封闭循环水系统生物滤池气水比对水质净化效能的影响

中国水产科学2013年 11 月, 20(6): 1266-1273Journal of Fishery Sciences of China研究论文DOI: 10.3724/5SP.J.1118.2013.01266封闭循环水系统生物滤池气水比对水质净化效能的影响黄滨，雷霁霖'，翟介明”，周游”，王峰*,高淳仁'，梁友'1.中国水产科学研究院黄海水产研究所,山东青岛2660712.山东莱州明波水产有限公司，山东烟台2640003.中国海洋大学水产学院，山东青岛2660034.青岛农业大学,山东青岛266109摘要:通过在全封闭循环水系统中养殖半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis Gunthe),研究了不同气水比对曝气生物滤池净化效能，以及对DO、pH值的影响。结果表明:本试验系统在温度为(19+1)°C,系统循环次数为15次，养殖池Do保持在12 mg/L以上的运行条件下，随着气水比由0.75: 1~1.50: 1的增加，生物滤池氨氮的去除率由35.0%增加至52.0%, NO2- -N的去除率由8.2%增加至44.6%，气水比对硝化反应影响显著，但对化学需氧量COD的去除率影响并不显著，其平均去除率为10.14%; pH值有增加的趋势，生物滤池进水口到出水口的pH值由7.97增加至8.08;气水比最佳运行参数为1.25:1. 同时还发现1级生物滤池进水口DO接近饱和, 1级到末级滤池间DO仅降低了10%左右，系统pH值在7.9~8.1。本研究所获参数，可供生物膜法处理养殖循环水的条件优化作参考。关键词:气水比;循环水;多级曝气生物滤池;净化效能中图分类号: s965文献标志码: A文章编号: 1005-8737- (2013)06- 1266- -08在海水封闭循环水养殖系统中，多级曝气生力学参数的重要指标"。气水比大小会直接影响曝物滤池以建设和运行费用低、处理水量大、抗冲击气生物滤池内DO浓度，DO浓度是影响同步硝化反能力强、维护管理简单等特点而被广泛应用。曝气硝化的一个主要限制因素24。气水比与体积容氧生物滤池BAF(Biological aerated filter)的气水比是系数KLa成正比关系,气水比越大,与溶解氧浓度影响生物硝化速率和有机化合物分解速率的重要相关的微生物如碳化细菌、氮化细菌、硝化细菌等,工艺参数之一。它不仅与系统能耗、运行成本有很活性就会相对增强，但当气水比过大时，反而会影高的关联度，还与循环水处理系统的水质净化效响到下一步处理效果5-6。气水比的大小，生活污水，能有密切的关系;在工业与城市污水处理行业中,气水比一般取3: 1~20: 1,而对于一些难以降解的气水比对工程投资和运行费用大小有很大影响。本工业废水,气水比可以高达20: 1~60: 1。但相比研究通过封闭循环水系统养殖半滑舌鳎的试验,之下，在养殖循环水处理系统中,气水比的定量研力求找到最经济的气水比运行参数。究相对缺乏，封闭循环水养殖系统的水处理工艺与目前国内外对曝气生物滤池气水比的研究，在-般污水处理不仅在系统工艺与运行机制上有所工业污水处理和城市污水处理领域中的研究比较不同，水处理指标要求也有很大差别，近年来实际全面和系统。如气水比不仅为微生物的呼吸提供必生产应用中气水比多凭经验值运行。因此，量化与须的“临界氧浓度”，还是各种生物反应器内反应动优化气水比的合理配置,不仅为养殖系统生物滤池收稿日期: 2013-02- 28;修订日期: 2013-05-17.基金项目:公益性行业(农业)科研专项(201003024);鲆鲽类产业技术体系项目(CARS-50-G10).作者简介:黄滨(1962-), 男,副研究员,主要从事设施渔业研究. E-mail: huangbin@ysfri.ac.cn通信作者:雷霁霖，研究员，中国工程院院士,博土生导师. E-mail: leiji@ yfri.ac.cn中国煤化工YHCNMH G第6期黄滨等:封闭循环水系统生物滤池气水比对水质净化效能的影响1267运行工艺参数优化提供科学依据,对我国循环水养另-路计量曝气量。殖节能增效也意义重大。试验用鱼:总共投放体质量(640.10士63.30) g.体长(43.10土1.48) cm的半滑舌鳎鱼种780尾,分别1材料与方法按1号池240尾2号池210尾、3号池180尾1.1试验系 统与试验用鱼4号池150尾不同密度布放于4个养殖池中。试验在山东莱州明波水产有限公司试验车间1.2 封闭式循环水养殖系统工艺流程图1),采用封闭式循环水养殖系统，养殖半滑舌封闭式循环水养殖系统工艺流程如图2所示。