一種複合異養硝化細菌水質改良固體粉劑或顆粒劑型的製備方法
2023-07-05 10:57:21 1
專利名稱：一種複合異養硝化細菌水質改良固體粉劑或顆粒劑型的製備方法
技術領域：
一種複合異養硝化細菌水質改良固體粉劑或顆粒劑型的製備方法，涉及一 種水體降氨氮和亞硝酸氮的水質改良產品，屬於水產養殖技術及生態環境保護 技術領域。
背景技術：
隨著農村產業結構的調整，我國水產養殖業有了突飛猛進的發展。為了提 高單位水體的養殖產量，片面追求高產，往往過分地加大放養密度，過度投佴、 施肥，致使水中有機物、氮、磷猛增，藻類大量繁殖，水體透明度下降，水質 惡化。水體中過量的有機質分解不僅消耗水體中的溶解氧，使水體環境處於缺 氧狀態，同時還釋放出許多有害物質，如氨氮、亞硝酸氮和硫化氫等，直接或 間接地危害水體中的養殖生物，使得養殖水體中生物多樣性下降，優質水產品 種的養殖受到水質和餌料生物的限制。從生態學角度來看，儘管養殖池塘是一 個極為複雜的水生生態系統，但不論其多複雜，主要是水生生物一病原一環境 三者之間的平衡關係，歸根到底是一個環境的問題。養殖池塘水體生態環境的 控制已成為發展我國池塘水產養殖的關鍵問題。因此對水產養殖池塘水質的控 制和淨化顯得十分重要。
另一方面，我國是一個水資源短缺的國家，水資源時空分布非常不均，隨 著社會發展可利用水資源量在逐年遞減；與此同時，水資源利用效率不高和浪 費狀況尤為普遍，更為嚴重的是水資源的汙染問題一直得不到有效的解決。經 濟飛速發展的同時，人口大量激增，帶來的汙染物不可避免地進入水體，尤其 是湖泊，造成水體富營養化，刺激藍藻生長，形成水華。藍藻水華常常含有藍 藻毒素，對水生動物和人類均有極大危害。藍藻死亡後分解，大量有機物釋放 到水裡，嚴重汙染飲用水源，對我國社會、經濟和生態的可持續發展構成了嚴 重威脅。
因此，對養殖水體及自然水域水體進行水質原位改良和有害物質的去除， 在保證水產養殖品安全的基礎上達到水產養殖水資源循環利用，並實現生態環 境的自然與人工雙重恢復具有重要意義。此外，本發明的液體劑型產品也可用 於其它各類汙水(生活汙水、工業廢水、禽畜養殖汙水等)脫氮處理工藝中， 應用範圍廣泛，效果明顯，具有重要的實踐意義。
一直以來，控制各類汙水中的氨氮含量是汙水處理中的重要內容。汙水脫 氮的基本原理是汙水中的含氮有機物首先經過微生物的氨化作用轉化為氨，硝化細菌通過硝化作用，將氨氧化為亞硝酸氮，並繼續氧化為硝酸鹽。硝酸鹽經 過反硝化細菌的反硝化作用被轉化為N2等氣體成分而釋放到大氣中，從而實現
汙水脫氮。硝化作用是這一過程中至關重要的中間環節。硝化作用是指氨經過 微生物的作用氧化為亞硝酸和硝酸的過程，由硝化細菌完成。自然界中的自養 硝化細菌是一類好氧化能自養細菌，包括亞硝化細菌和硝化細菌兩個亞群。雖 然自養硝化細菌具有氮轉化效率高的特點，但是由於其自養、好氧和生長速度 慢等特點，在高有機物濃度的條件下很難形成優勢菌種，因此嚴重影響了其硝 化能力。因此探索兼性或異養硝化細菌，提高硝化速率，擴大硝化細菌使用範 圍，顯得至關重要。儘管國內外在異養硝化細菌的篩選及完成異養硝化功能的 代謝途徑、酶和基因方面進行了研究，但尚沒有異養硝化細菌高效發酵培養以 及混合復配方面的技術和產品。
相對於自養硝化細菌而言，異養硝化細菌的數量和生長速率具有明顯優勢， 因此通過優化培養條件的控制獲得超高細胞濃度高硝化活性的異養硝化菌劑， 通過在常規廢水處理中投加或者用於特定汙染水域的生物修復都具有非常重要 的意義和價值。然而，目前水質改良領域的硝化細菌產品都或多或少存在著問
