（环境科学与工程专业论文）海洋硝化菌特性及其在海参养殖循环水处理中应用研究.pdf

国内图书分类号：x703 学校代码：10213 国际图书分类号： 628 密级：公开 工学硕士学位论文工学硕士学位论文 海洋硝化菌特性及其在海参养殖循环水处 理中应用研究 硕 士 研 究 生 ： 曹竞 导 师 ： 王琨副教授 申请学位 ： 工学硕士 学科 ： 环境科学与工程 所 在 单 位 ： 市政环境工程学院 答 辩 日 期 ： 2012 年 7 月 授予学位单位 ： 哈尔滨工业大学 classified index:x703 u.d.c:628 dissertation for the master degree in engineering properties of marine nitrifying bacteria and their application in circulation water treatment of sea cucumber aquaculture candidate： cao jing supervisor： asso.prof. wang kun academic degree applied for： master of engineering speciality： environmental sci. and eng. affiliation： school of muni. the article also designs the sea cucumber recycled water cultivation system based on the growth environment of sea cucumber, with membrane bio reactor as main body and provides relevant parameters and suggestions on factory production. the experiment results shows that: (1) compared with autotrophic bacteria, marine heterotrophic nitrifiers mn-2 has the advantages of higher growth rate, longer stable growth period, mass propagation in nutritionally adequate environment and the ability to become dominant bacteria in the environment. according to the nitrogen balance test, mn-2 can conduct nitrification and denitrification using nitrate nitrogen. it shows that mn-2 is more suitable in the application of recycle aquaculture water treatment process which is of high recycle 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - iv - frequency and ammonia accumulation rate. (2) through comparing the adsorption capacity on mn-2 of three carriers, the author got that the oyster shell, is most suitable bio-carrier. start time of biofilm formation can be shortened more than 15 days when mn-2 dominant bacteria is added manually. after the biofilm is stable, ammonia and nitrite nitrogen in the recycled water remain very low level and the concentration of nitrate nitrogen is between 2-3 mgl-1. mn-2 bio-film formation can conduct nitrification and denitrification, which can lower the peak value of substrate and