有机氮转化为氨氮的速率,水产养殖氨氮产生速率
水产养殖氮循环
生物圈中的碳循环主要表现在绿色植物从空气中吸收二氧化碳,经光合作用转化为葡萄糖,并放出氧气(O2)。在这个过程中少不了水的参与。有机体再利用葡萄糖合成其他有机化合物。碳水化合物经食物链传递,又成为动物和细菌等其他生物体的一部分。生物体内的碳水化合物一部分作为有机体代谢的能源经呼吸作用被氧化为二氧化碳和水,并释放出其中储存的能量。
在自然界,氮元素以分子态(氮气)、无机结合氮和有机结合氮三种形式存在。大气中含有大量的分子态氮。但是绝大多数生物都不能够利用分子态的氮,只有象豆科植物的根瘤菌一类的细菌和某些蓝绿藻能够将大气中的氮气转变为硝态氮(硝酸盐)加以利用。植物只能从土壤中吸收无机态的铵态氮(铵盐)和硝态氮(硝酸盐),用来合成氨基酸,再进一步合成各种蛋白质。动物则只能直接或间接利用植物合成的有机氮(蛋白质),经分解为氨基酸后再合成自身的蛋白质。在动物的代谢过程中,一部分蛋白质被分解为氨、尿酸和尿素等排出体外,最终进入土壤。动植物的残体中的有机氮则被微生物转化为无机氮(氨态氮和硝态氮),从而完成生态系统的氮循环。
水产养殖氨氮
用生石灰调整pH值。生石灰反硝法是现阶段较为经济有效的方法,工艺较为成熟,并已进人工业应用领域,但该法的缺点是温度及废水中的某些组分较易干扰进程,且占地面积大、反应速度慢、污泥驯化时间长,对高浓度氨氮废水的处理效果不够理想;
养殖水体氮循环示意图
生态系统中氮循环和碳循环及其相互关系图
水产养殖提高碳氮比
葡萄糖在水产中的应用
1、葡萄糖在应激状态下可用于ATP的紧急合成,提高机体的非特异性抵抗力,即提高抗应激能力,有效缓解捕捞过程中鱼体受到的应激反应;
2、葡萄糖可起到解毒、析毒作用,有效增强鱼体的抗病力、免疫力;
3、有效补充机体生长所需的碳源及能量,促进新陈代谢,提高运输成活率;
4、配合生物制剂泼洒,可加快水质的改良,缓解因捕捞造成的池塘水质恶化;
5、治疗鱼类脱黏、出血和掉鳞等病症。
6.培养养殖水体生物絮团。养殖水体通过补充葡萄糖(每亩水面1米深度施0.5~2.0公斤)和枯草芽孢杆菌,培养生物絮团,能有效改善养殖水体水质,促进水产动物生长,同时能降低水体嗜水气单孢菌、柱状黄杆菌等条件致病菌的浓度,降低水产动物发病率。
7.降低养殖水体氨氮和亚硝酸盐的含量。按照0.5~5.0克/米3的剂量(每亩水面1米深度施0.3~3.0公斤)全池泼洒葡萄糖,可以有效降低养殖南美白对虾、斑节对虾、罗氏沼虾、草鱼、鲫鱼、团头鲂和甲鱼等水体的氨氮和亚硝酸盐含量。
8.抑制养殖水体蓝绿藻的繁殖。蓝绿藻水华暴发的池塘往往碳氮比偏低,按照3~10克/米3的剂量(每亩水面1米深度施2.0~6.7公斤)全池泼洒葡萄糖,池塘碳氮比控制在(15~20)∶1,能有效抑制蓝绿藻的暴发。
9.提高水产动物抗应激能力。养殖水体在补充葡萄糖(每亩水面1米深度施0.5~1.0公斤)的同时,另外补充适量维生素C、牛磺酸等,能提高水产动物的抗应激能力,可有效缓解因环境突变、水温持续过高等引起的水产动物应激性死亡。商品青蛙长途运输一般采用人工降温、冷藏运输,如在冰浴浸泡的水体中添加适量的葡萄糖,可以提高青蛙在低温运输过程中的抗应激能力和成活率。
