[0001] 本发明涉及水产养殖生物滤池技术领域，具体涉及一种海水生物滤池的快速启动方法。

[0002] 生物膜法是通过投加生物膜载体，让硝化功能微生物附着生长，不仅可以有效去除含氮化合物，尤其是高毒性的氨和亚硝酸盐，提高对虾的存活率和生长率，而且形成的生物膜可作为虾的额外食物来源，提供必要营养素，如不饱和脂肪酸、氨基酸和维生素等，已普遍成为养殖水体脱氮的处理方式。目前现有挂膜方法为自然挂膜和接种挂膜，自然挂膜为所需的挂膜时间较长，投加氮源后全程曝气，自然条件下（21‑26℃）需20‑40d完成硝化过程的建立；接种外源硝化细菌或外源性胞外聚合物可以快速建立硝化能力，但外源菌剂价格昂贵，养殖水体的负荷较高且水体量较大，需要购进大量的外源菌剂，所需成本较高不具经济性。

[0003] 专利公开号为CN114772711B的发明专利公开了一种生物移动床的快速挂膜方法，该方法包括以下步骤：步骤1：清洗滤料；步骤2：向生物移动床中加入氯化铵；通过添加氯化铵的方式将水体中氨氮浓度维持在10 15mg/L；pH维持在7.0 8.0；碱度维持在50‑150mmol/~ ~L；当水体中氨氮浓度在24h内由10mg/L降至0 0.5mg/L时，停止向水体中补充氯化铵；然后，~
每天使用亚硝酸盐快速检测试剂盒测定水体中的亚硝酸盐浓度，当亚硝酸盐浓度下降速率达到10 15mg/L/d、水体中亚硝酸盐浓度低于0.5mg/L时，将生物移动床中的水排出，此时，~
生物移动床中生物滤料生物挂膜初步完成。

[0004] 然而该专利采用自然挂膜的方法，氨氧化细菌以氯化铵带来的氨氮为氮源率先生长，当氨氧化细菌将氨氮转为亚硝酸盐后亚硝酸盐氧化细菌再利用亚硝酸盐生长，是一个从0到1的过程，过程时间较长且工序繁琐。

[0018] 下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

[0019] 实施例1本实施例提供一种如图1所示的海水生物滤池的快速启动方法，包括如下步骤：
1）参数调整：调整生物滤池内水体温度为25‑27℃，生物滤池内水体pH值为7.5‑
8.2；
2）生熟填料投加：将生物膜填料加入生物滤池中，所述生物膜填料包括熟生物膜填料与生生物膜填料，所述熟生物膜填料占总生物膜填料的体积比为5%；
3）曝气培养，包括如下3个阶段：
+
I、微生物定植期：向水体中加入氯化铵至水体中NH4‑N浓度为12mg/L，通过向生物+ ‑
滤池水体曝气控制水体溶氧量大于8mg/L进行曝气培养，每12h检测水体的NH4 ‑N和NO2‑N+ ‑
浓度，待水体NH4‑N和NO2‑N均降至0.5mg/L以下时，进入微生物培养期；
+
II、微生物培养期：向水体中加入氯化铵至水体中NH4 ‑N浓度为14mg/L，通过向生+ ‑
物滤池水体曝气控制水体溶氧量大于8mg/L进行曝气培养，每12h检测水体的NH4‑N和NO2 ‑+ ‑
N浓度，待水体NH4‑N和NO2‑N均降至0.5mg/L以下时，进入生物膜成熟期；
+
III、生物膜成熟期：向水体中加入氯化铵至水体中NH4‑N浓度为16mg/L，通过向生+ ‑
物滤池水体曝气控制水体溶氧量大于8mg/L进行曝气培养，每12h检测水体的NH4‑N和NO2 ‑+ ‑
N浓度，待水体NH4‑N和NO2‑N均降至0.5mg/L以下时，曝气培养完成；
在曝气培养时，每24h检测水体的pH值，当pH值低于7.5，加入氢氧化钙调节水体pH值至7.5‑8.2；
4）启动成功；
本实施例中，聚丙烯K5填料购自于山东省邦皓环保科技有限公司，熟生物膜填料源自上一批次养殖期间已经接种硝化细菌的培养成熟的聚丙烯K5填料，实验在0.3×0.3×
0.5m的塑料桶内进行，实验水体为10L（盐度为30‰），生生物膜填料28颗，熟生物膜填料539颗，采用全自动水质分析仪测定氨氮、亚硝态氮、硝态氮，使用pH计（pH610，德国 WIGGENS）测定pH；使用Origin和SPSS进行数据处理，数据用均值和标准误差（均值± SE）表示；误差条表示标准误差；采用方差分析确定差异，P<0.05认为为显著差异。

