阿科蔓生态基在水产养殖的应用

玉玲珑

1.阿科蔓生态基的定义
   阿科蔓生态基是一种由特殊的织物材料制成的新型生物载体，通过独特编织技术和表面处理，使其具有巨大的生物接触表面积、精细的三维表面结构和合适的表面吸附电荷，能发展出生物量巨大、物种丰富、活性极高的微生物群落，并通过微生物的代谢作用高效降解废水中的污染物，是材料学与微生物学的完美结合。
2.产品系列
   SDF型生态基主要由上部疏松层和下部密实层组成，其中疏松层有利于藻类生长，密实层有利于菌类生长，也可设计成只有疏松层和密实层。其下部材料可以切割成条带状，或流出过水缝口，有利于水流的控制。SDF的上部带有黑色套筒，在安装中可以把尼龙绳穿过套筒，绳子两端固定在岸边或池壁的桩或挂钩上，从而将SDF型生态基悬挂安装在水体或处理池表面（也可分层安装）。如果跨度较大，在尼龙绳上可安装浮球，保持浮力。在曝气池中，SDF型生态基可以在下面也设置套筒，避免被气流吹起。
   SDF型生态基可以大规模发展菌类的生物量，对污染物的去除效率高，脱膜性能好，适用于处理较高浓度的污水，其主要应用领域包括生活污水、农村污水、畜禽养殖废水、工业废水的处理及水产养殖。
3.作用原理
    阿科蔓生态基实质是固定化微生物技术的一种载体。固定化微生物技术即是将微生物固定在载体上使其高度密集并保持其生物活性功能的生物技术。目前，固定化微生物技术水环境治理领域的应用，其原理为在载体上聚集并繁殖出一定生物量的微生物群落，通过微生物的代谢作用去除污水中的污染物。具备生态技术“低消耗、高产出、自循环、无公害”的特点。
(1)材料学特点：
◆ 高生物附着表面积
每平方米生态基可以提供250m2以上的有效生物附着表面积，为水中菌类、藻类等微生物的生长、繁殖提供巨大的空间，使微生物群落的生物量和生物多样性最大化发展，从而为实现高效微生物群落提供基础条件，实现对污染物的快速分解。
◆ 特殊的纤维表面处理
生态基材料经过特殊的处理，使每根纤维表面形成凹凸不平的皱褶和微孔，增加纤维表面的粗糙程度，从而使微生物的附着空间更大、与纤维结合能力更强。
◆ 独特的编织技术
生态基材料的编织紧密程度可以进行调节，其中紧密编织适合菌类发展，疏松编织适合藻类生长，从而可根据不同的应用条件控制藻类和菌类的生长比例。其次，生态基独特的编制结构，使微生物在纤维的缠结空间内立体生长，从而形成里外氧气浓度不同的微A/O条件，有利于实现氮、磷的去除。
◆ 表面电荷吸附性能
在微酸性、中性和碱性条件下，细菌通常带负电荷，在酸性环境下则带正电荷。生态基材料可根据不同的应用条件进行针对性的表面处理，使其带有与微生物相反的电荷，从而有利于对周边微生物的吸附，促进微生物群落的快速形成和发展。生态基表面的吸附性，也有利于对悬浮物的去除。  
◆ 活性智能的形态设计
生态基采用平面织物形态，使生态基可以融于自然，应用范围更广，使安装难度及配套土建的要求大大降低。而针对具体不同使用条件，生态基亦分别设计出相应的产品形态，使生态基能适应不同的水流状态，起到均匀水流的作用，并使水中污染物可以充分的与生态基上的生物膜接触，从而大大增加这些污染物去除率。
◆ 环境友好材料，使用寿命长  
生态基产品采用纯惰性材质，在水中不会分解，不产生对微生物、水生动植物及人体有害的物质。同时，生态基产品具有极强的物理性能、耐腐蚀性和耐久性，使用寿命达10年以上。
（2）微生物特点：
微生物在自然界中担当着生产者和分解者的角色，是生态系统的基础。自然水体在接受污染物后具有自净作用，这种作用就是在微生物主导下完成的。微生物对环境中的物质具有动植物无法比拟的强大降解转化能力。然而，微生物在没有介质存在的情况下没法大量繁殖，致使整个降解的过程非常漫长。而阿科蔓生态基能为这些微生物提供最适宜的发展空间，使数量巨大、种类丰富的微生物形成营养竞争状态，能够在短时间内降解大量的污染物，修复水生态系统，为维持水生态良性循环奠定了基础。
◆ 菌类共生
