鲆鲽类养殖用水的改良方法与流程

本发明属于鲆鲽类养殖技术领域，具体涉及鲆鲽类养殖用水的改良方法。

背景技术：

鲆鲽类因具有较高的食用价值，同时具备一定的药用价值(如健脑、护心、防癌等)而深受消费者喜爱。已知鲆鲽类约有300种，其中人们所熟知的有大菱鲆(scophthalmusmaximus)、牙鲆(paralichthysolivaceus)、美洲拟鲽(pseudopleuronectesamericanus)、大西洋庸鲽(hippoglossushippoglossus)、半滑舌鳎(cynoglossussemilaevis)等。鲆鲽类无论采用何种加工、烹饪方法都能符合东、西方人的口味，兼有运输、贮存容易和鱼文化的讲究，所以在国内和欧美市场上普遍受到欢迎。鲆鲽类目前已经成为工厂化海水养殖的主流养殖鱼类。与流水养殖相比，工厂化循环水养殖以其节能、节水、节地、减排、安全、高效、不受季节限制等优点，正在迅速推动鲆鲽类养殖产业朝现代化和规模化方向发展。这种养殖模式之所以具有强大的生命力，与国内产学研业界同仁全力研究解决水质处理的核心技术密切相关。

工厂化养鱼属于集约化养殖模式，养殖鱼类的单位水体密度较高，在水产养殖过程中，鲆鲽类粪便以及残饵在分解过程中产生较多的有机酸，导致水体ph值降低，并且生物净化负荷大，氨氮降解时消耗了更多的碱度，同时氨氮浓度过高会造成鲆鲽类体内离子调节失去平衡，导致鱼类惊厥、抽搐甚至死亡，因此氨氮积累是工厂化循环水养殖模式下提高养殖密度的最大限制因素之一。水质处理一般需要采用包括物理过滤、化学过滤、生物过滤等过程；技术手段上一般包括微滤机、弧形筛、泡沫分离、臭氧消毒、生物滤池、紫外线杀菌、加热恒温、纯氧增氧等一系列手段进行处理。所以，循环水的水处理技术工艺就成为工厂化循环水养殖模式的关键核心环节。只有优质、高效的水处理工艺才能使养殖废水中的有害物质得到有效去除，尤其对其中一些危及养殖生物健康、安全的病原微生物和可溶性的有机物的处理，是工厂化循环水处理中的重中之重。这其中，生物滤池的主要作用是创造条件，培养微生物菌群，对养殖废水中的氨氮、亚硝酸氮加以处理，最终使其对养殖对象的毒害作用减为最小，甚至将氮元素完全从水中脱除，从而达到净化水质的最终目的。生物滤池中同时存在硝化反应和反硝化反应。微生物是生物界的重要组成部分，其个体虽小，但能量很大，尤其在治理环境污染中潜力巨大，实践证明：微生物在水处理过程中有着强大的硝化和脱氮功能，硝化反应水处理工艺如果没有微生物的参与，将无法实现。所以选择合适的微生物和改良方法能够为高密度封闭式循环水养殖模式提供可能，使鲆鲽类养殖产业走向节能、节水、节地、减排、安全、高效的工业化养殖道路。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可有效的去除养殖废水体中的固体悬浮物颗粒，显著降低氨氮浓度，增加养殖废水体的溶氧浓度和对水体进行有效的消毒，提高鲆鲽类养殖用水的改良效果，增强鲆鲽类免疫力，促进鱼体的生长的鲆鲽类养殖用水的改良方法。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

