CN101898835B - 一种利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法 - Google Patents

一种利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法，特点是包括以下步骤：(1)通过氨氧化培养基或反硝化培养基从养殖水体或养殖污泥筛选出至少两种具有高效脱氮作用的无致病性的微生物，将混合后得到的微生物菌群固定于载体中，完成微生物菌群固定化；(2)建立与养殖池相连通的植物滤池，在植物滤池中种植食用蔬菜类或牧草类，将完成微生物菌群固定化的固定化载体装于塑料网袋中，将所述的塑料网袋置于植物根部；(3)最后建立闭合循环养殖系统，驱动养殖水体循环，优点是克服了游离微生物易死亡、易流失、活性不高和降解效率低的缺点，通过植物与微生物的协同作用提高了养殖水体的净化效率和净化时间，节约了水资源。

Description

一种利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法
技术领域
本发明涉及一种养殖水体的净化方法，尤其是涉及一种利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法。
背景技术
目前，国内养殖水体的净化方法主要是将养殖废水通过生物膜硝化池把其中的有机物和氨氮转化为毒性相对较低的硝酸盐，在一定程度上达到改善水质的目的，但是此种方法可导致硝酸盐在养殖水体中大量积累，同时也无法去除养殖水体中的有机颗粒物及无机磷等其他营养盐，因此为克服通过生物膜硝化池净化养殖水体存在的不足，通常采用微生物和植物来联合净化养殖水体。
现有的利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法，主要是在养殖水体中以浮岛的形式栽培植物，植物根部存在的游离微生物能有效的分解水体中的有机物和氨氮为硝酸盐，分解得到的硝酸盐及无机磷等营养盐为植物根部吸收，但是植物根部的游离微生物存在着易死亡、易流失、活性不高、降解效率低等缺点，导致养殖水体存在净化效率低，持续时间短等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能提高养殖水体的净化效率和净化时间的利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法，包括以下步骤：
(1)固定化微生物菌群：
通过氨氧化培养基或反硝化培养基从养殖水体或养殖污泥中筛选出至少两种具有脱氮作用的无致病性的微生物，将所述的微生物培养得到OD600值为0.8-1.5的菌悬液，将至少两种菌悬液混合形成微生物菌群，将所述的微生物菌群以接菌量1-10％接入所述的氨氧化培养基或反硝化培养基中得到混合菌悬液，将固定化载体按1∶4-6的体积比加入所述的混合菌悬液中，在28-32℃下曝气3-5天后，完成微生物菌群固定化；
(2)建立植物滤池：
建立与养殖池相连通的植物滤池，在所述的植物滤池中种植食用蔬菜类或牧草类，种植面积为每立方米养殖水体1.0-2.0m2，将完成微生物菌群固定化的固定化载体装于塑料网袋中，将所述的塑料网袋置于植物根部，所述的固定化载体的体积为每平方米种植面积0.05-0.1m3；
(3)建立闭合循环养殖系统：
将所述的植物滤池放置于湿度为70-80％的阳光房内，控制所述的植物滤池光照强度为6000-20000勒克司，养殖温度为15-35℃，驱动养殖水体循环，使所述的养殖水流经所述的植物滤池，再流回所述的养殖池，所述的养殖水的日循环量为所述的养殖水体积的11-15倍。
步骤(1)中所述的微生物为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、弯曲芽孢杆菌(Bacillusflexus)、蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)或产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)中的任一一种。
步骤(1)中将所述的微生物培养得到OD600值为0.8-1.5的菌悬液的具体过程为将筛选的微生物接入牛肉膏蛋白胨液体培养基，在30-37℃下培养18-24h后，在8000-12000rpm的转速下离心5-10min，将离心后得到的固体沉淀物用生理盐水重悬2-3次后，得到OD600值为0.8-1.5的菌悬液。
步骤(1)中所述的固定化载体为陶粒、人工水草或生物活性炭纤维中的任一一种。
在步骤(2)中所述的植物滤池中铺设具有透气网孔的泡沫板或塑料板，所述的泡沫板或塑料板上设有至少一个用于栽种所述的食用蔬菜类或牧草类的圆孔。
步骤(2)中所述的食用蔬菜类为蕹菜，所述的牧草类为多花黑麦草，
春季或夏季在所述的植物滤池内种植所述的蕹菜，秋季或冬季在所述的植物滤池内种植多花黑麦草。
在所述的植物滤池内种植所述的蕹菜，控制所述的植物滤池光照强度为10000-20000勒克司，养殖温度为20-35℃，在所述的植物滤池内种植所述的多花黑麦草，控制所述的植物滤池光照强度为6000-10000勒克司，养殖温度为15-30℃。