suit better in recycle water aquaculture, while comparatively, spontaneous marine biofilm only can conduct nitrification. by singe factor analysis of hrt and ammonia concentration of inflow, mn-2 bio-film formation can achieve the best nitrogen removal performance when the inflow ammonia concentration is 3 mgl-1, hrt is 20min. (3)when designing the recycled water aquaculture process, aiming to treat sea cucumber aquaculture water using the nitrogen removal capacity of mn-2. the author takes into account the integrated factors of breeding density, bait, water temperature and so on in integrated factors. during the lab cultivation process, ammonia nitrogen, nitrite nitrogen and nitrate nitrogen decreases into a level which is in favor of the growth of sea cucumber when aeration time during all the day and circulating water treatment for 12 hours. it can also be concluded that is reasonable to clean the feces and residual feeds sedimented in the culture every 7 days. the author also provides necessary process parameters for factory recycled water design based on the feasibility research of mn-2 bio-film formation water treatment process through the lab environment. keywords: marine nitrifying bacteria; bio-film formation; ammonia removal; circulating water treatment. 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - v - 目 录 摘 要 . i abstract . iii 第 1 章 绪 论 . 1 1.1 课题背景和意义 . 1 1.2 技术研究现状 . 2 1.2.1 海水养殖废水概况 . 2 1.2.2 海洋养殖循环水处理工艺现状 . 3 1.2.3 物理化学处理 . 4 1.2.4 生物处理 . 4 1.3 生物脱氮新技术研究进展 . 5 1.3.1 异养硝化菌的研究现状 . 5 1.3.2 好氧反硝化菌的研究现状 . 6 1.3.3 生物脱氮新技术在水产养殖废水处理中的应用 . 6 1.4 生物强化处理养殖废水的研究现状 . 7 1.4.1 生物强化技术 . 7 1.4.2 固定化微生物强化技术 . 7 1.4.3 固定化生物膜反应器 . 8 1.5 海参养殖现状 . 9 1.5.1 海参养殖概述 . 9 1.5.2 当前海参养殖对水质的要求 . 10 1.5.3 循环水海参养殖的好处 . 10 1.5.4 循环水海参养殖的不利之处 . 11 1.6 课题研究目的及主要内容 . 12 1.6.1 研究目的 . 12 1.6.2 研究内容 . 12 第 2 章 试验材料及方法 . 14 2.1 材料 . 14 2.1.1 海洋硝化菌 mn-2 特性测定试验 . 14 2.1.2 挂膜反应器的启动和运行 . 15 2.1.3 模拟海参循环水养殖系统试验室小试 . 16 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - vi - 2.2 方法 . 19 2.2.1 mn-2 菌株生长曲线的测定方法 . 