10.促进水产动物胚胎发育。在孵化水体中添加2~6毫克/升的葡萄糖,可以促进杂交石斑鱼、普安银鲫等的受精卵的胚胎发育,提高孵化率,降低鱼苗的畸形率。
11.保肝护肝。饲料中添加少量葡萄糖(每公斤鱼体重添加1克葡萄糖),能有效缓解草鱼等鱼类,小龙虾,青蛙等因重金属、抗生素以及营养因素导致的慢性肝中毒现象,增强鱼的肝脏解毒功能,降低鱼的死亡率。
氮循环养鱼
不能
凯氏氮对鱼有促进生长作用。凯氏氮是以凯氏法测得的的含氮量。它包括氨氮和在此条件下能被转化为铵盐而测定的有机氮化合物。此类有机氮主要指蛋白质、胨、氨基酸、核酸、尿素以及大量合成的,氮为负三价的有机氮化合物。
当水体中的氮过高时,对环境产生不利影响,会导致水体富营养化,产生水华(赤潮),破坏水体中原有的生态平衡。淡水养殖废水中氮的主要来源于饲料的投入、蛋白质分解和水生生物的排泄。
水产养殖氮循环示意图
氮循环你指的是生物圈的那个吗? N2+O2=闪电=2NO 2NO+O2==2NO2 3NO2+H2O==2HNO3+NO N2+3H2=固氮菌=2NH3 2NH3+3O2=硝化菌=2HNO2+2H2O 2HNO2+O2=硝化菌=2HNO3 硝酸转化为氨基酸的方程式不会写。
氨基酸氧化成尿素的方程式不会写。CO(NH2)2+H2O=尿素分解菌=CO2+2NH3 反硝化作用的分步方程式不会写。5C6H12O6+24HNO3=反硝化菌=12N2+30CO2+42H2O 5CH3COOH+8HNO3=反硝化菌=4N2+10CO2+14H2O
水产养殖循环水处理
1、储存到水池,自然晾凉,这是自然界中常见的方式,工业循环水系统中,如果有足够大的场地,也可以用这种方式。
2、多几个水池,高低不同,水泵驱动,由高向低处流动,好像瀑布一样,与空气充分接触,大面各散热。
3、增加喷淋,水泵驱动,到高处水管,加喷头,向下喷洒,自然冷却;或者送到假山,当作景观,向下缓慢流淌。
水产养殖氮循环过程
鱼缸需要建立的循环系统有2种,一种是氧循环系统,一种是氮循环系统。
1、氧循环系统:这种循环作用的形成需要水生植物的参与。如果不种植水生植物,可以通过气泵增氧等方式解决。
2、氮循环系统:也可以有植物介入,直接吸收掉。另外反硝化一般只有海水缸才需要。
循环水养鱼的氨氮处理
生化循环生态精养技术是利用生态学原理,建立一个无污染、资源循环利用的养殖模式。其理念是生态平衡,由生产者、消费者、分解者以及所处环境构成生态系统,并保持生产者、消费者和分解者之间关系处于相对稳定的状态。
生态平衡是一种动态的平衡而不是静态的平衡,生态系统中的生物与生物、生物与环境以及环境各因子之间,不停地在进行着能量的流动与物质的循环,这赋予了养殖环境有相对较强的抗病和抗不良环境因子的能力。
第一步,微滤机先把固体颗粒物杂质给过滤掉;
第二步,进生化池,用硝化细菌和反硝化细菌把氨氮、亚盐转化成硝酸盐;
第三步,利用蔬菜植物吸收硝酸盐!