鳎试验。系统水体交换率为18次/d。1.3 养殖试验日常管理，试验期间每天上午8点常规监测并记录养殖池的水温、盐度pH、DO、 ORP、电导率等水质指标,检查水泵、风机等设施设备运转情况,根据水质变化情况进行相应调控。定时观察半滑舌鳎的摄食4号池3号池No.4 poolNo.3 pool甲十活动、状态等情况，饵料全部是进口人工配合饲料,日投饵量是根据鱼总体质量的千分之六计量饵料量,分2次(8:00, 20:00)投喂，每次以饱食为准(即见到鱼群基本不再摄食时停止投喂)。每次投饵完成后3-30 min, 拔起养殖池插拔控制管以便及时将残饵粪| 号池号池便排出系统外，实时添加因排污和蒸发所损失水量;No 10001No 2DO系统循环次数设定在15次/d,温度(19+1)°C, 发现试验鱼状态不稳定时，及时采取减少投饵次数和人图1封闭循环系统生物滤池试验车间平面布置图为惊扰，测定分析循环系统水质指标和细菌指数等，1.养殖池,2.弧形筛,3.回水主管道,4.前置紫外线装置, 5.尽力消除不利因素对半滑舌鳎生理与生长的影响。缓冲调节泵池, 6.循环水泵，7.气浮净化池, 8.多级曝气生物滤池，9. 后置紫外线装置，10. 终端水质优化池, 11. 纯氧、臭氧、汽加热1.4试验设计添加管路以原有的生物滤池充气量为基准,通过调节供Fig.1 Fish greenhouse plan of the recirculating aquaculture气管路的阀门，从30 m'开始每个梯度增加5 m/n,system1. fish tanks, 2. arc screen, 3. backwater main, 4. lead UV disinfection,气水比设定0.75: 1、0.88: 1、1.00: 1、1.25: 1、5. pump pool, 6. circulating water pump, 7. degassing unit, 8. biofilters,1.50: 1等5个梯度,每个梯度试验运行4 d,相应9. rear UV disnfection, 10. dssolved oxygen pool, 11. pure oxygen, ozone,测定系统水质指标(特别注意氨氮指标和pH)和鱼steam heating add line的生理指标。试验系统:养殖池为4个圆形中心排水的玻璃试验水质条件为:水温(19.19 土0.59)"C，盐钢水池，单池面积15 m,养殖水深100 cm,养殖度(25.46士0.83), pH (7.89土0.03)生物滤池水力停水体60 m;生物滤池为4级曝气生物滤池，总容积留时间为1.33h。池中臭氧浓度最高添加量时的60m',第一级填装比表面积200m2/m的BIO-ORP达到389.0 mV。BLOK生物包，第二级填装比表面积380 m2/m’的多试验期间，为掌握循环水养殖系统总氨氮、亚孔网状生物填料(俗称方便面填料)，第三、四级填硝酸氮和COD的变化情况，每隔1天分别对养殖装比表面积100m2/m3的立体弹性滤料。池出水口气浮净化池出水口、各级生物滤池出水生物滤池采用多孔管曝气方式,曝气孔径为口、前(后)置紫外线装置进水口、前(后)紫外线装0.8 mm,间距100 mm,总供气管路上并联有2个进置出水口、养殖池进水位置的水质进行采样分析,气空气流量计,型号LZB-40,一路计量新增曝气量,采样时间为13:30,每个点取样2个,取其平均值。中国煤化工YHCNMH G1268中国水产科学第20卷污物排出系统外exhaust the sewage养殖池弧形筛缓冲调节泵循环水泵fish tanksarc screenpump poolcirculating water→↑终端水质优化池臭氧实时添加自维护拆分回流蒸汽补温调节dissolved oxygen poolozone aditionresolution refluxtemperature regulation |↓纯氧实时溶加后端紫外线杀多级曝气生物滤池气浮分离净化池Pure oxygendditionrear uv disinfectiobiofiltersdegassing unit↑水质在线监测on-line新水补充添加风机充气实时排沫至系统外process monitoringmakeup watermakeup airxhaust the spittle图2封闭式循环水养殖系统水处理工艺流程图Fig. 