CN105600942A - 一种利用蓝藻水华形成生物絮团的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用蓝藻水华形成生物絮团的方法；包括从发生蓝藻水华水体获取含原位水的蓝藻水华并适当浓缩，使得浓缩后的蓝藻水华体系的总氮浓度在40～150mg/L，溶解性总有机碳浓度在40～150mg/L，并使得总氮与总磷的比例(质量比)维持在3∶1～6∶1；维持浓缩后的蓝藻水华体系在22～38℃下曝气扰动20～25天后可见己经形成生物絮团，并且在生物絮团中出现了较多舟形藻、辐节藻等硅藻植物。该方法可将蓝藻水华转化为异养细菌为优势的生物絮凝物，可促进水体氮素的无害化处理及利用，加速水体营养物质的转换，可直接用于处理蓝藻水华，并且形成的生物絮团可直接用于水产养殖或污水净化。

Description

一种利用蓝藻水华形成生物絮团的方法

技术领域

本发明涉及水体微生物和浮游生物的形成方法，具体涉及一种利用蓝藻水华形成生物絮团的方法。

背景技术

在水产养殖方面，以色列养殖专家YoramAvnimelech倡导的生物絮团技术(BioflocTechnology)是当前比较先进的水产养殖技术之一，具有净化水质、加速水体物质循环、提高饲料利用率等多方面的作用。

生物絮团技术是借鉴活性污泥技术(Activatedsuspensiontechnique)而人为向养殖水体中添加有机碳物质(如糖蜜、葡萄糖等)，调节水体中的碳氮比(C/N)，达到提高水体中异养细菌的数量，形成可被滤食性养殖对象直接摄食的生物絮凝体，能够生态友好地解决养殖水体中腐屑和饲料滞留问题，起到净化水质、节省饲料、提高养殖对象存活率及增加产量等多种作用的一项技术。生物絮团形成时，水体中形成大量的絮状悬浮物，显微镜下观察可见，这些絮状悬浮物主要是细菌群落、原生动物、浮游植物、浮游动物、有机碎屑等，且这些絮状悬浮物的大小可从几微米到几百微米甚至是数千微米。

目前水产养殖中一般通过人工添加有机碳，如葡萄糖、蔗糖等，以提高水体中的碳氮比，加速氮形态的转变。由于生产实践中人工大量添加有机碳源时大大增加了生产成本，因此对生物絮团技术的应用形成了限制。从而需要寻找可替代的有机碳源。

而伴随我国水体富营养而来的蓝藻水华在多种水体中频繁出现，且生物量巨大，尤其是江苏太湖、云南滇池等水体暴发的严重的蓝藻水华，其中固定了大量的氮素、碳素等物质。这些物质的开发利用在目前还比较欠缺。

到目前为止，蓝藻水华一般被当作有害物质，需要加以清除。蓝藻水华打捞出来后经过一定的去水处理，然后堆积起来而没有进一步的利用。而蓝藻水华本来是水体富营养的产物，其吸收聚集了大量营养物质，是一种可利用的资源，需要通过一定的方法利用起来。

同时，硅藻作为水体常见的浮游植物，是浮游动物及滤食性养殖对象的优良饵料生物，在水产养殖水体中具有重要意义。因此若能够控制水体中浮游植物以硅藻为优势或者占据一定的生物量，则会对水产养殖产量提高和水质调控都有积极作用。天然水体中硅藻一般容易在温度较低、光照较弱的春季形成优势，而水温高时容易形成蓝藻、绿藻的优势。而对硅藻优势形成的技术方法探讨较少。

发明内容

本发明的目的是对蓝藻水华资源化利用，提供一种利用蓝藻水华形成生物絮团的方法；该方法可将蓝藻水华转化为异养细菌为优势的生物絮凝物，可促进水体氮素的无害化处理及利用，加速水体营养物质的转换，可直接用于处理蓝藻水华，并且形成的生物絮团可直接用于水产养殖。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的：

本发明涉及一种利用蓝藻水华形成生物絮团的方法，所述方法包括如下步骤：

S1、从发生蓝藻水华的水体获取含原位水的蓝藻水华，浓缩后置于有自然光照的容器中；浓缩后的蓝藻水华体系的总氮浓度在40～150mg/L，溶解性总有机碳浓度在40～150mg/L，且总氮与总磷的比例(质量比)维持在3∶1～6∶1；如总氮浓度低于40mg/L，出现水体则会出现以浮游植物为优势而不是细菌群落的优势，不利于生物絮团的形成，如高于150mg/L，容易出现固体颗粒物太多，混合物粘稠，或者混合体系中溶氧不足；如溶解性总有机碳浓度低于40mg/L，对细菌群落的形成不利，而且细菌群落的作用很强时，溶解性总有机碳浓度会难以高于150mg/L；

