CN115286114A - 一种菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法，其技术方案要点是：包括以下步骤：S1、进行目标水体水质情况及污染源情况调研分析，并在分析结果的基础上选择合适的菌藻共生生物膜载体、微生物种类及微藻种类；S2、将选择的菌藻共生生物膜载体、微生物、微藻及营养物质加入培养容器中，在适宜的环境条件下驯化、培养菌藻共生生物膜系统；S3、将培养完成的菌藻共生体投入目标水体。菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法，适用于预防蓝藻水华的发生。通过选择合适的微生物与微藻种类，通过在多孔性无机填料上，人工培养菌藻共生生物膜，快速消耗水体氮、磷、有机物等营养成分，降低水体富营养化程度，实现抑制蓝藻细胞生长的目标。
Description
技术领域
本发明涉及微生物领域，特别涉及一种菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法。
背景技术
目前我国很多地区都出现了因蓝藻水华而导致的水污染现象。蓝藻水华频繁发生，蓝藻水华暴发时，大量增殖的蓝藻降低了水体中溶解氧含量，降低了水体透明度，同时蓝藻细胞能释放各样天然毒素，不仅严重恶化水质，还破坏了湖泊生态系统平衡和自我调节能力。
为控制藻类水华，已有众多国内外专家进行研究，主要的处理方法有物理防治、化学防治、机械打捞、生物操纵法等，采取这些措施，虽能短时间内清除或抑制水体中浮游蓝藻，但水体水质与生态系统的恢复，仍需要一定的时间。因此需要一种生态、安全、有效、成本低、操作简便的蓝藻水华预防方法。
发明内容
针对背景技术中提到的问题，本发明的目的是提供一种菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法，以解决背景技术中提到的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法，包括以下步骤：
S1、进行目标水体水质情况及污染源情况调研分析，并在分析结果的基础上选择合适的菌藻共生生物膜载体、微生物种类及微藻种类；
S2、将选择的菌藻共生生物膜载体、微生物、微藻及营养物质加入培养容器中，在适宜的环境条件下驯化、培养菌藻共生生物膜系统；
S3、将培养完成的菌藻共生体投入目标水体。
较佳的，所述S1中菌藻共生生物膜载体的粒径为4-15mm，采用的载体材料选择多孔性无机填料，包括火山岩、钢渣、锰砂、沸石、陶粒。
较佳的，所述S1中微生物菌剂种类含硝化菌、聚磷菌、光合菌、乳酸菌、芽孢杆菌，具体包括：无色杆菌、产碱菌、芽孢杆菌、噬氢菌、假单胞菌、假单胞杆菌。
较佳的，所述S1中藻种选择裸藻属、栅藻属、螺旋藻属、小球藻属、菱形藻属、团藻属、镰形纤维藻属。
较佳的，所述S2中初始微生物添加量2-5g/L，初始微藻添加量1.5-3g/L，营养物质添加量与微生物+微藻的质量比为1:1，培育开始后每5天添加一次等量营养物质。
较佳的，所述S2中营养物质中C:N的质量比20-25:1，其中C源使用葡萄糖、红糖、淀粉、醋酸钠、甲醇、面粉、蔗糖，N源可使用尿素、淀粉。
较佳的，所述S2中菌藻共生生物膜培育环境条件温度20-30℃，培育容器深度30-50cm，底部载体厚度5-10cm，并照射光源设置在培养容器上部，水面照度为6000-10000lx，培育时间20-25天。
较佳的，所述S3中菌藻共生体投放温度≥10℃，投放时间为每年的2-3月份。
较佳的，所述S3中菌藻共生体投放量为每100平方米水面投加15-20kg。
综上所述，本发明主要具有以下有益效果：
一、菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法，适用于预防蓝藻水华的发生。在水体水质及污染源分析的基础上，选择合适的微生物与微藻种类，通过在多孔性无机填料上，人工培养菌藻共生生物膜，投加进目标水体后，快速消耗水体氮、磷、有机物等营养成分，降低水体富营养化程度，实现抑制蓝藻细胞生长的目标；
二、系统抗冲击负荷能力强。细菌分泌的胞外聚合物能促进微藻与细菌在载体表面附着，并为菌-藻共生体提供一层保护屏障，抵抗极端环境(如干燥、极端的pH值和温度)及缓冲有毒物质侵害，同时，增强生物膜结构稳定性。此外，菌-藻生物膜系统微生物群落结构丰富，可同时存在自养和异养微生物，有利于维持菌-藻生物膜的生态系统稳定；
