CN105293715A - 一种基于固定化白腐真菌控制水体富营养化的方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水体富营养化治理领域，特别涉及一种利用固定化白腐真菌来控制水体富营养化的方法，主要包括四个步骤：白腐真菌的培养，固定化载体的筛选，固定化白腐真菌控藻系统的构建，富营养化水体的治理，通过该固定化白腐真菌生物治理后，能够有效的去除富营养化水体中叶绿素a的含量最高可达92%。本发明为一种生物控藻方法，不仅适用于多种富营养水体的生态治理，而且操作简单，成本低，高效环保，为利用微生物治理水体富营养化提供了技术参考。
Description
技术领域
本发明属于水体富营养化治理领域，特别涉及一种采用固定化白腐真菌控制水体富营养化的方法。
背景技术
随着城市化和工业化的飞速发展，江河、湖泊等水体的富营养化现象日趋日益严重，有毒有害藻类水华的暴发日趋严重，不仅直接威胁着水资源的可持续利用，而且对动植物及人类的健康造成直接或间接伤害。
目前，富营养化水体中除藻控藻技术大致可以归纳为物理法、化学法和生物法，物理法除藻主要包括有直接过滤除藻、气浮除藻、微滤机除藻等，虽染其技术较为成熟，但其工程量大，耗资较多，且不能从根本上消除富营养化；化学除藻法多采用化学试剂，见效快，效果也较好，但易产生有毒物质对水体造成二次污染；生物法因其成本低，安全性高，被认为是较有前途的去除藻类和藻毒素的方法，也是今后环境保护发展的必要趋势，但目前采用固定化白腐真菌来控制水体富营养化尚未有相关报道。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的之一在于提供一种固定化白腐真菌，不但能从根本上降低水体富营养化程度，还可大大提高溶藻效能和时间，本发明方法简单易行，成本低，高效环保。
技术方案：向富营养化水体中投加白腐真菌，固定在载体上生长。
白腐真菌是一种丝状真菌，属于担子菌亚门，因腐朽木材呈白色而得名。白腐菌分布很广，大约有1000多种。白腐菌是一个生理学概念而不是分类学概念,很多已知的白腐真菌属于担子菌纲,少数属于子囊菌纲。腐生在树木或木材上,侵入木质细胞腔,释放降解酶,导致木质腐烂变成白色海绵状。它是整个碳素循环的中心,是目前已知的唯一能在纯系培养中将木质素矿化的一类微生物。很多真菌都属于这一类型,在环境领域研究的比较多的白腐真菌包括:黄孢原毛平革菌、杂色云芝、特罗格粗毛盖菌、采绒革盖菌、烟管菌、侧耳菌、黑管孔菌、香菇、射脉菌和朱红密孔菌等。
作为本发明的进一步改进，本发明所述的白腐真菌为黄孢原毛平革菌，购买于中国工业微生物菌种保藏管理中心，菌株保藏编号为40719。
作为本发明的进一步改进，本发明所述的白腐真菌所需培养基成份按重量份数计为：马铃薯50-200份,葡萄糖5-20份,KH2PO4 30.5-3份,MgSO4.7H2O0.5-1.5份,维生素Bl0.01-0.05份,琼脂5-20份。
固定化微生物是指将酶活力强的微生物体固定在载体上，微生物体本身是多酶体系的固定化载体，将整个细胞固定化更有利于保持其原有活性，甚至可提高活性；固定化微生物普遍比未固定化的微生物性能好、稳定、降解有机物性能力强、耐毒、抗杂菌、耐冲击负荷，且将固定化微生物制备成颗粒状、膜状和包埋制成凝胶，充填到反应器中用于连续流运行，微生物不会流失；目前，固定化方法有载体结合法、交联法、包埋法、逆胶束酶反应系统和孔网状载体截陷固定技术。
作为本发明的进一步改进，本发明所述的固定化方式为载体结合法，固定化载体为聚氨酯泡沫组合填料、纤维丝组合填料、人工水草中的一种或几种的组合。
