CN104719233A

CN104719233A - 纳米催化鱼菜共生的方法

Info

Publication number: CN104719233A
Application number: CN201510120820.9A
Authority: CN
Inventors: 姚传凤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-03-14
Filing date: 2015-03-14
Publication date: 2015-06-24

Abstract

本发明属于纳米生物技术，纳米催化鱼菜共生的方法。现有鱼菜共生技术缺点是：鱼的排泄物分解速度慢，鱼菜共生启动时间长，生产效率低。本发明方法为：制备鱼菜共生纳米催化剂：将电气石、麦饭石、沸石粉碎至2500目；准确称取紫砂泥、电气石、纳米二氧化钛、纳米氧化镁、麦饭石、沸石，将上述各组分混合、压制成含水量20％的粒型或片型，经1100-1200摄氏度10小时烧结制成；将纳米催化剂和鱼菜共生微生物菌种芽孢杆菌放入养鱼水体中；将养鱼池水抽出供蔬菜种植使用；再将经蔬菜吸收过的水回流入养鱼水体；反复循环进行。本发明优点是：催化速度快，鱼的排泄物分解快，缩短鱼菜共生启动时间；节约资源；提高鱼菜生产效率。

Description

纳米催化鱼菜共生的方法

技术领域

本发明属于纳米生物技术，具体地说是一种纳米催化鱼菜共生的方法。

背景技术

鱼菜共生是一种典型的循环经济模式。鱼的排泄物是蔬菜的营养源，蔬菜吸收了鱼排泄物中的营养物质，净化了水；经过净化的水再回到养鱼池，作为养鱼用水。鱼菜共生，生产过程无废化，上一个产业的废弃物是下一个产业的原料。把水产养殖业与蔬菜种植业两种不同的产业，通过巧妙的生态设计，达到科学的协同共生。从而实现养鱼不换水而无水质忧患，种菜不施肥而正常生长的共生效应。是可持续循环型零排放的低碳生产模式，更是有效解决农业生态环境的最有效方法。现有技术在鱼菜共生系统水体中添加微生物菌种，其缺点是：菌类发酵时间长，鱼的排泄物分解需7-15天，鱼菜共生启动时间长，生产效率低。

纳米催化剂具有比表面积大、催化速度快、催化效率高的优点。为了缩短鱼菜共生启动时间，提高鱼菜生产效率，本发明将纳米催化剂引入鱼、菜共生系统，大大缩短了鱼类排泄物中的大分子物质分解时间，提高了鱼菜生产效率。

经广泛查阅国内外公开出版物和专利文献，未见有与本发明完全相同的鱼菜共生纳米催化剂；未见有与本发明技术方案完全相同的纳米催化鱼菜共生的方法。本发明具有新颖性、创造性和实用性。

发明内容

本发明目的是提供一种鱼菜共生启动时间短，鱼、菜生产效率高的纳米催化鱼菜共生的方法。

本发明目的是这样实现的：

一种纳米催化鱼菜共生的方法如下：

(1)制备鱼菜共生纳米催化剂：

将电气石、麦饭石、沸石粉碎至2500目；准确称取紫砂泥60重量份、电气石18重量份、纳米二氧化钛5重量份、纳米氧化镁5重量份、麦饭石12重量份、沸石12重量份，将上述各组分混合；压制成含水量20％的粒型或片型，经1100-1200摄氏度10小时烧结制成；

(2)将上述制得的纳米催化剂放入养鱼水体中；

(3)将鱼菜共生微生物菌种芽孢杆菌放入养鱼水体中；

(4)将养鱼池水抽出供蔬菜种植使用；

(5)将经蔬菜吸收过的水回流入养鱼水体；

(6)将上述步骤(4)、(5)反复循环进行。

纳米催化剂片状为直径80-100毫米、中孔直径20毫米、厚度15毫米的园片；粒状为直径6-8毫米的球状粒。

鱼菜共生微生物菌种为芽孢杆菌配以酶、营养剂和微量元素。

本发明的要点是：在鱼类养殖水体中加入由紫砂泥、电气石、纳米二氧化钛、纳米氧化镁、麦饭石、沸石组成的纳米催化剂。纳米催化剂放入鱼类养殖水体中，加快鱼类排泄物的分解和发酵，使之尽快形成为易被蔬菜吸收的小分子营养物质。然后将水体中的水和溶于水中的蔬菜营养物质，输送给蔬菜生产使用。利用鱼养殖过程中排放的大量鱼类排泄物、废液废渣作为蔬菜栽培生长的营养源。养鱼污水经蔬菜充分吸收净化后，修复还原为含氧量高，水质化学指标合格的饲养水后，再循环回养殖池进行重复利用。这样既可让水得以重复利用，又能使鱼类排泄的有机废物得到植物根系的生物净化，达到水资源利用的最大化；还能够给蔬菜生产提供优质有机肥料。