19 2.2.2 分析测定方法 . 19 第 3 章 海洋硝化菌（mn-2）特性研究 . 20 3.1 海洋硝化菌 mn-2 生长特性研究 . 20 3.1.1 mn-2 菌株生长曲线的测定 . 20 3.1.2 菌株 mn-2 异养培养基的优化 . 22 3.1.3 菌株 mn-2 在优化培养基下生长曲线的测定 . 24 3.1.4 菌株 mn-2 在不同氮源下的生长情况 . 25 3.2 海洋硝化菌 mn-2 脱氮特性研究 . 26 3.2.1 以硝酸盐为唯一氮源的氮平衡试验 . 27 3.2.2 以亚硝酸盐为唯一氮源的氮平衡试验 . 27 3.2.3 以氨氮为唯一氮源的氮平衡试验 . 28 3.2.4 以少量蛋白胨为唯一氮源的氮平衡试验 . 28 3.3 本章小结 . 29 第 4 章 mn-2 脱氮反应器挂膜特性研究 . 31 4.1 生物膜反应器最优载体的筛选 . 31 4.1.1 最优载体筛选过程 . 31 4.1.2 结果分析 . 32 4.2 反应器挂膜试验过程 . 33 4.2.1 挂膜启动过程与方法 . 33 4.2.2 挂膜启动阶段试验研究 . 33 4.3 生物膜反应器的脱氮效果分析 . 37 4.3.1 人工挂膜效果对比 . 37 4.3.2 mn-2 生物膜反应器运行参数优化 . 38 4.4 本章小结 . 40 第 5 章 mn-2 反应器在海参养殖循环水系统的应用 . 41 5.1 海参养殖循环水系统工艺设计 . 41 5.1.1 养殖池 . 41 5.1.2 水处理单元 . 42 5.1.3 自动控制单元 . 42 5.2 循环水处理运行方式 . 42 5.3 试验运行效果初步分析 . 43 5.3.1 实验室工艺小试设计 . 43 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - vii - 5.3.2 运行效果初步分析 . 44 5.3.3 运行存在的问题和解决方法 . 46 5.4 工厂化养殖工艺流程设计 . 47 5.5 本章小结 . 48 结 论 . 50 参考文献 . 52 攻读学位期间发表的学术论文及其他成果 . 58 哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明 . 59 致谢 . 60 哈尔滨工业大学工学硕士论文 - 1 - 第1章 绪 论 1.1 课题背景和意义 本课题来源于哈尔滨工业大学科研创新基金两株海洋脱氮细菌的生理特性 及脱氮效能研究和威海市科技攻关计划循环水养殖系统中异养脱氮细菌代谢 机制及其工艺调控。 当前，水产养殖业以其生态破坏小、环境效益高等优势成为世界上增长最快 的食品生产领域之一，并且全球水产业产量一直持续保持高速增长，带来巨大的 生态、经济效益1。改革开放以来，我国水产养殖业崭露头角，多年来通过调整养 殖品种的结构、开辟新型养殖方式等措施，我国水产养殖业以稳健的势头位居世 界第一，以世界水产养殖总量的70%为基础，还在不断攀升。由于我国沿海城市较 多，因此海水养殖业发展迅速，近年来三文鱼、海参、鲍鱼等名贵品种的养殖占 据了一定的市场，海产品养殖收益巨大。同时，面临近海养殖占用大面积水域， 易造成水质变坏，环境污染，且受自然灾害影响大等问题，我国水产养殖业慢慢 过渡到以工厂化养殖为主的生产模式，多模式、规模化、集约化水产养殖的优势 也逐渐显露出来。 我国工业化养殖按养殖方式大致可分为流水养殖、温流水养殖和循环水养殖 三种类型。相较于传统流水养殖模式在产业结构、经营管理方式和节能减排等方 面存在的弊端，循环水养殖模式开发占地面积少、用水量少、无污染、不受地域， 环境和气候影响，在提高水产养殖产品的质量和产量方面具有重要的社会意义和 现实意义。 工厂化循环水养殖系统的核心是水处理技术，水质的控制是养殖成败的关键， 氨氮积累已经成为制约养殖系统水质环境的主要问题。养殖过程中存在的亚硝态 氮积累也会造成比较严重的危害，三态氮的过度积累会抑制养殖对象的生长，还 会诱发养殖水域中暴发性疾病的产生。适宜的养殖环境要求氨氮的含量低于1 mgl-1，亚硝态氮低于0.1 mgl-1 2，这就促使养殖过程中采取必要的人工脱氮 方式，生物脱氮技术能够有效解决养殖过程中的氮污染。 目前应用的循环海水养殖废水处理工艺大都是基于传统生物脱氮工艺而设计 的，需经历好氧硝化和厌氧反硝化两个过程3。自养硝化菌在好氧条件下进行硝化 过程，而异养反硝化细菌必须在厌氧、有机物存在的条件下进行4。但是在循环水 养殖过程中do（dissolved oxygen,do）一般在5-8 mgl-1之间，且循环的频率较 高，因此完全厌氧条件下的反硝化脱氮作用在水产养殖过程中受到抑制；同时循 环水经过混凝、过滤等方法处理后仍然存在一定的有机物，使cod含量相对于海 洋环境来说较高，自养硝化细菌的硝化作用也受到了不良影响。