2 W ater treatment process of closed recirculation aquaculture system1.5水质测定 与数据处理方法鱼的生长、生理情况等水质指标的影响,对5个梯度总氨氮采用次溴酸钠氧化比色法测定，亚硝气水比试验的数据进行统计，结果见表1-表3。氮用盐酸萘乙二胺分光光度法测定7。化学需氧由表1、表2可见，随着气水比的增加，循环量采用碱性高锰酸钾法测定[81。溶解氧、pH、水系统各单元中DO处于接近饱和或超饱和状态,温、盐度、氧化还原电位等水质数据测定使用YsipH有上升趋势，生物滤池内水生物净化效能有所professional plus多参数水质分析仪。对所采集的提高。- 般情况下，pH的变化与海水中各种形式数据采用SPSS17.0统计软件进行差异显著性分的二氧化碳的含量有密切关系,pH的变化是因为析。计算测定数据平均值、标准误差，以P<0.05高密度养殖系统，CO2积累的途径主要是鱼类的作为差异显著水平，P<0.01 作为差异极其显著水呼吸,残饵、粪便、分泌体液等还原性有机物质平, P>0.05作为差异不显著水平。的降解; CO2的累积造成池水中HCO3~浓度增大,2结果与分析且控制了养殖水体较低的pH9。试验发现，通过2.1不同气水比状况 下生物滤池进、出水口的水质气水比的增加，可在-定程度上利用生物滤池的指标曝气脱除一部分水中的二氧化碳，使系统pH在为比较不同气水比对封闭式循环水养殖系统多相对低位上有回升的趋势。而对于循环系统生物级曝气生物滤池进、出水口净化效能和pH值DO、净化效能的提高，则得益于气水比增加提高了表1不同气水比状况下生物滤池进、出水口TAN、NO2-N、 COD水质指标变化情况表Tab.1Changes of TAN, NO2-N, and COD in inlet and outlet of bio-filter with different air-to-liquid ratios气水比NO2-N(mgL-COD/(mgL-)air-to-liquid ratio进口 inlet出 口outletR/%进口 inlet出口outlet R/% 进口 inlet出口 outlet R/%0.75:10.126.08235.00.0208.20.998.0.88:10.153.0.10432.00.0130.0118.51.110.9613.61.00:10.1350.06949.10.0420.038).71.0311.41.25:10.1640.091440.0430.0230.60.901.50:1).1480.0710.0310.02422.10.85 .注:R、Rm、 Re分别为 TAN、NOr-N、COD 的去除率.Note: R, R and Re refer to the eliminating ratios of TAN, NO2-N and COD, respectively.中国煤化工MHCNMH G第6期黄滨等:封闭循环水系统生物滤池气水比对水质净化效能的影响1269表2封闭式循环水养殖系统不同气水比状况下生物滤池进、出水口pH、DO水质指标变化情况表ab.2 Changes of pH and DO in inlet and outlet of bio-filter with different air-to-liquid ratios气水比pH溶氧饱和度1% DO of air satuationair-to-liquid ratio进口inlet .出口outlet进口inlet0.75: 17.978.0394.82.10.88: 17.998.0494.588.5.00: 18.0094.888.61.25 :8.0289.1.50: 18.08 .100.889.2表3封闭式循环水养殖系统各鱼池生长的变化及成活率Tab.3 Growth rate and survival rate of the fish in the tank组别group一号池PoolNo.1=号池PoolNo.2三号池Pool No.3四号池Pool No.4初始体质量/kg initial body weight0.663最终体重/kg final body weight1.6441.7861.863增重率/%weight gain rate131.37147.96169.38181初始体长/cm initial length42.64最终体长/cm final length57.02355.6557.7457.6增长率/% growth rate33.7330.5135.4135.08 .