全 文 ：第 14卷　第 1期
1998年　　 3月
农业 工程 学 报
Transactions of th e CSAE
Vol. 14　 No. 1
Mar.　 1998
　　收稿日期: 1997- 09- 10
* 　大连市科委资助项目
　　①李秀辰 ,博士生 ,北京市海淀区清华东路　中国农业大学 (东校区 ) , 100083
孔石莼对养鲍污水的静态净化研究*
李秀辰①
(中国农业大学 )　
张国琛
(大连水产学院 )　
崔引安
(中国农业大学 )　
雷衍之
(大连水产学院 )
摘　要　鱼类代谢产物是养殖水体的主要污染源 ,但同时也是能被水生植物利用的高能、优质
的营养物质 ( N和 P)。 该文研究了孔石莼对养鲍污水的静态净化过程 ,分析了孔石莼滤池中水
质的变化规律。结果表明 ,孔石莼能同时吸收水中的三氮和磷酸盐 ,尤其对氨氮有极强的吸收作
用 ,但对有机物的去除不明显。建立了静态条件下对氨氮的净化模型。用孔石莼净化养殖污水具
有净水、节能和收获饵料的综合效果。
关键词　孔石莼　营养盐吸收　鲍鱼　水质
　　水质净化技术已成为养鱼工业可持续发展的瓶颈与筹码。鱼类代谢产物 (含残饵 )占总
投饵量的 80%左右〔1〕 ,这些废弃物是能被水生植物利用的高能、优质的营养物质。 因而 ,用
水生植物净化养殖污水具有净水、节能和收获饵料的综合效果。
80年代以来 ,已有利用浮游植物净化养殖污水的研究报道〔1〕 ,但因藻水分离困难 ,使这
种微藻净水模式在循环水养鱼系统中的应用受到限制。目前 ,对大型藻类净化养殖污水的研
究还仅限于鱼藻共生等的对比试验研究。孔石莼是一种海洋经济大型绿藻 ,是鱼贝类的优质
饵料。孔石莼在适宜的环境条件下能迅速吸收水中 N、 P营养盐〔 2〕 ,与鱼虾混养有净水作
用〔 3 ]。本文拟通过静态净化试验研究 ,对孔石莼净化养鲍污水的过程进行分析 ,建立必要的
净化模型 ,为这种植物滤池在净化养殖循环水方面的应用提供必要的科学依据。
1　材料与方法
孔石莼:从日本引进、室内培养的不育株。试验用污水取自养鲍池。试验采用两个 300 L
玻璃钢水槽 ,其中一槽放入孔石莼 ,生物量密度为 1 g /L (用洗衣机脱水 30 s后称重 )、充气。
另一槽盛原污水 ,不加孔石莼、充气 ,作为对比。试验水温为 21～ 26℃ ,光照为 3700～ 5000
lx ,阴雨天用日光灯作辅助光源。每次试验均从早晨 8∶ 30开始 , 试验持续时间为 24 h (一
昼夜 )。 NH+4 - N、 NO-2 - N、 NO-3 - N、 PO3-4 - P、 COD、 pH、 DO (溶氧 ) 和水温的测定
分别采用奈氏试剂法、 奈乙二胺分光光度法、 镉柱还原法、 磷钼蓝分光光度法、 碱性高锰
酸钾法、 pH 5- 3 CB型 pH计和 YS 158型测氧 (温 ) 仪。
2　结果与讨论
在试验期间对比池中水质变化极小 , 故在以下讨论中忽略。
2. 1　孔石莼对养鲍污水的净化效果
养鲍污水经孔石莼净化前后 , 各水质指标的变化见表 1。
表 1　孔石莼滤池中水质的变化
Tab 1. 　 Changes of w ate r quality in U lv a tank
滞留时间
/h
氨氮 亚硝酸盐 硝酸盐 磷酸盐 COD 溶解氧 pH
/mg· L- 1
0
1
2
3
6
9
24
0. 800
0. 479
0. 321
0. 239
0. 115
0
0
0. 160
0. 093
0. 091
0. 088
0. 084
0. 083
0. 079
0. 460
0. 390
0. 335
0. 316
0. 281
0. 213
0. 165
0. 165
0. 155
0. 150
0. 147
0. 136
0. 135
0. 133
2. 480
-
-
2. 291
2. 290
2. 110
2. 333
7. 29
-
-
7. 98
7. 20
6. 50
6. 55
8. 06
-
-
8. 31
8. 52
8. 64
8. 46
从表 1看出 , 孔石莼能同时吸收污水中的氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐。 3 h中对三氮的去
除率分别为 70. 1%、 45. 0%和 31. 3% , 试验 9 h后已检不出氨氮 , 24 h中对亚硝酸盐和