这种硝化作用和 哈尔滨工业大学工学硕士论文 - 2 - 反硝化作用所需反应条件的巨大差异，使养殖废水在高do与低c/n比的情况下不 能达到完全脱氮，循环水高效养殖目标的实现面临困境。将硝化作用和反硝化作 用分开进行不失为一个合理的方案，目前我国普遍采用的解决方法就是分级硝化 反硝化或者省略反硝化而通过定时换水来降低氨氮浓度，但这样一来就存在占地 面积大、工艺复杂、成本提高等问题，依然成为循环水养殖这一高效养殖模式发 展及推广的瓶颈。如何开展在同一生态条件下、利用同一类营养类型的微生物实 现同步生物脱氮是当前研究的热点和前沿课题。同步硝化反硝化、全程自养脱氮 等脱氮新技术的出现，为解决循环水养殖水处理中出现的问题提供了很好的思路 和方向。因此寻求适合水产养殖条件下的生物脱氮技术、发展生物脱氮新工艺， 对我国水产养殖业坚持可持续发展战略中具有重大意义。 本课题对已筛选得到的海洋异养硝化菌（mn-2菌）的生长和生理特性进行研 究，进而利用生物强化技术，建立浸没式固定化生物膜反应器，设计海参循环养 殖废水工艺，为下一步工厂化养殖提供理论依据和工艺设计参考参数。 1.2 技术研究现状 海水养殖造成的污染自始有之，不仅造成养殖水体自身生态环境的污染，还 给近海海域的生态环境带来严重的破坏。由于前几年的粗放式养殖，这种自身污 染并没有引起重视。随着水产养殖业的发展，在节能减排措施兴起的循环水养殖 模式中，养殖水体自身的污染制约着循环水养殖业的快速发展。 1.2.1 海水养殖废水概况 工厂化海水养殖废水中的污染源主要有四大类：营养物污染（残饵污染和代 谢产物污染）、药物污染、底泥污染和病原菌污染5。在网箱养殖水污染源比例的 调差研究中，营养物污染就占了85%左右6。可见养殖对象进行自身新陈代谢所产 生的氨氮积累，以及过剩饵料带来的n、p等对养殖水的污染影响最大。海水养殖 的主要污染物就是可溶性蛋白和氨态氮，因此养殖废水处理的重点在于氨氮的去 除。 水质恶化不仅使水体浑浊、透明度降低，还造成有害病原体滋生，给养殖对 象带来病害，降低产量。水体中大量积累的氮素阻滞硝化过程，使氨氮和亚硝态 氮含量居高不下。氨氮包括离子铵和分子氨，离子铵无毒，而分子氨对养殖对象 的危害不可估量。分子氨的高毒性在于麻痹动物神经，使生物体内血液中的血红 蛋白分子的二价铁氧化，血液的溶解氧能力下降，造成生物体呼吸作用受阻7。亚 硝酸盐的毒性机理与氨氮的危害类似，抑制生物组织的活动，导致生物体内血清 酶的改变，从而血液溶氧减少，大量积累会造成养殖对象的死亡8。 改良水质的关键步骤就是减少水体中的氨氮含量，废水中的氨氮主要包括有 哈尔滨工业大学工学硕士论文 - 3 - 机氮和无机氮，有机氮以蛋白质、氨基酸等形式存在，无机氮则包括氨氮、亚硝 态氮和硝态氮，去除氨氮即减少这几种形态氮的含量9。传统生物脱氮技术主要脱 身与自然界的氮循环，氮循环过程是由有机氮进行一步步分解而产生的，从有机 氮到铵态氮，继而出现亚硝态氮和硝态氮，最终以氮气的形式排放出去，达到了 脱氮目的10。水产养殖废水中的有机物的氨化作用自然发生，因此废水处理的重 点就是加快硝化作用和反硝化作用。 1.2.2 海洋养殖循环水处理工艺现状 循环水养殖工艺流程 随着养殖产业的发展，我国循环水养殖日新月异，但由于技术原因还是与发 达国家有很大差距。国外循环水养殖已经达到了工业化生产的标准和水平，这是 多种学科的工程技术相结合的结果。如目前韩国循环水养殖牙鲆，平均单位产量 达50kgm-3，达到了高效养殖的目的11。因此，我国在循环水处理技术上应该要 进一步借鉴国内外技术研究，创新海水养殖育苗水处理新模式，不仅要优化生物 强化性菌种的选育手段，更要在实际循环水处理过程中优化处理工艺。一般采用 沉淀分离池、污泥浓缩池、污泥消化池、氧化池、综合生态池相结合的方法进行 处理，以达到国家排放标准12。 在海参工厂化高效养殖体系中，优化的水处理工艺流程为：养参池排出废水 沉淀分离或微网过滤蛋白分离器（加臭氧消毒）生物滤池或综合生 物滤池紫外线消毒池调温池充气增氧养参池13。其中完成了物 理化学的水处理过程，生物处理过程，达到了全方位脱氮的效果，并且根据养殖 对象的生理生活特性，通过消毒、控温、增氧等措施，优化养殖条件，达到高产 量养殖的目的。 海水循环水养殖技术应用特点及展望 循环水养殖中水处理主要是去除养殖废水中的营养性成分、溶解有机物、悬 浮固体(ss)和病原体，还要进行生物脱氮14。2005年大连棒棰岛海参发展有限公司 建成了全国规模最大的循环水系统，它是以固定化微生物脱氮反应包为核心，分 别利用了固/液分离技术、 泡沫分离技术、 微生物过滤技术和紫外辐射消毒技术15。 