成活率/% survival rate92.391.1290.68生物滤池溶氧和搅动作用，使水生物膜充分接触，0.20p十 进口inltofiteres =3;社SE, 0.18+出口outlet of filters对生物硝化过程速率和有机化合物分解速率有提0.16王升作用。因此,在本封闭式循环水系统试验条件昌0.14.下，由试验数据综合分析可以初步得出结论:气∈0.10导0.08水比在-定范围内对提高封闭式循环水养殖系统0.06水净化效能有积极作用。s 0.040.022.2不同 气水比状况下水处理单元氨氮、NO2-N指0.C标的变化分析0.75:10.88:1 .1.00:11.25:11.50:1由图3和图4所示，气水比从0.75:1增至1.50: 1时,生物滤池的进口氨氮浓度在0.13~0.16 mg/L,图3封闭式循环水养殖系统中不同气水比状况生物滤出口浓度在0.069~0.100 mg/L,去除率由35.0%增池进水口与出水口氨氮的变化加至52.0%, 去除效果明显;生物滤池进口的Fig.Changes of ammonia nitrogen in inlet and outlet ofbio-filter with different air to-liquid ratiosNO2-N浓度在0.013~0.043 mg/L， 出口浓度在0.050p +进口inlet of fiters0.012~0.038 mg/L,其中气水比为1.25: 1时，NO2-N0.045- +出口oulet of fiters. 0.040n=3;社SE .去除率最大为46.6%;特别是气水比大于1.0以后,s 0.035电0.030去除率显著增加;但当气水比大于1.25: 1时,z 0.025NO2-N的去除率由46.6%下降到22.1%,有较明显5' 0.020z 0.015减缓趋势;试验证明曝气生物滤池系统，在充足0.0100.005氧气的条件下，对去除水中氨氮和NO2-N 等有害.75:10.88:11.25:1 1.50:1物质方面效果显著(P<0.01);但水中有机污染物含量越低，生物净化的难度越大。2.3不同气水比状况 下水处理单元COD指标的变图4封闭式循环水养殖系统中不同气水比状况生物滤池进水口与出水口亚硝酸盐氮的变化化分析Fig. 4 Changes of nitrogen in inlet and outlet of bio-filter图5显示，气水比从0.75: 1 增至1.50: 1时,with different air-to-liquid ratios中国煤化工YHCNMH G1270中国水产科学第20卷+气浮池degassing unit91.12%、90.68%， 成鱼平均体质量为1 707 g,体n 3; xSE_. 二级走物滤池second Stage biofilte长57.00 cm,增重率157.43%,增长率33.68%，取r三级生物滤池three stage biofilter1.11 t. 四级生物滤池four stage biofilter得了良好的养殖效果。.水质净化池dissolved oxygen pool1.03。综合分析各项指标所得结果为，当气水比为1.25: 1时,该系统的生物滤池处理水质效果最佳。在此条件下，生物滤池出水口水质指标为: TAN0.75:1 0.88:1 1.00:1 1.25:1 I .50:10.091 mg/L, NO2-N 0.023 mg/L, COD 0.90 mg/L, .气水比溶氧饱和度为89.1%, pH 8.07。air-to-liquid ratio图5封闭式循环水养殖系统中不同气水比状况下各水3讨论处理单元COD的变化Fig. 5 Changes of COD in water treatment units with different3.1气水比对优化全 封闭循环水养殖工艺的影响air-to-liquid ratios过去简单认为海水养殖水处理技术是在城市各级生物滤池的COD浓度有下降趋势,平均下降污水处理技术的基础上演化发展而来的，但实际幅度为0.10 mg/L; 但由表1可见，随着气水比的上循环水养殖水处理与一般的污水处理，在理念增加，COD去除率在6.1%~13.6%波动时,去除率和技术，上都有着较大的差别。养殖水处理有以下变化幅度仅为7.5%, 且不规律,这说明不同气水特点: 1) 污染浓度低;2)盐度高、溶氧高;3)生比对COD的去除率影响并不显著(P > 0.05)。物处理处于低温、寡营养状态; 4)水质处理指标2.4不同 气水比状况下水处理单元pH、DO的变要求高，属深度处理。