鲆鲽类养殖用水的改良方法，包括，

将柑橘皮、蔗渣与聚乙烯醇进行复合制备生物滤料；

将上述生物滤料和无机滤料浸没在菌液中，挂膜；

将养殖用水进行大颗粒物滤除、紫外线杀菌、气浮综合处理、含有上述挂膜的生物滤料的生物滤池、臭氧消毒、ph调节处理，即可。

本发明鲆鲽类养殖用水的改良方法是一种优质、高效的水处理工艺，首先除去大颗粒固体废弃物，水中的各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其他病原体受到照射流水的紫外福射后，其细胞中的、结构受到破坏，从而在不使用任何化学药物的情况下杀灭水中的细菌、病毒以及其他致病体，达到消毒和净化的目的，同时气浮综合处理将水体中的蛋白质等有机物分离出来，增加水中的溶氧量，减轻生化系统的负担的同时会排出co2，生物滤池中微生物群体通过硝化反应和反硝化反应共同作用于养殖水体污染物的去除，还利用臭氧杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等，并可破坏肉毒杆菌毒素，有效预防水霉病和烂鳃病的发生，最终可有效的去除养殖废水体中的固体悬浮物颗粒，显著降低氨氮浓度，增加养殖废水体的溶氧浓度和对水体进行有效的消毒，尤其对其中一些危及养殖生物健康、安全的病原微生物和可溶性的有机物的处理，维持水体的ph为7.5-8.2，提高鱼体的生长速度，能增强鱼体免疫性能，为工厂化循环养殖提供可能。

作为优选，生物滤料的制备方法为：

a.将重量比为4-6:1的聚乙烯醇和海藻酸钠溶于去离子水中得到浓度为12-14g/ml的分散液；

b.将上述分散液冷却后加入碳酸钙、柑橘皮粉、蔗渣粉，混合搅拌均匀，脱泡3-5h得到复合溶胶；

c.将上述复合溶胶缓慢滴入至含2.8-3.5％氯化钙的饱和硼酸溶液、ph为5.0-7.0的交联溶液中，在4℃下静置交联10-15h，然后用纯净水浸泡4-6h去除多余交联溶液，冷冻干燥，得生物滤料。

柑橘皮是常见的农业副产品，除含有常规营养成分外，还含有大量氨基酸和维生素，包含大量的亲水基团，表面带正电荷，以及与水溶液中的重金属结合的能力显著的羟基和氨基官能团。秸秆是纤维性物质，其用作生物吸附剂已在先公开，但是，它通常都是独立使用的，也就是说，没有在本发明建议的协效组合物中使用。以柑橘皮粉和蔗渣粉为碳源，聚乙烯醇和海藻酸钠作为骨架材料，制得的生物滤料具有规则的球体结构，表面比较致密，内部比较疏松，存在较大的孔隙结构，孔隙率与机械强度较天然碳源高，使微生物更好地黏附生长于过滤填料表面，能够在挂膜的过程中吸附较多的微生物，且和细菌分泌胞外糖类聚合物的黏附力强，使得生物滤池中反硝化脱氮能力增强；此外，该生物滤料能够为提供更多的官能团，这些官能团不仅为吸附金属提供了更多的可能性，还使得更多种类的金属能够被吸附，且在养殖水中释放有机碳持续稳定，可以作为反硝化微生物的有机碳来源，提高鲆鲽类养殖用水的改良效果；此外，柑橘皮粉在制备生物滤料的过程中，能够将其中的高分子聚合物释放出小分子抗氧化物质，而此类化合物包埋在生物滤料内部，在养殖用水流经生物滤池过程中缓释于其中，此类小分子抗氧化物质被鲆鲽类吸收后，能够增强鲆鲽类免疫力，促进鱼体的生长。所以本发明用生物滤料具有多重功能，虽然不是十分清楚这是如何产生的，但是该创造性的生物滤料中的多种生物材料的结合在提供比单种材料累加更多的官能团方面具有协效作用，这种协效作用提供的改良效果比单个组分或者这些组分所产生的改良效果简单累加大几个量级，这种惊人的结果是发明人没有预料到的。

作为优选，柑橘皮、秸秆和聚乙烯醇的重量比为1:1:3.5-5。柑橘皮、秸秆和聚乙烯醇的合理配比能够提高复合溶胶粘度，从而增加其滴入时与空气的接触时间，包裹了更多的空气，进而经干燥后得到的生物滤料中产生大量孔隙结构，使得生物滤料具有较大的比表面积、空隙率和表面粗糙度，提高挂膜的过程中生物滤料吸附微生物的数量，最终提高该改良方法的改良效果。