題。首先，單一菌種的硝化細菌產品不能同時降低氨氮和亞硝酸氮的濃度例 如，有些菌種對氨氮的去除率高達80%以上，但與此同時會產生大量的亞硝酸
鹽，而亞硝酸鹽在水產養殖池塘中對養殖動物的危害遠大於氨；另外有些菌種 可以有效去除亞硝酸氮，但對氨氮的去除效果不明顯，因此無法從根本上去除 亞硝酸鹽的危害，因為氨氮的氧化產物即是亞硝酸氮；其次，即便是幾種硝化 細菌的複合產品，由於復配比例不夠理想或者培養條件的限制，這些產品也往 往不能充分發揮不同細菌在降低氨氮和亞硝酸氮方面的作用。
發明內容
本發明的目的在於克服現有同類產品技術中的不足，提供一種水產養殖池 塘和自然水體氨氮和亞硝酸氮去除的微生態水質改良劑，利用兩種特異性微生 物菌種經合理組配，混合培養後，形成微生態製劑，具有降低池塘水質中對養 殖生物有害的氨氮和亞硝酸氮，減少養殖中後期有害物質積累，提高水體透明 度，快速修復池塘水體生態環境，為水產養殖生物營造一個良好的水體環境的 作用；另外，該發明產品應用在自然水域水體恢復領域，可以有效降低水體總 氮含量，改善富營養化情況，減少藍藻等有害藻類的大規模爆發。
本發明的技術方案 一種複合異養硝化細菌水質改良固體粉劑或顆粒劑型 的製備方法，該水質改良固體粉劑或顆粒劑型由糞產鹼桿菌CGMCCNO. 1.1786 和節桿菌CGMCC N0.1282組成混合菌在一定培養基和發酵溫度下發酵培養完 成後，加工成固體粉劑或顆粒劑型，製得具有水體降氨氮和降亞硝酸氮作用的 複合異養硝化細菌水質改良固體粉劑或顆粒劑型的微生態製劑；(1) 微生物菌種-
菌種A:糞產鹼桿菌CGMCC NO. 1.1786， 菌種B:節桿菌CGMCC N0.1282,
混合菌以細菌細胞乾重計配比比例菌種A :菌種B為1 : 0.5 2;
(2) 培養基
獲得大的生物量的通用培養基有機氮源和碳源作為營養物質；通用培養 基配方為牛肉膏3-5g/L，酵母浸膏0.5-0.8 g/L，蛋白腖3-8g/L，葡萄糖5g/L， NaC15g/L， pH 7.0-7.5;
篩選或檢測菌種降氨氮和亞硝酸氮性能的特異性培養基以菌種的特異性 底物亞硝酸氮和銨作為氮源，葡萄糖作為碳源；特異性培養基配方為葡萄糖 15-25g/L, K2HP04 0.15-0.3 g/L; KH2P04 0.1-0.2 g/L; NaN02 0.1-0.2 g/L; NH4CI 0.15-0.35 g/L; NaC15g/L; MgSO40.5g/L; pH 7.0-7.5;
無指明情況下均是採用通用培養基培養；
(3) 菌種發酵製備
a) 搖床培養將斜面保存的菌種A和菌種B接入250mL或500mL三角瓶 中，通用培養基量為三角瓶容量的1/3，菌種A和菌種B的混合量按混合菌的配 比配置，接種量以標準接種環挑滿為準；搖床培養14-18 h,控制培養溫度28-32 °C， pH 7.0-7.5，轉速150-220rpm;
b) 種子發酵接種量6-20mL/L，從搖床培養的三角瓶中接種進50-200L種 子發酵罐，通用培養基，控制發酵溫度28-32"C， pH7.0-7.5,種子發酵罐攪拌轉 速150-220rpm，發酵時間24-32小時；發酵產物直接製備成製劑或作為種子進 一步進行發酵罐發酵；
c) 發酵罐發酵種子發酵產物作為種子接種入500-2000L發酵罐，進行發 酵罐發酵，通用培養基，發酵條件同種子發酵罐發酵。
(4) 固體粉劑或顆粒劑型發酵液添加吸附載體後，通過真空乾燥或高溫 乾燥製備成一定粒度的粉劑或顆粒
