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射流式泡沫分离器中气水比对水处理效率的影响

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渔业现代化 2024年第4期51卷 73-81页

作者：姜浩柳瑶宋协法李贤董登攀黄志涛中国海洋大学水产学院山东青岛266003 山东大学海洋学院山东威海264209 挪威水研究所挪威卑尔根5006

循环水养殖具有节能、节水、环保等优点,是国际先进的养殖模式代表之一。泡沫分离器作为循环水养殖系统的重要设备,其结构设计、操作管理对系统的净水效果有重要影响。目前泡沫分离器运行调节管理参数大多依靠经验,缺乏理论支撑。以应... 详细信息

循环水养殖具有节能、节水、环保等优点,是国际先进的养殖模式代表之一。泡沫分离器作为循环水养殖系统的重要设备,其结构设计、操作管理对系统的净水效果有重要影响。目前泡沫分离器运行调节管理参数大多依靠经验,缺乏理论支撑。以应用较广的射流式泡沫分离器为研究对象,采用计算流体力学(CFD)方法,探究射流式泡沫分离器在不同气水比条件下(1∶2、1∶2.5、1∶3)泡沫的产生效率;采用实机试验探查不同气水比对悬浮颗粒物去除效率的影响。CFD结果显示气水比为1∶2.5时,泡沫分类器产生的气泡数量最多;实机试验结果显示,当气水比为1∶2、1∶2.5、1∶3时,泡沫分离器对固体颗粒的去除效率分别为35.23%±0.77%、44.85%±0.81%、44.52%±0.58%,其中气水比1∶2.5、1∶3的泡沫分离器相比于气水比1∶2的泡沫分离器固体颗粒去除率显著性提高。综上,射流式泡沫分离器气水比建议设定为1∶2.5,可获得较优颗粒物去除率及较好的出泡效果。本研究为优化泡沫分离器的运行参数提供了新的思路。

关键词：射流式泡沫分离器气水比悬浮物去除率数值模拟

水力负荷对内循环生物脱氮装置脱氮效能影响及其机理

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渔业现代化 2024年第4期51卷 82-94页

作者：郑毅凯李甍孙佐梁宋协法李贤董登攀中国海洋大学水产学院海洋生物水环境工程重点实验室山东青岛266003

循环水养殖系统(Recirculating Aquaculture Systems,RAS)中高溶氧浓度、低碳氮比等特点限制生物滤池反硝化性能,造成NO_(3)^(-)-N累积,危害养殖动物健康,给水产养殖尾水达标排放带来挑战。本研究使用内循环生物脱氮装置对海水循环水养... 详细信息

循环水养殖系统(Recirculating Aquaculture Systems,RAS)中高溶氧浓度、低碳氮比等特点限制生物滤池反硝化性能,造成NO_(3)^(-)-N累积,危害养殖动物健康,给水产养殖尾水达标排放带来挑战。本研究使用内循环生物脱氮装置对海水循环水养殖尾水进行处理,探究了水力负荷(HLR)分别为1、2和3 m^(3)/(m^(2)·d)条件下装置中水质指标的变化情况,并在每阶段试验结束后取PCL和K3填料样本进行高通量测序,对其微生物群落特征及功能基因预测结果进行统计分析。结果显示:装置稳定运行期间,HLR为2 m^(3)/(m^(2)·d)时,NO_(3)^(-)-N平均去除率最高,为67.31%±3.03%;NO_(3)^(-)-N去除负荷随HLR的升高而上升,在HLR为3 m^(3)/(m^(2)·d)时,达55.38±6.13 g·N/(m^(3)·d)。门水平上,PCL样本与K3样本中的优势菌群均为变形菌门(Proteobacteria);属水平上,具有反硝化功能的红杆菌科未知属( unclassified_f__Rhodobacteraceae )和鲁杰氏菌属( Ruegeria )在PCL填料与K3填料生物膜中均占据主导,这2种微生物为影响装置脱氮效能的关键属水平微生物。功能基因预测结果表明,当HLR升高时,参与反硝化作用的硝酸盐还原酶(EC 1.***.99.4)、亚硝酸盐还原酶(EC 1.***.2.1)、一氧化氮还原酶(EC 1.***.2.5)和一氧化二氮还原酶(EC 1.***.2.4)的丰度升高。研究表明,生物脱氮装置可将HLR定为2 m^(3)/(m^(2)·d),并在装置中定植、培养红杆菌科未知属和鲁杰氏菌属这2种细菌。该研究成果可为实际生产中生物脱氮装置HLR的设计提供参考,为相关脱氮效能的研究提供新思路。

