CN102557323A - 一种生物净化淡水养殖水环境的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物净化淡水养殖水环境的方法，使用微生物絮凝剂、复合微生物制剂、复合酶制剂或生物浮床中的两种以上对淡水养殖水环境进行净化。采用生物絮凝剂能降低养殖水体中的COD、BOD、SS含量，促进有益微生物的生长；利用复合酶制剂的酶解作用，将水体中的残余营养分解为小分子；利用复合微生物制剂的降解作用，将水中小分子营养物最终变成氮气释放到空气中去，老化的微生物菌体则通过微生物絮凝剂除去；利用人工浮床吸收、吸附养殖水体中的氮、磷及有机物。通过上述处理，可以起到降低养殖水体中氨氮和亚硝酸态氮含量，同时不会对鱼体造成不良影响。本发明的方法操作简单，成本低，效果显著，具有明显的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及养殖水体的生物净化方法，尤其涉及一种采用微生物絮凝、复合酶制剂和复合微生物制剂降解以及生物浮床吸收、吸附等多技术集成净化养殖水环境的方法。
背景技术
无论从养殖产量还是从养殖规模来说，中国都是世界第一水产养殖大国。然而，我国水产养殖者多以追求产量和短期经济效益为目标，养殖密度过高，加上环保意识淡薄，养殖病害呈逐年加重之势。同时，我国养殖业大多为静水养殖，高密度的养殖造成大量的鱼虾排泄物、残饵等有机物沉积水底。在养殖旺季，由于气温高，导致异养微生物大量繁殖，有机物被分解，释放出大量的氨、亚硝酸盐等有害物质，从而影响鱼虾生长、发育，引发鱼虾疾病。
用于净化养殖水体的物理、化学方法都存在着各种弊端，而天然水体中存在的微生物群系又不足以分解养殖池中的有机负荷，需要寻求环境友好的养殖水环境净化新方法。
近年来，人们将环境工程领域的生物修复技术应用于养殖水域环境的污染控制，包括用菌类和藻类去除水体中过多的含N、P有机饵料。其中，对菌类的研究大多集中在有益微生物，特别是PSB的驯化、固定和应用。如中国专利《CN1461734微胶囊益生净水复合菌修复水产养殖环境时方法》将光合细菌、芽胞杆菌等多种菌株经组合发酵工艺培养、冻干及做微胶囊处理后投放水体或添加到饲料内，从而对水体修复；《CN1340613水产养殖环境生物修复作用菌的固定化方法》提供了一种以沸石作固定化载体，将作用菌与沸石混合成固体产品，投放于水产养殖池中，从而修复水产养殖环境的技术；《CN1245151一种改善水产养殖池水质的微生物处理系统》包含了光合细菌，好氧菌的富集培养方法及其混合菌挂膜的驯化培养方法、填料的选择和生物过滤塔的设置。植物修复方面，主要是应用水生植物来抑制底泥中N、P的释放、吸收过剩的营养物质、通过资源竞争影响浮游藻类的生长。但既往养殖水体的生物净化更多的是微生物净化，对水生植物净化应用不多。
受生物特性的限制，目前常用的养殖水体生物净化方法存在着许多局限性，一是生物净化的主要群体——微生物不能降解水体中所有污染物，污染物的不溶性、生物降解性都影响着生物净化的效果；二是当水体中的污染物浓度过低，不足以满足微生物降解要求时，微生物净化就无法发挥其正常效能；三是由于水体修复的植物生物量过小无法满足大面积污染的水体净化要求。对于污染比较严重或复合污染的养殖水体，单一生物修复技术往往 难以达到理想效果。而将不同生物修复技术有效结合，形成联合生物修复技术可更有效地达到降解、去除污染物的目的。
总之，养殖水体中不仅富含N、P，还有过量的饵料、对虾排泄物、藻类和水生植物以及其它的生物遗骸，因此现有的微生物絮凝剂、酶制剂、微生物水质改良剂以及生物浮床等单一手段或产品已无法满足养殖水体净化的要求。
发明内容
本发明提供一种采用微生物絮凝剂、复合酶制剂、复合微生物制剂降解以及生物浮床等多技术集成净化养殖水环境的方法。
本发明采用的技术方案是：首先采用生物絮凝剂能降低养殖水体中的COD、BOD、SS含量，促进有益微生物的生长；然后利用复合酶制剂的作用，将水体中的残余营养酶解为小分子；再利用复合微生物制剂中枯草芽孢杆菌的氨化作用，将水中小分子营养物分解成氨氮，氨氮在亚硝化细菌的作用下分解成亚硝基氮，再经硝化细菌的硝化作用变成硝基氮，硝基氮可通过反硝化细菌的作用，变成氮气释放到空气中去，从而起到快速、彻底降解养殖水体中氨氮和亚硝酸态氮；同时，利用人工浮床吸收、吸附养殖水体中的氮、磷及有机物。四种技术联合应用具有协同增效功能，形成多级效应彻底改善水质。根据养殖水体污染状况，也可以灵活采用上述方法中一种或多种搭配使用。
