活性炭國(guó)家專精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學(xué)研合作

　　水培法是一種可持續(xù)的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，在共生環(huán)境中將水產(chǎn)養(yǎng)殖和水培法相結(jié)合。魚(yú)菜共生技術(shù)可以優(yōu)化農(nóng)業(yè)土地的利用，從而提高農(nóng)作物的生產(chǎn)力。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，魚(yú)和飼料排泄的結(jié)果通常會(huì)積聚在水中，從而影響水質(zhì)。然而，在魚(yú)菜共生系統(tǒng)中，剩余的飼料和魚(yú)排泄的結(jié)果將被用作植物的肥料(達(dá)到零浪費(fèi))。如果我們利用活性炭過(guò)濾水中魚(yú)類積累的雜質(zhì)和污染，就可以降低魚(yú)類生存會(huì)影響水質(zhì)的情況。我們測(cè)試了由活性炭制成的水培系統(tǒng)。而活性炭在水凈化中充當(dāng)吸收劑，催化劑和過(guò)濾器，并能夠吸收陰離子，陽(yáng)離子以及溶液或氣體形式的有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物分子。

　　活性炭是一種能夠在溶液或氣體形式吸收陰離子，陽(yáng)離子以及有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物分子的碳。此外，活性炭還可以用作水凈化中的吸收劑，催化劑和過(guò)濾器，并且可以消除水的顏色和氣味。活性炭作為種植介質(zhì)的優(yōu)勢(shì)在于，它對(duì)溶液，氣體中的陰離子，陽(yáng)離子以及有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物形式的分子均具有良好的吸收能力。此外，活性炭還可以吸收水和土壤中的農(nóng)藥殘留，增加土壤肥力并防止由微生物引起的根腐病的發(fā)生。

　　活性炭水培培養(yǎng)基的制備

　　通過(guò)使用潮汐系統(tǒng)，將植物容器放置在魚(yú)池頂部來(lái)設(shè)計(jì)魚(yú)菜共生。裝有活性炭的生物濾池，其厚度根據(jù)處理的不同而不同。此外，池中管道的末端與泵相連，以將水吸入植物維護(hù)容器。水按照再循環(huán)原理流動(dòng)，因此，養(yǎng)魚(yú)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水進(jìn)入水稻植株的維護(hù)容器中，并在養(yǎng)魚(yú)過(guò)程中作為水源再利用。

　　水稻種子向水培法培養(yǎng)基的轉(zhuǎn)移

　　使用播種盒進(jìn)行種子播種，首先將地面磨平，然后將種子均勻地撒在準(zhǔn)備好的育苗盒上。7天后，將水稻幼苗從幼苗培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到制備的水培法培養(yǎng)基中。對(duì)于大小為50x50厘米的水培法培養(yǎng)基，種植了25株水稻幼苗。

　　魚(yú)向水培法培養(yǎng)基的轉(zhuǎn)移

　　使用的魚(yú)是羅非魚(yú)，重10-15克/頭，密度為50尾/平方米。將羅非魚(yú)適應(yīng)2周后再與植物整合。

　　植物和魚(yú)類的維護(hù)

　　魚(yú)和米的維持期為90天，因此在一個(gè)魚(yú)維持周期中獲得了一個(gè)稻維持周期。每天兩次喂魚(yú)。所給的飼料是蛋白質(zhì)含量約為30%的小丸形式。在水稻植物的維護(hù)過(guò)程中，沒(méi)有進(jìn)行特殊處理，僅進(jìn)行了常規(guī)監(jiān)測(cè)，以使水稻植物避免害蟲(chóng)和天敵。

　　活性炭處理與測(cè)試

　　在這項(xiàng)研究中應(yīng)用了五種處理方法。處理的變化為P0(作為對(duì)照)，P1=1.5cm活性炭，P2=3cm活性炭，P3=4.5cm活性炭和P4=6cm活性炭。處理后使用水質(zhì)檢查器測(cè)量水質(zhì)，例如溫度，溶解氧(DO)和pH。氨氣測(cè)試套件用于測(cè)量氨氣含量。