关键词：水力负荷生物脱氮装置反硝化微生物群落循环水养殖聚己内酯

投喂率对凡纳对虾中间培育生长、生理和水环境的影响

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渔业科学进展 2024年第3期45卷 159-170页

作者：王立威李甍宋协法李贤董登攀陈钊白雪松中国海洋大学水产学院海洋生物水环境工程重点实验室山东青岛266003 中国水产科学研究院黄海水产研究所、农业农村部海洋渔业与可持续发展重点实验室山东青岛266071 东营市阔海水产科技有限公司山东东营257000

中间培育是凡纳对虾(Penaeus vannamei)养殖的重要阶段,投喂率是影响此阶段养殖成效的重要参数。本研究开展为期30 d的养殖实验,研究3组投喂率(投喂率分别为体重的5%、7.5%、10%,分别命名为T5、T7.5和T10)对凡纳对虾中间培育养殖水质、... 详细信息

中间培育是凡纳对虾(Penaeus vannamei)养殖的重要阶段,投喂率是影响此阶段养殖成效的重要参数。本研究开展为期30 d的养殖实验,研究3组投喂率(投喂率分别为体重的5%、7.5%、10%,分别命名为T5、T7.5和T10)对凡纳对虾中间培育养殖水质、微生物群落结构、非特异性免疫指标及生长性能的影响。实验期间,水体pH、盐度、温度及溶解氧均保持在适宜对虾生长的范围内。结果显示,随着实验进行,总氨氮(TAN)、亚硝态氮(NO2--N)和化学需氧量(COD)浓度出现上升趋势,实验结束时,其浓度随投喂率升高呈现显著差异:T10>T7.5>T5。微生物群落结构分析表明,养殖水体的微生物群落丰富度和多样性随投喂率升高呈下降趋势,不同投喂率的优势门类均为变形菌门(Proteobacteria,50.36%~67.53%)和拟杆菌门(Bacteroidetes,12.09%~67.53%);在属水平上,对凡纳对虾有害的弧菌(Vibrio)相对丰度在T10组最高(37.33%)、T5组最低(0.13%);对其有益的假交替单胞菌(Pseudoalteromonas)相对丰度在T10组最低(0.28%)、T7.5组最高(9.78%)。凡纳对虾肝胰腺的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、酸性磷酸酶(ACP)和碱性磷酸酶(AKP)活性在T10组最低、T7.5组最高(P0.05),投喂率与存活率呈负相关,且3组间存在显著差异(P<0.05)。利用因子分析对非特异性免疫指标和生长指标进行综合评价,结果表明,T7.5组得分最高,为0.92,凡纳对虾中间培育的投喂率在7.5%左右为宜。

关键词：投喂率凡纳对虾中间培育养殖水环境非特异性免疫生长性能综合得分

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饲料粘合剂对刺参循环水养殖水质、生长及肠道微生物的影响

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渔业现代化 2024年第4期51卷 14-26页

作者：周宜敬宋晨雨杜凌翔李贤董登攀宋协法中国海洋大学水产学院山东青岛266003

为探究刺参(Apostichopus japonicus)循环水养殖系统中不同饲料粘合剂对系统水质及刺参生长和肠道微生物的影响,设置了无粘合剂添加的对照组(D1)和分别添加5%红薯淀粉(D2)、黄原胶(D3)、瓜尔胶(D4)、卡拉胶(D5)的4个处理组,每组设3个重... 详细信息

