生物海绵铁复合填料曝气生物滤器处理养殖海水脱氮条件优化研究*

隗陈征 高怡菲 任纪龙 马洪婧吴英海 韩 蕊① 刘 鹰

(1. 设施渔业教育部重点实验室 大连 116023; 2. 大连海洋大学海洋科技与环境学院 大连 116023;3. 大连海洋大学海洋与土木工程学院 大连 116023)

海水循环养殖系统(Recirculating Aquaculture System, RAS)被普遍认为是解决海水养殖环境污染问题、提高水产品产量和质量的有效途径(Calone et al, 2019)。曝气生物滤器(Biological Aerated Filter,BAF)是RAS 水处理常用的核心单元，可以有效消减养殖水体中过多的氨氮(NH4+-N)和有机物(罗荣强等,2012)。以往的研究表明，BAF 多以连续曝气的方式运行，连续曝气通过强化硝化反应将NH4+-N 转化为亚 硝 态 氮(NO2–-N)和 硝 酸 盐 氮(NO3–-N) (张 延青 等,2010)。然而，BAF 中反硝化反应速率并没有相应提高，常出现NO2–-N 累积现象(杜晓娜, 2016; He et al,2016)。余瑞兰等(1999)和Yun (2016)研究表明，养殖废水中的NH4+-N 和NO2–-N 对鱼类具有毒害作用。因此，如何降低养殖水体中NH4+-N 及NO2–-N 的累积，提高BAF 系统脱氮性能，是目前RAS 技术研究和应用中亟需解决的问题(Pungrasmi et al, 2016)。

Park 等(2017)和徐炳阳等(2019)研究表明，增加或强化厌氧反硝化或厌氧氨氧化过程可提高污水处理系统的脱氮效率，但厌氧氨氧化存在反应底物浓度要求高、启动慢和运行不稳定等缺点，难以在海水养殖中得到应用(王震林等, 2019)。万琼等(2017)和Hu等(2019)从填料和系统运行方式改进的角度开展了研究，取得了一定的成效，但目前的研究多集中于生活污水和工业废水的处理，针对海水循环养殖系统的研究较少。也有学者从生物强化角度分析提高BAF 系统脱氮性能，通过筛选出脱氮性能优异的海洋菌株，培养后接种到BAF 中，取得了较好的脱氮效果(段金明等, 2019)，但生物强化法在接种菌剂的过程中细菌存活率不高，难以投入到大批量的实际生产中。……