微生物淨水緩釋體及其製備方法
2023-12-12 20:53:27 1
專利名稱：微生物淨水緩釋體及其製備方法
技術領域：
本發明主要涉及微生物淨水處理技術，其應用於水汙染環境治理以及水產 養殖業，具體涉及固定化微生物淨水處理技術，特別涉及一種緩釋效果好的、 能治理流動水域或江河湖泊網箱養殖的水汙染的微生物淨水緩釋體及其製備方 法。
背景技術：
目前，環境治理方法以微生物修復法的應用和研究最為廣泛，因為這類方 法具有費用低、處理效果好、無二次汙染等優點。其中，在水汙染環境治理和水產養殖領域，現有技術中常採用有益活菌微 生物淨水劑。這類微生物淨水劑一般含有豐富的芽孢桿菌、沼澤紅假單胞菌、 硝化類菌、放線菌等有益菌，能夠有效去除水中氨氮和亞硝酸鹽，減輕水中的 富營養程度，改善水體汙染，並且它們的代謝產物含有胺基酸、多種生化酶、輔酶Q、類抗生素物質和抗病毒物質等，對人畜和其他生物無任何負作用。這 類有益菌在水體中復活成為優勢菌，優勢菌迅速大量繁殖，並以水體中的富營 養物質為營養源，達到減少汙染的目的。但是這類產品不管是片劑型、粉劑型 還是液體型都有很大局限性，即它們只能在封閉的且水深不超過2米的水域使 用，遇到流動水域或湖泊網箱養殖就無能為力，因為水流會將有益菌稀釋，無 法形成優勢菌來達到減少汙染的目的。因此，這一新技術作用受到很大局限性， 有益活菌微生物淨水劑自從問世5年來， 一直無法在江河湖泊網箱養殖和流動 水域的水汙染治理中使用。近年來，固定化微生物淨水技術也開始在汙水處理領域得到應用，通過將 有淨水功能的有益菌固定在載體上來防止水流將有益菌稀釋。早期的載體如海 藻酸納、聚乙烯醇等凝膠穩定性很差。也有採用陶粒作為載體的，靠表面的掛 膜作用和物理吸附作用與微生物進行結合，作用力較弱，不能有效結合，耐衝 擊性能很差。發明專利"功能化陶粒載體及其固定化微生物處理汙水技術"(中 國專利號02129972.2)中公開了 一種用於淨水處理的功能化的大孔陶粒載體， 其孔表面帶有環氧基或伯氨基反應性官能團，通過添加交聯劑將微生物菌固定 在陶粒上，由於有物理吸附和價鍵的雙重作用， 一方面大大提高了穩定性、耐衝洗性能，微生物菌不容易脫落，另外也提高了微生物菌的負載量以及微生物 菌的增殖，總的來說，達到了提高汙水處理效率的目的，但是這種方法製成的 產品，完全靠化學交聯將微生物菌吸附在載體的表面上，製作成本大，且緩釋 效果差，只能用於觀賞魚或景觀水等小水體使用，不適合大面積流動水域。發明內容本發明的目的在於克服上述缺點提供一種可以用於流動水域或江河湖泊網 箱養殖的水汙染治理且緩釋效果好的微生物淨水緩釋體，該微生物淨水緩釋體 包括多孔天然礦石顆粒、著床於所述多孔天然礦石顆粒的孔隙中的微生物淨水 菌或菌群、以及在著床前已附著於所述多孔天然礦石顆粒孔隙中的供所述微生 物淨水菌或菌群使用的固體培養基，所述的多孔天然礦石顆粒的大小為10目 60目，所述的微生物淨水菌或菌群適用於固體發酵。上述微生物淨水緩釋體採用了多孔天然礦石顆粒作為載體， 一方面，多孔 天然礦石顆粒上的孔隙為微生物淨水菌或菌群的著床提供了良好的環境；另一 方面，當微生物淨水緩釋體放置於水中，孔隙內的微生物淨水菌或菌群復活， 並開始繁殖，在多孔天然礦石顆粒周圍生長從而形成水中的優勢菌，即能在水 體局部形成具有高濃度淨水菌或菌群的複合體，隨水體流動，逐步吸收水中的 氨氮有機物和亞硝酸鹽等，達到淨水的目的；特別是，多孔天然礦石顆粒作為 微生物菌的載體，在與微生物菌結合的同時還具有較佳的緩釋功能。