CN103058388A

CN103058388A - 一种丝瓜络固载光合细菌或复合微生物治理湖泊蓝藻的方法

Info

Publication number: CN103058388A
Application number: CN2012105790676A
Authority: CN
Inventors: 程先忠; 彭元; 童忠泽; 陈红梅; 张瑞华
Original assignee: Wuhan Polytechnic University
Current assignee: Foshan Shunde Huobaoyuan Biotechnology Co ltd; Guangzhou Chongke Intellectual Property Operation Co ltd; Wuhan Polytechnic University
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: CN103058388B

Abstract

本发明涉及富营养化湖泊水质的治理，属于环境保护技术领域，尤其是一种用生物材料丝瓜络固载光合细菌或复合微生物的制备方法，所述方法包括以下步骤：步骤1)丝瓜络的高温灭菌处理：将丝瓜络洗净，置于高温灭菌罐中封闭高温灭菌处理1~3小时，杀死丝瓜络上的杂菌；步骤2)丝瓜络的表面处理；步骤3)将上述表面处理好的丝瓜络浸泡在已经制备好的光合细菌或复合微生物菌种溶液中1~6小时，取出，在-5~20℃条件下封闭保存，根据需要将其投入富营养化的湖泊中；步骤4)将制备好的附载有光合细菌或复合微生物菌的丝瓜络固定在浮木上，悬浮于水中，3~10天后，抖落其表面粘附着的已经死亡的蓝藻，当附载光合细菌的丝瓜络杀藻效果降低时，取出水面，按步骤3)进行再生。本发明具有制备成本低，操作简便、杀灭蓝藻效率高的特点。

Description

一种丝瓜络固载光合细菌或复合微生物治理湖泊蓝藻的方法

技术领域

本发明涉及富营养化湖泊水质的治理，属于环境保护技术领域，尤其是一种用生物材料丝瓜络固载光合细菌或复合微生物的制备方法。

背景技术

目前，全世界正面临着水体污染日益严重的巨大压力。据统计，我国80%以上的湖泊受到污染，许多湖泊已达不到Ⅲ类水质标准。国内各大中城市及周边的湖泊，由于城市规模的不断扩大、人口的增长和经济的快速发展，工农业生产中大量污水废水的排放，大量营养元素特别是P、N等元素的迅猛增加，导致湖泊水中的富营养化问题愈来愈严重，破坏了水体原来的营养平衡，造成了藻类的大量繁殖。近几年来，我国许多大型淡水湖泊水质由于富营养化，藻类疯长，水华时有发生，且80％的水华都有毒。通常在水面堆集，不但散发鱼腥臭味，给环境造成污染。另外湖泊的富营养化，极大地降低了水体的生态环境、水产养殖、旅游观光、水源供应等多种功能，严重地阻碍了城市社会经济的可持续发展。随着经济的高速发展和环境保护的需要，急需各种长期、综合的治理湖泊蓝藻的方法。

湖泊中蓝藻的滋生是由于水体的富营养化造成的，防止湖泊蓝藻的生长关键在于削减湖泊水体的P、N以及底泥有机碳和P、N的负荷。目前削减湖泊水体P、N和有机碳的技术途径除了消除点源(截流污染源)、减少和控制面源污染这类最基本的途径外，最常见的方法有机械清淤法、引水冲洗法和生物修复法。机械清淤和引水冲洗是有效的也是较传统的削减湖泊营养元素的途径，然而这两种方法存在两个问题：一是成本高，二是不能从根本上控制和消除湖泊富营养化，只是对其进行了转移。有人作过估算，机械清淤1km²底泥约需9.9～24.7万美元，以昆明滇池草海为例，近年来共挖底泥400万吨，耗资2.5亿元，折合62.5元／吨。引水冲洗在许多水资源紧缺的地方无法采用，即使在水网地区，由于种种原因，也无法经常实施。防止和抑制水体中的蓝藻生长，利用微生物也是使用的方法之一。

