CN113717967A - 生物多样性启动载体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物多样性启动载体的制备方法，通过将载体与缓释碳源混合，然后与微生物菌剂定植发酵，使得微生物菌剂能够有效与载体结合，菌群间协同性好，然后吸附原生活性淤泥及有益藻种制得生物多样性启动载体，投入恢复区域的沉入底泥表层后，能够持续地释放微生物、原生活性微型生物及有益藻种，能够起到改造底泥和降解污染物的作用，并快速构建完整的适合该恢复区域环境条件下生长的微型生物种群，从而能够改善微环境内生物多样性，强化物种丰度，建立水环境物质循环和能量循环的微生态平衡系统，为下一步整个恢复区域的生物多样性的自然回归提供良好环境条件和基础物种。
Description
技术领域
本发明涉及水环境生物多样性保护和重建技术领域，具体涉及一种生物多样性启动载体的制备方法。
背景技术
现有的对黑臭水体的治理通常是以截污清淤为主，虽然可以立竿见影，快速见效，但由于水体失去自净能力，返黑返臭无法避免，维护成本高昂不可持续。
微生物是天然的分解者，在地球环境生态循环中发挥基础性核心作用，起终极分解者角色，将高效微生物直投到黑臭水体中，可以在短期内取得良好的效果，但由于河流本身流动性较快及周围不利的环境条件，造成投放的菌体在河道中存在易流失、菌体密度低及菌体死亡率高的问题，使微生物的净化作用受到极大的限制，难以启动生物多样性恢复工作。
发明内容
基于此，有必要提供一种生物多样性启动载体的制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种生物多样性启动载体的制备方法，包括以下步骤：
将载体和缓释碳源混合造粒，得到第一复合载体；
对微生物菌剂进行发酵培养，得到种子液；
将所述第一复合载体和所述种子液混合进行定植发酵，干燥得到第二复合载体；
将所述第二复合载体和原生活性淤泥混合吸附，得到第三复合载体；
将有益藻种包埋在所述第三复合载体内，得到生物多样性启动载体。
在一个实施例中，所述载体包括：沸石、火山石、生物竹炭和陶粒中的至少一种。
在一个实施例中，所述微生物菌剂包括：芽孢杆菌、硝化细菌、酵母、乳酸菌、放线菌、氨氧化细菌、反硝化菌、EM菌、肠球菌和光合菌中的至少一种。
在一个实施例中，所述对微生物菌剂进行发酵培养，得到种子液，包括：
在高温灭菌的条件下，将所述微生物菌剂接种于液体培养基中，然后放置于摇床中进行恒温发酵培养，得到所述种子液。
在一个实施例中，所述将所述第一复合载体和所述种子液混合进行定植发酵，干燥得到第二复合载体包括：
按照3:1-5的所述种子液的体积与所述第一复合载体的质量比进行混合，然后加入定植发酵培养基，最后放入发酵罐内进行定植发酵1-5天，最后过滤风干得到所述第二复合载体。
在一个实施例中，所述定植发酵培养基为10g/L的红糖和5g/L的酵母膏，pH值为6.0。
在一个实施例中，所述原生活性淤泥的处理方法包括：
采集恢复区域的底泥和水，按照底泥和水的体积比1:5-50进行混合，然后放置在曝气池中曝气2-5天富集活性微型生物，得到发酵底泥；
检测所述发酵底泥的生化需氧量、氮和磷比值，然后按照100:5:1的生化需氧量、氮和磷比值进行补充碳源、氮源和磷源后继续曝气1-3天，重复上述操作1-3次，得到原生活性淤泥。
在一个实施例中，所述生物多样性启动载体包括如下质量份数的组分：
在一个实施例中，所述将有益藻种包埋在所述第三复合载体内之后，还包括:
将包埋有益藻种的第三复合载体和胶黏缓释剂混合均匀，然后进行造粒，得到生物多样性启动载体。