本发明与已有技术的区别在于：

1.水体中加入纳米催化剂，加快鱼类排泄物的分解成供蔬菜吸收的氨基酸、糖类等小分子物质。

2.已有技术在养鱼水体中加入有机质发酵的微生物菌种，本发明加入能提供动植物营养和提高动植物抗病性的芽孢杆菌以及供芽孢杆菌生长、繁殖的酶、营养剂和微量元素。

本发明纳米催化剂原料中，紫砂即紫砂矿土，是一种自然特殊的矿土，具有空洞和孔隙。含铁质粘土质粉砂岩，含有多种人和动植物必须的微量元素，除紫泥外还有绿泥、红泥，这三种泥统称紫砂泥。电气石又称为碧玺，化学组成为：Na，K，Ca][Mg，F，Mn，Li，Al]₃[Al，Cr，Fe，V]₆[BO₃]₃[Si₆O¹⁸][OH，F]₄。结晶习性：柱状、三方柱、六方柱、三方单锥，集合体呈放射状、束状、棒状。光学性质：非均质体；玻璃光泽；透明度：透明至不透明。多色性：二色性中至强；硬度7-8；比重3.0-3.2；折射率1.62-1.64；双折射：0.018-0.040，通常为0.020。电气石含有各种天然矿物质，其中有许多与人类必须的矿物质相同，容易被吸收，是极佳的矿物质来源。碧玺又是贵重的宝石，可分为：红色碧玺(Rubellite)、绿色碧玺(Verdelite)、蔚蓝碧玺(Indicolite)、黑碧玺(Schorl)、紫碧玺(Siberite)、无色碧玺(Achroite)、双色碧玺(Bi-Colored)、西瓜碧玺(Watermelon)、猫眼碧玺(Cat’s eye)、钠镁碧玺(Dravite)、亚历山大变色碧玺(Color-change)、钙锂碧玺(Liddicoatite)、含铬碧玺(Chrome)和帕拉依巴碧玺(Paraiba)等十四种。具有宝石级价值的碧玺几乎都产自伟晶花岗岩，碧玺的产地分布很广，碧玺大多来自巴西，其他还有中国的新疆与云南、坦桑尼亚、肯尼亚、马达加斯加、莫桑比克、纳米比亚、阿富汗、巴基斯坦、斯里兰卡、意大利、美国加州与缅甸。

纳米二氧化钛，化学式为TiO₂，俗称钛白粉，多用于光触媒、化妆品，能靠紫外线消毒及杀菌。二氧化钛性质稳定，不溶于稀碱、稀酸，溶于热浓硫酸、盐酸、硝酸。物理结构：金红石型、锐钛型；结晶系、四方晶系。由金红石用酸分解提取，或由四氯化钛分解得到。

纳米氧化镁产品为白色粉末、无味、无毒，产品粒径小、比表面积大。具有不同于本体材料的光、电、磁、化学特性，具有高硬度、高纯度和高熔点。纳米氧化镁在电子、催化、陶瓷、油品、涂料等领域有广泛应用。特性：高化学纯度，MgO≥99.9％；在水中有良好的悬浮性能；具有较低的水化率；具有一定的活性，吸碘值在60以上左右，达到中等活性。

麦饭石名为：原生石英二长岩。经表生地球化学作用，风化蚀变后，形成形似麦粒和饭粒的集合体。主要由造岩矿物由架矿硅盐酸转变成层状硅酸盐，形成新的粘土矿物组合，层状次生粘土矿物的综合物化性质，表现为麦饭石吸附，溶出，调节水的PH三大功能。麦饭石粉广泛应用医疗保健、食品、饮料以及水质净化、污水处理、防腐、防臭、保鲜、去污、瓷器制作以及种植业和养殖业等领域。用于食品饮料或沐浴强身，可调节人体新陈代谢，增加食欲，促进循环，有助于排除因环境污染而蓄积于人体内的有害物质，使细胞净化。长期饮用麦饭石水可收到延年益寿之效。