光合细菌 (Photosyntheic bacteria, PSB) 是地球上最早出现的具有光合作用的原核生物，几乎遍布于土壤、泥炭沼泽、淡海水、湖泊底泥、水生植物根系等区域，能在厌氧条件下进行不放氧光合作用，以二氧化碳或有机物为碳源、光为能源的水圈微生物，因此具有去除、分解有机物的生理特性。它被广泛应用于农业、养殖业以及高浓度有机废水的处理。自日本学者小林正泰等成功地对粪尿和食品、淀粉、皮革及豆制品加工的废水进行处理后，光合细菌被广泛应用于废水处理。通常人们在好氧条件下，利用光合细菌的方式消耗废水中P、N等营养物质的同时产生氧气，增强水体的自身的净化能力，同时为水生生物提供一个良好的生存环境。但光合细菌直接投放到水体中，容易被流水冲走，不能保证足够的光合菌浓度，处理废水时效果差率低。如果能为光合细菌提供一个适合的附着场所，进行附载固定处理，既能使废水处理装置内维持较高浓度的生物量，提高治理蓝藻的效率，又能选择地使光合细菌成为优势菌群，提高水质净化效率和延长细菌使用时间。如公开号CN1124293A (王厚德，)公开了一种碳酸钙作固化剂，发明了一种固态光合细菌的制备技术，解决了液态光合细菌易老化和运输困难的缺点。此后相继有公开号CN1221791A9 (庞昆，1999)利用稻壳粉无纺布固定光合细菌、CN101933620A (何黎明、李朗，2011)公开了一种益生菌粉的制备方法，将光合细菌、酵母菌和乳酸菌与脱脂奶粉、多孔淀粉、脱脂大豆粉和红糖等进行搅拌混合，在超低温真空干燥机进行冷冻干燥制得粉状益生菌粉；公开号CN102533714A (李建、张戈，等，2012)、CN102433320A (李建、张戈，等，2012)、CN102424819A (李建、张戈，等，2012)等先后公开了利用硅藻土、膨润土、沸石来固定光合细菌的方法，在水产养殖和水污水染治理方面进行使用上述光合细菌的固定方法各有千秋，但寻找一种低成本的生物质作为固定或附载光合细菌或复合微生物，是科研工作者不懈追求的目标。经文献检索，未发现用丝瓜络固定光合细菌或复合微生物的专利发明。

发明内容

本发明针对光合细菌或复合微生物在治理湖泊蓝藻过程中存在着液体细菌运输不方便，抛洒费时；以及菌体在水体中易被流水冲走，浓度易被稀释，导致治理富营养化水的利用率低，效果不明显的缺点，发明了一种丝瓜络固载光合细菌或复合微生物治理湖泊蓝藻的方法，该方法制备成本低，操作简便、杀灭蓝藻效率高。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种丝瓜络固载光合细菌或复合微生物治理湖泊蓝藻的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1) 、丝瓜络的高温灭菌处理：将丝瓜络洗净，置于0.1~0.5 MPa高温灭菌罐中封闭高温灭菌处理1~3小时，杀死丝瓜络上的杂菌；

步骤2) 、丝瓜络的表面处理：将灭菌后的丝瓜络取出，浸泡在如下混合溶液1~12小时：1~5% 海藻酸钠；1~3%环糊精；1~5% K₂HPO₄；浸泡完毕，取出凉干2~5小时，备用；

步骤3) 、将上述表面处理好的丝瓜络浸泡在已经制备好的光合细菌或复合微生物菌种溶液中1~6小时，取出，在-5~20℃条件下封闭保存，根据需要将其投入富营养化的湖泊中；

步骤4) 、将制备好的附载有光合细菌或复合微生物菌的丝瓜络固定在浮木上，悬浮于水中，3~10天后，抖落其表面粘附着的已经死亡的蓝藻，当附载光合细菌的丝瓜络杀藻效果降低时，取出水面，按步骤3)进行再生。

进一步的，所述步骤2)中，所述丝瓜络的表面处理中，浸泡混合溶液为1~5% 海藻酸钠；1~3% 环糊精；1~5% K₂HPO₄。

进一步的，所述步骤3)中，所述光合细菌生数为2.0×10⁹~3.1×10¹⁰cfu/mL；所述复合微生物为光合细菌、酵母菌和硝化细菌的混合菌种，其比例为1~5：0~0.5：0.05~0.2。

进一步的，所述步骤3)中，所述光合细菌或复合微生物菌种的培养基为通用的配方：在每m³的自来水中加入小苏打5.5 kg，醋酸钠3kg，酵母膏0.5kg，K₂HPO₄ 0.25kg, KH₂PO₄ 0.25 kg，NH₄Cl 0.2kg，NaCl 0.2kg，MgSO₄ 0.2kg，(NH₄)₂SO₄ 0.15kg。

进一步的，所述步骤4)中附载微生物的丝瓜络用绳索固定在浮木上，并悬浮于水中。

丝瓜络是成熟丝瓜果实中的维管束，主要含纤维素（82.4%）、木质素（11.2%）、灰分（0.4%）等，具有韧性强、耐酸碱性能好等优点，具有独特的多孔性物理结构和优良的机械强度。丝瓜络俗称植物海绵，来源丰富、成本相对低廉，是一种优良的生物基纤维材料。

申请人在实践中发现可以利用丝瓜络来作为光合细菌或复合微生物附载材料，同时丝瓜络来源广泛、易得、价格低廉。由于丝瓜络的中空纤维结构具有一定的物理和化学吸附性能，本发明以生物材料-丝瓜络为基材，同时也作为光合细菌的碳源，用于光合细菌及复合微生物的附载材料，要水中能将菌种维持在较高浓度的生物量范围，提高水质净化效率和延长细菌使用时间。本发明具有制备成本低，操作简便、杀灭蓝藻效率高的特点。