硝酸盐的去除率分别为 50. 6%和 64. 1%。可见 , 孔石莼对氨氮有极强的吸收作用。由于
氨氮是鱼贝类的主要代谢产物 , 水体中氧化氮 ( NO2- - N和 NO3- - N )的含量一般很少。
因而孔石莼对三氮的这种吸收机制 ,更有利于对水体的净化。孔石莼对磷酸盐的吸收较少 ,
3 h和 24 h去除率分别为 10. 9%和 19. 4%。
孔石莼对水中有机物的去除不明显 (见表 1)。试验开始 3 h和 9 h后 , 水中 COD浓度
分别减少 7. 6%和 14. 9% ,第二天早晨 COD浓度又有所增加。可见孔石莼在一昼夜内 ,不
能有效去除水中有机物 , 且在其新陈代谢过程中还向水中释放有机物〔 4〕。
试验期间水体 pH在白天呈上升趋势 , 夜晚开始下降。 pH的变化是由于白天孔石莼光
合作用 , 消耗水中 CO2 , 且因水温升高 , 使水中 CO2浓度减少 , pH上升 ; 夜间因藻类的呼
吸作用和水温相对较低 , 水体中 CO2浓度增加 , p H值下降。水中溶氧在试验开始 3 h内 ,
逐渐增加 ,在以后的 6 h中呈下降趋势 ,但夜间不再下降。溶氧波动的原因主要是由孔石莼
的光合 (呼吸 )作用、 充气和水温波动所致。总之 , 孔石莼能改善养殖水体的 pH和增加水
中溶氧。
2. 2　孔石莼对养鲍污水中氨氮的净化模型
　　氨氮的含量是水质好坏的重要标志。 因而有必要对孔石莼净化氨氮的效果进行定量分
析。试验污水的氨氮浓度分别为 0. 239 mg /L、 0. 360 mg /L、 0. 800 mg /L和 1. 101 mg /L,
氨氮的去除与滞留时间的关系见图 1。
模型描述: 由图 1可见 , 对每一污水浓度 , 孔石莼对氨氮的吸收均属一级生化反应〔 5〕 ,
即:
dS
dt = - K S ( 1)
式中　 S——污水浓度 , mg /L; 　t——污水滞留时间 , h; K——去除率常数 ,与污水水质、
174　　　 农业工程学报 1998年
图 1　滞留时间对氨氮去除的影响
Fig. 1　 Effects of residence time
on the ammonia r emova l
水温等有关。
由 ( 1) 式有:∫SeS
o
dS
S = - K∫t0dt
　　　　　 ln( Se
So
) = - Kt
得: Se = So e- K t或 SeSo = e- K t ( 2)
式中　 So—— 污水入流浓度 , mg /L; 　 Se——
污水出水浓度 , mg /L。
　　模型参数估计: 利用最小二乘法 , 求得四个氨
氮浓度下的去除率常数 K值 (见表 2)。表 2结果表
明 , 各浓度下的回归模型都很显著 , 且去除率常数
K值与氨氮浓度有关 ,氨氮浓度增加、K值减小 ,二
者符合幂指数函数关系。
设　　　　　K = K′ Som ( 3)
式中　K——去除率常数 ; 　 So—— 氨氮浓度 ,
mg /L; 　K′、 m—— 待定常数。
利用最小二乘法对表 2数据处理 , 求得 K′=
0. 299、 m= - 1. 320, 于是有:
　K= 0. 299· So - 1. 320 , R2= 0. 980 ( 4)
根据 ( 2) 和 ( 4) 最终得:
表 2　不同氨氮浓度下的去除率常数 K值
Tab. 2　 The removal constants (K ) fo r
differ ent ammonia concentra tions
氨氮浓度
/mg· L- 1
去除率常数
K
相关指数
R2
0. 239
0. 360
0. 800
1. 101
2. 220
0. 946
0. 373
0. 284
- 0. 980
- 0. 989
- 0. 984
- 0. 983
　　Se= So e- 0. 299 So - 1. 320· t ( 5)
模型 ( 5)即为孔石莼对氨氮的静态净化
模型。 用该模型对上述各浓度进行预测 (见
图 1虚线 ) , 预测值的绝对误差为 0. 02～
0. 09 mg /L, 说明该模型是可靠的。
3　结　论
1) 孔石莼能同时吸收水中的三氮和磷
酸盐 , 特别对氨氮有极强的吸收作用。在本
试验条件下 , 孔石莼对氨氮的净化模型为 Se= So e0. 299So - 1. 320t。