一种生物净化淡水养殖水环境的方法，使用微生物絮凝剂、复合微生物制剂、复合酶制剂或生物浮床中的两种以上对淡水养殖水环境进行净化；
其中所述的微生物絮凝剂，按照下述方法制备：将味精厂经过处理后的高浓度味精废水加水稀释到质量浓度为20％作为基本培养基，再添加1～6g/L葡萄糖后加入到发酵罐中，加液量为发酵罐体积的70％；高压灭菌30分钟，冷却到30℃后接种；选择放射型根瘤菌(Rhizobium radiobacter)、球形芽孢杆菌(Bacillus sphaeicus)中的任意一株菌种，30℃下培养20～24小时，其中前8h通入氧气培养。发酵结束后，加入发酵液总体积10～50％的无水乙醇，析出多糖类物质，向添加一定量的麸皮，其添加量占多糖类物质质量的1～4倍，将上述多糖与麸皮的混合物在流化床中沸腾干燥，得到微生物絮凝剂；根据养殖水体的污染程度，每亩养殖面积的使用量为100～5000g。
其中所述的复合微生物制剂，按照下述方法制备：将液体培养基加入到发酵罐中，其中所述液体培养基每升含有8～12g的糖蜜、0.6～1g的玉米浆冻干粉、0.01～0.015g的硫酸胺，其余为水；加液量为发酵罐的体积的70％，高压灭菌30分钟，冷却到33℃后接种。在不同的温度下分别培养枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)(37℃)、粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)(37℃)、沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)(35℃)、门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina)(35℃)、热带假丝酵母(Candida tropicalis)(30℃)、细黄链霉菌(Streptomyces microflavus)(30℃)中的任意二种以上的菌株，培养20～24小时，将培养液离心分离，收集菌体，向菌体中添加占菌体质量的1～4倍的麸皮，将菌体与麸皮的混合物在流化床中沸腾干燥，得到复合微生物干菌粉。根据养殖水体的污染程度，每亩养殖面积的使用量为100～5000g。
其中所述的复合酶制剂，由中性蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶三种按照质量比1～3∶1∶1～2复配而成。根据养殖水体的污染程度，每亩养殖面积的使用量为100～5000g。
其中所述的生物浮床，按照下述方法制备：浮床载体选择聚苯乙烯泡沫板，以不同间距开孔，放入定植篮，插入水蕹菜或水芹等经济类植物，使用时将生物浮床置于水体适宜深度，实现对水体氮、磷等营养元素的降解、分解，净化养殖富营养化水体。
本发明优选技术方案为：在养殖中期植入生物浮床；再在养殖中后期视水体污染状况按照每亩水面100～5000g左右的使用量施加微生物絮凝剂；然后按照每亩水面100～5000g左右的使用量施加复合酶制剂，；最后在养殖后期按照每亩水面100～5000g左右的使用量施加复合微生物制剂。
本发明首先将高等水生植物种植到富营养化水体的水面，通过植物根部的吸收、吸附作用和物种竞争，削减富营养化水体中的氮、磷及有机物质，从而达到净化水质的效果。并采用生物絮凝剂降低养殖水体中的COD、BOD、SS含量，再将硝化菌和反硝化菌、放线菌和芽孢杆菌等单一菌种经特殊工艺制成高效复合微生物活性菌粉，根据养殖水体污染状况与微生物絮凝剂结合使用，同时辅以蛋白酶、淀粉酶等多种酶制成的复合酶制剂。通过上述处理，可以起到降低养殖水体中氨氮和亚硝酸态氮含量的作用，同时不会对鱼体造成不良影响。本发明的方法操作简单，成本低，效果显著，具有明显的经济效益和社会效益。
具体实施方式