[0020] 实施例2本实施例与实施例1相比，区别在于，本实施例中，所述熟生物膜填料占总生物膜填料的体积比为10%；所述聚丙烯K5填料占水体体积的30%；微生物定植期向水体中加入氯+ +
化铵至NH4‑N浓度为14mg/L；微生物培养期向水体中加入氯化铵至NH4‑N浓度为16mg/L；生+
物膜成熟期向水体中加入氯化铵至NH4‑N浓度为20mg/L；生生物膜填料63颗，熟生物膜填料
567颗，其余步骤与实施例1相同。

[0021] 实施例3本实施例与实施例1相比，区别在于，本实施例中，所述熟生物膜填料占总生物膜填料的体积比为20%；所述聚丙烯K5填料占水体体积的33%；微生物定植期向水体中加入氯+ +
化铵至NH4‑N浓度为13mg/L；微生物培养期向水体中加入氯化铵至NH4‑N浓度为15mg/L；生+
物膜成熟期向水体中加入氯化铵至NH4 ‑N浓度为18mg/L；生生物膜填料139颗，熟生物膜填料554颗，其余步骤与实施例1相同。

[0022] 实施例4本实施例与实施例1相比，区别在于，本实施例中，所采用的生物膜填料为聚氨酯柔性填料，所述熟生物膜填料占总生物膜填料的体积比为5%；购自于桐乡市小老板特种塑料销售有限公司，熟生物膜填料源自上一批次养殖期间已经接种硝化细菌的培养成熟的聚氨酯柔性填料，
所述聚氨酯柔性填料占水体体积的13%；熟生物膜填料加入4颗，生生物膜填料加入64颗，其余步骤与实施例1相同。

[0023] 实施例5本实施例与实施例4相比，区别在于，本实施例中，所采用的生物膜填料为聚氨酯柔性填料，所述熟生物膜填料占总生物膜填料的体积比为10%；
所述聚氨酯柔性填料占水体体积的15%；熟生物膜填料加入8颗，生生物膜填料加入70颗，其余步骤与实施例1相同。

[0024] 实施例6本实施例与实施例4相比，区别在于，本实施例中，所采用的生物膜填料为聚氨酯柔性填料，所述熟生物膜填料占总生物膜填料的体积比为20%；
所述聚氨酯柔性填料占水体体积的17%；熟生物膜填料加入18颗，生生物膜填料加入71颗，其余步骤与实施例1相同。