多孔天然 礦石顆粒的孔隙表面通過物理吸附作用與微生物淨水菌或菌群結合，這個結合 力比一般的陶粒載體或其他載體的強，因此微生物菌在多孔天然礦石顆粒的孔 隙內著床後不會在水流衝擊下輕易脫落，同時這個結合力比上述的功能化陶粒 載體的弱，因此隨水體流動時，多孔天然礦石顆粒能緩慢釋放孔內的活菌(根 據孔徑大小的不同，釋放周期一般在15天 30天)，釋放的活菌快速發揮淨水 作用的同時，也被水稀釋或衝散，因此也不會對水體原有的生態環境造成破壞 或其他不良影響。上述微生物淨水緩釋體須在乾燥或接近乾燥的狀態下保存，使用時，置入 需要進行淨化處理的水體中。所述的多孔天然礦石顆粒優選桎石、沸石或硅藻土，這些多孔天然礦石的 孔隙非常多，不僅更有利於著床，同時也具有更好的緩釋功能。所述的多孔天然礦石顆粒為球體狀或近似球體狀。因為球體狀的微生物淨水緩釋體，放置水中，耐衝擊性能好，更適合於流動水域。所述的微生物淨水菌或菌群為能夠有效降解水中氨氮和亞硝酸鹽且對人畜 和其他生物無害的有益菌或菌群，例如常用的有芽孢桿菌、沼澤紅假單胞菌、 硝化類菌、放線菌等有益菌，以及這些有益菌的複合菌群。已著床於多孔天然礦石顆粒的孔隙中的微生物淨水菌或菌群通過粘合劑與 多孔天然礦石顆粒粘合，所述的粘合劑在乾燥時能起到粘合效果，但遇水會崩 解。該粘合劑能夠使得微生物菌的著床更穩定，同時不會影響到緩釋效果。一 般粘合劑選用由天然材料製成的，優選糊精。本發明還提供了製備上述微生物淨水緩釋體的方法，其中，首先選取適用 於固體發酵的微生物淨水菌或菌群、10目 60目多孔天然礦石顆粒、以及適用 於所述微生物淨水菌或菌群的固體培養基，製備步驟如下(1) 向所述固體培養基中加入多孔天然礦石顆粒和適量生石灰水後充分混 合均勻後，對所得的固體混合物進行高壓滅菌，所述的適量生石灰水能將所述 混合物的PH值調節在6. 5 7. 2;(2) 滅菌後的固體混合物冷卻至25'C 40'C後，將培養合格的微生物淨水 菌或菌群接種在所述固體混合物上進行發酵培養直至多孔天然礦石顆粒的孔隙 中長滿或接近長滿菌，接種量在lX106 6X106個/g，所述發酵培養的條件無 菌，溫度28。C 40'C ，溼度45% 60% ， PH值保持在6. 5 8. 5，發酵時間30h 48h;(3) 對步驟(2)所得的發酵物進行乾燥，乾燥溫度為30'C 5(TC，當發 酵物水分含量不大於10%時，乾燥完成，所述的粘合劑在乾燥時能起到粘合效 果，但遇水崩解；(4) 對步驟(3)所得的乾燥好的發酵物進行過篩，使得長滿或接近長滿 菌的多孔天然礦石顆粒與其他物質分開，得到的長滿或接近長滿菌的多孔天然 礦石顆粒即微生物淨水緩釋體。所述的多孔天然礦石顆粒優選桎石、沸石或硅藻土。 所述的多孔天然礦石顆粒優選球體狀或近似球體狀。所述的微生物淨水菌或菌群為能夠有效降解水中氨氮和亞硝酸鹽且對人畜和其他生物無害的有益菌或菌群。步驟(4)中，可以在乾燥後期向發酵物噴灑粘合劑，使所述的粘合劑均勻灑在多孔天然礦石上，所述的粘合劑優選糊精。對步驟(4)過篩得到的長滿或接近長滿菌的多孔天然礦石顆粒置入混合機 進行均勻混合後，導入壓片機中進行壓片，可將其壓製成球狀、片狀或圓柱狀。
具體實施方式
