[0001] 本
发明涉及一种
水产养殖水体的
净化,尤其是水产养殖水体中GSM和2-MIB的去除方法。
[0002] 养殖池水体和鱼体存在土腥异味问题已是一个普遍存在的世界性问题,特别是
淡水养殖水体。土腥异味物质主要成分包括土臭素(Geosmin,GSM)和2-甲基异
冰片(2-methylisoborneol,2-MIB)。GSM和2-MIB是蓝藻菌(Cyanobacteria)和放线菌(Actinomyces)等
微生物的亲脂性次生代谢产物,易在脂质丰富的鱼组织中累积。鲶鱼(Catfish)、鲈鱼(Bass)、罗非鱼(Tilapia)、虹鳟鱼(Rainbowtrout)等品种被认为是土腥异味情况比较严重的种类。虽然没有证据表明,2-MIB和GSM的存在可以直接使鱼类致死,但对鱼体的生长有一定的影响。研究表明半抑制浓度分别为68.77 mg/L和 16.67mg/L的2-MIB和GSM抑制海胆受精膜形成,半抑制浓度分别为66.86mg/L和 16.58mg的2-MIB和GSM抑制海胆细胞分裂。
[0003] 2-MIB和GSM的
阈值比较低。研究表明,养殖水体2-MIB和GSM 的异味嗅阈值分别为9~42ng∕L和4~10 ng∕L。所以,水产养殖水体中如果含有土腥味,即使是很低的剂量,也会通过鱼、虾和蟹的鳃、体表或消化道进入鱼体内。因此,土腥味的存在大大降低了鱼的品质,严重影响了养殖业的经济效益,特别是
循环水养殖的名贵经济水产品,在出口时这种情况将更加严重。研究表明养殖者每年仅因鲶鱼土腥异味问题要损失收入0.04-0.26美元/Kg,鲶鱼养殖的社会成本也随之降低12%左右。循环水养殖是一种节水、省地、环境友好的水产养殖模式,但建设和运行成本高。为了确保经济效益,循环水养殖系统中养殖对象的经济价值比较高,土腥味的存在对生产效益的影响更加明显。因此,控制并消除养殖水体中土腥异味已经成为渔业生产活动中的重要内容,特别是循环水养殖的名贵经济鱼。
[0004] 已报道的水产养殖水体中土腥味的去除方法有物理、化学及生物去除法。物理法主要通过沸石、固定化颗粒状
活性炭(Granular Active Carbon,GAC)、粉末状活性炭(Powdered Active Carbon,PAC)及β-环糊精聚
氨酯等有机、无机
吸附剂的吸附作用来吸附异味物质;或将GAC、PAC与KMNO4或O3等
氧化剂相结合来进一步提高异味物质的去除效率;或利用紫外线
辐射(Ultraviolet Irradiation,UV)技术来去除GSM和MIB;但这些物理法去除过程复杂、去除成本高、去除效率低;活性炭易饱和,水体中有机物(3-10mg/L)的存在明显降低活性炭的吸附容量;被吸附的GSM和2-MIB也会被重新释放而进入其它水体中,并未实现真正的去除。化学法主要通过利用一些TiO2、O3、H2O2和氯制剂等
氧化剂的氧化作用来达到去除土腥味的效果,但GSM和MIB以胞外溶解方式存在,对这些传统的处理方法有一定的抵抗作用;且氧化剂在氧化过程中会裂解藻细胞,导致更多胞内代谢产物的释放,从而产生亚
硝酸盐、BrO3-等副产物,降低GSM和MIB的去除效率,而循环水养殖模式基本不换水,这些副产物的积累可能给养殖对象带来新的影响。生物法是目前最具前景的一种去除方法,主要通过生物过滤或在生物
过滤器上接种GSM或2-MIB等降解菌提高GSM和2-MIB去除效率的方法来达到去除异味的目的,但无法对2-MIB和GSM的微生物产业进行控制,而且去除率受养殖水体中无机氮及颗粒物的影响,去除效果均不理想,还需要开发一种高效、无污染的稳定生物学控制土腥异味物质方法,避免养殖对象鱼体中含有2-MIB和GSM,确保水产品
质量和生产效益。
[0005] 本发明提供一种紫外线照射和厌氧
序批式反应器联用装置,作为封闭式水产养殖系统
水处理部分的一个支路,目的是为循环水养殖模式提供一种稳定、高效的GSM和2-MIB 的控制方法。
[0006] 本发明的技术方案采用封闭式水产养殖系统,紫外灯辐射装置和厌氧序批式反应器(Anaerobic Sequencing Batch Reactor,ASBR),所述封闭式水产养殖系统由养殖池、固液分离机、
循环泵、生物过滤器、加热控温和气液混合装置组成,其特征是从养殖池底部排出的养殖用水直接或通过
循环泵进入紫外灯辐射装置,通过紫外线照射,杀灭养殖水体中2-MIB和GSM的微生物产源,死的微生物尸体和水体中的2-MIB和GSM再经厌氧序批式反应器的厌氧微
生物降解;所述紫外灯辐射装置为长方体,长1.5m,高1.2m,宽1m,中间均匀布有4排紫外
灯管,每排4个,共16根紫外灯管,灯管直径 5cm,灯管的开启时间由微电2
板控制,对单个灯管选择性地开启和关闭,辐射
波长254nm,
辐射剂量30000W/(s·cm),
气动开关控制,水体
停留时间为3分钟;所述厌氧序批式反应器为PVC制成的圆筒状容器,高
2.6m,直径1.40m,总体积为40000L ,有效反应体积为39500L,顶部500L作为气室,筒顶单独加盖,中心点处为搅拌器开口,搅拌速度为150rpm,外接
定时器,设进料口和出料口;通过紫外线照射和微生物方法去除2-MIB和GSM的水体通过循环泵送入封闭式水产养殖系统的生物过滤器。
[0007] 本发明的突出特点是通过紫外线照射和微生物方法去除养殖水体中的2-MIB和GSM,去除方法安全、稳定。此外,本方法具有适应能
力强、对循环水养殖水体中GSM和2-MIB的去除率高且不产生副产物累积于养殖水体。因ASBR反应器为可移出式装置,且与紫外灯辐射装置相连进行运行,所以本方法具运行、操作方便的显著效果。
附图说明
[0009] 本发明(见附图)包括采用封闭式水产养殖系统,紫外灯辐射装置4、厌氧序批式反应器5,所述封闭式水产养殖系统由养殖池1、固液分离机2、循环泵3、生物过滤器6、加热控温7和气液混合8装置组成,去除水体中土腥味的方法是将厌氧序批式反应器与紫外灯辐射装置相连,作为封闭式水产养殖系统水处理部分的一个支路。养殖池里的水体从池底排出直接或通过循环泵经过紫外灯辐射装置,通过紫外线照射,有效杀灭流经反应器的养殖水体中2-MIB和GSM的微生物产源,死的微生物尸体和水体中已有的2-MIB和GSM再经过厌氧序批式反应器,通过厌氧序批式反应器厌氧微生物降解而得以去除。紫外灯辐射装置的2
运行参数:辐射波长254nm,辐射剂量30000W/(s·cm),气动开关控制。水体停留时间为3分钟。厌氧序批式反应器为PVC制成的圆筒状容器,高2.6m,直径1.40,总体积为40000L ,有效反应体积为39500L,顶部500L作为气室,筒顶单独加盖,中心点处为搅拌器开口,搅拌速度为150rpm,外接定时器,设进料口和出料口。通过紫外线照射和微生物方法去除2-MIB和GSM的水体通过循环泵和生物过滤器进入封闭式水产养殖系统。