水产养殖碳源与氮的比例
污水处理中,碳源投加成本与投加量的计算
近年来,多地污水处理准排放标准相继从一级B标提升至一级A,甚至更高,总氮含量作为污水排放标准中重要的指标之一,如果要对其达到较高的去除标准,就需要在污水处理过程中添加碳源。
目前,绝大多数污水厂通过硝化—反硝化来实现氮达标。先将氨氮氧化成硝酸盐氮,再将硝酸盐氮还原成氮气。 而这些污水处理厂正面临着必须投加碳源以及碳源成本高的现实。碳源背后的那本经济账,有必要拿出来同大家一起“算算账”。
1碳源投加成本与投加量
投加成本是碳源的当量COD价格+投加量的综合算法,需要理论计算加实际运行的投加量确定。
碳源吨水运行成本=C×P/Q
式中:
C——碳源投加量,t/d;P——碳源药品价格,RMB/t;Q——进水量,m3/d;
碳源的COD当量值
可能有小伙伴会问COD当量是什么?其实目前对碳源的COD当量并没有官方定义,笔者仅以实际使用习惯做一个总结性定义。具体参见之前笔者写过的《什么是碳源的COD当量?》
碳源的COD当量可以理解为单位体积或单位质量的碳源全部被氧化后,需要的氧的毫克数,单位mg/L、mg/g或kg/kg。
目前污水厂常用的碳源分别为:甲醇、乙酸钠、乙酸、以葡萄糖为代表的糖类物质(面粉、蔗糖、葡萄糖)等。
它们所对应的COD当量如下表所示:
碳源投加量计算
进水有机物消耗的氮量的计算公式:
Ns=Kde×S0+0.05×(S0-Se)
式中:
Ns——进水有机物消耗的氮浓度,mg/L;Kde——反硝化速率,根据VD/V查表确定;S0——进水中BOD5浓度,mg/L;Se——出水中BOD5浓度,mg/L;
需要外加碳源反硝化去除的氮量的计算公式:
N=Nt0-Ns-Nte
式中:
N——需要外加碳源反硝化去除的氮量,mg/L;Nt0——进水中总氮的浓度,mg/L;Nte——出水中总氮的浓度,mg/L;
碳源投加量的计算公式为:
C=5×N×Q/COD当量值
值得一提的是,各类碳源单价价格变动大,计算时以实际采购为准。
其中:
甲醇——是最具性价比的碳源,但当冬天来临采暖用甲醇时,甲醇的单价也可能上升;乙酸——价格市场变化大,高价时做碳源价格昂贵,将乙酸应用于污水处理厂的大规模投加几乎不可能;乙酸钠——单价价格贵,也是目前污水处理厂碳源投加成本高的主要原因; 葡萄糖——工业葡萄糖含杂质多,食品葡萄糖价格贵。
2投加碳源的后续处置困难
投加碳源目的是为了脱氮,但考虑脱氮效果的同时,也要兼顾污水处理厂的运行稳定,避免处理费用增加。
污泥产量
首先,投加碳源必会增加污泥的产量,而污泥处理成本很高。常用的碳源中乙酸、乙酸钠价格较贵,产泥率高,对污水厂的污泥处置会带来了一定的压力。
以葡萄糖为代表的糖类物质作为外加碳源使得脱氮效果良好,可是,糖类作为多分子化合物,容易引起细菌的大量繁殖,导致污泥膨胀。
出水COD值、亚硝基氮累积
其次,部分碳源的投加也会影响出水COD值和亚硝基氮累积。
以糖类作为碳源,会增加出水中COD的值,影响出水水质。同时,与醇类碳源相比,更容易产生亚硝态氮积累的现象。
甲醇作为外碳源虽然具有运行费用低、污泥产量小的优势,但在甲醇碳源不足时,存在亚硝酸盐积累的现象。并且如果投加量控制不好,或者系统来水变化波动太大,容易造成生化系统中毒,好氧区域丝状菌膨胀。
3碳源的运输、储存等
甲醇
甲醇易燃,为甲类危化品,使用和储存均有严格要求。
使用甲醇必须取得危险品使用许可证,并配有相关防爆设备,因此固定资产投资大,后期运维成本高。同时,使用甲醇的企业挥发性有机化合物很难达标,受政府部门监管成本高。
更重要的是,企业要想储存甲醇需报当地公安部门备案审批,手续繁琐,储存量超过一定数值,属于重大危险源。
乙酸
乙酸为乙类危化品,也是挥发性酸,是大气污染挥发性有机化合物的重要组成部分,环保部门监管多,储存条件要求高。多数污水处理厂远离乙酸厂,运输费用高。
乙酸钠
乙酸钠多为20%、25%、30%的液体,人工配置药剂工作量大。同时,由于当量COD低,运输费用高,不能远距离运输。
糖类
糖类外加碳源,需要现场配置成溶液,劳动强度大,劳动成本高。
水产循环养殖技术
池塘内循环