为了解决上述技术问题，本发明的目的之二在于提供一种基于固定化白腐真菌控制水体富营养化的方法。
一种基于上述所述的固定化白腐真菌控制水体富营养化的方法，包括以下步骤：
A固定化白腐真菌控藻系统的构建：向富营养化水体中投加营养物质，采用同步驯化的方式，进行固定化白腐真菌控藻系统的构建；
B富营养化水体的治理：将富营养化水体投加到固定化白腐真菌控藻系统中，进行富营养化水体的治理。
微生物驯化就是驯化微生物的行为，在微生物培养基中循序渐进的加入靶向环境的材料或基质，让微生物逐渐适应并依赖靶向环境的材料或基质，从而达到改善或改变环境中的有效成分。
作为本发明的进一步改进，本发明所述的固定化白腐真菌控藻系统的构建采用同步驯化方式。
作为本发明的进一步改进，本发明所述的固定化白腐真菌控藻系统的构建条件为每升富营养化水含葡萄糖1-5g,营养盐10-60ml，白腐真菌投加量50-200mg,进水pH值5-9,温度15-30℃，溶解氧4-9mg，水力停留时间5-7天。
作为本发明的进一步改进，本发明所述的固定化白腐真菌控藻系统的构建过程中每升营养盐中营养物质按质量分数计为：KH2PO410％-30％,MgSO4·7H2O2％-8％,CaCl20.5％-2％,NH4Cl0.5％-2％,维生素B10.01％-0.015％，余量为水。
作为本发明的进一步改进，本发明所述的富营养化水体的治理采用固定化白腐真菌控藻系统稳定运行后，在进水pH值5-9,温度15-30℃，溶解氧4-9mg/L，水力停留时间24-48h下进行控藻。
本发明的目的之三在于提供一种固定化白腐真菌控制水体富营养化的应用。
一种基于固定化白腐真菌在控制水体富营养化中的应用，用于不同程度富营养化水体的治理。
水体富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，不过这种自然过程非常缓慢。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。淡水中富营养化的优势藻种多为蓝藻门、硅藻门、甲藻门和隐藻门的藻类，也包括绿藻门和金藻门等的一些藻类；海水赤潮优势藻多是甲藻门和硅藻门的种类，另外也包括蓝藻门、金藻门和黄藻门的个别种类。
有益效果：本发明为一种生物控藻方法，不仅适用于多种富营养水体的生态治理，而且操作简单，成本低，高效环保，为利用微生物治理水体富营养化提供了重要的方法。
附图说明：图1是未经固定化白腐真菌处理的水体中藻的原样扫描电镜图；
图2是经过固定化白腐真菌处理后水体中藻的扫描电镜图；
图3是未经固定化白腐真菌处理的水体中藻的原样红外光谱图；
图4是经过固定化白腐真菌处理后水体中藻的红外光谱图。
具体实施例：
实施例一
白腐真菌的培养：将1ml黄孢原毛平革菌菌种加入到固体培养基中，培养基成分为马铃薯50g,葡萄糖5g,KH2PO4 30.5g,MgSO4.7H2O0.5g,维生素Bl0.01g,琼脂5g，35℃下固体培养5天，备用。
固定化载体的筛选：选取聚氨酯泡沫组合填料为固定化载体。
固定化白腐真菌控藻系统的构建：同步驯化构建控藻系统，构建条件为白腐真菌投加量50mg/L,进水pH值5,温度15℃，溶解氧4mg/L，水力停留时间5天，在每升混合水加入葡萄糖1g,营养盐10ml，其中每升营养盐中含有KH2PO410g,MgSO4·7H2O2g,CaCL20.5g,NH4CL0.5g,维生素B110mg。
富营养化水体的治理：将同步驯化完成后的固定化的白腐真菌在富营养化水体中叶绿素a浓度为135ug/L,进水pH值5,温度15℃，溶解氧4mg/L，水力停留时间24h下进行生物控藻，最终除藻率可以达到80％。
实施例二
固定化载体的筛选：选取聚氨酯泡沫组合填料为固定化载体。