为探究刺参(Apostichopus japonicus)循环水养殖系统中不同饲料粘合剂对系统水质及刺参生长和肠道微生物的影响,设置了无粘合剂添加的对照组(D1)和分别添加5%红薯淀粉(D2)、黄原胶(D3)、瓜尔胶(D4)、卡拉胶(D5)的4个处理组,每组设3个重复。采用(20.0±5.0)g规格的刺参,在循环水养殖系统中饲养42 d,测定养殖水质、刺参体质量和肠道微生物组成,并运用Kruskal-Wallis秩和检验对刺参肠道微生物进行组间差异显著性分析,采用冗余分析和典型关联分析对水质与肠道微生物进行相关性研究。结果显示:粘合剂的添加对水质有优化作用,其中瓜尔胶组水质最佳;红薯淀粉和瓜尔胶组的刺参特定生长率和饲料转化率显著高于其他组(P<0.05),且刺参出皮率较高。刺参肠道优势菌门为变形菌门、拟杆菌门等,优势菌科为弧菌科、红杆菌科等。红薯淀粉组的刺参肠道微生物丰富度和多样性最高,且肠道中黄杆菌科等有益菌丰度升高。水质与刺参肠道微生物存在显著相关性,在科水平上,氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮与弧菌科、希瓦氏菌科呈正相关,与黄杆菌科、肠杆菌科呈负相关。研究表明:综合考虑水质、刺参生长及肠道微生物情况,在刺参饲料中选择红薯淀粉或瓜尔胶作为粘合剂,更有利于刺参的健康养殖及循环水养殖系统中良好水质的维持。

关键词：刺参饲料粘合剂循环水养殖水质生长肠道微生物

膨腹海马的生物学特征与人工养殖技术研究进展

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海洋湖沼通报（中英文） 2024年第4期46卷 190-198页

作者：张永明董登攀汪海燕王裕玉甘琦峰滕富海中国海洋大学水产学院山东青岛266003 日照职业技术学院海洋技术系山东日照276800 日照蓝粮海洋生物科技有限公司山东日照276800 日照市禹海红旗海洋工程有限公司山东日照276800

膨腹海马(Hippocampus abdominalis)原产于太平洋西南部,大洋洲、新西兰附近海域,其个体大、抗病力强、苗种培育成活率高,有较高的药用价值和经济价值。近年来,全球气候变化对海洋生态系统的持续影响和日益增加的市场需求,世界范围内膨... 详细信息

膨腹海马(Hippocampus abdominalis)原产于太平洋西南部,大洋洲、新西兰附近海域,其个体大、抗病力强、苗种培育成活率高,有较高的药用价值和经济价值。近年来,全球气候变化对海洋生态系统的持续影响和日益增加的市场需求,世界范围内膨腹海马的自然资源量呈下降趋势,已被列入濒危野生动植物种国际贸易公约(CITES)附录Ⅱ,其资源保护与开发、繁殖生物学与养殖技术相关研究越来越受到重视。2016年,膨腹海马引进中国,取得苗种人工繁育方面的突破,养殖热潮兴起。本文总结了膨腹海马生物学、人工苗种繁育等方面的研究成果,并在此基础上对其未来的研究方向进行了展望,以期为膨腹海马的资源保护和人工养殖技术发展提供有益参考。

关键词：膨腹海马(Hippocampus abdominalis) 生物学人工养殖技术

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鲆鲽类离岸网箱及陆海接力养殖技术研究

鲆鲽类离岸网箱及陆海接力养殖技术研究

作者：董登攀中国海洋大学

学位级别：硕士

鲆鲽鱼类是我国重要的海水养殖品种,已经在中国北方沿海地区形成了大规模的工厂化养殖,并成为我国海水养殖的一大重要产业,然而高能耗、高成本严重阻碍了这一产业的发展。为了保证鲆鲽鱼类养殖产业稳定、健康、持续地发展,研究新型的养... 详细信息