S2、所述浓缩后的蓝藻水华体系在22～38℃下曝气扰动至蓝藻水华腐烂降解、出现大量的絮状悬浮物(生物絮团)即可；如果温度低于22℃则物质的降解速度会明显变慢，形成生物絮团所需的时间就会延长，如果温度高于38℃则会出现其他生物优势，难以形成生物絮团。

优选的，步骤S1中，所述总氮与总磷的比例是通过在浓缩后的蓝藻水华体系中添加渔用混合饲料来调节控制的。

优选的，所述渔用混合饲料为蛋白质质量百分数在30％～45％的渔用混合饲料粉碎物。一般情况下浓缩后的蓝藻水华体系中的TN∶TP比例(质量比)低于3∶1～6∶1，可通过添加适量蛋白质质量百分数在30％～45％的渔用混合饲料粉碎物来达到该比例范围。

优选的，步骤S2中，所述曝气扰动的强度以浓缩后的蓝藻水华体系中颗粒物质量的20％以上处于悬浮状态为准。如果曝气扰动的强度不足，则会导致浓缩后的蓝藻水华体系中颗粒物下沉，形成水与颗粒物严重分离，沉淀物上面水体过清，不能满足形成生物絮团所需的碳、氮、磷等物质的浓度需求。

优选的，步骤S2中，还可包括在所述曝气扰动前将浓缩后的蓝藻水华体系静置8～12天的步骤。

优选的，步骤S2中，所述曝气扰动的时间为20～25天。曝气至蓝藻水华腐烂降解、出现大量的絮状悬浮物(生物絮团)，此时，混合体系的水体显现出浅褐色至褐色。在显微镜下查看可见已经形成生物絮团，并且在生物絮团中出现了较多舟形藻、辐节藻等硅藻植物。

第二方面，本发明还涉及所述的方法形成的生物絮团水体在水产养殖中的用途。本发明获得的生物絮团水体可直接用于一些能在生物絮团水体中生长、发育的鱼类的养殖，且能为养殖鱼类提供优质的天然饵料。

第三方面，本发明还涉及所述的方法形成的生物絮团在污水净化中的用途。

生物絮团的形成需要相应的有机碳浓度作为物质基础，并且需要足够的氧浓度作为异养细菌优势形成的条件。在我国富营养严重并发生蓝藻水华的水体如太湖、滇池或者是高密度养殖的淡水池塘中，蓝藻水华一般被当作有害物质需要去除。由于蓝藻水华中蓝藻细胞破裂后可能释放蓝藻毒素，如果没有伴随一定的环保、安全的处理时，蓝藻水华在高浓度堆积时还容易产生蓝藻水华腐烂时特有的恶臭味，并大量消耗水体溶氧，这对蓝藻水华的资源化利用形成了限制。而本发明将蓝藻水华进行适当的浓缩后，改变了其中总氮、总磷的浓度，并进行适当的曝气，有利于异养细菌的大量繁殖，从而与蓝藻形成竞争，破坏蓝藻的生长优势，并最终形成异养细菌优势、形成生物絮凝物。由于形成了生物絮团，水体中的光照变得比较弱，而且氮、磷等营养物质丰富，此种情况下形成的低光照、富营养的水环境有利于硅藻植物形成一定的生物量。同时，本发明能环保、安全地利用异养细菌降解蓝藻水华中的藻毒素，且不产生恶臭味。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、在目前我国水体普遍富营养的大背景下，蓝藻水华容易获取，原料成本低。

2、本发明为蓝藻水华的无害化处理及资源化利用提供了一个简单、实用的方法。

3、本发明的培养方法无需在实验过程中接种硅藻做藻种，也无需另外添加有机碳源，且培养周期短，大大节约了劳动成本和时间。

4、本发明获得的生物絮团水体可直接用于一些能在生物絮团水体中生长、发育的鱼类的养殖，且能为养殖鱼类提供优质的天然饵料。

5、本发明获得的生物絮团，还可直接用于污水净化。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1、图2、图3为实施例1中出现的生物絮团中的细菌群落及其中的舟形藻、辐节藻等硅藻植物的显微镜图(均为放大400倍)；

图4、图5、图6为实施例2中的出现的生物絮团中的细菌群落及其中的原生动物、舟形藻、辐节藻等的显微镜图(图4、图5为放大400倍，图6为跟图5中一样的观察对象放大100倍)；

图7、图8为实施例3中的出现的生物絮团的细菌群落及其中的舟形藻、辐节藻、丝状蓝藻等植物的显微镜图(均为放大400倍)。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

在高温的7月从发生蓝藻水华的养殖水体中获取蓝藻水华(优势种为蓝藻门微囊藻属)及原位水的混合物，并进行适当浓缩后，放置于玻璃温室中的70L玻璃缸中，并对缸中添加少量蛋白质质量百分数在30％的渔用混合饲料粉碎物。然后对缸中混合物进行曝气处理，曝气使用空气泵上连接气石的方式，缸中共放置1个气石。此时缸中处于悬浮态的混合物的总氮浓度为41.8mg/L，总磷浓度为10.0mg/L，溶解性总有机碳(TOC)浓度为48.0mg/L。缸中水温波动在25～38℃。保持对玻璃缸中每天24小时持续曝气。