当前我国海水封闭循环水养殖技术研究与应用特点是：以工厂化养殖循环 水处理设备的开发为重点；以模仿、改进国内外先进的工业和生活污水水处理 设备为特征；封闭循环水养殖系统的生产大规模应用较少16。 国外在循环水养殖废水处理领域做出了许多研究，基本实现了养殖水的循环 使用。sauthier在1998年建立了颗粒固定化微生物循环水处理系统，具有较高的反 硝化能力，减少硝态氮的影响，脱氮能力强17。2002年，sauthier等人18设计的海 水闭合循环养鱼系统，采用自然挂膜的硝化细菌进行脱氮处理，基本实现了循环 哈尔滨工业大学工学硕士论文 - 4 - 水养鱼。同年，paniagua19利用玻璃纤维固定化细菌来处理对虾养殖废水，单一处 理周期中氨氮和亚硝氮的去除率就分别达到了97%和95%。 随着循环水养殖工艺的 建立，国外领先一步，采用生物滤器进行脱氮处理，主要类型有微珠生物滤器、 珠子系列过滤器、流化沙床过滤器等，结合物理和生物技术，起到良好的效果20。 我国国内对于循环水养殖系统脱氮处理的研究起步较晚，2002年黄正21等人采用 包埋硝化污泥固定化小球，经过6周的驯化使其处理合成废水的氨氮去除率达到 99.1%，处理养殖废水氨氮去除率82.2%左右，说明固定化硝化细菌在处理氨氮中 有很好的效果。2004年上海交通大学环境科学与工程学院张振家22等人研究了包 埋固定化硝化菌用于实际处理废水中氨氮的工艺条件和技术参数，弥补了国内该 领域的空白。虽然我国在生物脱氮方面的研究与发达国家存在明显的差距，并且 由于缺乏经济有效的水产养殖废水处理技术，我国的水产养殖业正在成为各种水 体环境的的重要污染源，但是在现阶段大力发展水产养殖业的政策支持下，节能 减排措施的指导下，我国在工业化养殖废水处理方面将会取得更大的进步。 1.2.3 物理化学处理 在海水养殖系统的水质处理工艺中，采用物理化学等方法进行水处理取得了 很好的效果。 最常用的物理化学方法有沉淀、过滤和泡沫分离吸附等。沉淀是最初的直接 去除悬浮物的手段，通过静置使残饵和粪便沉积下来，从而清除。过滤则是利用 一定孔径大小的滤层，如滤布、石英砂等，将水体中的絮状物、细菌等进一步去 除23。泡沫分离又称气浮，是通过向水中充入空气，使溶解的表面活性有机物等 吸附在微小气泡上，通过浮力作用漂浮在水面上，形成泡沫，从而将水中溶解的 有机物去除24。 化学方法主要有臭氧法、萃取法、电解食盐水等，是指将有害污染物通过化 学反应变成无害的物质。其中臭氧法的作用最为明显，因为臭氧在水中分解的氢 氧基具有很强的氧化性，因此可以分解水中的有机物，使其易于除去。另外，臭 氧最终分解成氧气，又能增加水体中的溶解氧，双管齐下，水处理效果显著25。 经过对水处理化学试剂的研究，dimitri等人采用聚氯丙烯胺多聚体水凝胶作为化 学添加剂，去除养殖废水中的硝酸盐、亚硝酸盐，取得良好的效果26。 1.2.4 生物处理 随着绿色环保、节能减排措施的开展，生物处理方法逐渐成为现今水产养殖 废水处理的主流。生物处理，顾名思义环保、节能、可持续性，也具有成本低、 使用领域广泛的优点。生物处理主要有两个方面：生物膜处理、以植物为滤器处 理27。 哈尔滨工业大学工学硕士论文 - 5 - 其中生物膜法是利用一块生物膜阻挡板或者其他附着基为载体，经过一定时 期的水冲刷，接种和培养生物，形成一层生物膜28。当待处理废水通过时被生物 膜上吸附的生物处理，水中有机物等被消耗用于微生物新陈代谢29。如光合细菌 作为自养细菌，在对养殖水质的净化和生态调控作用中得到了充分的发挥。光合 细菌以其适应性强、高耐有机废水、分解能力强等优势，能够吸收利用水体中的 有机质，降低氨氮浓度，使好氧的异养微生物因缺乏营养物质而受抑制，同时， 消耗水中的硫化氢等有害物质，净化水质30。利用生物膜法进行处理主要有三种 方式：生物滤池、生物转盘和生物转筒31、生物膜法结合了传统沉积法和现代生 物学技术，在沉积有机物方面的作用更大了。 植物滤器指的是水生植物通过光合作用等，利用水中的有机物合成自身营养 物质，从而达到去除有机物的目的。如藻类通过生物合成作用，去除水体中的无 机氮和磷，这在高密度池塘养殖中应用广泛。另外，采用种植一些耐盐的植物， 例如蕨类等来对营养盐进行吸收，从而有效去除水中的氮素，净化水质。j.jed brown等人采用不同耐盐植物作为生物过滤器，都得到了很高的营养盐去除率32。 1.3 生物脱氮新技术研究进展 现代生物学的发展和生物技术的不断进步，生物脱氮开始着重于生物学特性 的研究，以及从根本上解决生产应用中的难题。人们发现了污水处理中存在许多 新的微生物作用，其中异养硝化和好氧反硝化作用，具有强化处理的效果，给水 产养殖废水的氨氮进一步处理打开了一个契机，使处理工艺更加简单、快捷，高 效。许多研究和报道都证明，异养菌的生活中存在硝化作用，因此硝化作用的发 生主体不仅局限于自养菌33。