海水工廠化養殖循環水淨化系統中生物膜快速構建方法
2023-12-05 07:56:51 2
專利名稱：海水工廠化養殖循環水淨化系統中生物膜快速構建方法
技術領域：
本發明是屬於海水工廠化養殖循環水淨化系統中快速構建生物膜的技術，是一種 在海水工廠化養殖淨化系統中進行循環水淨化的快速構建生物膜方法。
背景技術：
近年來，隨著養殖技術水平的提高，我國海水養殖產業得到迅速發展，出現了多品 種、多形式、多產業帶的發展局勢，產生了巨大的經濟和社會效益。目前海水養殖方式主要 有三種，靜水養殖、流水養殖和循環水養殖。靜水養殖適用於池塘養殖，池塘面積大，日換水 量相對較小；流水養殖適用於小水體，諸如小型精養池、室內工廠化養殖等。前兩者，對水資 源浪費極大，而且會造成環境的生態汙染。循環水養殖則以「節能、環保、可持續」等優點使 其成為水產養殖業發展的重要方向之一。循環水養殖具有一整套設施齊全的水處理設備， 其中包括微濾機(或弧形篩)、蛋白分離器、生物淨化池、氣浮除氣裝置、綜合調溫池、高效 溶氧器、紫外線殺菌裝置、水質在線自動監控裝置等設施設備組成，經過對水中固體顆粒、 膠體顆粒、溶解性有機物、氨氮、有害氣體以及致病微生物等有害物質的清除，達到使水淨 化和循環利用的目的。其核心部分是生物淨化池，生物淨化池中生物膜的形成與優劣直接 關係到循環水處理系統的淨化水平和能力。成熟的生物膜具有很強的吸附能力，當廢水流經生物膜時，生物膜吸附水中有機 物和「三態氮」等，由於生物膜淨化方法對環境友好，費用低廉，適用於各種易變化的水域條 件，是一項有發展前途的「綠色」海水養殖的汙染控制技術。然而，現在的生物掛膜技術還很落後，一般都是採用自然條件掛膜。自然掛膜方法 需要提前40天進行，構建周期長，影響了養殖生產計劃；培養生物膜期間，也不承載養魚， 設備空轉增加了成本；另外，易生雜菌、病原菌，缺乏具有良好淨化功能的目的菌。沒有生物 膜的循環水系統就沒有良好的水質處理效果，換言之，生物膜構建技術成為當前工廠化循 環水養殖模式發展推廣的制約性因素。為此，建立一種具有操作簡單、掛膜時間短、成本低廉、淨化效果好的快速掛膜技 術方法，是一項產業急需的工作任務，它也將具有廣闊的應用和推廣前景。目前，尚未見有 該方面的研究報導。
發明內容
本發明的目的是提供一種能夠在海水工廠化循環水養殖系統中快速構建生物膜 的技術方法，以解決傳統自然掛膜周期長、容易汙染等不足。通過使用這種方法可以快速構 建有效的生物膜，所構建的生物膜對養殖汙水有理想的淨化效果。本發明是按以下方法實現的，其步驟包括1、生物膜膜基即為SZ膠體複合物的制 備2、組合淨化菌的製備；3、生物膜的快速構建。1、生物膜膜基即為SZ膠體複合物的製備它是由超微黃色粘土和沸石粉組成，黃 色粘土和沸石粉經200目紗絹過濾後按質量比4 1的比例混合組成，；再按照5g/L的濃
3度將粘土和沸石粉混合物溶於海水中，充分曝氣混勻後形成的膠體狀溶液，即SZ膠體複合 物。2、組合淨化菌的製備組合淨化菌是枯草芽孢桿菌Bacillus subtilis，澱粉液化 芽孢桿菌 Bacillus amyloliquefaciens、硝化螺菌 Nitrospira sp.、嗜鹽單胞菌 Halomon sp.四株耐低溫的水質淨化細菌組成，用胰蛋白腖大豆肉湯培養基分別對4株水質淨化菌 進行振蕩擴大培養24 36h，使其菌株終濃度達到109CFU/ml，然後將4株水質淨化菌進行 等比例混合，配製成為組合淨化菌。3、生物膜的快速構建將「SZ膠體複合物」通臭氧消毒20min後，與組合淨化菌一 起投放入有生物載體的養殖廢水中，其中「SZ膠體複合物」用量為每立方水體用4 5L，水 質淨化菌各菌株的終濃度為103CFU/ml，充分曝氣培養4 5天，可看到生物載體上有較多 黃色附著物，生物膜構建完成。