富营养化水体的治理：将选取好的聚氨酯泡沫组合填料在富营养化水体中叶绿素a浓度为135ug/L,进水pH值5,温度15℃，溶解氧4mg/L，水力停留时间24h下进行自然富集控藻，最终除藻率仅为35％。
实施例三
白腐真菌的培养：将1ml黄孢原毛平革菌菌种加入到固体培养基中，培养基成分为马铃薯50g,葡萄糖5g,KH2PO4 30.5g,MgSO4.7H2O0.5g,维生素Bl0.01g,琼脂5g，35℃下固体培养5天，备用。
固定化载体的筛选：选取纤维丝组合填料为固定化载体。
固定化白腐真菌控藻系统的构建：同步驯化构建控藻系统，构建条件为白腐真菌投加量50mg/L,进水pH值5,温度15℃，溶解氧4mg/L，水力停留时间5天，在每升混合水加入葡萄糖1g,营养盐10ml，其中每升营养盐中含有KH2PO410g,MgSO4·7H2O2g,CaCL20.5g,NH4CL0.5g,维生素B110mg下进行同步驯化培养。
富营养化水体的治理：将同步驯化完成后的固定化的白腐真菌在富营养化水体中叶绿素a浓度为135ug/L,进水pH值5,温度15℃，溶解氧4mg/L，水力停留时间24h下进行生物控藻，最终除藻率可以达到75％。
实施例四
固定化载体的筛选：选取纤维丝组合填料为固定化载体。
富营养化水体的治理：将选取好的纤维丝组合填料在在富营养化水体中叶绿素a浓度为135ug/L,进水pH值5,温度15℃，溶解氧4mg/L，水力停留时间24h下进行自然富集控藻，最终除藻率仅为30％。
实施例五
白腐真菌的培养：将1ml黄孢原毛平革菌菌种加入到固体培养基中，培养基成分为马铃薯50g,葡萄糖5g,KH2PO4 30.5g,MgSO4.7H2O0.5g,维生素Bl0.01g,琼脂5g，35℃下固体培养5天，备用。
固定化载体的筛选：选取人工水草为固定化载体。
固定化白腐真菌控藻系统的构建：同步驯化构建控藻系统，构建条件为白腐真菌投加量50mg/L,进水pH值5,温度15℃，溶解氧4mg/L，水力停留时间5天，在每升混合水加入葡萄糖1g,营养盐10ml，其中每升营养盐中含有KH2PO410g,MgSO4·7H2O2g,CaCL20.5g,NH4CL0.5g,维生素B110mg下进行同步驯化培养。
富营养化水体的治理：将同步驯化完成后的固定化的白腐真菌在富营养化水体中叶绿素a浓度为135ug/L,进水pH值5,温度15℃，溶解氧4mg/L，水力停留时间24h下进行生物控藻，最终除藻率可以达到68％。
实施例六
固定化载体的筛选：选取人工水草为固定化载体。
富营养化水体的治理：将选取好的人工水草在富营养化水体中叶绿素a浓度为135ug/L,进水pH值5,温度15℃，溶解氧4mg/L，水力停留时间24h下进行自然富集控藻，最终除藻率仅为27％。
实施例七
白腐真菌的培养：将1ml黄孢原毛平革菌菌种加入到固体培养基中，培养基成分为马铃薯100g,葡萄糖10g,KH2PO4 31.5g,MgSO4.7H2O0.75g,维生素Bl0.03g,琼脂10g，35℃下固体培养5天，备用。
固定化载体的筛选：选取聚氨酯泡沫组合填料为固定化载体。
固定化白腐真菌控藻系统的构建：同步驯化构建控藻系统，构建条件为白腐真菌投加量150mg/L,进水pH值7,温度25℃，溶解氧7mg/L，水力停留时间6天，在每升混合水加入葡萄糖3g,营养盐30ml，其中每升营养盐中含有KH2PO420g,MgSO4·7H2O5g,CaCL21.5g,NH4CL1.5g,维生素B113mg下进行同步驯化培养。