在一个实施例中，所述包埋有益藻种的第三复合载体的质量份数为30份-80份，所述胶黏缓释剂的质量份数为1份-20份。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种生物多样性启动载体的制备方法，通过将载体与缓释碳源混合，然后与微生物菌剂定植发酵，使得微生物菌剂能够有效与载体结合，菌群间协同性好，然后吸附原生活性淤泥及有益藻种制得生物多样性启动载体，投入恢复区域的沉入底泥表层后，能够持续地释放微生物、原生活性微型生物及有益藻种，能够起到改造底泥和降解污染物的作用，并快速构建完整的适合该恢复区域环境条件下生长的微型生物种群，从而能够改善微环境内生物多样性，强化物种丰度，建立水环境物质循环和能量循环的微生态平衡系统，为下一步整个恢复区域的生物多样性的自然回归提供良好环境条件和基础物种。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明一个实施例的一种生物多样性启动载体的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在一个实施例中，如图1所示，一种生物多样性启动载体的制备方法，包括以下步骤：
步骤110，将载体和缓释碳源混合造粒，得到第一复合载体。
具体地，所述载体包括：沸石、火山石、生物竹炭和陶粒中的至少一种，所述缓释碳源可以为改性缓释淀粉，通过将载体与缓释碳源混合造粒，缓释碳源附着在载体的多孔结构上，能够改变载体的多孔结构的内部条件，能够为生物内源代谢提供能量、营养盐、维生素及微量元素，为后续微生物菌剂的定植提供适宜的环境。
步骤120，对微生物菌剂进行发酵培养，得到种子液。
具体地，所述微生物菌剂包括：芽孢杆菌、硝化细菌、酵母、乳酸菌、放线菌、氨氧化细菌、反硝化菌、EM菌、肠球菌和光合菌中的至少一种，所述芽孢杆菌可以为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、蜡样芽胞杆菌和维氏硝化杆菌中的一种或任意几种，所述酵母可以为海洋酵母和假丝酵母中的至少一种，所述肠球菌可以为粪肠球菌和屎肠球菌中的至少一种，所述乳酸菌可以为植物乳杆菌和乳酸乳杆菌中的至少一种，所述放线菌可以为链霉菌，具有杀灭或抑制水体杂菌、抑制蓝藻和降解有毒有害物质的作用，能够改善底泥、净化水质和治理重金属污染，起到改善水体微生态环境的作用。
在本实施例中,通过按照5g/L的葡萄糖、3g/L的蛋白胨、2g/L的酵母浸粉、1g/L的氯化钠、0.25g/L氯化镁和0.5g/L的磷酸二氢钾的原料比例制备液体培养基，并调节液体培养基的pH值至6.5，得到所述液体培养基，然后在高温灭菌的条件下，将所述微生物菌剂接种于液体培养基中，最后放置于摇床中，培养温度为28℃-30℃，进行恒温发酵培养30h-60h，得到微生物菌剂的种子液，然后再次将得到的微生物菌剂的种子液接种至液体培养基中进行增殖培养，得到扩大培养后的微生物菌剂的种子液。
步骤130，将所述第一复合载体和所述种子液混合进行定植发酵，干燥得到第二复合载体。
具体地，通过按照10g/L的红糖和5g/L的酵母膏的原料比例制备定植发酵培养基，并调节定植发酵培养基的pH值至6.0，按照3:1-5的所述种子液的体积与所述第一复合载体的质量比进行混合，然后加入制得的定植发酵培养基，最后一起放入发酵罐内，在培养温度为28℃-30℃及搅拌速率为100r/min的培养条件下，进行定植发酵1-5天，最后过滤风干得到第二复合载体。
在本实施例中，通过微生物菌剂的种子液与第一复合载体定植发酵制备第二复合载体，提高了微生物与载体之间的相容性，微生物适应载体的内部环境，使得微生物的生长繁殖与载体的内部环境相协调，这样，第二复合载体上的微生物能够有效地与载体结合，菌群数量及各菌群间的配比更加稳定，且单个菌体活力更高，各菌群间具有更高效的协同作用，投放至恢复区域后，能够持续向水体和浮泥层释放微生物，对底泥进行改造和降解污染物，缓释微生物量大，对环境改造效果更好。