作为优选，挂膜用菌液的总浓度为5-10×10⁴cfu/ml，所述菌液中含有活性污泥34-40％、乳酸杆菌20-30％、光合细菌12-18％和硝化细菌4-6％。成熟的生物膜一般由好养层和厌氧层组成，好氧层、厌氧层与水层之间进行多种物质的交换，溶解态有害物质的降解主要在好氧层进行；在内层的厌氧层，生物膜分泌厌氧代谢产物，导致、和有机酸等物质积累，利用该菌液制得的生物膜中同时存在硝化与反硝化细菌，共同完成对水体的脱氮净化，使鲆鲽类养殖用水在流经滤料的过程中得到净化。

作为优选，挂膜温度为15-20℃，光照为5000-10000lux，时间为15-20天，所述挂膜期间向生物滤池中持续充气，每分钟总充气量为生物滤池有效水体的2-3％。

作为优选，大颗粒物滤除采用弧形筛。弧形筛主要利用筛缝排列垂直于进水水流方向的圆弧形固定筛面实现水体固液分离，无动力消耗、结构简单、维护成本低，可有效去除约80％的粒径大于70μm的大颗粒物，处理后的水体流入水处理系统的下一个环节，分离出的固体有害物质另行收集再生成为有机肥。

作为优选，臭氧消毒过程总臭氧用量为18-22g/d。臭氧尽管杀菌效果较好，但如果过量使用对养殖生物会造成较大危害，臭氧在不超量的情况下可以被有效地利用来去除亚硝酸盐和黄色杂质，泡沫分离配合短期使用臭氧可以有效减低细菌生物体繁殖，而且对去除系统大颗粒物、总氨氮和亚硝酸盐氮效果良好。

作为优选，生物滤池中气水比为1.2-1.3:1。生物滤池的气水比与普通污水处理气水比有所不同，不是为生物硝化过程提供氧气为主要目的，较大的气水比可以在生物滤池中起到以气搅动水的重要作用，可利用上升气泡冲脱老化的生物膜，促使生物膜新陈代谢能力增强，提高生物膜的活性，表现为对氨氮、亚硝酸氮去除效能的不断增加。

作为优选，改良方法运行期间，日添加水量为系统总水量的5-8％，循环次数为15-20次/d。循环次数对生物滤池净化效能有较大影响，净化效能的提高主要是不同循环次数造成生物滤池内流速和流态的变化引起的，循环次数适度增大可使流速加大，对滤料的剪切力增加，可不断冲脱滤料上老化的生物膜，促使生物膜的新陈代谢能力增强，有效提高了生物膜活性，提高本发明改良方法对鲆鲽类养殖用水的改良效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明鲆鲽类养殖用水的改良方法是一种优质、高效的水处理工艺，可有效的去除养殖废水体中的固体悬浮物颗粒，显著降低氨氮浓度，增加养殖废水体的溶氧浓度和对水体进行有效的消毒，尤其对其中一些危及养殖生物健康、安全的病原微生物和可溶性的有机物的处理，维持水体的ph为7.5-8.2，提高鱼体的生长速度，能增强鱼体免疫性能，为工厂化循环养殖提供可能；本发明用生物滤料具有多重功能，能够在挂膜的过程中吸附较多的微生物，且和细菌分泌胞外糖类聚合物的黏附力强，使得生物滤池中反硝化脱氮能力增强，还为吸附金属提供了更多的可能性，使得更多种类的金属能够被吸附，提高鲆鲽类养殖用水的改良效果。

本发明采用了上述技术方案提供鲆鲽类养殖用水的改良方法，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。