三、水体氮磷去除效果好。菌-藻间通过代谢产物交换维持良好的互利共生关系，使菌-藻生物膜保持较高的生长代谢活性，同时，微藻对氮磷无机盐具有高效的同化作用，有利于实现同步脱氮除磷；
四、操作简单，运行成本低。水体中的有机物，由需氧性细菌进行氧化分解，产生氨氮、磷盐、CO2等；而藻类则利用氨氮、磷盐、CO2等为营养，以阳光为能源，经叶绿素进行光合作用，合成藻类自身细胞物质，并释放出氧气供细菌继续氧化有机物之用。菌—藻间的协同作用能有效减少曝气、营养盐添加等成本；
五、能有效抑制蓝藻生长。菌藻共生系统能大量消耗水体中营养盐，与蓝藻形成竞争关系，限制蓝藻生长。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法，包括以下步骤：
S1、进行目标水体水质情况及污染源情况调研分析，并在分析结果的基础上选择合适的菌藻共生生物膜载体、微生物种类及微藻种类；
S2、将选择的菌藻共生生物膜载体、微生物、微藻及营养物质加入培养容器中，在适宜的环境条件下驯化、培养菌藻共生生物膜系统；
S3、将培养完成的菌藻共生体投入目标水体。
其中，所述S1中菌藻共生生物膜载体的粒径为4-15mm，采用的载体材料选择多孔性无机填料，包括火山岩、钢渣、锰砂、沸石、陶粒。
其中，所述S1中微生物菌剂种类含硝化菌、聚磷菌、光合菌、乳酸菌、芽孢杆菌，具体包括：无色杆菌、产碱菌、芽孢杆菌、噬氢菌、假单胞菌、假单胞杆菌。
其中，所述S1中藻种选择裸藻属、栅藻属、螺旋藻属、小球藻属、菱形藻属、团藻属、镰形纤维藻属。
其中，所述S2中初始微生物添加量2-5g/L，初始微藻添加量1.5-3g/L，营养物质添加量与微生物+微藻的质量比为1:1，培育开始后每5天添加一次等量营养物质。
其中，所述S2中营养物质中C:N的质量比20-25:1，其中C源使用葡萄糖、红糖、淀粉、醋酸钠、甲醇、面粉、蔗糖，N源可使用尿素、淀粉。
其中，所述S2中菌藻共生生物膜培育环境条件温度20-30℃，培育容器深度30-50cm，底部载体厚度5-10cm，并照射光源设置在培养容器上部，水面照度为6000-10000lx，培育时间20-25天。
其中，所述S3中菌藻共生体投放温度≥10℃，投放时间为每年的2-3月份。
其中，所述S3中菌藻共生体投放量为每100平方米水面投加15-20kg。
其中，一、菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法，适用于预防蓝藻水华的发生。在水体水质及污染源分析的基础上，选择合适的微生物与微藻种类，通过在多孔性无机填料上，人工培养菌藻共生生物膜，投加进目标水体后，快速消耗水体氮、磷、有机物等营养成分，降低水体富营养化程度，实现抑制蓝藻细胞生长的目标；
二、系统抗冲击负荷能力强。细菌分泌的胞外聚合物能促进微藻与细菌在载体表面附着，并为菌-藻共生体提供一层保护屏障，抵抗极端环境(如干燥、极端的pH值和温度)及缓冲有毒物质侵害，同时，增强生物膜结构稳定性。此外，菌-藻生物膜系统微生物群落结构丰富，可同时存在自养和异养微生物，有利于维持菌-藻生物膜的生态系统稳定；
三、水体氮磷去除效果好。菌-藻间通过代谢产物交换维持良好的互利共生关系，使菌-藻生物膜保持较高的生长代谢活性，同时，微藻对氮磷无机盐具有高效的同化作用，有利于实现同步脱氮除磷；
四、操作简单，运行成本低。水体中的有机物，由需氧性细菌进行氧化分解，产生氨氮、磷盐、CO2等；而藻类则利用氨氮、磷盐、CO2等为营养，以阳光为能源，经叶绿素进行光合作用，合成藻类自身细胞物质，并释放出氧气供细菌继续氧化有机物之用。菌—藻间的协同作用能有效减少曝气、营养盐添加等成本；
五、能有效抑制蓝藻生长。菌藻共生系统能大量消耗水体中营养盐，与蓝藻形成竞争关系，限制蓝藻生长。
实施例2
一种菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法，包括以下步骤：
(1)目标水体水面约500平方米，水质主要问题是氨氮超标，污染源以底泥污染物释放造成的内源污染为主，曾经发生过蓝藻水华，有蓝藻水华爆发风险。选择粒径5-10mm的页岩陶粒为菌藻共生生物膜载体，选择芽孢杆菌、硝化菌为主要微生物菌种，选择裸藻属、小球藻属为微藻种群。
(2)选择深度50cm、容量70L的透明亚克力缸作为培育容器底部载体厚度10cm，照射光源设置在培养容器上部，水面照度为8000lx；微生物初始浓度2g/L，微藻初始浓度1.5g/L，营养物质初始浓度3.5g/L，营养物质C：N值为20：1，培育开始后每5天添加一次等量营养物质，培育23后，载体表面形成菌藻共生生物膜。