麦饭石是一种对生物无毒、无害并具有一定生物活性的复合矿物或药用岩石。麦饭石的主要化学成分是无机的硅铝酸盐，含有人和动植物所需的全部常量元素、微量元素和稀土元素，如：K、Na、Ca、Mg、Cu、Mo等58种之多。麦饭石中含铝硅酸盐类，对色素和细菌有吸附能力，将麦饭石研成粉末，可以增强离子溶出和吸附作用。用麦饭石处理水会使水变成带±电原子团的水，吸附水中游离子；可溶出对人体和生物体有用的常量元素K、Ca、Mg及Si、Fe、Zn、Cu、Mo、Se、Mn、Sr、Ni、V、Li、Co、Cr、I、Ge、Ti等微量元素；还能溶出人体所必须的氨基酸。

沸石(zeolite)是一种矿石，常见于喷出岩气孔中，也见于热液矿床和近代温泉沉积中。化学式为：AmBpO₂p·nH₂O，结构式为A(x/q)[(AlO₂)x(SiO₂)y]n(H₂O)，其中：A为Ca、Na、K、Ba、Sr等阳离子，B为Al和Si，p为阳离子化合价，m为阳离子数，n为水分子数，x为Al原子数，y为Si原子数，(y/x)通常在1～5之间，(x+y)是单位晶胞中四面体的个数。分子量：218.247238。自然界已发现的沸石有30多种，较常见的有方沸石、菱沸石、钙沸石、片沸石、钠沸石、丝光沸石、辉沸石等，都以含钙、钠为主。沸石的晶体结构是由硅(铝)氧四面体连成三维的格架，格架中有各种大小不同的空穴和通道。晶格中存在的大小不同空腔，可以吸取或过滤大小不同的其他物质的分子。工业上常将其作为分子筛，以净化或分离混合成分的物质，如气体分离、石油净化、处理工业污染等，在工业废液中用于回收铜、铅、镉、镍、钼等金属微粒具有重要的意义。

沸石具有吸附性、离子交换性、催化和耐酸耐热等性能，因此被广泛用作吸附剂、干燥剂、催化剂、洗涤剂、污水处理、土壤改良剂、饲料添加剂、离子交换剂、吸附分离剂，也可用于气体的干燥、净化和污水处理等方面。沸石还具有“营养”价值。在饲料中添加5％的沸石粉，能使禽畜生长加快，体壮肉鲜，产蛋率高。

沸石被广泛应用于农业、国防、环境保护、石油、化学工业、轻工业、建材工业等部门。在农业上用作土壤改良剂，能起到保肥、保水、防止病虫害的作用。在禽畜养殖业中，用作饲料添加剂和除臭剂，可促进禽畜生长发育、防治病害、改善生长环境、提高禽畜产量。

沸石在水产养殖中也有重要作用，表现在：

1.用作鱼、虾、蟹的饲料添加剂。沸石含有鱼、虾、蟹生长发育所必需的多种常量元素和微量元素，这些元素多以可交换离子状态和可溶性盐基形式存在，较易被吸收利用，同时还具有生物酶的多种催化作用。因此，在鱼、虾、蟹饲料中添加3％-5％沸石具有促进鱼、虾、蟹新陈代谢、促进生长、增强抗病力、提高成活率、调节动物的体液和渗透压，保持酸碱平衡的功效。

2.用作水质处理剂。沸石由于内部有很多孔径、均匀的管状孔道和内表面积很大的孔穴，因而具有独特的吸附、筛分、交换阴阳离子以及催化性能。它能吸收水中氨态氮、有机物和重金属离子，能有效地降低池底硫化氢毒性，调节pH值，增加水中溶解氧，为浮游植物生长提供充足碳素，提高水体光合作用强度，同时也是一种良好的微量元素肥料。渔塘中每施入1公斤沸石，即带入200毫升氧气，然后以微泡形式缓慢释放，可以防止水质恶化，防止鱼浮头。沸石粉作水质改良剂时，用量按每亩一米水深加13公斤左右全池遍洒。