本发明使用的中性蛋白酶为AS1.398中性蛋白酶(酶活30000U/g，购自邢台新欣翔宇生物工程有限公司)、脂肪酶为LBK-B400脂肪酶(酶活50000U/g，购自深圳市绿微康生物工程有限公司、淀粉酶为中温α-精制淀粉酶(酶活20000U/mL，购自杰诺生物酶有限公司)
实施例1：复合微生物与复合酶固体制剂复合净化淡水养殖环境
一、试验方案
1、复合微生物与复合酶固体制剂的制备
将液体培养基加入到发酵罐中，其中液体培养基组成如下：10g的糖蜜、0.7g的玉米浆冻干粉、0.01g的硫酸胺，加水补足1000mL，加液量为发酵罐的体积的70％，高压灭菌30分钟，冷却到33℃后接种。在不同的温度下分别培养枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)(37℃)、粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)(37℃)、沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)(35℃)、门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina)(35℃)、热带假丝酵母(Candida tropicalis)(30℃)、细黄链霉菌(S.microflavus)(30℃)五株菌种，培养20小时，将培养液离心分离，收集菌体，向菌体中添加菌体质量4倍的麸皮，将菌体与麸皮的混合物在流化床中沸腾干燥，得到复合微生物干菌粉，、粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)(37℃)、沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)(35℃)、门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina)(35℃)、热带假丝酵母(Candida tropicalis)(30℃)、细黄链霉菌(Streptomyces microflavus)(30℃)
再按干菌粉质量15％的比例加入AS1.398中性蛋白酶、LBK-B400脂肪酶和中温α-精制淀粉酶的复合酶，其中三种酶的质量比例为3∶1∶2，制得复合微生物与复合酶固体制剂。
2、制剂的使用方法
在江苏扬州虾养殖厂进行。实验挑选两个邻近虾养殖池的精养池，其中一个不添加制剂，作为对照，另外一个加入制剂。将复合微生物与复合酶固体制剂按每亩水面200克左右的使用量，加入十倍重量的水，混合均匀，全塘均匀泼洒，间隔7天再施用1次。
3、池塘系统和饲养管理
按照农户自己的习惯进行管理，不改变其原来过程。
4、养殖池水体化学指标的测定方法
在制剂使用前及使用7天以后，分别在两个养殖池中用取水器在离岸20米处定点采集水样500ml，装满至瓶口，塞紧，避免空气进入，避光保存。所采水样应在2小时内进行检测分析，采样期间水温维持在29～32℃之间。
亚硝酸盐含量测定：重氮偶氮法，按《中华人民共和国国家标准GB海洋调查规范海水化学要素观测17763.4-1992》执行。
二、试验结果
表1 对照池与制剂处理池水体亚硝酸盐含量的变化
| 处理前(μg/L) | 处理后(μg/L) | |
| 对照池 | 0.0677 | 0.079 |
| 制剂处理池 | 0.0769 | 0.0599 |
从表1可以看出，投放了复合微生物与复合酶固体制剂养殖池水体中亚硝酸盐浓度呈下降趋势，而同期对照池中亚硝酸盐浓度呈上升趋势，说明复合微生物与复合酶固体制剂具有显著的降解养殖水体中有机物，降低亚硝酸盐含量的作用。
实施例2：微生物絮凝剂、复合微生物与复合酶固体制剂复合净化淡水养殖环境
一、试验方案
1、微生物絮凝剂的制备：
将味精厂产生的经过处理后的高浓度味精废水用水稀释到质量浓度20％作为基本培养基，每升培养基添加2g葡萄糖，加入到发酵罐中，加液量为发酵罐的体积的70％。高压灭菌30分钟，冷却到30℃后接种球形芽孢杆菌(Bacillus sphaeicus)，30℃下培养24小时(前8h通入氧气)。加入占发酵液总体积20％的无水乙醇，析出多糖类物质，向该多糖类物质添加其质量的4倍的麸皮，将多糖与麸皮的混合物在流化床中沸腾干燥，得到微生物絮凝剂。