富营养化水体的治理：将同步驯化完成后的固定化的白腐真菌在富营养化水体中叶绿素a浓度为135ug/L,进水pH值7,温度25℃，溶解氧7mg/L，水力停留时间36h下进行生物控藻，最终除藻率可以达到92％，藻原样与经过白腐真菌固定化治理后的含藻水样，经扫描电镜和红外光谱图分析，所得结果见图1-图4。
实施例八
白腐真菌的培养：将1ml黄孢原毛平革菌菌种加入到固体培养基中，培养基成分为马铃薯100g,葡萄糖10g,KH2PO4 31.5g,MgSO4.7H2O0.75g,维生素Bl0.03g,琼脂10g，35℃下固体培养5天，备用。
白腐真菌控藻系统的构建：同步驯化构建控藻系统，构建条件为白腐真菌投加量150mg/L,进水pH值7,温度25℃，溶解氧7mg/L，水力停留时间6天，在每升混合水加入葡萄糖3g,营养盐30ml，其中每升营养盐中含有KH2PO420g,MgSO4·7H2O5g,CaCL21.5g,NH4CL1.5g,维生素B113mg下进行同步驯化培养。
富营养化水体的治理：将同步驯化完成后的白腐真菌在富营养化水体中叶绿素a浓度为135ug/L,进水pH值7,温度25℃，溶解氧7mg/L，水力停留时间36h下进行生物控藻，最终除藻率可以达到65％，
实施例九
固定化填料的筛选：选取聚氨酯泡沫组合填料为固定化载体。
富营养化水体的治理：将选取好的聚氨酯泡沫组合填料在富营养化水体中叶绿素a浓度为135ug/L,进水pH值7,温度25℃，溶解氧7mg/L，水力停留时间36h下进行自然富集控藻，最终除藻率仅为38％。
实施例十
白腐真菌的培养：将1ml黄孢原毛平革菌菌种加入到固体培养基中，培养基成分为马铃薯200g,葡萄糖20g,KH2PO4 33.0g,MgSO4.7H2O1.5g,维生素Bl0.05g,琼脂20g，35℃下固体培养5天，备用。
固定化载体的筛选：选取聚氨酯泡沫组合填料为固定化载体。
固定化白腐真菌控藻系统的构建：同步驯化构建控藻系统，构建条件为白腐真菌投加量200mg/L,进水pH值9,温度30℃，溶解氧9mg/L，水力停留时间7天，在每升混合水加入葡萄糖5g,营养盐60ml，其中每升营养盐中含有KH2PO430g,MgSO4·7H2O8g,CaCL22.0g,NH4CL2.0g,维生素B115mg下进行同步驯化培养。
富营养化水体的治理：将同步驯化完成后的固定化的白腐真菌在富营养化水体中叶绿素a浓度为135ug/L,进水pH值9,温度30℃，溶解氧9mg/L，水力停留时间48h下进行生物控藻，最终除藻率可以达到89.3％。
实施例十一
固定化载体的筛选：选取聚氨酯泡沫组合填料为固定化载体。
富营养化水体的治理：将选取好的聚氨酯泡沫组合填料在富营养化水体中叶绿素a浓度为135ug/L,进水pH值9,温度25℃，溶解氧9mg/L，水力停留时间48h下进行自然富集控藻，最终除藻率仅为34％。
实施例十二
白腐真菌的培养：将1ml黄孢原毛平革菌菌种加入到固体培养基中，培养基成分为马铃薯100g,葡萄糖10g,KH2PO4 31.5g,MgSO4.7H2O0.75g,维生素Bl0.03g,琼脂10g，35℃下固体培养5天，备用。
固定化载体的筛选：选取聚氨酯泡沫组合填料为固定化载体。
固定化白腐真菌控藻系统的构建：同步驯化构建控藻系统，构建条件为白腐真菌投加量150mg/L,进水pH值7,温度25℃，溶解氧7mg/L，水力停留时间6天，在每升混合水加入葡萄糖3g,营养盐30ml，其中每升营养盐中含有KH2PO420g,MgSO4·7H2O5g,CaCL21.5g,NH4CL1.5g,维生素B113mg下进行同步驯化培养。
富营养化水体的治理：将同步驯化完成后的固定化的白腐真菌在富营养化水体中叶绿素a浓度为163ug/L,进水pH值7,温度25℃，溶解氧7mg/L，水力停留时间36h下进行生物控藻，最终除藻率可以达到90.3％。