本發明與已有技術對比其特點1、本發明屬於海水循環處理系統中生物膜的快速構建，這種方法適用於高溫及低 溫下養殖廢水處理，特別是在低溫條件下，細菌更是難以生長繁殖，本發明篩選了低溫條件 下能夠生長繁殖的水質淨化菌，使低溫下生物膜的快速構建成為了現實。2、本發明所用時間短，4-5天即可完成生物膜的構建，與傳統的掛膜方法相比，大 大的縮短了時間，且操作方法簡單、成本低廉、無毒副作用，可以適用於大規模水循環系統 中生物濾池的構建。3、本方法首次創建了快速構建生物膜技術，適應當前以地下井海水為水源的鮃鰈 類循環水養殖模式，對推廣封閉式循環水養殖提供了理論依據和技術支撐。
具體實施例方式下面通過在煙臺開發區天源水產有限公司的應用實施例，詳細敘述本發明的構建 方法它的方法步驟包括1、生物膜膜基即為SZ膠體複合物的製備2、組合淨化菌的制 備；3、生物膜的快速構建。在天源封閉式循環水大菱鮃養殖系統中設計一個生物濾池，濾池大小為 36mX 1. 8mX 1. 7m,生物濾池掛膜前，將生物載體垂直吊裝懸掛在濾池中，用KMNO4消毒後向 生物濾池中注入約IOOm3海水。1、生物膜膜基即為SZ膠體複合物的製備粘土取自東營市某地溝渠底部的膠泥，土色呈黃色，土質粘性較大，沙礫含量極 少。將所取得的膠泥乾燥後，用超微粉碎機粉碎，用200目紗絹過濾，得到超微粉碎的粘土， 再將市場上購得的沸石粉，用200目紗絹過濾，得到超微粉碎的沸石粉，按照質量比粘土 沸石粉=4 1的比例將粘土和沸石粉充分混勻。在容積為Im3的塑料大桶中注入500L海 水，同時加入2. 5kg粘土和沸石粉的混合物，強力通氣使水翻動Id製備成膠體懸液，即「SZ 膠體複合物」(濃度為5g/L)，該SZ膠體複合物附著到生物載體上之後可形成一個疏鬆的環 境，有利於細菌的附著。並且該膠體還能為細菌提供營養使得細菌能在上面生長。2、組合淨化菌的製備組合淨化菌是由經過大量實驗篩選得到的四株耐低溫的水質淨化細菌組
4成，他們分別是枯草芽孢桿菌Bacillus subtilis,澱粉液化芽孢桿菌Bacillus amyloliquefaciens、硝化螺Nitrospira sp.、嗜鹽單胞菌Halomonas sp.。各菌株主要作用 是枯草芽孢桿菌可以轉化吸收養殖水體或各種汙水體中氮元素，分解有機物和降低COD ； 澱粉液化芽孢桿菌可以降解氨氮；硝化螺菌可以降解亞硝酸鹽；嗜鹽單胞可以分解有機物 和降低COD ；用胰蛋白腖大豆肉湯培養基將實驗室分離得到的四株水質淨化菌振蕩培養24h， 使其濃度達到109CFU/ml，將四株細菌按照等比例混勻製備成組合淨化菌。3、生物膜的快速構建將上述步驟中製備的「SZ膠體複合物」靜止20min，去其沉澱，通臭氧消毒20min， 向約500L膠體溶液加入IOOmL組合淨化菌液，充分攪拌混勻後向生物池中潑灑，用量為每 m3水體用4 5L 「SZ膠體複合物」，各水質淨化菌的終濃度為103CFU/ml。潑灑完畢後，充 分曝氣培養。每天觀察「SZ膠體複合物」的上膜情況，包括淨水衝洗、白色紙巾擦拭、顯微鏡 觀察。試驗過程中，第1 2天可見白色透明狀生物載體表面有淡黃色物質附著，但是不牢 固，用淨水衝洗時很容易衝洗乾淨。試驗進行到第4天，即可看到黃色附著物比較牢固，淨 水衝洗後依然有淡黃色的物質附著在生物載體表面，光線充足的情況下，肉眼即可看到光 滑的載體表面變得粗糙。試驗進行到第5天，可以看到針狀生物載體上黃色粘附物較多，淨 水衝洗不掉，用白色紙巾擦拭，可以看到紙巾上明顯有黃色痕跡留下，顯微觀察可以發現載 體表面有黃色的顆粒狀物質，標誌著掛膜完成。