吸附載體選用膨潤土、麥麩、次粉或澱粉； 吸附比例發酵液吸附載體重量比為1 : 1 5;
吸附後乾燥處理根據乾燥溫度、通風情況和鋪陳厚度，乾燥時間為6-36 小時，得吸附粉；
乾燥後的吸附粉，根據對產品活菌數的要求添加同類型吸附載體進行稀釋
處理，吸附粉吸附載體重量比為1 : 1 100，活菌含量在105-107個&;
或直接將發酵液離心後沉澱菌體，添加保護劑後進行冷凍乾燥處理，製備 成凍乾粉；保護劑選用海藻糖、蔗糖、牛血清蛋白、牛奶中的一種或幾種；
冷凍乾燥後的凍乾粉，根據對產品活菌數的要求添加吸附載體進行稀釋處理，凍乾粉吸附載體重量比為1 : 1 1000，活菌含量在105-107個&。
本發明的複合異養硝化細菌水質改良固體粉劑或顆粒劑型的應用，用於養
殖水塘，用量為0.5 0.7Kg/畝，米水深。
無指明情況下均是採用通用培養基培養。需要對本發明的產品進行檢測和
功能測定(降氨氮和亞硝酸氮能力)時，採用特異性培養基培養種子並在種子
發酵罐發酵，獲得的發酵液進行檢測和測定。 本發明中各組分的作用原理如下
1、 糞產鹼桿菌主要去除亞硝酸氮
實驗室結果顯示細胞乾重濃度為1.0-1.2g/L時，3天內可以將初始濃度為 50 mg/L的亞硝酸氮降低40%-45%。
2、 節桿菌主要降解氨氮，對亞硝酸氮和有機氮也有一定降解效果。 實驗室結果顯示在細胞乾重濃度為1.0-1.2 g/L時，4小時內可以將初始濃
度為50mg/L的氨氮全部快速去除。對氨氮的去除活性最高達12.5mg/g*h。
3、 本發明菌種A (糞產鹼桿菌)和菌種B (節桿菌)，配比比例(細菌細 胞乾重比例)為1 : (0.5-2)，形成複合異養硝化細菌產品，有效去除氨氮、亞 硝酸氮和有機物(TOC)。
以下組配比例為優選配方
1) 組配比例一菌種A (糞產鹼桿菌)菌種B (節桿菌)重量比為1 : 1;
2) 組配比例二菌種A :菌種B重量比為1 : 2;
3) 組配比例三菌種A :菌種B重量比為2:1;
混合發酵培養後，獲得複合細菌細胞。實驗室條件下，細胞乾重濃度為
1.0-1.5g/L時，4小時內可以將初始濃度為60-80mg/L的氨氮全部快速去除，對 亞硝酸氮的去除率達到53%-56%，對TOC的去除率達到85%-92%。 本發明的有益效果本發明與已有技術相比具有以下優點
本發明利用對水產養殖生物無害、對自然水生態環境有益無害的兩種異養 硝化細菌，通過複合配比發酵培養後，利用細菌對氨氮和亞硝酸氮的轉化作用， 減輕富營養化狀況，增加池塘溶氧含量，提高水體的透明度，營造有利於養殖 生物生存和生長的池塘生態環境。
本發明的複合異養硝化細菌水質改良產品使用方便，使用量小，每畝水面
每米水深的最小用量僅為0.5公斤；使用後效果穩定，可顯著降低池塘水體中的
氨氮、亞硝酸氮和有機物等有害物質的含量，增加水體溶氧，降低藻類密度， 提高透明度，改善池塘水質的環境質量，改善養殖生物生存條件，有效防止養 殖生物病害和突發性死亡，提高養殖生物的產量和質量。
具體實施例方式
實施例l:實驗室試驗在20立方的模擬實驗汙水池中，當氨氮濃度為40-50 mg/L時，使用上述配 方的本發明固體粉劑或顆粒劑型產品5天後，用量為0.5Kg/畝，米水深，汙水中 有機物、氨氮與亞硝酸氮的去除率分別為88%-91%、 95%-100%與40%-45%。
當氨氮濃度提升到80mg/L時，使用上述配方的本發明複合異養硝化細菌水 質改良固體粉劑或顆粒劑型產品5天後，汙水中有機物、氨氮與亞硝酸氮的去 除率分別為71°/。-75%、 80%-85%與38°/。-42%。
