水产养殖尾水净化中高效脱氮菌强化挂膜生物滤器的应用及对微生物酶活性的影响

万紫锦

（承德市应急管理局，河北 承德 067000）

随着社会的高速发展以及时代的不断更替，我国的水产养殖行业发展空间越来越大，已经由传统的分散性养殖转为当前的集中性养殖。在这样的养殖背景之下，在很大程度上提高了粪便量、残饵量，在进入水中之后导致水中的氮含量增加，对水中生物的生命造成了威胁[1]。这个时候，需要通过换水的方式降低氮浓度，这样不仅造成了水资源浪费，所排出的养殖尾水还会对生态环境造成影响。所以说，在养殖的过程中，对尾水进行净化十分重要，在净化之后可以进行重复的利用。生物滤器是尾水净化的重要设备。一般来说，水中的微生物会以滤料为载体，在成为了生物膜之后，会对养殖尾水中的有机物进行分解，达到净水的目的。生物膜的质量会对净水效果造成直接的影响。在传统的养殖中，使用最多的自然挂膜方式，该方式的成本较低，技术要求不高[2]。本文基于此，使用高校脱氮菌强化挂膜方式与其对其，观察其净水应用效果。

1 资料与方法

1.1 材料和设备

1.1.1 生物填料

生物填料选择PU材质爆炸棉，密度是0.024 g/cm3，比表面积是266 m2/m3。

1.1.2 菌种选择

选择三株高效脱氮菌，分别为花津滩芽孢杆菌（Bacillus hwajinpoensis）、嗜碱盐单胞菌（Halomonasalikaliphila）以及麦氏交替单胞菌（Alteromonas maclendii）。

1.1.3 水产养殖尾水

养殖尾水来自于山东省青岛市卓越海洋集团养殖用水。经过检测后发现，养殖密度是（15±0.7）kg/m2，水质pH值为7.65±0.28，盐度为28.9±0.5,。尾水中的氨氮平均浓度为0.30 mg/L，亚硝酸氮的平均浓度为0.095 mg/L，硝酸氮的平均浓度为0.67 mg/L，总氮的平均浓度为2.88 mg/L，总磷的平均浓度是0.03 mg/L，COD的平均浓度为1.92 mg/L。

1.1.4 设备

整理箱模拟生物滤池，规格54 cm×39 cm×28 cm，体积55 L[3]。

1.2 方法

1.2.1 菌种培养

培养菌种的过程中，将其放在温度为-80℃的环境中进行活化，将单菌接种进200 mL 2216E的培养基中，培养30多个小时后，再将菌液接种进500 mL的培养基中继续培养。随后进行浓缩，使用生理盐水进行重悬。

1.2.2 生物膜培养

生物膜培养的方法为预培养法，在微滤机旁的回旋口向整理箱中抽取50 L的水产养殖尾水，随后打开潜水泵，并对其进行加热，按照尾水的浓度分别在培养液体中加入混合菌液，并进行挂膜[4]。

1.2.3 水产养殖尾水处理效果

等到挂膜成熟之后，将设备当中的水排干净，重新加入50 L的养殖尾水，每隔1天测定以此相关指标，周期为5天。

1.2.4 水质数据分析

对相关数据使用Excel软件进行分析，菌株的平均数±标准差表示为（x±SD），并使用统计学软件SPSS22.0对其进行数据分析，显著水平为0.05，极显著水平为0.01.

2 结果

2.1 挂膜后各指标的变化结果

NH+4-N的浓度变化，在挂膜后，NH+4-N指标的浓度较高，但是在接入菌种之后，NH+4-N浓度明显下降，也就是说对NH+4-N有着较高的去处效果。具体数据如表1所示。

表1 挂膜后各指标的变化（单位：mg/L）

2.2 对微生物酶活性的影响

选择AKP、OPH、DHO、AMP、Nar、NIR酶的活性在0分钟、6分钟、12分钟以及24分钟的活性变化进行统计，具体数据如表2所示。

表2 微生物酶活性的变化（单位：IU·L-1）

3 讨论

对于生物膜而言，在发展过程中会有精力不同的时期。在挂膜的前期，氨氮值清除的比较慢，因为菌株在全新环境当中需要进行适应，到了中后期后，去除效果十分明显，说明菌株已经适应了其环境，能够高效的去处，促进生物膜的形成。本实验添加了氮源，初始的氨氮值高于挂膜组。除此之外，在挂膜的期间，亚硝酸氮浓度的变化呈升高后下降的趋势，那是因为在挂膜期间首先使用氨氮，需要进行脱氮，不会对最终的结果造成影响[5]。

COD是指水体内能够氧化或者还原物质的量，间接的反应水体的污染情况。在本次的实验中，使用花津滩芽孢杆菌（Bacillus hwajinpoensis）、嗜碱盐单胞菌（Halomonas alikaliphila）以及麦氏交替单胞菌（Alteromonas maclendii）作为菌株进行培养，不仅可以取出水体的氨氮，还能够为微生物的酶活性造成一定影响，尤其是水中的有机物，去除效果较好。对于COD浓度较高的尾水，还需要对脱氮菌进行进一步的培养，否则去除效果会受到一定的影响。

综上所述，在菌株培养的过程中，可以在一定程度上降低生物滤器的挂膜时间，且等到挂膜成熟后，生物滤器在养殖尾水的净化效果较好，对于NH+4-N、NO-2-N的去处效果达到了100%，对CODmn的去除效果达到了97.6%，去除效果整体优于传统的挂膜去除。但是在氨氮、亚硝酸盐上的去除效果较差，在日后的水质净化中，还需要对方式进行改善，才能营造更好的水体环境，保证社会的“可持续发展”。