[0025] 对比例1本对比例与实施例1相比，区别在于，本对比例中未添加熟生物膜填料，全部采用生生物膜填料，其余步骤与实施例1相同。

[0026] 对比例2本对比例与实施例1相比，区别在于，本对比例中未添加生生物膜填料，全部采用熟生物膜填料，其余步骤与实施例1相同。

[0027] 对比例3本对比例与实施例1相比，区别在于，本对比例中，所述熟生物膜填料占总生物膜填料的体积比为3%；，其余步骤与实施例1相同。

[0028] 对比例4本对比例与实施例1相比，区别在于，本对比例中，所述熟生物膜填料占总生物膜填料的体积比为30%；其余步骤与实施例1相同。

[0029] 图2为本发明实施例1‑3和对比例1‑2的NH4+‑N浓度随时间变化示意图；图3为本发+ ‑明实施例4‑6的NH4‑N浓度随时间变化示意图；图4为本发明实施例1‑3和对比例1‑2的NO2 ‑‑
N浓度随时间变化示意图；图5为本发明实施例4‑6的NO2‑N浓度随时间变化示意图；如图2和+
图3可知，首次加入氯化铵后实施例1、实施例2和实施例3的NH4‑N浓度降至2mg/L左右所需+
时间为分别为42h、24h和18h，实施例4、实施例5和实施例6的NH4‑N浓度降至2mg/L左右所需时间为分别为42h、42h和24h，均低于对比例1所需时间（108h），第三次加入氯化铵后，实施例1、实施例2和实施例3的24h内氨氮转化速率分别为0.55mg/(L·h)、0.61mg/(L·h)和
0.6mg/(L·h)，实施例1‑3三组无显著差异（P＞0.05），实施例4、实施例5和实施例6的24h内氨氮转化速率分别为0.42mg/(L·h)、0.48mg/(L·h)和0.57mg/(L·h)，实施例4‑6三组差异显著（P＜0.05）推测原因为柔性填料内部结构复杂前期难以定植故前期硝化速率较慢，然而柔性填料具有表面糙不易被水流影响特性，所以在生物膜成熟期柔性填料展现出更优异的硝化能力。在微生物定植期接种量较多的实验组中观察到更高的氨氧化速率，但在生物膜成熟期，即使在5%成熟柔性填料组中也逐渐达到均匀去除(约92.66%)，加入成熟的生物膜都有助于氨的转化。

[0030] 如图4和图5可知，实施例1‑3的第6h亚硝酸盐累积量分别为0.36‑0.83mg/(L·h)，具有显著性差异（P＜0.05）。首次添加后实施例1、实施例2和实施例3分别在42h、24h和18h出现峰值，实施例4亚硝酸盐不断积累在122h到达顶峰，实施例5和实施例6分别在30h和24h出现峰值，三次添加后实施例1、实施例2和实施例3峰值分别为32.96mg/L、24.17mg/L和7.79mg/L，实施例5和实施例6峰值分别为19.28mg/L和10.46mg/L，实施例1‑3具有显著性差异，实施例4‑6也具有显著性差异（P＜0.05）。表明相较于实施例4和实施例5中的5%和10%的‑
成熟填料，实施例6中20%成熟填料具有较高的亚硝酸盐转化能力，NO2 ‑N积累量最少，亚硝酸盐转化速率最高。这表明接种具备成熟生物膜填料的中存在较高的硝化能力，在缩短硝化生物膜反应器的启动时间方面具有巨大的潜力。

[0031] 首次添加氯化铵24h后，实施例2和实施例4氨氧化速率有显著差异（P＜0.05），第三次加入24h后实施例2和实施例4氨氧化速率没有显著差异（P＞0.05）。实施例4和实施例2在第三次添加后亚硝酸盐峰值分别为24.17mg/L和19.28mg/L，没有显著性差异（P＞0.05），推测原因为亚硝酸盐氧化细菌生长较慢，该比例下的成熟生物膜无法快速启动亚硝酸盐进程。在微生物定植期K5填料更具可催化性，氨氧化速率高于柔性填料实验组，由于柔性填料内部结构复杂具有较大的表面积，使更多的微生物定植且表面粗糙不易被水流影响特性，所以在生物膜成熟期柔性填料展现出更优异的硝化能力。

[0032] 如图6所示为实施例1中聚乙烯K5填料不同阶段生物膜生长情况；如图7所示为实施例4中聚氨酯柔性填料不同阶段生物膜生长情况。

[0033] 选取生物滤池驯化期间两种填料的同时间镜检图片，图6和图7能明显看出驯化前期K5填料上附着较多微生物，驯化后期K5填料上微生物由于比表面积限制难以附着而柔性填料具有较复杂结构和较大比表面积可被更多的微生物定殖。

[0034] 进一步的，本发明通过适当体积比的生熟填料添加，在于对比例3和4比较可得，通过可得在生物膜培养中添加部分成熟的生物膜载体可能是缩短生物膜培养时间的潜在替代方案，接种成熟生物膜填料占比越高，硝化能力获取越快。熟填料占比过低，需要的驯化时间更长，投入的药剂总量更大，所需的药品成本更高，如对比例3；熟填料占比过高，为满足熟填料已有的微生物生长需要在驯化前期就投入大量的药剂，造成劳动强度和药剂成本的增高，如对比例4。

[0035] 可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。