實施例2:在江蘇蘇州某一南美白對蝦養殖池塘使用，面積5畝，夏季高溫
(6 8月)時池塘水質過濃，水色不好，水質中氨氮、亞硝酸氮分別達到 1.29mg/L、 0.49mg/L，超標嚴重，影響南美白對蝦的生長。在一晴天上午10點 左右將上述配方的複合異養硝化細菌水質改良固體粉劑或顆粒劑型產品用於養 殖池中，用量為0.6Kg/畝，米水深。用後3天水色好轉，由濃綠色轉為淺黃綠色， 透明度增大；5天後，水體中氨氮、亞硝酸氮含量降至0.53mg/L、 0.10mg/L。
實施例3:在浙江餘姚某一翹嘴紅鉑養殖池塘使用，面積5畝，夏季高溫(6 7月)時池塘水質過濃，水色不好，水質中氨氮、亞硝酸氮分別達到1.15mg/L、 0.52mg/L,透明度僅為20cm。在一晴天上午10點將上述配方的複合異養硝化細 菌水質改良固體粉劑或顆粒劑型產品用於養殖池中，用量為0.7Kg/畝，米水深。 用後3天水色大為好轉，由藍綠色轉為淺綠色，透明度增大至32cm。 5天後水 體中氨氮、亞硝酸氮含量降至0.41mg/L、 0.13mg/L。
權利要求
1、一種複合異養硝化細菌水質改良固體粉劑或顆粒劑型的製備方法，該水質改良固體粉劑或顆粒劑型由糞產鹼桿菌CGMCC NO.1.1786和節桿菌CGMCC NO.1282組成混合菌在一定培養基和發酵溫度下發酵培養完成後，加工成固體粉劑或顆粒劑型，製得具有水體降氨氮和降亞硝酸氮作用的複合異養硝化細菌水質改良固體粉劑或顆粒劑型的微生態製劑；發酵液添加吸附載體後，通過真空乾燥或高溫乾燥製備成一定粒度的粉劑或顆粒吸附載體選用膨潤土、麥麩、次粉或澱粉；吸附比例發酵液∶吸附載體重量比為1∶1～5；吸附後乾燥處理根據乾燥溫度、通風情況和鋪陳厚度，乾燥時間為6-36小時，得吸附粉；乾燥後的吸附粉，根據對產品活菌數的要求添加同類型吸附載體進行稀釋處理，吸附粉∶吸附載體重量比為1∶1～100，活菌含量在105-107個/g；或直接將發酵液離心後沉澱菌體，添加保護劑後進行冷凍乾燥處理，製備成凍乾粉；保護劑選用海藻糖、蔗糖、牛血清蛋白、牛奶中的一種或幾種；冷凍乾燥後的凍乾粉，根據對產品活菌數的要求添加吸附載體進行稀釋處理，凍乾粉∶吸附載體重量比為1∶1～1000，活菌含量在105-107個/g。
2、 用權利要求1所述方法製備的複合異養硝化細菌水質改良固體粉劑或顆 粒劑型的應用，其特徵在於用於養殖水塘，用量為0.5 0.7Kg/畝'米水深。
全文摘要
一種複合異養硝化細菌水質改良固體粉劑或顆粒劑型的製備方法，屬於水產養殖技術及生態環境保護技術領域。本發明的水質改良固體粉劑或顆粒劑型由糞產鹼桿菌CGMCC NO.1.1786和節桿菌CGMCC NO.1282組成混合菌在一定培養基和發酵溫度28℃-32℃、發酵罐發酵24-36小時，發酵培養完成後，加工成固體粉劑或顆粒劑型，製得具有水體降氨氮和降亞硝酸氮作用的複合異養硝化細菌水質改良固體粉劑或顆粒劑型。本發明製劑使用方便，受環境條件影響小，使用量小；使用後可顯著降低池塘水體中氨氮和亞硝酸氮的含量，效果持續10-15天，改善池塘水質的環境質量及養殖生物的生存條件的同時，可有效防止養殖生物病害和突發性死亡，提高養殖生物的產量和質量。
文檔編號C02F3/34GK101565239SQ200910027019
公開日2009年10月28日 申請日期2009年5月23日 優先權日2009年5月23日
發明者王小娟, 許驕陽, 錢志林 申請人:無錫綠水之源生物科技有限公司