以下結合實施例來進一步闡述本發明的微生物淨水緩釋體及其製備方法。實施例1首先進行材料的選取微生物菌選用芽孢桿菌，多孔天然礦石顆粒選用20目的桎石顆粒，固體培養基選用麩皮、豆粕、玉米粉、米糠的混合物(要求麩皮、豆粕、玉米粉、米糠無雜質、無黴變，且各組分的重量比如下麩皮豆 粕玉米粉=6.5 8: 1 2.5: 1 1.5),多孔天然礦石與固體培養基之間的重 量比為l: 2左右，固體培養基中添加了少量的微量元素，且經過滅菌後使用。 製備步驟如下(1) 向固體培養基中加入桎石顆粒和適量生石灰水後充分混合均勻後，對 固體混合物進行高壓滅菌，適量生石灰水能將所述混合物的PH值調節在6.5 7.2;高壓滅菌的條件如下滅菌溫度12rC，壓力0.1MPa，並保持30分鐘。(2) 滅菌後的固體混合物冷卻至37'C後，將培養合格的芽孢桿菌接種在固 體混合物上(接種量在lX106 6X106個/g),並置入密閉無菌容器中進行發酵 培養，接種好的料均勻攤鋪在底部多孔的金屬盤內，料厚lcm 5cm，再將料盤 放到無菌培養室(P2級生化實驗室標準)的培養架上，層層疊放。發酵培養的 條件無菌，溫度28'C 4(TC，溼度45% 60%， PH值保持在6. 5 8. 5，發 酵時間30h 48h。得到的發酵產物呈深黃褐色，帶有濃濃的香味。此時，桎石 顆粒中密布的空隙中已長滿了菌種，活菌含量一般不少於150億個/克。注發 酵時， 一般定期翻動物料以降低溫度，保持蓬鬆，同時也可使接種更均勻。(3) 對步驟(2)所得的發酵物進行乾燥，乾燥溫度為30'C 50'C,在幹 燥後期向發酵物噴灑糊精水，使糊精水均勻灑在多孔天然礦石顆粒上。當發酵 物水分含量不大於10%時，乾燥完成；(4) 對步驟(3)所得的乾燥好的發酵物進行過篩，使得長滿或接近長滿 菌的多孔天然礦石顆粒與其他物質分開，得到的長滿或接近長滿菌的桎石顆粒 即微生物淨水緩釋體。對步驟(4)過篩得到的長滿或接近長滿菌的桎石顆粒置入混合機進行均勻混合後，導入壓片機中進行壓片，可將其壓製成球狀、片狀或圓柱狀，例如制 備呈200g/個的微生物淨水緩釋體。採用上述製備方法得到的微生物淨水緩釋體，將其按每IO米距離懸掛一個 在城市自來水廠的取水口柵欄處，每天換一個，在多孔天然礦石顆粒周圍生長 從而形成水中的優勢菌，即能在水體局部形成具有高濃度淨水菌的複合體，隨 水體流動，逐步吸收水中的氨氮有機物和亞硝酸鹽等，控制水體中的藻類生長， 另一方面孔內的活菌隨著水流逐步釋放，能注入蓄水池快速發揮作用，且釋放 的活菌被水稀釋或衝散後不會對水域中的生態環境造成其他不良影響。上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的是讓熟悉此項技術 的人士能夠了解本發明並加以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍，凡根 據本發明的精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍內。
權利要求
1. 一種微生物淨水緩釋體，其特徵在於所述的微生物淨水緩釋體包括多孔天然礦石顆粒、著床於所述多孔天然礦石顆粒的孔隙中的微生物淨水菌或菌群、以及在著床前已附著於所述多孔天然礦石顆粒孔隙中的供所述微生物淨水菌或菌群使用的固體培養基，所述的多孔天然礦石顆粒的大小為10目～60目，所述的微生物淨水菌或菌群適用於固體發酵。
2、 根據權利要求l所述的微生物淨水緩釋體，其特徵在於所述的多孔天 然礦石顆粒為桎石、沸石或硅藻土。
3、 根據權利要求l所述的微生物淨水緩釋體，其特徵在於所述的多孔天 然礦石顆粒為球體狀或近似球體狀。
4、 根據權利要求l所述的微生物淨水緩釋體，其特徵在於所述的微生物 淨水菌或菌群為能夠有效降解水中氨氮和亞硝酸鹽且對人畜和其他生物無害的 有益菌或菌群。
