试验初期各组NH3-N指标呈现小幅升高。15 d时，空白对照组NH3-N质量浓度达到0.13 mg/L，需要再次投加EM以改良水质；变形浮床组基本维持在

0.05 mg/L左右，无大幅度波动。

3.2.3 DO质量浓度变化情况 从图4可以看出，除了变形浮床组以外，其余各组后期的溶解氧浓度均较低。变形浮床组DO质量浓度始终维持在6～7 mg/L，主要原因在于污染物耗氧分解主要发生在水面部分的浮床处，消耗的溶解氧可得到快速补充，因此，变形浮床内部水体溶解氧始终保持在较高水平。

3.3 鱼苗生长状况

以成活率和增质量率作为鱼苗生长状况的评定指标。由表2可知，直接投加组成活率和增质量率均较低，水质指标的不稳定对鱼苗成活及生长具有较大的负面影响。放置浮床后，鱼苗成活率和增质量率均有所提高，且变形浮床优于固定浮床。变形浮床的成活率达到93%，增质量率达到83%，分别较空白组提高了13，25百分点。

表2 鱼类生长状况比较

4 结论

变形浮床固菌技术实施简单，运行期间无动力消耗，可有效改善EM直接投放技术对应的稳定性差、有效时间短的不足，是一种高效低成本的水产养殖水体修复技术。

变形浮床固菌期的最优设计参数为：菌液喷淋密度5 m3/（m2·h），浮床高度30 cm；净水期间浮床面积占水面面积1/3，厚度为5 cm，COD，NH3-N和DO分别稳定维持在18，0.05，6～7 mg/L。变形浮床组鱼苗的成活率和增质量率分别达到93%，83%，较空白组提高了13，25百分点。

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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

淮安市科技支撑计划（社会发展）项目（HAS2014020）

刘雪梅（1978-），女，辽宁辽阳人，讲师，硕士，主要从事环境管理研究工作。