　　活性炭水培系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

　　經(jīng)過(guò)對(duì)使用活性炭過(guò)濾器的共養(yǎng)系統(tǒng)對(duì)羅非魚(yú)進(jìn)行維護(hù)的水質(zhì)參數(shù)值，活性炭水培時(shí)間為60天，測(cè)量結(jié)果表明，維護(hù)期間的水質(zhì)參數(shù)傾向于處于適合羅非魚(yú)生長(zhǎng)的條件。下圖1、2、3、4顯示了在20、40和60天齡時(shí)測(cè)得的水質(zhì)參數(shù)：

　　這些數(shù)字表明，與使用活性炭過(guò)濾器的魚(yú)菜共生系統(tǒng)的對(duì)照組相比，處理P1，P2，P3和P4傾向于在羅非魚(yú)生長(zhǎng)的合適范圍內(nèi)。它是由表面上有大孔的活性炭引起的，因此它在吸收導(dǎo)致渾濁的化合物(懸浮的有機(jī)物和小顆粒)的過(guò)程中有效發(fā)揮了作用。活性炭主要由具有良好吸收能力的游離碳組成，因此可以保持水質(zhì)。

　　圖1顯示與對(duì)照相比，處理P1，P2，P3和P4中的溶解氧含量持續(xù)增加。這是由于以下事實(shí)引起的：活性炭充當(dāng)過(guò)濾器，可以增加氧氣的擴(kuò)散，從而增加溶解在水中的氧氣含量。在這種情況下，使用生物濾池作為其底物的再循環(huán)可以充當(dāng)氧氣和水?dāng)U散的場(chǎng)所。它還具有可以增加水中氧氣的空間或孔，其溶解氧含量為6.5-8.5 mg。除此之外，它還受溫度影響，溫度越低(圖2)，羅非魚(yú)的耗氧量就減少，從而使水中的溶解氧水平增加。

　　圖2表明，在共生系統(tǒng)中使用活性炭作為水質(zhì)的過(guò)濾介質(zhì)，使水溫處于羅非魚(yú)生長(zhǎng)的合適范圍。這導(dǎo)致魚(yú)的攝食活動(dòng)增加因此羅非魚(yú)的生長(zhǎng)更快。圖3表明，處理P3和P4中水的pH傾向于不波動(dòng)。但是在處理P0(對(duì)照)中，羅非魚(yú)維持過(guò)程中水的pH值降低了。氨含量影響水的pH值降低，氨含量越高，水的pH值越低。活性炭是一種能夠以溶液或氣體形式吸收陰離子，陽(yáng)離子以及有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物分子的碳。另外，活性炭還可以用作水凈化中的吸收劑，催化劑和過(guò)濾器。它可以去除水的顏色和氣味，并中和水的pH值。

　　圖4顯示，由于有機(jī)物的積累(殘留飼料和殘留羅非魚(yú)新陳代謝增加)，處理P0，P1和P2中的氨含量繼續(xù)增加。在處理P3和P4時(shí)，氨的含量沒(méi)有波動(dòng)。這是因?yàn)榛钚蕴磕軌蛲ㄟ^(guò)直接從孔中氧化或吸收來(lái)清除溶解的有機(jī)分子，從而結(jié)合到溶解的材料上。

　　這項(xiàng)研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在魚(yú)菜共生系統(tǒng)(米魚(yú))中使用活性炭可以維持60天的水質(zhì)。魚(yú)類和水稻生長(zhǎng)的合適水質(zhì)為處理P3(活性炭厚度為4.5厘米)和處理P4(活性炭厚度為6厘米)。不過(guò)建議要定期更換活性炭來(lái)保持對(duì)水質(zhì)的過(guò)濾來(lái)維持水培系統(tǒng)。

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