2)孔石莼在短时间内不能有效去除水中有机物。考虑循环水养鱼系统中水处理时间不
宜太长 , 可将这种植物滤池与生物膜滤池串联使用 , 达到迅速去除水中三氮和有机物的目
的。
3)孔石莼滤池在循环水养鱼系统中的应用 , 具有净水、 节能和收获饵料的综合效果。
参 考 文 献
　　 1　 Krom M D et al. Nit rog en and pho spho rus cycling and transformations in a pr oto tye“ non-pollut-
ing” integ rated maricultur e sy stem. Marine Eco lo g y Prog r ess Seies, 1995
175第 1期 李秀辰等: 孔石莼对养鲍污水的静态净化研究 　　　
　　 2　李秀辰 . 主要环境因子对孔石莼净水作用的影响 (Ⅰ ) ,对氨氮吸收的影响 . 农业工程学报 , 1997,
13 (增刊 ): 192～ 195
　　 3　 Fauzan all. Po ly culture o f penaeus japonicus la rva e and U lva sp. Fragments. Suisanzo shoku, 1994
　 　 4　 Khailov K M et al. Relea se of disso lv ed o rg anic ma tter by marine seaw eeds and distribution o f
their to ta l or ganic production to inshor e com munities. Limino log y and oceanog raphy , 1969, 14
( 4)
　　 5　高廷耀编 . 水污控制工程 . 北京: 高等教育出版社 , 1993. 211～ 217
Static Purif ication of Ulva Pertusa Kjellman
for Abalone Effluents
Li Xiuchen
(China Agricultural University , Beijing )
　 Zhang Guochen
(Dalian Fisheries College )
Cui Yin’ an
(China A gricultural Univ ersity )
　 Lei Yanzhi
(Dalian Fisheries College )
Abstract　 Fish eff luents are main pollutant in aquaculture sy stem, these w aste products
a re also high-energ y and high-quali ty nutrients ( N and P) and usable fo r seaw eed. This pa-
per studied the static purification o f abalone ef fluents by Ulva P. K. The changes of wa ter
quality in Ulv a tank w ere analysed. Resul ts show that Ulv a P. K. can uptake ammonia,
ni t ri te, ni trate and phosphorus simul taneously. Ammonia remova l is efficient, but the
changes of COD is minimal. The decrease o f ammonia in this system can be described by a
model. Ulv a P. K. can be used in intensive aquaculture sy stem to clean wa ter, sav e energ y
and provide an ex t ra commercial crop.
Key words　ulva pertusa kjellman, nutrients uptake, abalone, w ater quali ty
176　　　 农业工程学报 1998年