2、复合微生物与复合酶固体制剂的制备：
将液体培养基加入到发酵罐中，其中液体培养基组成如下：12g的糖蜜、0.6g的玉米浆冻干粉、0.015g的硫酸胺，加水补足1000mL，加液量为发酵罐的70％，高压灭菌30分钟，冷却到33℃后接种。在不同的温度下分别培养枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)(37℃)、粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)(37℃)、沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)(35℃)、细黄链霉菌(S.microflavus)(30℃)四种菌株，培养24小时，将培养液离心分离，收集菌体，向菌体中添加菌体质量3倍的麸皮，将菌体与麸皮的混合物在流化床中沸腾干燥，得到复合微生物干菌粉，再按干菌粉质量15％的比例加入AS1.398中性蛋白酶、LBK-B400脂肪酶和中温α-精制淀粉酶的复合酶，其中三种酶的质量比例为3∶1∶2，制得复合微生物与复合酶固体制剂。
3、制剂的使用方法
在江苏扬州虾养殖厂进行。实验挑选两个邻近虾养殖池的精养池，其中一个不添加制剂，作为对照，另外一个加入制剂。将微生物絮凝剂按每亩水面500克左右的使用量，将 复合微生物与复合酶固体制剂按每亩水面200克左右的使用量，加入十倍重量的水，混合均匀，全塘均匀泼洒，间隔7天再施用1次。
4、池塘系统和饲养管理
同实施例1。
5、养殖池水体化学指标的测定方法
同实施例1。
二、试验结果：
表2 对照池与制剂处理池水体亚硝酸盐含量的变化
| 处理前(μg/L) | 处理后(μg/L) | |
| 对照池 | 0.0705 | 0.0932 |
| 制剂处理池 | 0.0736 | 0.0570 |
从表2可以看出，投放了微生物絮凝剂、复合微生物与复合酶固体制剂养殖池水体中亚硝酸盐浓度呈下降趋势，而同期对照池中亚硝酸盐浓度呈上升趋势，说明复合微生物与复合酶固体制剂具有显著的降解养殖水体中有机物，降低亚硝酸盐含量的作用。
实施例3：微生物絮凝剂、复合微生物、复合酶固体制剂与生物浮床复合净化淡水养殖环境
一、试验方案
1、生物浮床的制备
选择板厚1.5cm平整的聚苯乙烯泡沫板做浮床模板，按株行距5cm打孔，浮床整体用U型铁钉、竹片和软绳，把设有植物栽种孔穴的浮床模板一块块连接而成。浮床整体组装完成后，在水中放置浮床的两端用镀锌管打桩，把浮床两端的绳子拴于桩上即可。然后扦插水芹和空心菜，根据植物生长高度，结合浮球和配重，置于水体适宜深度。
2、微生物絮凝剂的制备
将味精厂产生的经过处理后的高浓度味精废水加水稀释到质量浓度为20％作为基本培养基，每升培养基添加2g葡萄糖，加入到发酵罐中，加液量为发酵罐的70％。高压灭菌30分钟，冷却到30℃后接种放射型根瘤菌(Rhizobium radiobacter)，30℃下培养20小时(前8h通入氧气)。加入占发酵液总体积40％的无水乙醇，析出多糖类物质，向其中多糖类物质添加其质量的2倍的麸皮，将多糖与麸皮的混合物在流化床中沸腾干燥，得到微生物絮凝剂。
3、复合微生物与复合酶固体制剂的制备
将液体培养基加入到发酵罐中，其中液体培养基组成如下：9g的糖蜜、0.7g的玉米浆冻干粉、0.012g的硫酸胺，加水补足1000mL，加液量为发酵罐的70％，高压灭菌30分钟，冷却到33℃后接种。在不同的温度下分别培养枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)(37℃)、粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)(37℃)、沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)(35℃)、门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina)(35℃)、热带假丝酵母(Candida tropicalis)(30℃)、细黄链霉菌(Streptomyces microflavus)(30℃)六株菌种，培养20小时，将培养液离心分离，收集菌体，向菌体中添加菌体质量4倍的麸皮，将菌体与麸皮的混合物在流化床中沸腾干燥，得到复合微生物干菌粉；