由此可见,循环水养殖系统化分析的深度处理，循环利用，其本身就比一般的重度由图6可以看出，随着气水比从0.75: 1增至.污染水的处理要困难许多，它不仅对COD、氨氮、1.50: 1,各级生物滤池的pH有增加的趋势，生亚氮指标要有较高的去除率,同时还对温度、pH、物滤池进、出水口的pH由7.97 增加至8.08,维氧化还原电位等指标有-定的调控要求，所以两持了整个养殖系统的pH始终处于7.5~8.5的适宜者相比差异较大。生物滤池气水比的曝气作用也区间。生物滤池出水口的DO随着气水比的增加，因自身水环境条件和终极指标不同而不尽相同，与进水口相比溶氧量变化不大,溶氧饱和度仅有因此现行污水处理行业气水比对曝气生物滤池净82.10%增至89.23%。经过6个月的养殖试验,本试化效能影响的研究成果，并不能完全适用于与海验系统4个池子的成活率分别为93.75%、92.3%、水养殖行业，气水比研究的缺失对全封闭循环水养殖的工艺会产生-定的影响。因此针对优化养电tscond8.10「 +四级生物滤池four sagegiofitert殖循环水处理条件进行基础研究,将对生物膜法8.08+-级生物滤池first stage biofilter物滤池three stage biofitert处理养殖水技术产生极其重要的指导作用。「n=3; SE玉8.043.2 气水比对生物滤池溶解氧浓度的影响8.02在封闭式工厂化循环水养殖系统中,为了达到8.00高密度养殖和快速增长高效养殖的目的,目前国内7.98大多数循环水养殖系统都采用了纯氧增氧的方式。‘0.750.881.25.s在循环水模式下养殖池中溶氧的不断补充,使养殖池水的DO水平基本处于≥10 mg/L的超饱和状态。图6封闭式循环水养殖系统中不同气水比状况下各水由表2可以看出，不同气水比状况下DO的变化情处理单元pH的变化况,本试验系统中-级生物滤池进水口溶氧饱和度Fig. 6 Changes of pH in water treatment units with different由94.3%增加至100.8%,其均值达96.14%接近饱和,中国煤化工YHCNMHG第6期黄滨等:封闭循环水系统生物滤池气水比对水质净化效能的影响1271一级到末级滤池间DO均值仅降低了10%左右，生氧已能满足硝化细菌的需要时,溶解氧不再是限制物滤池出口水的溶氧饱和度均值- -直保持在82% .硝化细菌代谢活性的因素!4。此时如果继续加大气以上,而在硝化反应过程中，将1 g氨氮氧化为硝水比，对氨氨去除率的提高作用不明显，还会造成酸盐氮需耗氧量4.57 g[10); 本试验系统生物滤池浪费。试验中气水比变化对于COD去除率的影响,的最小溶氧质量浓度的测试数据94.3%，约等于从结果的数据和变化趋势分析看，仅靠增加气水比8.5 mg/L(20'C )远超过“临界氧浓度”。通常认为,只手段,要大幅度降低COD浓度,对低污染浓度的养需要保持在5.0 mg/L以上,便足以保证生物膜上微殖用水作深度处理是相对困难的;另外也证实,当生物的正常生命活动"1。由此可见,在使用纯氧的气水比增加到一定程度后,溶解氧不再是好氧异养循环水养殖系统中，各单元水的DO水平基本处于菌活性的主要限制因素,生物滤池对COD的去除超饱和或接近饱和的状态，气水比的增加对生物滤率也逐渐趋于稳定“"15。池DO浓度的增氧作用不明显，这与普通污水处理3.4气水比对系统pH和鱼类生理的影响中曝气生物滤池需要大气水比来提高DO浓度有明pH是海水养殖体系的重要参数，pH的变化显不同,循环水养殖系统生物滤池的气水比大小不与海水中各种形式的二氧化碳的含量有密切关系,是生物滤池DO浓度的主要影响因素,即便较小的二氧化碳越高,则结合水分子形成碳酸，释放出氢气水比也能远远满足生物滤池的“临界氧浓度”。离子，使水中的pH下降,反之则升高。伴随着循3.3气水比对生物滤池水净化效 能的影响环水系统中高密度养殖鱼类的呼吸作用和其他微养殖水中残饵、粪便和溶解态代谢废物的积累,生物的生理生化影响，以及硝化过程中产生的H*,经常会导致水体中氨氮、亚硝酸盐等指数超标,对会导致水中二氧化碳浓度逐渐积累,有的甚至达养殖鱼类毒害后果极为严重,因此养殖系统生物滤到周围环境饱和浓度的20~100倍,使得pH值快池承载着水质净化的主要任务。气水比具有提高生速下降，对循环水养殖系统的控制造成了非常大物滤池溶氧、生物硝化过程速率和有机化合物分解的困难[161。臧维玲等!7]的试验证实,随养殖天数增速率的作用。对于普通的污水处理，气水比对硝化加,pH逐步下降, COD、氨氮和NO2 -N浓度呈上细菌的活性影响很大，当气水比较低时,硝化细菌升趋势。