附图说明

图1为本发明鲆鲽类养殖用水的改良方法的流程图。

具体实施方式

下面，结合具体实施例对本发明一实施方式的鲆鲽类养殖用水的改良方法作进一步说明。

实施例1：

鲆鲽类养殖用水的改良方法，包括，

1)将柑橘皮、蔗渣与聚乙烯醇进行复合制备生物滤料；

2)将上述生物滤料和无机滤料浸没在菌液中，挂膜；

3)将养殖用水进行大颗粒物滤除、紫外线杀菌、气浮综合处理、含有上述挂膜的生物滤料的生物滤池、臭氧消毒、ph调节处理，即可。

上述鲆鲽类养殖用水的改良方法是一种优质、高效的水处理工艺，首先除去大颗粒固体废弃物，水中的各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其他病原体受到照射流水的紫外福射后，其细胞中的、结构受到破坏，从而在不使用任何化学药物的情况下杀灭水中的细菌、病毒以及其他致病体，达到消毒和净化的目的，同时气浮综合处理将水体中的蛋白质等有机物分离出来，增加水中的溶氧量，减轻生化系统的负担的同时会排出co2，生物滤池中微生物群体通过硝化反应和反硝化反应共同作用于养殖水体污染物的去除，还利用臭氧杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等，并可破坏肉毒杆菌毒素，有效预防水霉病和烂鳃病的发生，最终可有效的去除养殖废水体中的固体悬浮物颗粒，显著降低氨氮浓度，增加养殖废水体的溶氧浓度和对水体进行有效的消毒，尤其对其中一些危及养殖生物健康、安全的病原微生物和可溶性的有机物的处理，维持水体的ph为7.5-8.2，提高鱼体的生长速度，能增强鱼体免疫性能，为工厂化循环养殖提供可能。

其中，生物滤料的制备方法为：

a.将重量比为4:1的聚乙烯醇和海藻酸钠溶于去离子水中得到浓度为12g/ml的分散液；

b.将上述分散液冷却后加入碳酸钙、柑橘皮粉、蔗渣粉，混合搅拌均匀，脱泡3h得到复合溶胶；

c.将上述复合溶胶缓慢滴入至含2.8％氯化钙的饱和硼酸溶液、ph为5.0的交联溶液中，在4℃下静置交联10h，然后用纯净水浸泡4h去除多余交联溶液，冷冻干燥，得生物滤料。

柑橘皮是常见的农业副产品，除含有常规营养成分外，还含有大量氨基酸和维生素，包含大量的亲水基团，表面带正电荷，以及与水溶液中的重金属结合的能力显著的羟基和氨基官能团。秸秆是纤维性物质，其用作生物吸附剂已在先公开，但是，它通常都是独立使用的，也就是说，没有在本发明建议的协效组合物中使用。以柑橘皮粉和蔗渣粉为碳源，聚乙烯醇和海藻酸钠作为骨架材料，制得的生物滤料具有规则的球体结构，表面比较致密，内部比较疏松，存在较大的孔隙结构，孔隙率与机械强度较天然碳源高，使微生物更好地黏附生长于过滤填料表面，能够在挂膜的过程中吸附较多的微生物，且和细菌分泌胞外糖类聚合物的黏附力强，使得生物滤池中反硝化脱氮能力增强；此外，该生物滤料能够为提供更多的官能团，这些官能团不仅为吸附金属提供了更多的可能性，还使得更多种类的金属能够被吸附，且在养殖水中释放有机碳持续稳定，可以作为反硝化微生物的有机碳来源，提高鲆鲽类养殖用水的改良效果。所以本发明用生物滤料具有多重功能，虽然不是十分清楚这是如何产生的，但是该创造性的生物滤料中的多种生物材料的结合在提供比单种材料累加更多的官能团方面具有协效作用，这种协效作用提供的改良效果比单个组分或者这些组分所产生的改良效果简单累加大几个量级，这种惊人的结果是发明人没有预料到的。

柑橘皮、秸秆和聚乙烯醇的重量比为1:1:3.5。柑橘皮、秸秆和聚乙烯醇的合理配比能够提高复合溶胶粘度，从而增加其滴入时与空气的接触时间，包裹了更多的空气，进而经干燥后得到的生物滤料中产生大量孔隙结构，使得生物滤料具有较大的比表面积、空隙率和表面粗糙度，提高挂膜的过程中生物滤料吸附微生物的数量，最终提高该改良方法的改良效果。

