摘 要：为了除去循环水养殖过程中鱼类新陈代谢产生的氨氮和亚硝酸盐的毒副效果，循环水系统水处理工艺中离不开生物滤器，滤器首次启动需要进行滤器内生物膜培养。结果表明：在环境因子适宜条件下，当水中出现了NH4+，细菌就开始凝絮，逐渐附着在过滤介质表面，首先开始生长的细菌属于硝化细菌，把NH4+转化为NO2-，在此过程中，因为亚硝化单胞菌量非常少，亚硝酸盐会不断升高，这个阶段大概需要20d左右，当滤器逐渐出现亚硝化单胞菌与硝化细菌逐渐达到平衡，亚硝酸盐会逐渐降低接近0mg/L并与NH4+浓度达到平衡，整个过程需要40d左右。当系统培养出亚硝化单胞菌，会向系统中产生NO3-，若整个循环系统没有换水，细菌量不断增大，NO3-逐渐累积，值会越来越大。

关键词：循环水系统；挂膜；硝化；环境因子

中图分类号：S-3 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170833213

引言

全封闭式循环水养殖模式下，我们向鱼投喂饲料，鱼通过新陈代谢、消化吸收产生的残饵、粪便、排泄物是系统中主要污染源，投喂的饲料中，部分蛋白质、脂肪、碳水化合物是鱼无法消化的，脂肪和碳水化合物一般不影响鱼的生长，而蛋白质中含氮元素，消化后产生氨[1]，只有将氨氮降解后的水才能持续循环使用[2]。为了除去这些污染物和它们产生的毒副效果，系统安装了生物过滤系统[3]。生物滤器过滤介质[4]为微生物的附着物，系统启动开始养殖前，至少提前40d开始生物滤器生物膜培养。本文对生物滤器生物膜培养做一基本概述。

1 材料与方法

1.1 实验材料

本实验在封闭式循环水系统中进行，参与循环的设备主要有生物滤器[5]、滴滤器，固定床生物滤器内部滤料填充物为表面积大的PE材料[6]，在生物滤器两板之间，基本固定不动。滴滤器主要用于排气，但也具有一定的去除氨氮的效果，整个生物膜培养过程保持水流循环并全部重复利用。

1.2 环境因子控制

在循环水系统中进行生物滤器生物膜培养，环境因子可控，各项指标可提前设定。

1.2.1 铵根浓度

为模拟养殖环境中鱼新陈代谢向水中排放的NH4+，实验向系统中添加氨水，实验证明，NH4+浓度为0～3mg/L范围内，NH4+浓度越高，NH4+去除率越高，两者成正比，所以保持水体NH4+浓度为3mg/L。

1.2.2 温度

生物膜的形成与温度有很大的关系。从0～32℃有机物的转化率呈指数增长，32～40℃转化率保持不变。达到45℃时，转化率直接下降到0。也就是在0～32℃范围内，温度越高，生物膜形成越快，本系統受后期养殖品种水温限制，为保持一致，避免后期降温对细菌的影响，设置细菌培养水温为16℃。

1.2.3 pH

硝化作用中对酸碱度变化很敏感，一般pH在6～8之间硝化作用最强，小于6或大于8，硝化作用逐渐减弱，在培养阶段考虑后期养殖，设置pH为7.2，pH过高加HCl调节，过低加CaCO3调节。

1.2.4 溶氧

生物过滤器中微生物为自养好氧型细菌，硝化作用对水中氧气的含量的依赖性很高，因此使生物过滤器保持充足的氧气很关键，设置氧气浓度为5mg/L。

1.2.5 碱度

在硝化过程中，每克氨氮转化为硝态氮要需要耗用7.14g的碱度，水中碱会不断被消耗掉，所以有必要在硝化作用过程中为水体补充一定碱度，培养过程中碱度保持在100～200mg/L之间。

1.3 实验检测

实验开始后第2天开始每天定时检测NH4+、NO2-、 NO3-浓度[7]，若NH4+浓度降低，及时向系统添加氨水，保持NH4+浓度为3mg/L，同时监控T、PH、O2等指标。

2 结果与分析

生物膜培养1～40dNO2- 、NO3-值变化见图1（图中主坐标为NO3-变化值，次坐标为NO2-变化值）。

图1 生物滤器细菌培养-NO2-、NO3-变化

生物滤器内主要由一些表面积较大、微生物易于附着、密度较小、易反冲洗的过滤介质组成[8]，在环境因子适宜条件下，当水中出现了NH4+，细菌就开始凝絮，逐渐附着在过滤介质表面，首先开始生长的细菌属于硝化细菌，把NH4+转化为NO2-，在此过程中，因为亚硝化单胞菌量非常少，亚硝酸盐会不断升高[9]，这个阶段大概需要20d左右，当滤器逐渐出现亚硝化单胞菌与硝化细菌逐渐达到平衡，亚硝酸盐会逐渐降低接近0mg/L并与NH4+浓度达到平衡，整个过程需要40d左右。

当系统培养出亚硝化单胞菌，会通过硝化反应向系统中产生NO3-，整个循环系统没有换水，细菌量不断增大，NO3-逐渐累积，值会越来越大。培养结束后，若滤料表面生物膜较厚，可通过反冲洗来保证生物滤料滤池的清洁度及长期正常运行[10]。

3 讨论

生物膜培养过程受很多环境因素的影响，但生物膜培养成功表现是硝化菌与亚硝化单胞菌达到平衡，每天水体NH4+浓度为3mg/L能全被降解，同时产生NO2-也能完全降解。正常养殖后把初期投喂饲料量换算与氨水量相等（饲料：氨水=5：1），投喂后以每天不超过20%的饲料量逐渐递增饲料的投喂量，避免因系统无法处理多余NH4+浓度而产生NH4+、NO2-超标的情况。生物滤器不能消毒，但必须定期对生物滤器进行反冲洗，排掉生物介质上老的生物膜，避免生物膜过厚里层产生厌氧型细菌。

从整个实验来看，细菌是比较敏感，如果存在升降温、升降pH操作，每天不超过0.5，在各环境因子控制范围内，也有可能40d内完成不了细菌培养，尤其是亚硝化单包菌的培养。因为生物滤器内是一个大的生物群，由微生物、原生动物、多糖组成，具有生物降解、硝化功能、亚硝化功能及硫代谢功能的生物絮团，对生物滤器的研究应进一步分离细菌，并确定还有哪些不知道的环境因子会影响细菌的生长，以达到实际生物滤器的处理能力。

参考文献

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[2]傅松哲，刘志培，刘鹰.海水生物滤器挂膜阶段细菌种群结构变化[C].封闭循环水养殖技术交流会，2008.

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作者简介：李梅（1988-），女，本科，助理工程师，主要从事水产养殖工作。endprint