再按干菌粉质量5％的比例加入AS1.398中性蛋白酶、LBK-B400脂肪酶和中温α-精制淀粉酶的复合酶，其中三种酶的质量比例为3∶1∶2，制得复合微生物与复合酶固体制剂。
4、制剂的使用方法
同实施例2。
5、池塘系统和饲养管理
同实施例1。
6、养殖池水体化学指标的测定方法
同实施例1。
二、试验结果
表3 对照池与制剂处理池水体亚硝酸盐含量的变化
| 处理前(μg/L) | 处理后(μg/L) | |
| 对照池 | 0.0645 | 0.0875 |
| 制剂处理池 | 0.0646 | 0.0319 |
从表3可以看出，经过微生物絮凝剂、复合微生物、复合酶固体制剂与生物浮床复合净化的养殖池水体，亚硝酸盐浓度呈下降趋势，而同期对照池中亚硝酸盐浓度呈上升趋势，说明复合微生物与复合酶固体制剂具有显著的降解养殖水体中有机物，降低亚硝酸盐含量的作用。
Claims (2)
1.一种生物净化淡水养殖水环境的方法，使用微生物絮凝剂、复合微生物制剂、复合酶制剂或生物浮床中的两种以上对淡水养殖水环境进行净化；
其中所述的微生物絮凝剂，按照下述方法制备：将味精厂经过处理后的高浓度味精废水加水稀释到质量浓度为20%，作为基本培养基，每升培养基添加1～6 g葡萄糖，加入到发酵罐中，加液量为发酵罐体积的70%；高压灭菌30分钟，冷却到30℃后接种；选择放射型根瘤菌（Rhizobium radiobacter）、球形芽孢杆菌（Bacillus sphaeicus）中的任意一株菌种，30℃下培养20～24小时，其中前8h通入氧气培养；
发酵结束后，加入发酵液总体积10％～50％的无水乙醇，析出多糖类物质，添加一定量的麸皮，其添加量占多糖类物质质量的1～4倍，将上述多糖与麸皮的混合物在流化床中沸腾干燥，得到微生物絮凝剂；根据养殖水体的污染程度，每亩养殖面积的使用量为100～5000g；
其中所述的复合微生物制剂，按照下述方法制备：将液体培养基加入到发酵罐中，其中所述液体培养基每升含有8～12g的糖蜜、0.6～1g的玉米浆冻干粉、0.01~0.015g的硫酸胺，其余为水；加液量为发酵罐体积的70%；高压灭菌30分钟，冷却到33℃后接种，在不同的温度下分别培养枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)（37℃）、粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)（37℃）、沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)（35℃）、门多萨假单胞菌 (Pseudomonas mendocina)（35℃）、热带假丝酵母(Candida tropicalis)（30℃）、细黄链霉菌(Streptomyces microflavus)（30℃）中的任意二种以上的菌株，培养20～24小时，将培养液离心分离，收集菌体，向菌体中添加占菌体质量的1～4倍的麸皮，将菌体与麸皮的混合物在流化床中沸腾干燥，得到复合微生物干菌粉；根据养殖水体的污染程度，每亩养殖面积的使用量为100～5000g；
其中所述的复合酶制剂，由中性蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶三种按照质量比1～3:1:1～2复配而成；根据养殖水体的污染程度，每亩养殖面积的使用量为100～5000g；
其中所述的生物浮床，按照下述方法制备：浮床载体选择聚苯乙烯泡沫板，以不同间距开孔，放入定植篮，插入水蕹菜或水芹等经济类植物。
2.根据权利要求1所述的一种生物净化淡水养殖水环境的方法，其特征在于在养殖中期植入生物浮床；再在养殖中后期视水体污染状况按照每亩水面100～5000g左右的使用量施加微生物絮凝剂；然后按照每亩水面100～5000g左右的使用量施加复合酶制剂，；最后在养殖后期按照每亩水面100～5000g左右的使用量施加复合微生物制剂。
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