挂膜用菌液的总浓度为5×10⁴cfu/ml，所述菌液中含有活性污泥34％、乳酸杆菌20％、光合细菌12％和硝化细菌4％。成熟的生物膜一般由好养层和厌氧层组成，好氧层、厌氧层与水层之间进行多种物质的交换，溶解态有害物质的降解主要在好氧层进行；在内层的厌氧层，生物膜分泌厌氧代谢产物，导致、和有机酸等物质积累，利用该菌液制得的生物膜中同时存在硝化与反硝化细菌，共同完成对水体的脱氮净化，使鲆鲽类养殖用水在流经滤料的过程中得到净化。

挂膜温度为15℃，光照为5000lux，时间为15天，所述挂膜期间向生物滤池中持续充气，每分钟总充气量为生物滤池有效水体的2％。

大颗粒物滤除采用弧形筛。弧形筛主要利用筛缝排列垂直于进水水流方向的圆弧形固定筛面实现水体固液分离，无动力消耗、结构简单、维护成本低，可有效去除约80％的粒径大于70μm的大颗粒物，处理后的水体流入水处理系统的下一个环节，分离出的固体有害物质另行收集再生成为有机肥。

臭氧消毒过程总臭氧用量为18g/d。臭氧尽管杀菌效果较好，但如果过量使用对养殖生物会造成较大危害，臭氧在不超量的情况下可以被有效地利用来去除亚硝酸盐和黄色杂质，泡沫分离配合短期使用臭氧可以有效减低细菌生物体繁殖，而且对去除系统大颗粒物、总氨氮和亚硝酸盐氮效果良好。

生物滤池中气水比为1.2:1。生物滤池的气水比与普通污水处理气水比有所不同，不是为生物硝化过程提供氧气为主要目的，较大的气水比可以在生物滤池中起到以气搅动水的重要作用，可利用上升气泡冲脱老化的生物膜，促使生物膜新陈代谢能力增强，提高生物膜的活性，表现为对氨氮、亚硝酸氮去除效能的不断增加。

改良方法运行期间，日添加水量为系统总水量的5％，循环次数为15次/d。循环次数对生物滤池净化效能有较大影响，净化效能的提高主要是不同循环次数造成生物滤池内流速和流态的变化引起的，循环次数适度增大可使流速加大，对滤料的剪切力增加，可不断冲脱滤料上老化的生物膜，促使生物膜的新陈代谢能力增强，有效提高了生物膜活性，提高本发明改良方法对鲆鲽类养殖用水的改良效果。

实施例2：

鲆鲽类养殖用水的改良方法，包括，

1)将重量比为5:1的聚乙烯醇和海藻酸钠溶于去离子水中得到浓度为12.5g/ml的分散液，冷却后加入碳酸钙、柑橘皮粉、蔗渣粉，柑橘皮、秸秆和聚乙烯醇的重量比为1:1:4.2，混合搅拌均匀，脱泡4h得到复合溶胶，然后缓慢滴入至含3.0％氯化钙的饱和硼酸溶液、ph为6.5的交联溶液中，在4℃下静置交联12h，然后用纯净水浸泡5h去除多余交联溶液，冷冻干燥，得生物滤料；

2)将上述生物滤料和无机滤料浸没在总浓度为8×10⁴cfu/ml的菌液中，菌液中含有活性污泥37％、乳酸杆菌25％、光合细菌15％和硝化细菌5％，在18℃，光照为8000lux的条件下挂膜处理18天，同时挂膜期间向生物滤池中持续充气，每分钟总充气量为生物滤池有效水体的2.5％；

3)将养殖用水采用弧形筛进行大颗粒物滤除、紫外线杀菌、气浮综合处理、含有上述挂膜的生物滤料的生物滤池、臭氧消毒、ph调节处理，即可，上述臭氧消毒过程总臭氧用量为20g/d；生物滤池中气水比为1.25:1；改良方法运行期间，日添加水量为系统总水量的6.5％，循环次数为18次/d。