同样的，好氧条件也可以被某些菌利用，发生反硝 化作用，与厌氧环境的反硝化没有区别34。更奇妙的是，也存在很多菌种既能够 发生异养硝化，同时也能够进行好氧反硝化35。 1.3.1 异养硝化菌的研究现状 异养硝化表明在异养细菌中也存在氧化氨氮的细菌，并且异养硝化作用的范 围更广，无机氮和有机氮都可以被该类菌氧化，甚至可以将有机氮直接氧化为硝 态氮，缩短氮循环路程36。同时研究还发现，异养微生物的异养硝化能力并不比 自养细菌差，而且在对环境的适应力方面较强，因此异养硝化细菌与自养微生物 相比具有很大的优势，在实际应用可能具有广阔的应用前景37。 国内苏俊峰38、张光亚39、林燕40等都从不同环境中分离得到了异养硝化细 菌，并进行富集。既然从多种环境中可以分离到异养硝化菌，这说明异养硝化菌 存在的范围较广，生存能力较强。水产养殖废水中有机氮的含量较高，同时废水 的cod经过预处理后较低，也有利于分离筛选到异养硝化细菌。 哈尔滨工业大学工学硕士论文 - 6 - 1.3.2 好氧反硝化菌的研究现状 目前，已经发现并研究了多种具有好氧反硝化功能的细菌，如荧光假单胞41、 恶臭假单胞菌42、兼性厌氧除硫菌43等。这些细菌既能异养硝化氨氮，又能在好 氧条件下进行反硝化脱氮。robertson44在反硝化除硫系统中，首次分离出好氧反 硝化菌thiosphaera pantotropha、pseudmonas sp和alcaligenes faecalis等。 patureau45 等从升流式缺氧滤床中，分离出了不能进行硝化作用的好氧反硝化菌sgly。lone frette等46从间歇厌氧/好氧运行的污水处理池活性污泥中，分离出16株反硝化细 菌，在好氧和厌氧条件下都具有反硝化作用。好氧反硝化细菌的大量快速发现， 为同步硝化反硝化的研究提供可能，并解释了好氧反硝化现象产生的原因。 对于好养反硝化的脱氮机制尚在研究中，borges等人47认为异养硝化好氧反 硝化菌在有少量氧存在时，能把氨氮直接转化为氮气，节省了氨氮转化的步骤。 又有研究发现，细菌既具有好氧反硝化酶系有存在有氧呼吸系统。wilson48等人 提出了细菌反硝化过程中的电子传递模型。 robertson49等人研究了在好氧条件下， 球硫细菌的电子传递蛋白能依次催化还原硝酸盐、亚硝酸盐至最后形成氮气，降 低系统的总氨氮。 1.3.3 生物脱氮新技术在水产养殖废水处理中的应用 新型生物脱氮技术包括：基于厌氧氨氧化工艺的 sharon-anammox 工 艺、 亚硝化-厌氧氨氧化工艺、 基于全程自养脱氮的 canon 工艺和 oland 工艺、 同步硝化反硝化工艺、好氧反硝化工艺、同时反硝化产甲烷工艺、电解反硝化工 艺等 50。在脱氮过程中不用使用外加碳源和酸碱来调节平衡，促进了生物脱氮技 术的改革和进步。 目前，国内学者对生物脱氮研究的重点主要放在同步和短程硝化/反硝化上， 而国外对硝化反硝化工艺的研究也只是处于试验室研究阶段，尚未达到实际应用 水平。同步硝化反硝化脱氮工艺是利用异养硝化、好氧反硝化菌，在一个反应器 内同时进行硝化与反硝化反应，能够完全高效的去除氨氮，达到生物脱氮目的。 在处理水产养殖废水时，利用固定化微生物技术，采用异养脱氮菌挂膜，能 够很好的去除氨氮，因此这方面的研究也在广泛进行。2010年赵诣通过研究三株 异养硝化细菌，模拟去除养殖废水中的氨氮。他将工程菌株与异养硝化菌株zy-1 及zy-2组成混合菌群，在模拟和实际水产养殖废水中都有很好的处理效果，尤其 对氨氮和亚硝态氮的去除效率很高51。水产养殖废水的do都相对较高，传统的脱 氮工艺中大多有厌氧过程，若分好氧和厌氧两个工艺处理，会增加生产成本，影 响养殖业的经济效益，因此从生物新技术角度减少工艺流程非常有实际意义。 哈尔滨工业大学工学硕士论文 - 7 - 1.4 生物强化处理养殖废水的研究现状 目前养殖废水生物脱氮主要的处理方式是采用固定化微生物强化脱氮技术， 建立生物膜反应器进行循环水养殖。微生物种类繁多、来源广泛，代谢旺盛、适 应性强，多种酶作用降解能力强，在污水处理中占有绝对的优势52。因此包埋固 定化微生物或建立好氧的固定化生物膜反应器，以吸附固定硝化细菌就成为循环 水养殖废水处理的主要途径。 1.4.1 生物强化技术 生物强化技术即生物增强技术（bioaugmentatoin)，它是利用结构优化的菌群 来集中处理废水，处理效果强、处理迅速、菌群性能稳定，近年来在废水生物处 理方面得到广泛应用53。经过筛选得到的生物处理优化菌群，在生物强化系统内 被投加到水处理反应中，通过添加营养基质和生物催化剂等，提高废水处理的效 率，达到快速水处理的效果。 生物强化手段之一是利用处理效果优良的微生物直接降解废物或者进行共代 谢54。高效菌一般需要经过驯化、筛选、诱变等技术来得到5