3.用作修建渔塘材料。沸石内部有许多孔隙，具有极强的吸附能力，在修整渔塘的时候，采用底层铺黄砂，上层撒放具有阴阳离子交换能力和吸附水中有害物质作用的沸石，这样可使渔塘水色一年四季都保持绿豆青色或黄绿色，促进鱼类快速健康生长，提高养殖经济效益。

由于紫砂、电气石、纳米二氧化钛、纳米氧化镁、麦饭石、沸石等各自具有的特殊性能，由紫砂、电气石、纳米二氧化钛、纳米氧化镁、麦饭石、沸石组成的催化剂具有以下功能：

1.具有催化功能，能大大加快鱼类排泄的蛋白质、淀粉、脂肪等大分子物质分解成糖分、氨基酸等小分子物质的速度。

2.具有吸附功能，能够大量吸附养鱼水体中的有机物质。

3.具有营养功能，能够给鱼类和蔬菜提供多种营养元素。

本发明纳米催化剂可以制成片状和粒状，片状为直径80--100毫米、中孔直径20毫米、厚度15毫米的园片；粒状为直径6-8毫米的球状粒。本发明使用时直接将纳米催化剂投入水体即可，每立方米水体投入1公斤纳米催化剂，均匀分布于底部。

本发明使用的鱼菜共生微生物菌种是芽孢杆菌，并采用已有技术以多种酶、营养剂和微量元素复配而成。也可以广泛用于河道治理、鱼虾养殖、有机肥发酵、泔脚处理、沼气发生等。芽孢杆菌能分泌多种胞外抗菌物质，抑制多种病原菌活性，显著提高动、植物的抗病性，同时能促进动、植物生长，提高动、植物产量的功能。本发明使用芽孢杆菌可以提高鱼莱共生系统的鱼和菜的抗病性，提高鱼菜产量。为了提高芽孢杆菌的活性，本发明添加了芽孢杆菌生长需要的多种酶、营养剂和微量元素进行复配。

鱼菜共生的方法是把水产养殖业与无土栽培有机结合的新型农业它的复合综合效益大大超过了单项的工厂化养殖与无土栽培，两者之间形成了良性的生态维持系统，使能源与物质得以最集约化的利用。植物与细菌能充分获取生长所需的营养源，水质得到生物净化，为鱼生长创造最佳的水质环境。节省了单独工厂化养殖的物理化学处理与单独无土栽培所需的大量无机矿质化学元素。两者取得有机结合后，可以实现真正的免化学农药与肥料的有机生态栽培与养殖，为市场提供无污染的有机食物。实现动物、植物、微生物三者之间和谐的生态平衡。

本发明和水体大小无关，不管是室外大面积养鱼水体，还是室内观赏养鱼缸，都可以使用本发明方法；本发明和水体养殖鱼的种类无关，不管是食用鱼养殖，还是观赏鱼养殖，都可以使用本发明方法。本发明尤其适用于无土蔬菜栽培；同时也适用于其他植物栽培，例如观赏植物等。本发明和无土蔬菜栽培的方式无关，不管是用泡沫板定植的直接漂浮法还是蔬菜固定的栽培槽都可以使用本发明方法。

本发明可以与现有先进技术相结合，使得本发明方法获得最佳的经济效益。例如：鱼菜共生系统和现代计算机控制技术、农业专家系统相结合，实现鱼菜共生管理的自动化、智能化。还可以结合自动控制技术与设施化栽培养殖技术，配备人工光照、水质检测、温度控制手段等等。

本发明纳米催化鱼菜共养方法，可以利用温室大棚，或轻型的微型暖房，也可结合太阳能的发电与加温技术，实现能源的集约化利用。可以利用方型或圆形的各种定型容器或自制容器进行养殖，诸如混凝土衬砌的水泥池，钢制或塑料桶，以及塑钢玻璃，或最简易的大棚膜围衬而成的巨型圆桶，可以根据因地制宜的原则进行灵活构建，就地取材地建设养殖系统与种植苗床，是实用性广的一项技术。除了大棚温室内进行生产外，还可以在居民的房子、车库、地下室空间内进行系统的构建，甚至厨房的一角也可设计一个微型的鱼菜共生系统。