曲克明等|81研究认为，在生物滤池池底大很难得到溶解氧的补给,而在数量和活性上均表现面积曝气,对循环水养鱼系统中各种生物产生的较低。随着气水比的提高,氧传质系数KLa 也随之二氧化碳具有较好的去除作用，不需另设二氧化提高，溶解氧含量迅速提升,硝化细菌的活性被释碳去除设备。本试验随着气水比从0.75:1 增至放。表现为反应器的硝化效果明显提高,氨氮去除1.50: 1,各级生物滤池的pH值虽然提高并不明显,率增大121。在本循环水试验系统中,虽然气水比大但对整个养殖系统的pH值维持在7.9-8.1 的适宜小不是生物滤池DO浓度的主要影响因素，但气水区间起到了重要作用。由此可见，合适的气水比运比仍与净水微生物如氮化细菌、硝化细菌等活性相行参数对循环系统的适宜水环境构建有积极影响。关,特别是气水比大于1.0以后，氨氮和NO2-N的从鱼类生理学分析看,养殖水环境的pH值去除率显著增加，其中生物滤池出水氨氮浓度过高(pH>9.5)或过低(pH<6.5)都对鱼类生长不利。鱼0.091 mg /L,去除率44.4%, NO2 N浓度0.023 mg /L,长期处于偏酸性水体中，受环境胁迫影响，可使鱼去除率46.6%,尤其是NO2 -N浓度指标比傅雪军虾血液的pH降低,削弱其载氧能力,造成缺氧症;等[3]通过封闭式循环水半滑舌鳎养殖试验,得到pH过高的水则会腐蚀鳃组织[191。另外, pH过高,池的生物滤池出水NO2-N平均浓度低于0.090 mg /L,水中的NH3 浓度增大,过高的NH3 对鱼类有毒害平均去除率19.47%结果明显提高。本试验当气水比作用，限制鱼的生长(20。因为池水中存在着铵氮平大于1.25: 1时，氨氮和NO2 -N的去除率增速有衡体系NH4+ = NH3+ H*,可见pH值对氨氮的较明显减缓趋势;同时也证明了当反应器中的溶解存在形式十分重要,对氨氮毒性的显现也非常关中国煤化工YHCNMH G .1272中国水产科学第20卷键。pH的降低还使海水中硝化过程的速率减慢,4结语有机化合物的分解速率降低，导致水体中物质的循(1)生物滤池的气水比与普通污水处理气水比环再生减慢,水质更加恶化。由此看pH的变化对有所不同，不是为生物硝化过程提供氧气为主要目养殖鱼类生理和硝化细菌生化都有较大的影响，因的。(2) 当气水比从0.75: 1增至1.50: 1时，生物此绝不能忽视循环水养殖系统中pH值的变化。在滤池氨氮的去除率由35.0%增加至52.0%, 去除效我国《海洋监测质量保证手册》的渔业水质标准中果明显;在气水比为1.25: 1时，NO2-N去除率最规定,海水养殖的pH范围为7.0~8.5121。本试验经大达46.6%， 当气水比大于1.25: 1时，氨氮和过6个月的养殖试验,半滑舌鳎养殖成活率为91 .96%,NO2- -N的去除率增速有较明显减缓趋势。(3)生物成鱼平均体重为1 723 g, 体长57.14 cm,增重率滤池曝气有脱除水中二氧化碳等有害气体的作用，169.2%,增长率32.58%,取得了良好的养殖效果。最佳的气水比可以维持养殖水pH值在7.5~8.5的适试验数据可以说明，对于高密度循环水养殖系统:宜区间，对促进鱼类生长，提高抗病能力有益。(1)选择最佳的气水比运行参数，是保证鱼类在因此，对于不同的封闭式循环水养殖系统,适宜水环境中(pH 7.5~8.5)生长的重要手段之-。要根据生物滤池大小、滤料比表面积和数量、养(2)气水比的增加对生物滤池净化性能有积极的促殖密度、温度等条件，经过测试寻求最佳的生物进作用。滤池气水比运行参数，只有这样才可以达到高效3.5气水比对生物膜代谢 能力和活性的影响节能的生产状态。本试验系统生物滤池气水比的生物滤池中生物膜的代谢和活性，比较理想最佳运行参数为1.25:1,可供封闭式循环水养的情况是减缓生物膜老化的进程，不使厌氧层过殖系统生产运行参考。分增长，加快好氧膜的更新。活性生物膜的厚度-般在70~ 100 um范围内,生物膜为薄层时，膜内参考文献:传质阻力小,膜的活性较高1。试验分析发现，当1] 孔小松,干爱华,刘瑞轩,等.气水比对生物膜法处理气水比从0.75: 1增至1.50: 1时，生物滤池的氨废水各阶段的影响[J].工业水处理，2005, 25(7):50-52.氮浓度去除率由35.0%增加至52.0%，NO2-N 浓2] 仇付国，郝晓地，陈新华.曝气生物滤池处理效果影响度去除率由8.2%增加至46.6%;去除效果明显增因素试验研究[J] .环境科学与管理，2008, 33(12):加;特别是气水比大于1.0以后,去除率增速显著;81-84.