鲆鲽鱼类是我国重要的海水养殖品种,已经在中国北方沿海地区形成了大规模的工厂化养殖,并成为我国海水养殖的一大重要产业,然而高能耗、高成本严重阻碍了这一产业的发展。为了保证鲆鲽鱼类养殖产业稳定、健康、持续地发展,研究新型的养殖模式是有必要的。本文研究设计了一种方形钢结构鲆鲽类离岸网箱,于2008年和2009年以褐牙鲆为养殖对象在山东省荣成爱莲湾半开放海区进行了2次网箱养殖试验,并探讨了鲆鲽鱼类的“陆海接力”养殖技术。1鲆鲽类离岸网箱设计针对鲆鲽鱼类的底栖生活习性,根据荣成爱莲湾半开放海区流速较缓、风浪较大的海况条件,设计了一种安全、实用、经济的方形钢结构鲆鲽类离岸网箱。网箱主体为方形框架结构,其断面为三角形结构,由3根直径060mm镀锌无缝钢管焊接而成;网箱平底框架为“田”字形,采用6根直径038mm镀锌无缝钢管焊接而成。网箱利用网箱四角4个200L可调控浮筒和1个网底可调控浮筒充气、进水完成网箱整体升降控制。网箱锚泊系统采用正向网格式,绳索网格的水下深度2m,网箱框架首先与绳索网格连接,再通过网格结点与锚绳连接。网箱尺寸规格为5m×5m×4m,养殖面积25m2;抗风浪能力为风力10级,波高3-4m;耐流能力为0.8m/s;网箱系统安全使用寿命为3年。2鲆鲽类离岸网箱养殖褐牙鲆试验2008年和2009年的5-11月间,在山东荣成爱莲湾海域,采用自行研制的方形钢结构鲆鲽类离岸网箱,开展了褐牙鲆养殖试验。2008年,养殖平均体重分别为376.0g、221.2g和144.6g的褐牙鲆各1箱,经过34d、78d和169d的养殖,平均体重分别达到656.0g、515.0g和761.1g,养殖成活率分别为97.2%、98%和97.3%。2009年养殖平均体重为59.3g、136.0g、202.0g的褐牙鲆各1箱,经过174d的养殖,平均体重分别达到614.0g、885.3g、1030.0g,养殖成活率分别为93.3%、87.5%和93.3%。结果表明,当春季海区表层水温上升至12.0℃以上时,将陆基工厂化培育的适宜规格的苗种转运到海上网箱养殖,褐牙鲆生长速度是工厂化养殖的1.4-3.6倍,明显快于工厂化养殖模式,而且苗种放养规格越大,生长速度越快。网箱养殖的商品鱼质量更接近野生褐牙鲆,脂肪含量比工厂化养殖的褐牙鲆低41%,镉含量低50%,是营养、安全的“健康养殖”水产品,比工厂化养殖的褐牙鲆更具有市场竞争力。3褐牙鲆陆海接力养殖试验2008年和2009年,在山东荣成爱莲湾海域,开展了褐牙鲆工厂化育苗、中间培育养成适宜规格,利用研制的方形钢结构鲆鲽类离岸网箱进行海上网箱接力养殖试验。采取的陆海接力养殖操作流程为：选择适宜规格鱼苗→陆基池捞取→鱼苗入袋→充氧扎袋→转运到船→投放到海上网箱。褐牙鲆由陆基工厂化转运到海上网箱养殖的最佳时间是5月下旬,海域水温12℃左右;海上网箱最佳养成时间是6-11月,养殖时间长达180d,由此可以缩短工厂化培育时间,节省能源的消耗,降低养殖成本,并缩短养殖周期,可于18个月左右快速养成大规格商品鱼。苗种经工厂化培育到60g左右再投放到海上网箱养成,最经济,养殖成本最低;经工厂化培育到140g左右再投放到海上网箱养成,养成商品鱼规格可达800g以上,具有更强的价格和市场竞争力。通过2008年、2009年2次养殖试验的比较验证,放养密度为3.3-4.8 kg·m-2时,养成商品鱼的单位面积产量可达18.6-23.1kg·m-2。

关键词：鲆蝶类离岸网箱褐牙鲆陆海接力

电化学氧化法在循环水养殖系统中去除氨氮和亚硝酸盐效果研究

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2016年第11期46卷 127-135页

作者：宋协法边敏黄志涛董登攀中国海洋大学水产学院山东青岛266003

为研究电化学氧化法在循环水养殖系统中用于去除氨氮和亚硝酸盐的可行性,利用有效面积为20和32cm^2两种规格的钌铱电极研究了电流密度、极板间距和氨氮初始浓度对模拟养殖污水中氨氮和亚硝酸盐去除效果的影响。研究表明,当电流密度小于7... 详细信息

