【摘要】：生物絮團(tuán)是生物絮凝養(yǎng)殖系統(tǒng)中的核心部分,其形成過程是生物絮凝養(yǎng)殖系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本實(shí)驗(yàn)研究的對象是生物絮凝絮團(tuán),主要探究絮體粒徑、碳源添加方式、絮團(tuán)量這3個絮體參數(shù)作為調(diào)節(jié)對象,通過研究其對絮團(tuán)形成、系統(tǒng)構(gòu)建、氮素轉(zhuǎn)化速率及水體微生物組成的影響,研究其對生物絮凝養(yǎng)殖系統(tǒng)氨氮控制的影響,為水產(chǎn)養(yǎng)殖-生物絮凝技術(shù)的高效應(yīng)用提供理論支撐。實(shí)驗(yàn)主要分為一下四個部分:1.絮團(tuán)粒徑對生物絮團(tuán)氨氮轉(zhuǎn)化速率和微生物群落的影響本實(shí)驗(yàn)中研究了50μm粒徑(A組),50μm粒徑(B組)和未分篩的絮團(tuán)(C組)的的氨氮去除效率和細(xì)菌群落組成,稱為A組,B組和C組。A,B和C組的總氨氮(Total ammonia nitrogen,TAN)去除率分別為2.44±0.29,2.49±0.23和2.41±0.03 mg TAN/g TSS.h。三組間TAN去除率無顯著差異(P0.05)。TAN、亞硝酸鹽氮(NO_2~--N)、硝酸鹽氮(NO_3~--N)綜合變化特征與自養(yǎng)硝化的啟動相似,三組之間沒有顯著的濃度差異。50μm生物絮凝物的C/N比高于其他組。三組絮體中粗蛋白含量無顯著差異。通過Illumina MiSeq測序分析分析生物絮團(tuán)的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變化趨勢。不同粒徑絮團(tuán)的細(xì)菌群落組成在門和綱的水平上相似,主要鑒定屬于6類(豐度高于5%以上):芽孢桿菌綱(Bacilli)、α-變形菌綱(α-proteobacteria)、放線菌綱(Actinobacteria)、暖繩菌綱(Caldilineae),厭氧繩菌綱(Anaerolineae),和鞘脂桿菌綱(Sphingobacteriia)等其它綱。在屬的水平上,芽孢桿菌屬(Bacilli)在所有三組中占優(yōu)勢菌屬。初始時刻,B組細(xì)菌群落為芽孢桿菌屬的相對豐度占26.0%,明顯高于其他兩組(A組9.4%,C組7.2%)。2.絮體粒徑對生物絮凝養(yǎng)殖系統(tǒng)中硝化作用的影響比較了50μm粒徑的生物絮團(tuán)和50μm粒徑的絮團(tuán)及不分篩絮團(tuán)的氨氮轉(zhuǎn)化能力及絮團(tuán)的微生物組成情況。結(jié)果表明,不同粒徑的絮團(tuán)對氨氮的同化去除速度無明顯差異(P0.05)。利用高通量測序技術(shù)對生物絮體的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。結(jié)果表明,不同粒徑絮體組在門、綱、屬水平上的微生物群落組成基本相似,生物絮團(tuán)培養(yǎng)過程中主要細(xì)菌類群隸屬于6個綱:放線菌綱(Actinobacteria)、α-變形菌綱(α-proteobacteria)、β-變形菌綱(β-proteobacteria)、γ-變形菌綱(γ-proteobacteria)、芽孢桿菌綱(Bacilli)、鞘脂桿菌綱(Sphingobacteriia),50μm粒徑組厚壁菌門(芽孢桿菌屬)菌群顯著高于其余兩組。碳源添加可以提高微生物群的穩(wěn)定性、緩沖性,隨著DOC的降低,微生物群落多樣性顯著降低。3.碳源添加方式和絮團(tuán)量對生物絮凝系統(tǒng)啟動效率的影響本實(shí)驗(yàn)在三種碳源添加方式及兩種絮團(tuán)濃度雙因素調(diào)控下探究其對生物絮團(tuán)系統(tǒng)構(gòu)建及穩(wěn)定硝化作用形成的影響。三種碳源添加策略分別為:A組為一次性根據(jù)溶解性有機(jī)碳(Dissolved organic carbon,DOC)比總氮(Total nitrogen)(DOC/TN)為20添加葡萄糖;B組在總氨氮(TAN)高于2 mg·L~(-1)以上時根據(jù)DOC/TAN為20添加葡萄糖;C組為聚已內(nèi)酯(PCL)掛袋。絮團(tuán)量以總懸浮固體顆粒物(TSS)濃度表征,初始總懸浮固體物(Total suspended solids,TSS)濃度分別為300 mg·L~(-1)、800 mg·L~(-1)。