具体实施方式

实施例1：将丝瓜络洗净，置于0.2 MPa高温灭菌罐中封闭处理2小时。取出灭菌处理后丝瓜络取出，浸泡在2% 海藻酸钠；2% 环糊精；2% K₂HPO₄的混合溶液中。浸泡完毕，取出风干5小时，然后浸泡在生菌数量在2.0×10⁹~3.1×10¹⁰cfu/mL的光合细菌中6小时；取出用绳索串连起来，并固定在浮木上，投放在富营养化的水中或湖泊中，吸收水中的磷和氮，抑制和杀死蓝藻，达到治理污染湖泊的目的。5天后抖落其表面吸附着死亡的蓝藻。当附载光合细菌的丝瓜络杀藻效果降低时，重新按步骤(3)进行光合细菌的附载。

取本实施例1中得到的附载有光合细菌的丝瓜络1个投入到5 m³ 的公园景观水池中，水深1.5米进行试验，气温在25-30℃，经4天处理后，取水样检测，对比结果如下：

上表说明:用本发明实施例1提供的附载复合微生物的丝瓜络处理过的蓝藻湖水上层基本澄清，肉眼观察无蓝藻，叶绿素去除率就高达86.16%，藻个数去除率有96.30%，水质透明度由10 cm提高到45 cm；另外BOD、COD、TN、TP都有显著降低。由此可见，本发明制备的材料去除蓝藻效果显著，见效快。

实施例2：将丝瓜络洗净，置于0.5 MPa高温灭菌罐中封闭处理5小时；取出灭菌处理后丝瓜络取出，浸泡在2% 海藻酸钠；2% 环糊精；2% K₂HPO₄的混合溶液中。浸泡完毕，取出风干3小时，然后浸泡在比例为1~5：0~0.5：0.05~0.2的光合细菌、酵母菌和硝化细菌组合成的复合微生物菌种(生菌数量在2.0×10⁹~3.1×10¹⁰cfu/mL)溶液中3小时；取出用绳索串连起来，并固定在浮木上，投放在富营养化的湖泊中，放置几天后，能吸收水中的磷和氮，并杀死蓝藻，达到治理污染湖泊的作用。10天后抖落其表面吸附着死亡的蓝藻。当附载光合细菌的丝瓜络杀藻效果降低时，重新按步骤(3)进行光合细菌的附载。

实施例3：将丝瓜络洗净，置于0.1 MPa高温灭菌罐中封闭处理1小时。取出灭菌处理后丝瓜络取出，浸泡在1%海藻酸钠；0.5% K₂HPO₄的混合溶液中。浸泡完毕，取出风干2小时，然后浸泡在比例为1~5：0~0.5：0.05~0.2的光合细菌、酵母菌和硝化细菌组合成的复合微生物菌种(生菌数量在2.0×10⁹~3.1×10¹⁰cfu/mL)溶液中4小时；取出用绳索串连起来，并固定在浮木上，投放在富营养化的湖泊中，杀死蓝藻，治理污染的湖泊。7天后抖落其表面吸附着死亡的蓝藻。当附载光合细菌的丝瓜络杀藻效果降低时，重新按步骤(3)进行光合细菌的附载。

取实施例3中得到的附载有复合微生物的丝瓜络20个投入到一处面积为1200平方米的湖泊中(用围栏分开)，水深1.8米进行试验，气温在25-30℃，经5天处理后，取水样检测，对比结果如下：

上表说明：用本发明实施例3提供的附载复合微生物的丝瓜络处理过的蓝藻湖水上层基本澄清，肉眼观察无蓝藻，叶绿素去除率就高达95.72%，藻个数去除率有98.11%，水质透明度由8 cm提高到50 cm。由此可见，本发明制备的材料去除蓝藻效果显著，见效快。

Claims

1.一种丝瓜络固载光合细菌或复合微生物治理湖泊蓝藻的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种丝瓜络固载光合细菌或复合微生物治理湖泊蓝藻的方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述丝瓜络的表面处理中，浸泡混合溶液为1~5% 海藻酸钠；1~3% 环糊精；1~5% K₂HPO₄。

3.如权利要求1所述的一种丝瓜络固载光合细菌或复合微生物治理湖泊蓝藻的方法，其特征在于：所述步骤3)中，所述光合细菌生数为2.0×10⁹~3.1×10¹⁰cfu/mL；所述复合微生物为光合细菌、酵母菌和硝化细菌的混合菌种，其比例为1~5：0~0.5：0.05~0.2。

4.如权利要求1或2或3所述的一种丝瓜络固载光合细菌或复合微生物治理湖泊蓝藻的方法，其特征在于：所述步骤3)中，所述光合细菌或复合微生物菌种的培养基为通用的配方：在每m³的自来水中加入小苏打5.5 kg，醋酸钠3kg，酵母膏0.5kg，K₂HPO₄ 0.25kg, KH₂PO₄ 0.25 kg，NH₄Cl 0.2kg，NaCl 0.2kg，MgSO₄ 0.2kg，(NH₄)₂SO₄ 0.15kg。

5.如权利要求1或2或3所述的一种丝瓜络固载光合细菌或复合微生物治理湖泊蓝藻的方法，其特征在于：所述步骤4)中附载微生物的丝瓜络用绳索固定在浮木上，并悬浮于水中。