步骤140，将所述第二复合载体和原生活性淤泥混合吸附，得到第三复合载体。
具体地，所述原生活性淤泥的处理方法为先采集恢复区域的底泥和水，并按照底泥和水的体积比1:5-50进行混合，然后放置在曝气池中曝气2-5天富集活性微型生物，得到发酵底泥，然后对所述发酵底泥的生化需氧量、氮和磷比值进行检测，再按照100:5:1的生化需氧量、氮和磷比值进行补充碳源、氮源和磷源后继续曝气1-3天，重复上述操作1-3次，得到原生活性淤泥。
在本实施例中，通过将第二复合载体和原生活性淤泥混合，得到具有恢复区域的原生微型生物的载体，投放至恢复区域后，原生微型生物逐步释放，适应性强，能够快速构建完整的适合恢复区域生长的微型生物种群，进一步对环境进行改造，使得水体微环境生态平衡得到完善。
步骤150，将有益藻种包埋在所述第三复合载体内，得到生物多样性启动载体。
具体地，通过将有益藻种包埋在第三复合载体内，使得载体投放至恢复区域后，有益藻种能够吸收微生物菌剂对底泥及水体改造时转换出的营养盐，通过吸收太阳能进行光合作用合成能量用于生长繁殖，同时为微生态系统提供能量，建立一个完整封闭的水生态微环境，得到具有水环境物质循环和能量循环的微生态平衡系统。
在一个实施例中，所述生物多样性启动载体包括如下质量份数的组分：
本发明提供的一种生物多样性启动载体的制备方法，通过将载体、缓释碳源、微生物菌剂、原生活性淤泥、有益藻种及包埋介质有机结合得到生物多样性启动载体，投入恢复区域的水体，沉入底泥表层后，能够持续向恢复区域释放微生物、原生活性微型生物和有益藻类，微生物起到改造底泥和降解污染物作用，并通过原生活性微型生物快速构建完整的适合该恢复区域环境条件下生长的微型生物种群，进一步完善水体微环境生态平衡，配合有益藻种吸收对底泥及水体中的营养盐，通过吸收太阳能进行光合作用为微生态系统提供能量，从而能够快速建立一个以有益微生物菌群为基础，活性淤泥微型生物协助，有益藻种吸收太阳能进行光合作用补充能量的一个完整封闭的水生态微环境，得到具有水环境物质循环和能量循环的微生态平衡系统，为下一步整个恢复区域的生物多样性的自然回归提供良好环境条件和基础物种。
在一个实施例中，所述将有益藻种包埋在所述第三复合载体内之后，还包括:将包埋有益藻种的第三复合载体和胶黏缓释剂混合均匀，然后进行造粒，得到生物多样性启动载体。具体地，所述包埋有益藻种的第三复合载体的质量份数为30份-80份，所述胶黏缓释剂的质量份数为1份-20份，按照上述比例混合造粒，使得生物多样性启动载体投放至水中时，通过胶黏缓释剂缓慢分解，逐渐释放微生物、原生活性微型生物和有益藻类作用于恢复区域，同时胶黏缓释剂的溶解部分的淀粉形成新的碳源，能够为微生物提供能量，能够持续地对恢复区域的水生态微环境进行改造。
下面用具体实施案例进一步描述本发明。
淡澳河是一条入海的人工分洪河，位于广东省惠州市大亚湾区，治理段呈喇叭口，下游宽度超过200米，上游宽度不足30米，具有水流急、水域面积大、潮汐和雨季水位落差大及咸淡水交替特点，经过多年治理，主要指标已经成功达到国家地表水四类标准。经检测，淡澳河中游，上游蟹类较少，栖息地和环境的破坏并没有完全恢复，生物链缺失严重。
对淡澳河流域启动生物多样性恢复时，选取上游的桂花桥区域、中游的河滩公园区域、下游的沧洲白鹭区域作为生物多样性恢复启动点，以上、中、下游三个启动点作为生物多样性启动载体的投放区域，三个关键点均选择在河道缓流处，便于启动生物多样性恢复工作。