結(jié)果顯示,不同碳源添加方式各處理組DOC平均濃度和水體DOC/TN、DOC/DIN有顯著差異(P0.05);TSS對硝化過程建立的時間和三態(tài)氮的綜合特征沒有明顯影響;碳源添加方式對硝化過程建立的時間和三態(tài)氮的綜合特征以及最高濃度都有明顯影響。不同TSS濃度、不同碳源添加方式對三態(tài)氮的極值有明顯影響。碳源添加方式對pH和堿度的影響不顯著,TSS濃度為300 mg·L~(-1)的絮體組比TSS濃度為800 mg·L~(-1)的絮體組的平均pH和堿度要高(A3A8,B3B8,C3C8)。A3、A8組堿度低于B3、B8和C3、C8組;TSS濃度對溶解氧無顯著差異,碳源添加方式有顯著影響。碳源添加方式和絮團(tuán)量對絮團(tuán)內(nèi)粗蛋白、粗灰分、VSS沒有明顯影響�？傮w上,A種碳源添加方式菌群豐度和多樣性高于其他兩種方式。A種碳源添加方式和C種碳源添加方式中,300 mg·L~(-1)的TSS量要略高于800 mg·L~(-1)。B種碳源添加方式則相反。絮團(tuán)濃度和碳源添加方式對絮團(tuán)菌群門水平組成有顯著影響,A3組硝化螺旋菌門(Nitrospirae,1.3%)相對豐度顯著高于B3(0.7%)、C3(0.1%)組,和三態(tài)氮的變化情況類似,硝化作用更明顯。碳源添加方式對絮團(tuán)菌群屬水平組成有顯著影響,絮團(tuán)濃度對絮團(tuán)菌群屬水平組成無顯著影響。4.碳源添加方式和絮團(tuán)量對革胡子鯰生物絮凝養(yǎng)殖效果的影響本實(shí)驗(yàn)在三種碳源添加方式及兩種絮團(tuán)濃度雙因素調(diào)控下培養(yǎng)的絮團(tuán)中進(jìn)行革胡子鯰(Clarias leather)養(yǎng)殖。碳源添加方式和絮團(tuán)水平設(shè)置同研究內(nèi)容3。因B組養(yǎng)殖期間TAN未上升到2 mg·L~(-1)以上,A、B組實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)未添加葡萄糖,僅C組進(jìn)行PCL掛袋提供碳源。絮團(tuán)濃度以TSS濃度作為表征,實(shí)驗(yàn)全程調(diào)控TSS濃度為兩個梯度:TSS 300 mg·L~(-1)組和TSS 800 mg·L~(-1)組。探究不同碳源添加方式、絮團(tuán)量對革胡子鯰生物絮凝養(yǎng)殖系統(tǒng)養(yǎng)殖效果及水體中氮素轉(zhuǎn)化及微生物組成的影響。各養(yǎng)殖缸的初始放養(yǎng)密度為(0.7±0.23)kg·m~(-3),實(shí)驗(yàn)結(jié)束時,各組終末密度分別為A3:(12.98±1.10)kg·m~(-3)、B3:(13.98±0.78)kg·m~(-3)、C3:(15.46±0.83)kg·m~(-3);A8:(11.94±0.26)kg·m~(-3)、B8:(14.11±1.03)kg·m~(-3)、C8:(14.46±0.50)kg·m~(-3),各組存活率分別為A3:(88.8±11.7)%、B3:(91.1±1.5)%、C3:(94.4±1.5)%;A8:(92.2±2.1)%、B8:(94.4±2.1)%、C8:(96.7±1.0)%,TSS 800 mg·L~(-1)組存活率高于TSS 300 mg·L~(-1)組,且低于餌料系數(shù)TSS 300 mg·L~(-1)組。粗灰分含量無顯著差異(P0.05)。相同TSS濃度調(diào)控下的絮團(tuán)TSS波動規(guī)律無顯著性差異(P0.05);實(shí)驗(yàn)結(jié)束時,C組絮團(tuán)沉降體積顯著低于A、B組(P0.05)。在相同絮團(tuán)TSS濃度下,各處理組在門水平上相對豐度差異性不顯著(P0.05)。本部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在適宜TSS濃度范圍內(nèi),較高的TSS濃度更適宜革胡子鯰生長存活,較低的TSS濃度,對水質(zhì)波動影響較大;C種碳源添加方式(PCL掛袋)持續(xù)提供碳源,對革胡子鯰的生物絮凝養(yǎng)殖有更良好的效果。
【學(xué)位授予單位】：上海海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S959

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