实施例十三
白腐真菌的培养：将1ml黄孢原毛平革菌菌种加入到固体培养基中，培养基成分为马铃薯100g,葡萄糖10g,KH2PO4 31.5g,MgSO4.7H2O0.75g,维生素Bl0.03g,琼脂10g，35℃下固体培养5天，备用。
固定化载体的筛选：选取聚氨酯泡沫组合填料为固定化载体。
固定化白腐真菌控藻系统的构建：同步驯化构建控藻系统，构建条件为白腐真菌投加量150mg/L,进水pH值7,温度25℃，溶解氧7mg/L，水力停留时间6天，在每升混合水加入葡萄糖3g,营养盐30ml，其中每升营养盐中含有KH2PO420g,MgSO4·7H2O5g,CaCL21.5g,NH4CL1.5g,维生素B113mg下进行同步驯化培养。
富营养化水体的治理：将同步驯化完成后的固定化的白腐真菌在富营养化水体中叶绿素a浓度为112ug/L,进水pH值7,温度25℃，溶解氧7mg/L，水力停留时间36h下进行生物控藻，最终除藻率可以达到91.8％。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种固定化白腐真菌，其特征在于，向富营养化水体中投加白腐真菌，固定在载体上生长。
2.根据权利要求1所述的一种固定化白腐真菌，其特征在于，白腐真菌为黄孢原毛平革菌。
3.根据权利要求1所述的一种固定化白腐真菌，其特征在于，白腐真菌所需培养基成份按重量份数计为：马铃薯50-200份,葡萄糖5-20份,KH2PO4 30.5-3份,MgSO4.7H2O0.5-1.5份,维生素Bl0.01-0.05份,琼脂5-20份。
4.根据权利要求1所述的一种固定化白腐真菌，其特征在于，固定化载体为聚氨酯泡沫组合填料、纤维丝组合填料、人工水草中的一种或几种的组合。
5.一种基于权利要求1所述的固定化白腐真菌控制水体富营养化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A固定化白腐真菌控藻系统的构建：向富营养化水体中投加营养物质，采用同步驯化的方式，进行固定化白腐真菌控藻系统的构建；
B富营养化水体的治理：将富营养化水体投加到固定化白腐真菌控藻系统中，进行富营养化水体的治理。
6.根据权利要求5所述的一种基于固定化白腐真菌控制水体富营养化的方法，其特征在于，步骤A中同步驯化为将固定化白腐真菌直接投入到富营养化水体中进行驯化。
7.根据权利要求6所述的一种基于固定化白腐真菌控制水体富营养化的方法，其特征在于，步骤A中同步驯化条件为：每升富营养水中含葡萄糖1-5g,营养盐10-60ml，黄孢原毛平革菌投加量50-200mg,进水pH值5-9,温度15-30℃，溶解氧4-9mg，水力停留时间5-7天。
8.根据权利要求7所述的一种基于固定化白腐真菌控制水体富营养化的方法，其特征在于，每升营养盐中营养物质按质量分数计为：KH2PO410%-30%,MgSO4·7H2O2%-8%,CaCl20.5%-2%,NH4Cl0.5%-2%,维生素B10.01%-0.015%，余量为水。
9.根据权利要求5所述的一种基于固定化白腐真菌控制水体富营养化的方法，其特征在于，步骤B中富营养化水体的治理条件为：固定化白腐真菌控藻系统稳定运行后，在进水pH值5-9,温度15-30℃，溶解氧4-9mg/L，水力停留时间24-48h下进行富营养化水体的治理。
10.权利要求1所述的固定化白腐真菌在控制水体富营养化中的应用，其特征在于，所述应用为用于不同程度富营养化水体的治理。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160203 |