池塘内循环生态养殖系统将池塘养殖传统的散养模式变圈养模式。池塘內循环系统主要由养殖水槽、推水装置、投料装置、增氧装置、集污及排污装置、挡水墙、养水区、推水设备等组成,该系统的最大特别就是能有效控制养殖鱼类排泄粪便的范围,并能有效地收集这些鱼类的排泄物和剩余饲料,通过沉淀脱水处理后,再变为陆生植物的高效有机肥,既有效减少了水体污染,同时也提高了废弃物的利用率。
内封闭循环养殖模式
泰国虾农Arunsopha的内封闭循环养殖模式,其系统由四种不同类型池塘配合在一起工作。第一种类型池塘用于养虾,池塘配有增氧机和集污系统,养殖污水流经第二种类型池塘,该池塘饲养有罗非鱼,罗非鱼用于处理虾池的残饵等有机物,并净化水质。然后,罗非鱼会进入第三种类型的池塘,该类池塘中饲养有尖吻鲈或鲈鱼,用以控制罗非鱼的种群数量。该池塘的水会通过落差进入第四类池塘,在添加了矿物质和营养物质并进一步净化后返回到养虾池。
水产养殖仿生学系统
水产养殖仿生学的重点在于让池塘水体模拟自然的河口条件,利用浮游动物大量增殖作为养殖虾类的营养补充并且有益菌可以调节水质。一般的操作是前期用发酵好的米糠等泼水培养桡足类,同时投喂发酵豆粕、花生麸等,全程不使用商业饲料。定期在池底缓慢拉动链条或绳索防止生物膜的形成,同时可以释放底泥营养,起到改底、调水、培养浮游动物的作用。
生物絮团技术
生物絮团技术(BioflocTechnology,BFT)是借鉴城市污水处理中的活性污泥技术,通过人为向养殖水体中添加有机碳物质(如糖蜜、葡萄糖等),调节水体中的碳氮比(C/N),提高水体中异养细菌的数量,利用微生物同化无机氮,将水体中的氨氮等含氮化合物转化成菌体蛋白,形成可被滤食性养殖对象直接摄食的生物絮凝体,能够解决养殖水体中腐屑和饲料滞留问题,实现饵料的再利用,起到净化水质、减少换水量、节省饲料、提高养殖对象存活率及增加产量等作用的一项技术。
离岸深海网箱养殖
由于近岸养殖易受人类活动,特别是陆源污染的影响,海水养殖与生态环境问题、食物安全问题的关系日益密切。因此,除了研究推广多营养层次综合养殖模式与技术外,发展离岸深海养殖技术已成为国际公认的海水养殖新方向与趋势。目前国际上深水养殖技术的研发主要聚焦于鱼类网箱和养鱼平台方面,关于深水抗风浪筏式生态养殖技术研究则很少。简单来说,就是把大海当成一个很大的水净化池了。
红树林-水产养殖藕合模式
通过在海边种植海桑、秋茄和桐花树等3种红树植物,能有效降低养殖水体中的N、P含量,减轻废水排放造成的环境污染。红树林恢复后在其水域生态放养斑节对虾或南美白对虾,养成后以有机虾的名号出售,获得不错的收益。
生态湿地
生态湿地的技术就是使用人工湿地生态环境净化池通过水循环来净化部分养殖排水水质,实现养殖废水对环境零排放。通过在水体中种植水生植物,从而吸收水体中的营养物质,为水中营养物质提供了输出的渠道。同时还能提高水体溶解氧,为其它物种提供或改善生存条件。水生植物除了直接吸收、固定、分解污染物外,还通过对土壤中细菌、真菌等微生物的调控来进行环境的修复。
鱼菜共生
在鱼菜共生系统中,水产养殖的水被输送到水耕栽培系统,由微生物细菌将水中的氨氮分解成亚硝酸盐和硝酸碱,进而被植物作为营养吸收利用。由于水耕和水产养殖技术是鱼菜共生技术的基石,鱼菜共生可以通过组合不同模式的水耕和水产养殖技术而产生多种类型的系统。
高位池封闭式循环水养殖
高位池封闭式循环水养殖就是通过四周增设的增氧机不断运转,使塘水产生水平环流,残渣产生“水力聚污”现象,并向中央底部聚集,再由中央排污管和水泵将池塘底部污水抽到池边宽十多米的水槽里,利用浅层沉淀原理分离水中悬浮有机物,停留20——40分钟后,固液自然分离。溢出水槽的水,水层厚度小于0.3毫米,经过30——60度坡度的池壁斜面,利用薄水层自然光化学催化氧化原理脱氮解毒,最后返回池里。
浮动湿地和浮岛
浮动湿地和浮岛很容易理解,通过在浮床上种植植物,以减少水体的污染,增加水的透明度,去除营养物质、悬浮固体和重金属。此方法适用于水产养殖、湖泊、水道、池塘、水坝和其他淡水体,当然海水同样也是适用的,不过要找到适合海水环境下生长的植物。
暴利养殖
暴利养殖