实施例3：

鲆鲽类养殖用水的改良方法，包括，

1)将重量比为6:1的聚乙烯醇和海藻酸钠溶于去离子水中得到浓度为14g/ml的分散液，冷却后加入碳酸钙、柑橘皮粉、蔗渣粉，柑橘皮、秸秆和聚乙烯醇的重量比为1:1:5，混合搅拌均匀，脱泡5h得到复合溶胶，然后缓慢滴入至含3.5％氯化钙的饱和硼酸溶液、ph为7.0的交联溶液中，在4℃下静置交联15h，然后用纯净水浸泡6h去除多余交联溶液，冷冻干燥，得生物滤料；

2)将上述生物滤料和无机滤料浸没在总浓度为10×10⁴cfu/ml的菌液中，菌液中含有活性污泥40％、乳酸杆菌30％、光合细菌18％和硝化细菌6％，在20℃，光照为10000lux的条件下挂膜处理20天，同时挂膜期间向生物滤池中持续充气，每分钟总充气量为生物滤池有效水体的3％；

3)将养殖用水采用弧形筛进行大颗粒物滤除、紫外线杀菌、气浮综合处理、含有上述挂膜的生物滤料的生物滤池、臭氧消毒、ph调节处理，即可，上述臭氧消毒过程总臭氧用量为22g/d；生物滤池中气水比为1.3:1；改良方法运行期间，日添加水量为系统总水量的8％，循环次数为20次/d。

实施例4：

为了提高改良方法生物滤料的挂膜效果，生物滤料制备的进一步的优化方案为：

柑橘皮粉制备过程中采取中短波红外间歇式干燥的方式。具体为：在功率为1350w、温度为65℃的条件下干燥25min，然后在55℃间歇5min，继续在45℃间歇3min，然后重复循环1次。其余步骤和实施例2一致。

中短波红外干燥作为一种新型干燥技术，具有加热均匀，穿透性强，加热迅速，节能等优点，尽管目前已有关于柑橘皮干燥的研究，但是将中短波红外干燥应用于在柑橘皮后期干燥过程中不易进行，而中短波红外间歇式干燥过程中的间歇过程使得柑橘皮粉内部的水分在内部水分梯度作用下不断向外扩散，使得柑橘皮微观孔隙不易变大，维持其硬度和脆度，且不易使内部的可溶物质迁移至表面，进而提高后续制备的复合溶胶的粘度，增大柑橘皮粉在聚乙烯醇中的被包埋率，此外，中短波红外间歇式干燥过程中会增加柑橘皮粉内的高分子聚合物释放小分子抗氧化物质，如酚类和黄酮类物质，此类物质能够提高挂膜用菌液中微生物的繁殖速率，最终提高养殖用水的改良效果；且此类物质能够提高鲆鲽类的免疫力。

实施例5：

采用实施例1、2、3和4的改良方法，连续运行20天后测定系统水质指标。

氨氮测定方法：碘化萊和碘化钾的碱性溶液与氨反应生成淡黄棕色胶态化合物，气色度与氨氮含量成正比，通常可在波长范围内测其吸光度，计算其含量。本法最低检出浓度为光度法，测定上限为；

亚硝酸盐氮测定方法：盐酸萘乙二胺比色法。测量结果如表1所示。

根据表1中数据可以看出，本发明提供的鲆鲽类养殖用水的改良方法，对养殖水中氨氮的平均去除率达到60.7％，对养殖水中亚硝态氮的平均去除率为85.0％，对水质的改良效果显著，具有广阔的应用前景；同时实施例4的对氨氮和亚硝酸盐氮的去除率均高于实施例1、2、3，这说明柑橘皮粉制备过程中采取中短波红外间歇式干燥的方式能够提高本发明鲆鲽类养殖用水的改良方法的效果。

上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。