掛膜成熟後，開啟整套循環水養殖系統，循環流程為養殖廢水經微濾機去除殘餌、 糞便等大顆粒懸浮物，再經臭氧-蛋白質分離器分離出小顆粒的可溶性和非可溶性懸浮物 後，進入生物濾池去除氨氮、亞硝氮及COD等水溶性有害物質，經紫外線殺菌消毒後進入養 殖池進行循環利用。循環系統運行1個月，各水質條件穩定後，檢測生物濾池進出水口的氨 氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽和COD含量，得出本方法所構建的生物膜對養殖循環水中的氨氮、硝 酸鹽、亞硝酸鹽和COD的去除率分別達到23%、72. 6%、73%和78. 3% (表1)，水質淨化效 果明顯。本方法首次創建了快速構建生物膜技術，大大縮短了培養時間，操作方法簡單，成 本低廉，適應當前以地下井海水為水源的鮃鰈類循環水養殖模式，對推廣封閉式循環水養 殖提供了理論依據和技術支撐，為提升水產養殖技術具有重要的現實意義。表1本方法所構建的生物膜水質淨化效果
權利要求
一種海水工廠化養殖循環水淨化系統中生物膜快速構建方法，其特徵在於它的方法步驟包括(1)、生物膜膜基即為SZ膠體複合物的製備(2)、組合淨化菌的製備；(3)、生物膜的快速構建；(1)、生物膜膜基即為SZ膠體複合物的製備它是由黃色粘土和沸石粉組成，將黃色粘土和沸石粉超微粉碎，經200目紗絹過濾後按質量比4∶1的比例混合形成；再按照5g/L的濃度將粘土和沸石粉混合物溶於海水中，充分曝氣混勻後形成的膠體狀溶液，即SZ膠體複合物；(2)、組合淨化菌的製備組合淨化菌是由枯草芽孢桿菌Bacillus subtilis，澱粉液化芽孢桿菌Bacillus amyloliquefaciens、硝化螺菌Nitrospira sp.、嗜鹽單胞菌Halomonas sp.四株耐低溫的水質淨化細菌組成，用胰蛋白腖大豆肉湯培養基分別對4株水質淨化菌進行振蕩擴大培養24～36h，使其菌株終濃度達到109CFU/ml，然後將4株水質淨化菌進行等比例混合，配製成為組合淨化菌；(3)、生物膜的快速構建將「SZ膠體複合物」通臭氧消毒20min後，與組合淨化菌一起投放入有生物載體的養殖廢水中，其中「SZ膠體複合物」用量為每立方水體用4～5L，水質淨化菌各菌株的終濃度為103CFU/ml，充分曝氣培養4～5天，可看到生物載體上有較多黃色附著物，生物膜構建完成。
全文摘要
一種海水工廠化養殖循環水淨化系統中生物膜快速構建方法，是由SZ膠體複合物和組合淨化菌組成，SZ膠體複合物是由黃色粘土和沸石粉混合形成，組合淨化菌劑是由枯草芽孢桿菌、澱粉液化芽孢桿菌等四株耐低溫的水質淨化細菌組成；SZ膠體複合物與組合淨化菌一起潑入含有生物載體的生物池中，通氣掛膜4～5d，即可構建成具有穩定結構的生物膜。經過檢驗，該生物膜對養殖廢水具有良好的淨化效果，經過生物淨化池之後水體中氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽和COD的去除率分別達到23％、72.6％、73％和78.3％。該生物膜構建方法具有方法簡單、構建周期短、水質淨化效果好的優點，適用於大規模海水工廠化養殖循環水系統中生物濾池的構建。
文檔編號C02F3/00GK101948164SQ20101027893
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月13日 優先權日2010年9月13日
發明者廖梅傑, 曲江波, 曹磊, 梁友, 王印庚, 王庚申, 葛巖, 高淳仁 申請人:中國水產科學研究院黃海水產研究所