生态基的平面型态和微观结构，有利于微生物多样性的发展。其中，菌类是降解水中污染物的主体，其物种越丰富，整个微生物群落对污染物的降解效率就越高，主要原理包括：①一些微生物的代谢产物往往是其他微生物必需的营养物，因此不同菌类之间协同作用能使微生物群落更稳定、生物量更高、代谢更快；②菌类的种间和种内竞争压力，迫使其更充分地利用营养源，从而可以更彻底地分解污染物；③某些菌类之间存在捕食关系，这种捕食压力有利于加速微生物的世代更替，促进生物膜更新。
◆ 微A/O特性
生态基表面生物膜生长到一定厚度后，外部的氧气被表面的好氧微生物所利用，无法进入生物膜内部，使内层变为厌氧环境，生长厌氧微生物，从而在生态基表面形成微A/O环境。生态基表面的微A/O环境，为硝化、反硝化细菌群落繁殖创造适宜的条件，从而强化其脱氮效果。
◆ 藻菌共生
在自然化系统中，生态基材料的特殊编织结构，使藻类能在其上附着生长，形成藻菌共生的微生物系统，并利用两类生物之间的生理功能协同作用净化湖泊水质。藻类吸收水中的氮、磷等营养物质，并通过光和作用合成自身细胞物质并释放出氧气；好氧细菌则利用水中的氧气对有机污染物进行分解、转化，产生二氧化碳，以维持藻类的生长繁殖。两者相辅相成，实现水质的高效净化。
◆ 生物多样性的发展
生态基的平面形态，为微生物群落提供了巨大而连续的生长空间，使微生物群落可以大规模发展，生物多样性极丰富。至今，已发现的微生物种类多达3000~5000种，包括藻类、菌类、原生动物和后生动物等。在微污染水体中，随着生态基表面生态系统的建立，多种物种出现，外部食饵浮游动物的数量随之增加，整个食物网的规模增大，从而增加了微生物的捕食和竞争压力，进一步促进微生物系统对污染物分解。
（3）去污原理
◆ 有机物的去除原理
生态基具有巨大的生物接触表面积，有利于大量微生物在其上附着生长。这些微生物通过吸收和新陈代谢，对水体中的溶解性有机物进行降解。
◆ 氮的去除原理
在好氧条件下，污水中的氨氮通过硝化细菌的作用转化为亚硝态氮和硝态氮。随后在厌氧条件下，反硝化菌把亚硝态氮和硝态氮转化为氮气，从而达到脱氮的目的。生态基的微生物多样性和微A/O环境为氨氮的硝化和反硝化提供了很好的条件。此外，由于生态基为藻类提供了生长繁殖的空间，一部分氮可被生态基上的藻类吸收。
◆ 磷的去除原理
生态基对磷的去除包括两方面：一方面，磷被细菌、藻类和水生植物吸收，细菌和藻类又被底栖动物或鱼类所摄食，最后鱼类的捕捞将磷从水中去除；另一方面，生态基上的微生物过量摄取水体中的磷，并将其同化为自身结构或转化为稳定的矿化组织，最后随着生物膜的剥落沉积在底泥中。
◆ 重金属的去除原理
生态基产品超级编织技术和自然生态的处理模式使其对矿物质、重金属具有超强的吸附和富集作用。去除机制包括两方面内容：①生物吸附：生态基表面微生物经过络合、鳌合、离子交换、吸附等生化作用，使重金属离子被微生物细胞吸附；②生物絮凝：生物膜产生大量的生物絮凝剂，将重金属充分絮集。
◆ 悬浮物的去除原理
一方面，生态基的外形设计能营造平缓的水力环境，加速悬浮物的沉降；另一方面，生态基的表面电荷使其能吸附污水中的悬浮物，而生态基表面生物膜也具有生物絮凝作用，使部分悬浮固体被吸附并最终随生物膜脱落降至水底。
◆ 控制悬浮藻类的原理
根据Redfield比率，悬浮性藻类所需的营养元素中，碳、氮、磷比例为：106：16：1。由于一般水体环境中，氮、磷含量较低，根据Liebig最小因子定律，氮、磷是富营养化的限制元素，当水体中氮、磷浓度超过了一定程度，就会导致藻类的爆发。浮游生物为了保持浮力，需要消耗更多的能量，而固着微生物则可以将更多的能量用于营养代谢，因而处于营养竞争的优势。因此生态基上大量的固着藻类和菌类能高效地去除水体中的氮、磷，使水体中的碳氮磷比例恢复平衡，从而抑制悬浮性藻类的繁殖。

4.阿科蔓生态基的安装和使用范围：
⑴SDF型，即表面放置型
安装步骤：
①用绳索穿过套筒悬挂，并用PVC管或浮球使其浮于水面；
②将绳索两端固定在池壁或岸边。
安装要求：编织疏松面迎向水流方向，编织密实面背向水流方向。
⑵使用范围：
SDF适用于微污染、中浓度和高浓度废水以及水产养殖等领域。

孙中亮

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