通过投放六个月后，对生物多样性恢复启动点的水质进行测定，上中下又三个启动点的氨氮含量低于1.5mg/L，磷含量低于0.3mg/L，化学需氧量低于30mg/L，重金属铜离子含量低于0.5mg/L，重金属铅离子含量低于0.02mg/L水体清澈透明、无味。微生物床已经建立，整个环境适宜生物大量繁衍生息，底栖藻类明显增多，浮游生物明显富集，多种典型物种生物丰度均得到大幅提升，数据上分析，浮游生物和底栖生物最低提升比例为15％，最高为1000％，淡澳河已经建立能量流、物质流、信息流循环的雏形，为下一步整个恢复区域的生物多样性的自然回归提供良好环境条件和基础物种。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施方式仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种生物多样性启动载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将载体和缓释碳源混合造粒，得到第一复合载体；
对微生物菌剂进行发酵培养，得到种子液；
将所述第一复合载体和所述种子液混合进行定植发酵，干燥得到第二复合载体；
将所述第二复合载体和原生活性淤泥混合吸附，得到第三复合载体；
将有益藻种包埋在所述第三复合载体内，得到生物多样性启动载体。
2.根据权利要求1所述的生物多样性启动载体的制备方法，其特征在于，所述载体包括：沸石、火山石、生物竹炭和陶粒中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的生物多样性启动载体的制备方法，其特征在于，所述微生物菌剂包括：芽孢杆菌、硝化细菌、酵母、乳酸菌、放线菌、氨氧化细菌、反硝化菌、EM菌、肠球菌和光合菌中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的生物多样性启动载体的制备方法，其特征在于，所述对微生物菌剂进行发酵培养，得到种子液，包括：
在高温灭菌的条件下，将所述微生物菌剂接种于液体培养基中，然后放置于摇床中进行恒温发酵培养，得到所述种子液。
5.根据权利要求1所述的生物多样性启动载体的制备方法，其特征在于，所述将所述第一复合载体和所述种子液混合进行定植发酵，干燥得到第二复合载体包括：
按照3:1-5的所述种子液的体积与所述第一复合载体的质量比进行混合，然后加入定植发酵培养基，最后放入发酵罐内进行定植发酵1-5天，最后过滤风干得到所述第二复合载体。
6.根据权利要求5所述的生物多样性启动载体的制备方法，其特征在于，所述定植发酵培养基为10g/L的红糖和5g/L的酵母膏，pH值为6.0。
7.根据权利要求1所述的生物多样性启动载体的制备方法，其特征在于，所述原生活性淤泥的处理方法包括：
采集恢复区域的底泥和水，按照底泥和水的体积比1:5-50进行混合，然后放置在曝气池中曝气2-5天富集活性微型生物，得到发酵底泥；
检测所述发酵底泥的生化需氧量、氮和磷比值，然后按照100:5:1的生化需氧量、氮和磷比值进行补充碳源、氮源和磷源后继续曝气1-3天，重复上述操作1-3次，得到原生活性淤泥。
8.根据权利要求1所述的生物多样性启动载体的制备方法，其特征在于，所述生物多样性启动载体包括如下质量份数的组分：
9.根据权利要求1所述的生物多样性启动载体的制备方法，其特征在于，所述将有益藻种包埋在所述第三复合载体内之后，还包括:
将包埋有益藻种的第三复合载体和胶黏缓释剂混合均匀，然后进行造粒，得到生物多样性启动载体。
10.根据权利要求9所述的生物多样性启动载体的制备方法，其特征在于，所述包埋有益藻种的第三复合载体的质量份数为30份-80份，所述胶黏缓释剂的质量份数为1份-20份。
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| 潘涌璋 等: "微生物菌剂净化富营养化景观水体的研究与应用", 《给水排水》 * |
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