步骤(2)中所述的塑料网袋的孔径为0.5-1cm，体积为0.05-0.1m3。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过氨氧化培养基或反硝化培养基从养殖水体或养殖污泥筛选出至少两种具有高效脱氮作用的无致病性的微生物，经过培养将混合后得到的微生物菌群固定于载体中，一方面克服了游离微生物易死亡、易流失、活性不高和降解效率低的缺点，通过微生物菌群的吸收和转化作用将水体中的有机物和氨氮转化为硝酸盐为植物利用，或者转化为氮气释放到空气中，并且固定化后的微生物菌群也不易产生大量污泥，老化的微生物容易清理；
另一方面植物通过光合作用将产生的氧气向根区释放，离根区较近的固定化载体内部形成了氧化态的微环境，加强了根区好氧微生物的生长和繁殖，促进其对有机物的分解，氮素的氧化还原；离根区较远的固定化载体内部形成缺氧区，适于兼性或厌氧微生物生长和繁殖，促进微生物厌氧反硝化作用，因此通过植物与微生物的协同作用提高了养殖水体的净化效率和净化时间，节约了水资源；
由于在闭合循环养殖系统中建立植物滤池，植物滤池与养殖池相连通，植物滤池内选择种植食用蔬菜类(蕹菜、水葱)或牧草类(多花黑麦草)，具有吸收氮磷能力高、易于管理以及不产生二次污染的优点，并且在适宜的光照强度、养殖温度、湿度条件下能高效率地吸收循环养殖水体中的有机颗粒及无机氮磷等营养盐；
春季或夏季在植物滤池内种植蕹菜，秋季或冬季在植物滤池内种植多花黑麦草，使蕹菜和多花黑麦草均能在适宜的条件下生长，具有较快的生长速度，有利于养殖水体中有机物和氮磷的充分吸收，不同季节生长的植物轮流种植保证了系统能周年运作，同时通过收获植物产生了附加经济价值。本发明具有简单、实用、成本低的优点。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本发明一种利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法包括以下步骤：
(1)固定化微生物菌群：
a.利用氨氧化培养基从养殖水体或养殖污泥中筛选出具有异养硝化、好氧反硝化等高效脱氮作用的无致病性的三株菌：巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus)和蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)；
b.将巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus)和蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)分别接入牛肉膏蛋白胨液体培养基，30℃培养18h后，在8000rpm的转速下离心10min，将固体沉淀物用生理盐水重悬2次，分别得到OD600值为0.8的菌悬液；
c.将各菌悬液按等体积比例混合得到微生物菌群，以接菌量1％接入氨氧化培养基中得到混合菌悬液，将陶粒按1∶4的体积比加入混合菌悬液中，在30℃条件下，曝气3d，完成微生物菌群固定化；
(2)建立植物滤池：
a.建立阳光房和植物滤池，阳光房四周和房顶用透明材料制成，并安装碘钨灯以备阴雨天气使用，阳光房内放置与养殖池相连通的植物滤池，植物滤池深度约为25cm，宽约1.3m，植物滤池与养殖池相连通；
b.春季或夏季在植物滤池内种植蕹菜，在植物滤池中铺有具有透气网孔的泡沫板，泡沫板上开有至少一个用于栽种蕹菜的圆孔，种植面积为每立方米养殖水体1.5m2；
c.将完成微生物菌群固定化的陶粒分装于孔径为0.5-1cm，体积为0.05m3的塑料网袋；
d.将装于塑料网袋的陶粒放置于植物根部，陶粒的体积(m3)为种植面积(m2)的0.05；
(3)建立闭合循环养殖系统：
a.将植物滤池放置于湿度为75％的阳光房内，控制植物滤池光照强度为15000勒克司，养殖温度为30℃；
b.驱动养殖水循环，使养殖水直接流入植物滤池，然后流回养殖池，养殖水的日循环量为养殖水体积的11倍。
实施例2：
本发明一种利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法包括以下步骤：
(1)固定化微生物菌群：
a.利用反硝化培养基从养殖水体或养殖污泥中筛选出具有异养硝化、好氧反硝化等高效脱氮作用的无致病性的三株菌：巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus)和产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)；
b.将巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus)和产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)分别接入牛肉膏蛋白胨液体培养基，37℃培养24h后，在10000rpm的转速下离心8min，将得到的固体沉淀物用生理盐水重悬3次，分别得到OD600值为1的菌悬液；
c.将巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)的菌悬液、弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus)的菌悬液和产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)的菌悬液按1∶2∶1的体积比混合得到微生物菌群，以接菌量10％接入反硝化培养基中得到混合菌悬液，将人工水草按1∶6的体积比加入混合菌悬液中，在28℃条件下，曝气5d，完成微生物菌群固定化；
(2)建立植物滤池：