可以说明合理的气水比曝气量,除了有为生物滤3] Pochana K， Keller J . Study of factors afecting池充气增氧和脱除水中的有害气体的作用外，还simultaneous nitrification and denitrification(SND)[J] . Wat Sci Tech, 1999, 39(6): 61-68.与生物膜的更新有关系;它能带来足够量的上升4] 徐亚同.废水中氮磷的处理[M]. 上海华东师范大学出气泡，使生物滤池内部的水力搅拌作用增大，同版社, 1996: 23- -59 .时加大了气水上升流对滤料的剪切力,不断冲脱5] 赵静野，郑晓萌,高军.曝气充氧中氧总传质系数的探滤料上老化的生物膜,促使生物膜的新陈代谢能讨[].北京建筑工程学院学报2006 ():32-37.力增强，以保证好氧膜的不断更新,提高生物膜6] 张闯，陶涛,李尔，等.两种曝气设备的清水曝气充氧实验研究[J] .环境污染与防治，2006 (1):42- 45 .活性，表现为对氨氮、亚硝酸氮去除效能的不断增中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国加;当气水比增加到一定程度后，生物滤池对氨家标准化管理委员会海洋监测规范部分:海水分析氮、亚硝酸氮的去除率也逐渐趋于稳定;但是当气[S].北京:中国标准出版社, 2008.水比增加过高时，又会导致其对滤料的过量冲刷,[8]中华人民共和国国家质 量监督检验检疫总局,中国国家不但不利于增强生物膜活性，还会降低其处理效标准化管理委员会.工业循环冷却水中化学需氧量(COD)的测定高锰酸钾法[S].北京:中国标准出版社，2008.果,并造成能源浪费。因此气水比的大小需要控制[9] 王丽，苏柯，张龙军，等.高密度循环海水养殖系统在一个适宜的范围内更为科学。CO2的积累和去除效果分析[J].海洋水产研究, 2003,中国煤化工YHCNMH G .第6期黄滨等:封闭循环水系统生物滤池气水比对水质净化效能的影响127324(2): 25- -29.4081- 4089.[10] 高俊发.水环境工程学[M].北京:化学工业出版社,[16] Colta J, Watten B, Pfeiffer T. Carbon dioxide stripping in2003: 182- -278 .aquaculture-Part II: Development of gas transfer[1]张冰莹.利用漂液废渣处理印染废水[J]. 环境保护,models[D] . Aqu Engin, 2012, 47: 38- 46.1995(9): 110-113. .17] 臧维玲，戴习林,徐嘉波，等.室内凡纳滨对虾工厂化[12]陶涛.气水比对多级曝气生物滤池深度强化污水处理养殖循环水调控技术与模式[J].水产学报, 2008, 32(5):效能的影响研究[J].重庆建筑，2011, 10(96): 48 -51.749- -756 .[13] 傅雪军,马绍赛,朱建新,等.封闭式循环水养殖系统18] 曲克明,杜守恩海水工厂化高效养殖体系构建工程技水处理效率及半滑舌鳎养殖效果分析[J].环境工程学术[M] .北京:海洋出版社, 2010: 138- -220 .报, 2011, 5(4): 745-751.[19]李丹萍. pH值对海水鱼虾养殖的影响[].科学养鱼，[14] Zhu S, Chen s. Impacts of ReynoL ds number on nitrification1998(9):4 .biofiLm kinetics[J]. Aqu Engin, 2001, 24: 213- 229.[20]王安利,王维娜.虾池赤潮与环境因子关系的研究[].[15] Fdz-PoLanco F, Mendez E, Uruena M A, et al . SpaiaL海洋学报, 1995, 17(2):128 -133 .distribution of heterotrophsand nitriers in a submerged[21]《海洋 监测质量保证手册》编委会.海洋监测质量保证biofiLter for nitrification [J]. Wat Res, 2003, 34(10):手册[M].