本发明的优点是：

1.催化速度快，缩短鱼菜共生启动时间。现有技术使用菌类发酵，鱼的排泄物分解需7-15天，本发明催化剂在1-3天可以使鱼类的排泄物蛋白质、淀粉等大分子分解成易被植物吸收的氨基酸、糖类等小分子物质。

2.节约资源：养鱼无需换水，省水；种菜无需施肥，省肥；无土栽培蔬菜，省地。

3.便于鱼菜工业化生产，提高鱼菜生产效率。

4.便于城市家庭生产鱼、菜，改善环境。

5.鱼菜产量高，提高生产效率。本发明方法鱼产量可以达每立方米水体50-100斤/年；每立方米水体可供种植10平方米蔬菜，可供2-3人家庭常年食用。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明。

实施例1：

一种纳米催化鱼菜共生的方法如下：

(1)制备鱼菜共生纳米催化剂：将电气石、麦饭石、沸石粉碎至2500目；准确称取紫砂泥60重量份、电气石18重量份、纳米二氧化钛5重量份、纳米氧化镁5重量份、麦饭石12重量份、沸石12重量份，将上述各组分混合；压制成含水量20％的粒型或片型，经1100-1200摄氏度10小时烧结制成。

本实施例取电气石、麦饭石、沸石粉碎至2500目；准确称取紫砂6公斤、电气石1.8公斤、纳米二氧化钛0.5公斤、纳米氧化镁0.5公斤、麦饭石1.2公斤、沸石1.2公斤，将上述各组分混合、粉碎至2500目，经1160摄氏度10小时烧结，压制成含水量20％，直径80毫米、中孔直径20毫米、厚度15毫米的园片。

(2)将上述制得的园片状纳米催化剂3公斤放入3000立方米养鱼水体，催化剂均匀沉入水底。

(3)将鱼菜共生微生物菌种芽孢杆菌等放入养鱼水体中；

(4)抽出养鱼池水送入蔬菜栽培槽；

(5)将经蔬菜吸收过的水回流入养鱼水体；

(6)反复循环进行上述步骤(4)、(5)。

养鱼水池3000立方米水体，养殖鲢鱼、鲫鱼，蔬菜无土栽培面积30000平方米。年产鱼28万斤，蔬菜60万斤。

实施例2：

(1)制备鱼菜共生纳米催化剂：

准确称取紫砂6公斤、电气石1.8公斤、纳米二氧化钛0.5公斤、纳米氧化镁0.5公斤、麦饭石1.2公斤、沸石1.2公斤，将上述各组分混合、粉碎至2500目，经1160摄氏度10小时烧结后，压制成含水量20％，直径8毫米的球形颗粒。

(2)将上述制得的球形纳米催化剂颗粒2公斤放入2000立方米养鱼水体，催化剂均匀沉入水底。

(3)将鱼菜共生微生物菌种芽孢杆菌放入养鱼水体中；

(4)抽出养鱼池水送入蔬菜栽培槽；

(5)将经蔬菜吸收过的水回流入养鱼水体；

(6)反复循环进行上述步骤(4)、(5)。

养鱼池水体2000立方米，养殖鲢鱼、鲫鱼，蔬菜无土栽培面积20000平方米。年产鱼20万斤，蔬菜40万斤。

上述实施例为本发明的优选实施例，并不代表本发明，在本发明的精神和原则内，所作的任何修改和变化，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种纳米催化鱼菜共生的方法如下：

(1)制备鱼菜共生纳米催化剂：

(2)将上述制得的纳米催化剂放入养鱼水体中；

(3)将鱼菜共生微生物菌种芽孢杆菌放入养鱼水体中；

(4)将养鱼池水抽出供蔬菜种植使用；

(5)将经蔬菜吸收过的水回流入养鱼水体；

(6)将上述步骤(4)、(5)反复循环进行。

2.根据权利要求1所述的一种纳米催化鱼菜共生的方法，其特征在于：纳米催化剂片状为直径80毫米、中孔直径15毫米、厚度15毫米的园片；粒状为直径6-8毫米的球状粒。

3.根据权利要求1所述的一种纳米催化鱼菜共生的方法，其特征在于：鱼菜共生微生物菌种为芽孢杆菌配以酶、营养剂和微量元素。