a.建立阳光房和植物滤池，阳光房四周和房顶用透明材料制成，并安装碘钨灯以备阴雨天气使用，阳光房内放置与养殖池相连通的植物滤池，植物滤池深度约为25cm，宽约1.3m，植物滤池与养殖池相连通；
b.秋季或冬季在植物滤池内种植多花黑麦草，在植物滤池中铺设具有透气网孔的塑料板，塑料板上开有至少一个用于栽种多花黑麦草的圆孔，种植面积为每立方米养殖水体2.0m2；
c.将完成微生物菌群固定化的人工水草分装于孔径为0.5-1cm，体积为0.05m3的塑料网袋；
d.将装于塑料网袋的人工水草放置于植物根部，人工水草的体积(m3)为种植面积(m2)的0.1；
(3)建立闭合循环养殖系统：
a.将植物滤池放置于湿度为70％的阳光房内，控制植物滤池光照强度为10000勒克司，养殖温度为20℃；
b.驱动养殖水循环，使养殖水直接流入植物滤池，然后流回养殖池，养殖水的日循环量为养殖水体积的12倍。
实施例3：
本发明一种利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法包括以下步骤：
(1)固定化微生物菌群：
a.利用氨氧化培养基从养殖水体或养殖污泥中筛选出，具有高效脱氮作用的无致病性的两株菌：弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus)和蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)；
b.弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus)和蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)分别接入牛肉膏蛋白胨液体培养基，35℃培养20h后，在12000rpm的转速下离心5min，将离心后得到的固体沉淀物用生理盐水重悬2次，分别得到OD600值为1.5的的菌悬液；
c.将弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus)的菌悬液和蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)的菌悬液按2∶1的体积比混合得到微生物菌群，以接菌量4％接入氨氧化培养基中得到混合菌悬液，将生物活性碳纤维按1∶5的体积比加入混合菌悬液中，在29℃条件下，曝气4d，完成微生物菌群固定化；
(2)建立植物滤池：
a.建立阳光房和植物滤池，阳光房四周和房顶用透明材料制成，并安装碘钨灯以备阴雨天气使用，阳光房内放置与养殖池相连通的植物滤池，植物滤池深度约为25cm，宽约1.3m，植物滤池与养殖池相连通；
b.秋季或冬季在植物滤池内种植多花黑麦草，在植物滤池中铺设具有透气网孔的泡沫板，泡沫板上开有至少一个用于栽种多花黑麦草的圆孔，种植面积为每立方米养殖水体1.0m2；
c.将完成微生物菌群固定化的生物活性碳纤维分装于孔径为0.5-1cm，体积为0.05m3的塑料网袋；
d.将装于塑料网袋的生物活性碳纤维放置于植物根部，生物活性碳纤维的体积(m3)与种植面积(m2)之比为1∶15；
(3)建立闭合循环养殖系统：
a.将植物滤池放置于湿度为80％的阳光房内，控制植物滤池光照强度为6000勒克司，养殖温度为15℃；
b.驱动养殖水循环，使养殖水直接流入植物滤池，然后流回养殖池，养殖水的日循环量为养殖水体积的13倍。
实施例4：
本发明一种利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法包括以下步骤：
(1)固定化微生物菌群：
a.利用反硝化培养基从养殖水体或养殖污泥中筛选出具有高效脱氮作用的无致病性的三株菌：巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)和产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)；
b.将巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)和产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)分别接入牛肉膏蛋白胨液体培养基，33℃培养22h后，在9000rpm的转速下离心8min，将离心后得到的固体沉淀物用生理盐水重悬3次，分别得到OD600值为1.2的菌悬液；
c.将巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)的菌悬液、蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)的菌悬液和产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)的菌悬液各按等体积比例混合得到微生物菌群，以接菌量8％接入反硝化培养基中得到混合菌悬液，将陶粒按1∶5的体积比加入混合菌悬液中，在30℃条件下，曝气4d，完成微生物菌群固定化；
(2)建立植物滤池：
a.建立阳光房和植物滤池，阳光房四周和房顶用透明材料制成，并安装碘钨灯以备阴雨天气使用，阳光房内放置与养殖池相连通的植物滤池，植物滤池深度约为25cm，宽约1.3m，植物滤池与养殖池相连通；
b.春季或夏季在植物滤池内种植蕹菜，在植物滤池中铺设具有透气网孔的塑料板，塑料板上开有10个用于栽种蕹菜的圆孔，种植面积为每立方米养殖水体1.5m2；