5、 根據權利要求l所述的微生物淨水緩釋體，其特徵在於已著床於多孔 天然礦石顆粒的孔隙中的微生物淨水菌或菌群通過粘合劑與多孔天然礦石顆粒 粘合，所述的粘合劑在乾燥時能起到粘合效果，但遇水會崩解。
6、 根據權利要求5所述的微生物淨水緩釋體，其特徵在於所述的粘合劑 為糊精。
7、 一種製備微生物淨水緩釋體的方法，其特徵在於首先選取適用於固體 發酵的微生物淨水菌或菌群、10目 60目多孔天然礦石顆粒、以及適用於所述 微生物淨水菌或菌群的固體培養基，製備步驟如下(1) 向所述固體培養基中加入多孔天然礦石顆粒和適量生石灰水後充分混 合均勻後，對所得的固體混合物進行高壓滅菌，所述的適量生石灰水能將所述 混合物的PH值調節在6.5 7.2;(2) 滅菌後的固體混合物冷卻至25'C 4(TC後，將培養合格的微生物淨水 菌或菌群接種在所述固體混合物上進行發酵培養直至多孔天然礦石顆粒的孔隙 中長滿或接近長滿菌，接種量在lXl(T 6X106個/g,所述發酵培養的條件無 菌，溫度28°C 40°C ，溼度45% 60% ， PH值保持在6.5 8.5，發酵時間30h 48h;(3) 對步驟(2)所得的發酵物進行乾燥，乾燥溫度為30'C 5(TC，當發 酵物水分含量不大於10%時，乾燥完成，所述的粘合劑在乾燥時能起到粘合效 果，但遇水崩解；(4)對步驟(3)所得的乾燥好的發酵物進行過篩，使得長滿或接近長滿 菌的多孔天然礦石顆粒與其他物質分開，得到的長滿或接近長滿菌的多孔天然 礦石顆粒即微生物淨水緩釋體。
8、 根據權利要求7所述的製備微生物淨水緩釋體的方法，其特徵在於所 述的多孔天然礦石顆粒為桎石、沸石或硅藻土。
9、 根據權利要求7所述的製備微生物淨水緩釋體的方法，其特徵在於所述的多孔天然礦石顆粒為球體狀或近似球體狀。
10、 根據權利要求7所述的製備微生物淨水緩釋體的方法，其特徵在於-所述的微生物淨水菌或菌群為能夠有效降解水中氨氮和亞硝酸鹽且對人畜和其 他生物無害的有益菌或菌群。
11、 根據權利要求7所述的製備微生物淨水緩釋體的方法，其特徵在於 步驟(4)中，可以在乾燥後期向發酵物噴灑粘合劑，使所述的粘合劑均勻灑在多孔天然礦石顆粒上，所述的粘合劑在乾燥時能起到粘合效果，但遇水會崩解。
12、 根據權利要求11所述的製備微生物淨水緩釋體的方法，其特徵在於所述的粘合劑為糊精。
13、 根據權利要求7所述的製備微生物淨水緩釋體的方法，其特徵在於 對步驟(4)過篩得到的長滿或接近長滿菌的多孔天然礦石顆粒置入混合機進行 均勻混合後，導入壓片機中進行壓片，可將其壓製成球狀、片狀或圓柱狀。
全文摘要
本發明涉及一種固定化微生物淨水處理技術，其中公開了一種緩釋效果好的、能治理流動水域或江河湖泊網箱養殖的水汙染的微生物淨水緩釋體及其製備方法，該微生物淨水緩釋體採用多孔天然礦石顆粒作為載體，微生物淨水菌或菌群著床於多孔天然礦石顆粒的孔隙中。使用時置於水中，孔內的微生物菌復活，在多孔天然礦石顆粒周圍生長形成優勢菌，逐步吸收水中的氨氮有機物和亞硝酸鹽等，達到淨水的目的，特別適用治理流動水域汙染。另外多孔天然礦石顆粒還具有較佳的緩釋功能，隨水體流動，能緩慢釋放孔內的活菌，釋放的活菌被水稀釋或衝散，因此不會對水體原有的生態環境造成不良影響。
文檔編號C02F3/34GK101264985SQ20081002378
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月18日 優先權日2008年4月18日
發明者鵬 喬, 吳自榮, 孫玉華, 張鯤鵬, 郭大磊 申請人:崑山工研院華科生物高分子材料研究所有限公司