北京:海洋出版社.2000: 23.Effect of the air-to-liquid ratio on treatment efficiency of wastewaterin multistage BAF in a recirculating aquaculture systemHUANG Bin', LEI Jilin', ZHAI Jieming2, ZHOU You', WANG Feng", GAO Chunren', LANG You'1. Key Laboratory for Sustainable Utilization of Marine Fisheries Resources, Ministry of Agriculture, Yellow SeaFisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Qingdao 266071, China;2. LaiZhou MingBo Aquatic CO., LTD, Yantai 264000, China;3. Fishery College, Ocean University of China, Qingdao 266003, China;4. Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, ChinaAbstract: The half-smooth tongue-sole (Cynoglossus semilaevis Gunthe) is commonly reared in a recirculatingaquaculture system. We evaluated the effect of the air-to-liquid ratio on the purification efficiency, DO, and pH inthe biological aerated filters of a recirculating system. The test system was maintained at (19 +1)°C and 15 cycles.The DO in the tank remained above 12 mg/L. As the air-to-liquid ratio increased from 0.75:1 to 1 .50:1, theremoval rate of TAN increased from 35.0% to 52.0%, and the removal rate of NO2-N increased from 8.2% to44.6%. Thus, the air-to-liquid ratio had a significant impact on nitrification, whereas the influence of chemicaloxygen demand (COD) removal rate was not significant. The average removal rate was 10. 14%. The pH valuesincreased from 7.97 to 8.08 but decreased between the biofilter inlet and the outlet. The optimal air-to-liquid ratiowas 1.25:1. This resulted in DO levels at the inlet of the first bio-filter tank that were close to saturation. Betweenthe first bio-filter tank and the final bio-filter tank, DO only decreased by 10%. The recirculation aquaculturesystem maintained the water pH value between 7.9 and 8.1. Our results provide a reference for optimization ofbio-film process culture conditions.Key words: air- to-liquid ratio; recirculation aquaculture system; multistage BAF; purification efficiencyCorresponding author: LEI Jilin. E-mail: leijl@ ysfri.ac.cn中国煤化工YHCNMH G