c.将完成微生物菌群固定化的陶粒分装于孔径为0.5-1cm，体积为0.05m3的塑料网袋；
d.将装于塑料网袋的陶粒放置于植物根部，陶粒的体积与种植面积比为1∶20；
(3)建立闭合循环养殖系统：
a.将植物滤池放置于湿度为75％的阳光房内，控制植物滤池光照强度为20000勒克司，养殖温度为35℃；
b.驱动养殖水循环，使养殖水直接流入植物滤池，然后流回养殖池，养殖水的日循环量为养殖水体积的15倍。
其中，各菌悬液的混合除以上实施例的混合比例外，还可以包括其它任一混合比例。

Claims (9)

1.一种利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)固定化微生物菌群：
通过氨氧化培养基或反硝化培养基从养殖水体或养殖污泥中筛选出至少两种具有脱氮作用的无致病性的微生物，将所述的微生物培养得到OD600值为0.8-1.5的菌悬液，将至少两种菌悬液混合形成微生物菌群，将所述的微生物菌群以接菌量1-10％接入所述的氨氧化培养基或反硝化培养基中得到混合菌悬液，将固定化载体按1：4-6的体积比加入所述的混合菌悬液中，在28-32℃下曝气3-5天后，完成微生物菌群固定化；
(2)建立植物滤池：
建立与养殖池相连通的植物滤池，在所述的植物滤池中种植食用蔬菜类或牧草类，种植面积为每立方米养殖水体1.0-2.0m2，将完成微生物菌群固定化的固定化载体装于塑料网袋中，将所述的塑料网袋置于植物根部，所述的固定化载体的体积为每平方米种植面积0.05-0.1m3；
(3)建立闭合循环养殖系统：
将所述的植物滤池放置于湿度为70-80％的阳光房内，控制所述的植物滤池光照强度为6000-20000勒克司，养殖温度为15-35℃，驱动养殖水体循环，使所述的养殖水流经所述的植物滤池，再流回所述的养殖池，所述的养殖水的日循环量为所述的养殖水体积的11-15倍。
2.根据权利要求1所述的一种利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的微生物为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、弯曲芽孢杆菌(Bacillusflexus)、蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)或产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)中的任一一种。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法，其特征在于：步骤(1)中将所述的微生物培养得到OD600值为0.8-1.5的菌悬液的具体过程为将筛选的微生物接入牛肉膏蛋白胨液体培养基，在30-37℃下培养18-24h后，在8000-12000rpm的转速下离心5-10min，将离心后得到的固体沉淀物用生理盐水重悬2-3次后，得到OD600值为0.8-1.5的菌悬液。
4.根据权利要求1所述的一种利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的固定化载体为陶粒、人工水草或生物活性炭纤维中的任一一种。
5.根据权利要求1所述的一种利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法，其特征在于：在步骤(2)中所述的植物滤池中铺设具有透气网孔的塑料板，所述的塑料板上设有至少一个用于栽种所述的食用蔬菜类或牧草类的圆孔。
6.根据权利要求1或5所述的一种利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的食用蔬菜类为蕹菜，所述的牧草类为多花黑麦草，
7.根据权利要求6所述的一种利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法，其特征在于：春季或夏季在所述的植物滤池内种植所述的蕹菜，秋季或冬季在所述的植物滤池内种植多花黑麦草。
8.根据权利要求7所述的一种利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法，其特征在于：在所述的植物滤池内种植所述的蕹菜，控制所述的植物滤池光照强度为10000-20000勒克司，养殖温度为20-35℃，在所述的植物滤池内种植所述的多花黑麦草，控制所述的植物滤池光照强度为6000-10000勒克司，养殖温度为15-30℃。
9.根据权利要求1所述的一种利用微生物和植物联合净化养殖水体的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的塑料网袋的孔径为0.5-1cm，体积为0.05-0.1m3。
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CN1122648A (zh) * 1994-11-07 1996-05-22 东洋生物反应有限公司 养殖池的活化装置
CN1500749A (zh) * 2002-11-12 2004-06-02 上海创博生态工程有限公司 微生物养殖水体改良剂及制作方法
CN101492230A (zh) * 2009-03-12 2009-07-29 农业部环境保护科研监测所 一种养殖废水综合处理工艺及系统

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