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硝化细菌和生物过滤器

2 years ago

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第二章讨论了硝化细菌在整个水生过程中的重要作用。 硝化细菌将主要作为氨进入系统的鱼废物转化为硝酸盐,作为植物的肥料(图 5.1)。 这是一个两步的过程,涉及两组不同的硝化细菌。 第一步是将氨转化为亚硝酸盐,这是由氨氧化细菌(AOB)完成的。 这些细菌通常由最常见的群组 * 硝基体 * 的属名称称称为。 第二步是将亚硝酸盐转化为硝酸盐是由亚硝酸盐氧化细菌(NOB)完成的。 这些通常由最常见的组 * 硝基杆菌 * 的属名称称称为。 在这些群体中有许多物种,但为了本出版物的目的,个体差异并不重要,它是更有用的考虑作为一个整体。 硝化过程发生如下:

  1. AOB 细菌将氨 (NH) 转化为亚硝酸盐 (NO₂ -)

  2. NOB 细菌然后将亚硝酸盐 (NO2-) 转化为硝酸盐 (NO-)

硝化,因此,健康的细菌群落对于一个运作的水生系统至关重要。 硝化细菌的繁殖和建立菌落相对缓慢,需要数天甚至数周,因此农民的耐心是建立新的水生系统时最重要的管理参数之一。 许多水族馆和水族馆系统已经失败,因为在细菌的殖民地完全发育之前添加了太多的鱼。 还有几个其他关键参数可以支持硝化细菌。 一般来说,细菌需要一个大而黑暗的位置,以便在良好的水质、足够的食物和氧气的情况下进行殖民。 通常,硝化细菌在生物过滤器上形成粘糊糊的、浅棕色或米色的基质,并具有独特的气味,难以描述,但没有特别的气味,这可能表明其他微生物。

# 高表面积

具有高比表面积 (SSA) 的生物滤滤材料是发展大量硝化细菌群的最佳选择。 SSA 是界定某一特定体积介质暴露面积的比率,以平方米每立方米 (平方米 2 /m 3 ) 表示。 在一般情况下,介质中的粒子越小,更多的是可用于细菌殖民的表面。 这可以实现更高效的生物过滤。 有许多此类材料被用于水生物学,无论是生长培养基还是用于生物过滤,例如火山砾石、膨胀粘土、商用塑料生物过滤球和植物根系。 本手册中考虑的火山凝灰岩和 Bioballs® 分别有 300 平方米 2 /m 3 和 600 平方米 2 /m 3 ,这是一个足够的 SSA,使细菌能够繁殖。 表 4.1 和附录 4 总结了水生生物中使用的不同培养基的其他特征和 SSA。 如果生物过滤器材料不是理想的,而且表面积与体积比较低,则生物过滤器应该更大。 超大的生物过滤器不会损害水生系统,虽然过大的生物过滤器会增加不必要的费用,但过剩的生物滤清能力使许多系统免于崩溃。

水 pH 值

硝化细菌在 6-8.5 的 pH 范围内发挥充分的功能。 一般来说,这些细菌在 pH 值较高时工作效果更好,* 硝基体 * 组倾向于 pH 值 7.2-7.8,而 * 硝基杆菌 * 组则倾向于 pH 值 7.2-8.2。 然而,水生动物的目标 pH 值为 6-7,这是该生态系统中所有生物之间的妥协。 硝化细菌在此范围内充分发挥作用,细菌活性的任何下降都可以用较大的生物过滤器抵消。

水温

硝化细菌的最佳温度范围为 17-34 °C,促进生长和生产力。 如果水温下降到这个范围以下,细菌的生产率会降低。 特别是,* 硝基杆菌 * 组对低温的耐受性低于 * 硝基体 * 组,因此,在寒冷时期,应该更仔细地监测亚硝酸盐,以避免有害累积。

# 溶解氧

硝化细菌在任何时候都需要在水中含有足够的 DO 水平,才能健康生长并保持高生产力。 硝化是一种还原/氧化(氧化还原)反应,当氧气与氮相结合时,细菌获得生存的能量。 DO 的最佳水平为 4-8 毫克/升,这也是鱼类和植物所需的水平。 如果溶氧浓度低于 2 毫克/升,则不会发生硝化。 通过将曝气专用于生物过滤器,通过介质床中的洪水和排水循环、外部生物过滤器中的空气结石,或者通过水联回水线进入运河和水槽,确保充分的生物过滤。

紫外线

硝化细菌是光敏感的,直到它们完全建立一个殖民地,阳光可能会对生物过滤器造成相当大的伤害。 介质床已经保护细菌免受阳光照射;但如果使用外部生物过滤器,请务必保持阴影,避免阳光直射。

监测细菌活动

如果所有这五个参数都得到尊重,可以安全地假设细菌存在并正常运作。 也就是说,细菌是如此重要的水生动物,这是值得了解细菌的整体健康状况在任何给定的时间。 然而,细菌是微观的生物,如果没有显微镜,就不可能看到它们。 有一个简单的方法来监测细菌功能;氨、亚硝酸盐和硝酸盐的测试可提供有关细菌菌落健康的信息。 氨和亚硝酸盐应始终为 0-1 毫克/升,在一个功能和平衡的水生单元。 如果任何一种是可检测到的,它表明硝化细菌存在问题。 发生这种情况有两种可能的常见原因。 首先,生物过滤器对鱼类和鱼类饲料量来说太小。 因此,有一个不平衡,有太多的鱼。 为了纠正,要么增加生物过滤器的尺寸,要么减少鱼的数量,要么减少鱼的喂养方式。 有时,当系统开始平衡时,鱼类较小,但逐渐变得不平衡,随着鱼类的生长,并用相同尺寸的生物过滤器喂养更多时,可能会出现这个问题。 其次,如果系统的大小是平衡的,那么细菌本身可能无法正常运作。 这可能表明水质存在问题,应检查上面列出的每个参数。 通常,这可能发生在冬季,因为水温开始下降,细菌活动减慢。

  • 资料来源:联合国粮食及农业组织,2014 年,克里斯托弗·萨默维尔、莫蒂·科恩、爱德华多·潘塔内拉、奥斯汀·斯坦库斯和亚历山德罗·洛瓦泰利,小规模水生粮,http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf。 经许可复制。 *

Food and Agriculture Organization of the United Nations

http://www.fao.org/
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