为研究电化学氧化法在循环水养殖系统中用于去除氨氮和亚硝酸盐的可行性,利用有效面积为20和32cm^2两种规格的钌铱电极研究了电流密度、极板间距和氨氮初始浓度对模拟养殖污水中氨氮和亚硝酸盐去除效果的影响。研究表明,当电流密度小于75mA/cm^2时,增加电流密度可以显著提升氨氮和亚硝酸盐的去除率。通过正交实验确定了实验条件下2组电极的最佳反应条件:电流密度62.5mA/cm^2、极板间距1cm、反应时间80s,氨氮初始浓度2.7mg/L。在上述实验条件下,当氨氮去除率达到90%以上时,大、小电极分别需要40和60s的反应时间;当亚硝酸盐去除率达到90%以上时,大、小电极分别需要40和80s的反应时间。在氨氮去除率达到90%时,小电极的平均反应速度为327.24mg/h,能耗为0.093kW·h/t;大电极的平均反应速度为503.82mg/h,能耗为0.114kW·h/t。

关键词：电化学氧化法循环水养殖系统氨氮亚硝酸盐平均反应速度能耗

基于物质平衡原理的贝类循环水养殖系统的设计与试验

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农业工程学报 2014年第12期30卷 208-215页

作者：黄志涛董登攀宋协法万荣华丹 Eric Hallerman 中国海洋大学水产学院海洋渔业系青岛266003 弗吉尼亚理工大学渔业和野生动物保护系弗吉尼亚24060

为恢复和保护濒危淡水贝类资源,该文根据物质平衡原理,以具有代表性的淡水彩虹贝类为研究对象,设计并构建了一套小型的室内淡水彩虹贝循环水养殖系统,该系统由养殖池、生物过滤器、蓄水池、循环水泵、充氧系统和自动投饵装置等环节组成... 详细信息

为恢复和保护濒危淡水贝类资源,该文根据物质平衡原理,以具有代表性的淡水彩虹贝类为研究对象,设计并构建了一套小型的室内淡水彩虹贝循环水养殖系统,该系统由养殖池、生物过滤器、蓄水池、循环水泵、充氧系统和自动投饵装置等环节组成。并在该循环水系统中对钩介幼虫2日龄的彩虹贝幼贝进行了为期60 d的养殖(2011年6月21日到2011年8月20日),整个养殖周期内,彩虹贝幼贝养殖系统环境稳定,水质稳定良好,彩虹贝幼贝壳长日增长量为15.2μm/d,彩虹贝幼贝的最大相对增长率发生在第40天到第50天,其相对生长率为32.4%,和之前池塘流水、跑道式等养殖模式相比,该循环水系统养殖的彩虹贝幼贝获得了更高的生长率。该研究可为淡水贝类的人工繁育和养殖提供参考。

关键词：养殖水处理设计物质平衡彩虹贝 Villosa iris

三种因素对海水生物流化床启动期间营养盐去除及amoA基因表达的影响

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渔业现代化 2017年第6期44卷 24-31页

作者：宋协法王学超董登攀中国海洋大学山东青岛266003

在实验室规模下,以旋转式生物流化床(CB-FSB)为研究对象,研究了初始总氨氮(TAN)、水温及滤料膨胀率3种条件下,海水生物流化床生物过滤功能启动期间TAN和亚硝酸盐氮(NO-2-N)去除及amoA基因数量的变化。结果显示:生物流化床生物过滤功能... 详细信息

在实验室规模下,以旋转式生物流化床(CB-FSB)为研究对象,研究了初始总氨氮(TAN)、水温及滤料膨胀率3种条件下,海水生物流化床生物过滤功能启动期间TAN和亚硝酸盐氮(NO-2-N)去除及amoA基因数量的变化。结果显示:生物流化床生物过滤功能启动所需时间随着水温的升高而缩短,在水温为15℃、20℃和25℃时,启动所需时间分别为27 d、25 d和23 d;初始TAN质量浓度的升高也会缩短生物流化床生物过滤功能启动所需要的时间,在初始TAN质量浓度为1 mg/L、2 mg/L、4 mg/L时,启动所需时间分别为24 d、22 d和21 d;在膨胀率为100%和150%时,启动所需时间无明显差别,分别为21 d和20 d,明显好于膨胀率为50%时启动所需时间27 d;amoA基因的数量变化与TAN去除率的变化有一定的相关性,并随着初始TAN浓度的升高而增多,在4 mg/L时数量最多,达到2.76×10~7copies/g。

关键词：循环水养殖生物流化床生物过滤功能启动营养盐功能基因