曝气3天后，即可见缸中出现大量泡沫，蓝藻变黄且带些褐色，并出现些臭味。曝气10天后，蓝藻的腐烂更明显，蓝藻几乎全变成黄褐色，且带有机质腐烂的臭味。曝气21天后，水体中形成大量的絮状悬浮物，并且水体显现出褐色，此时在显微镜下查看可见已经形成生物絮团，并且在生物絮团中出现了舟形藻、辐节藻等硅藻植物(图1、2、3，其中箭头所指为硅藻)。

实施例2

在6月底从发生蓝藻水华(优势种为蓝藻门微囊藻属)的养殖缸中获取蓝藻水华及原位水的混合物，置于玻璃温室中70L玻璃缸中。并对缸中添加少量蛋白质质量百分数在40％的渔用混合饲料粉碎物，并对缸中混合物进行曝气处理，曝气使用空气泵上连接气石的方式，缸中共放置1个气石。此时缸中混合物的总氮浓度为120.1mg/L，总磷浓度为39.6mg/L，溶解性总有机碳(TOC)浓度为100.5mg/L。缸中水温波动在23～35℃。保持对玻璃缸中每天24小时持续曝气。

曝气3天后，即可见缸中出现较多泡沫，蓝藻变黄且带些褐色，并产生臭味。曝气12天后，蓝藻的腐烂更明显，蓝藻几乎全变成黄褐色，且带明显的有机质腐烂的臭味。曝气23天后，水体中形成大量的絮状悬浮物，并且水体显现出褐色，此时在显微镜下查看可见已经形成生物絮团，并且在生物絮团中出现了舟形藻、辐节藻等硅藻植物(图4、图5、图6，其中箭头所指为硅藻)。

实施例3

在6月底从发生蓝藻水华(优势种为蓝藻门微囊藻属)的太湖获取蓝藻水华及太湖水的混合物，置于玻璃温室中70L玻璃缸中。并对缸中添加少量蛋白质质量百分数在40％的渔用混合饲料粉碎物，并对缸中混合物进行曝气处理，曝气使用空气泵上连接气石的方式，缸中共放置1个气石。此时缸中混合物的总氮浓度为150.0mg/L，总磷浓度为32.1mg/L，溶解性总有机碳(TOC)浓度为97.3mg/L。缸中水温波动在23～35℃。保持对玻璃缸中每天24小时持续曝气。

曝气3天后，即可见缸中出现较多泡沫，蓝藻变黄且带些褐色，并产生臭味。曝气12天后，蓝藻的腐烂更明显，蓝藻几乎全变成黄褐色，且带明显的有机质腐烂的臭味。曝气23天后，水体中形成大量的絮状悬浮物，并且水体显现出褐色，此时在显微镜下查看可见已经形成生物絮团，并且在生物絮团中出现了舟形藻、辐节藻等硅藻植物(图7、图8，其中箭头所指为硅藻)。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种利用蓝藻水华形成生物絮团的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、从发生蓝藻水华的水体获取含原位水的蓝藻水华，浓缩处理；浓缩后的蓝藻水华体系的总氮浓度在40～150mg/L，溶解性总有机碳浓度在40～150mg/L，且总氮与总磷的质量比维持在3∶1～6∶1；

S2、所述浓缩后的蓝藻水华体系在22～38℃下曝气扰动至蓝藻水华腐烂降解、出现大量的生物絮团即可。

2.根据权利要求1所述的利用蓝藻水华形成生物絮团的方法，其特征在于，步骤S1中，所述总氮与总磷的比例是通过在浓缩后的蓝藻水华体系中添加渔用混合饲料来调节控制的。

3.根据权利要求2所述的利用蓝藻水华形成生物絮团的方法，其特征在于，所述渔用混合饲料为蛋白质的质量百分数在30％～45％的渔用混合饲料粉碎物。

4.根据权利要求1所述的利用蓝藻水华形成生物絮团的方法，其特征在于，步骤S2中，所述曝气扰动的强度以浓缩后的蓝藻水华体系中总颗粒物质量的20％以上处于悬浮状态为准。

5.根据权利要求1所述的利用蓝藻水华形成生物絮团的方法，其特征在于，步骤S2中，还包括在所述曝气扰动前将浓缩后的蓝藻水华体系静置8～12天的步骤。

6.根据权利要求1所述的利用蓝藻水华形成生物絮团的方法，其特征在于，步骤S2中，所述曝气扰动的时间为20～25天。

7.一种根据权利要求1～6中任一项所述的方法形成的生物絮团在水产养殖中的用途。

8.一种根据权利要求1～6中任一项所述的方法形成的生物絮团在污水净化中的用途。