(3)3月15日将培养完成的菌藻共生体均匀投入目标水体，投加量为100kg。
实施例3
一种菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法，包括以下步骤：
(1)目标水体水面约200平方米，水质主要问题是有机质超标，污染源以底泥污染物释放造成的内源污染为主，曾经发生过蓝藻水华，有蓝藻水华爆发风险。选择粒径10—15mm的火山岩为菌藻共生生物膜载体，选择芽孢杆菌、硝化菌为主要微生物菌种，选择裸藻属、镰形纤维藻属为微藻种群。
(2)选择深度50cm、容量70L的透明亚克力缸作为培育容器底部载体厚度10cm，照射光源设置在培养容器上部，水面照度为8000lx；微生物初始浓度2g/L，微藻初始浓度1.5g/L，营养物质初始浓度3.5g/L，营养物质C：N值为25：1，培育开始后每5天添加一次等量营养物质，培育23后，载体表面形成菌藻共生生物膜。
(3)3月1日将培养完成的菌藻共生体均匀投入目标水体，投加量为30kg。
按照《地表水环境质量标准》中的技术标准，6月30日对实施例1和实施例2中的水质指标进行检测，检测结果如表1所示：
表1实施例1、实施例2水质指标单位mg/L
由表1可知，实施例1应用的水体指标能够达到地表水Ⅳ类水标准，实施例2应用的水体指标能够达到地表水Ⅲ类水标准，且在进入夏季后均未发生蓝藻水华。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、进行目标水体水质情况及污染源情况调研分析，并在分析结果的基础上选择合适的菌藻共生生物膜载体、微生物种类及微藻种类；
S2、将选择的菌藻共生生物膜载体、微生物、微藻及营养物质加入培养容器中，在适宜的环境条件下驯化、培养菌藻共生生物膜系统；
S3、将培养完成的菌藻共生体投入目标水体。
2.根据权利要求1所述的一种菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法，其特征在于：所述S1中菌藻共生生物膜载体的粒径为4-15mm，采用的载体材料选择多孔性无机填料，包括火山岩、钢渣、锰砂、沸石、陶粒。
3.根据权利要求1所述的一种菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法，其特征在于：所述S1中微生物菌剂种类含硝化菌、聚磷菌、光合菌、乳酸菌、芽孢杆菌，具体包括：无色杆菌、产碱菌、芽孢杆菌、噬氢菌、假单胞菌、假单胞杆菌。
4.根据权利要求1所述的一种菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法，其特征在于：所述S1中藻种选择裸藻属、栅藻属、螺旋藻属、小球藻属、菱形藻属、团藻属、镰形纤维藻属。
5.根据权利要求1所述的一种菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法，其特征在于：所述S2中初始微生物添加量2-5g/L，初始微藻添加量1.5-3g/L，营养物质添加量与微生物+微藻的质量比为1:1，培育开始后每5天添加一次等量营养物质。
6.根据权利要求1所述的一种菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法，其特征在于：所述S2中营养物质中C:N的质量比20-25:1，其中C源使用葡萄糖、红糖、淀粉、醋酸钠、甲醇、面粉、蔗糖，N源可使用尿素、淀粉。
7.根据权利要求1所述的一种菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法，其特征在于：所述S2中菌藻共生生物膜培育环境条件温度20-30℃，培育容器深度30-50cm，底部载体厚度5-10cm，并照射光源设置在培养容器上部，水面照度为6000-10000lx，培育时间20-25天。
8.根据权利要求1所述的一种菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法，其特征在于：所述S3中菌藻共生体投放温度≥10℃，投放时间为每年的2-3月份。
9.根据权利要求1所述菌藻共生系统抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，所述S3中菌藻共生体投放量为每100平方米水面投加15-20kg。
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