一種固定化藻菌球及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及一種固定化藻菌球、其制備方法、其培養(yǎng)方法及應(yīng)用，所述的固定化藻菌球，由蛋白核小球藻、光合細(xì)菌、包埋材料組成，其制備方法主要是將培養(yǎng)的蛋白核小球藻和光合細(xì)菌在一定比例下滴入海藻酸鈉溶液中，用玻璃棒充分?jǐn)嚢枋蛊浠旌暇鶆蚝?，滴入氯化鈣溶液中，交聯(lián)后制得。本發(fā)明制得的固定化藻菌球凈化水產(chǎn)養(yǎng)殖排放水效果好，既可發(fā)揮藻類的凈化功能，又可發(fā)揮菌的凈化作用，具有雙重凈化效果，這種固定藻菌球的有一定的密度和機(jī)械強(qiáng)度,小球不易破碎,易于沉入水底,可以發(fā)揮更好的凈化效果。發(fā)明還提供了該固定化藻菌球的繼續(xù)培養(yǎng)方式，簡(jiǎn)單易行，成本低，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】
_種固定化藻菌球及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種固定化藻菌球及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著世界人口的增長(zhǎng)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一度被稱為"不可枯竭"的漁業(yè)資源變得 日益稀缺。為滿足人類對(duì)優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的需求，各主要漁業(yè)國(guó)家更加關(guān)注水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，使其迅 速成為世界食品生產(chǎn)中發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)之一。特別是我國(guó)的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，近年來在全球動(dòng) 物性食品生產(chǎn)中增長(zhǎng)最快。但是，由于養(yǎng)殖過程中存在大量餌料投入、大量用藥和大量換水 等一系列問題，使得養(yǎng)殖水環(huán)境污染日益嚴(yán)重，養(yǎng)殖環(huán)境惡化引起病害頻繁發(fā)生，養(yǎng)殖產(chǎn)品 質(zhì)量下降。對(duì)于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染的治理國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有很多研究，根據(jù)作用的機(jī)理的不同，國(guó) 內(nèi)外水產(chǎn)養(yǎng)殖污染凈化方法主要分為三大類:物理凈化方法、化學(xué)凈化方法和生物凈化方 法。其中生物凈化法主要有活性污泥法、生物膜法生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物流化床、生物接 觸氧化法、藻類處理技術(shù)、微生物處理技術(shù)，人工濕地技術(shù)、多介質(zhì)土壤層技術(shù)等。
[0003] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種固定化藻菌球，該固定化藻菌球具有 很好的凈化水產(chǎn)養(yǎng)殖排放水，既可發(fā)揮藻類的凈化功能，又可發(fā)揮菌的凈化作用，具有雙重 凈化效果，同時(shí)藻類的代謝物和死亡藻類可被菌群分解轉(zhuǎn)化，細(xì)菌分解產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)物又可 為藻類生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種固定化藻菌球、其制備方法、其培養(yǎng)方法及應(yīng)用，該固定 化藻菌球具有很好的凈化水產(chǎn)養(yǎng)殖排放水能力。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)效果，本發(fā)明是通過如下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種固定化藻菌球的制備方法包括：
[0007] (a)將75-85ml的0.9-1.1 X 106個(gè)/ml的蛋白核小球藻溶液用高速離心機(jī)離心后去 掉清液，用去離子水稀釋至0.9-1. lml，得到濃縮蛋白核小球藻溶液；
[0008] (b)將75-85ml的0.9-1.1 X 108個(gè)/ml的光合細(xì)菌溶液用高速離心機(jī)離心后去掉清 液，用去離子水稀釋至0.9-1. lml，得到濃縮光合細(xì)菌溶液；
[0009] (c)將步驟(a)制得的濃縮蛋白核小球藻溶液、步驟(b)制得濃縮光合細(xì)菌溶液和 質(zhì)量濃度1.9-2.1 %的海藻酸鈉溶液按1:2.5-3.5:18-22的體積比混合均勻成備用溶液；
[0010] (d)將步驟(c)制得的備用溶液勻速滴入到的質(zhì)量濃度6 %氯化鈣溶液中，所述備 用溶液和所述氯化鈣溶液體積比為1:4.5-5.5,交聯(lián)形成固定化藻菌球。
[0011 ] 所述步驟(a)和步驟(b)中的高速離心機(jī)離心條件為2800-3200轉(zhuǎn)/min，離心5-7min〇
[0012] 所述步驟(c)中的混合方法為用玻璃棒攪拌1.5-2.5小時(shí)。
[0013] 所述步驟(d)中的交聯(lián)時(shí)間為22-26小時(shí)，交聯(lián)溫度為2_6°C。這樣可以使固定化藻 菌球強(qiáng)度更高，不易破碎。
[0014] 根據(jù)以上方法制得的固定化藻菌球。
[0015] 所述固定化藻菌球的半徑為1.9-2.1mm，密度為1.120-1.122g/cm3,機(jī)械強(qiáng)度為 0.0734-0.0736N/mm 2的固定藻菌球。這樣的小球可以沉入水底，更利于菌藻的凈水效果。
[0016] 將所述固定化藻菌球放入NH4Cl，NaN〇2和K2HP〇4配制含NH4+中N含量為9-llmg/L， NO/中N含量為1 · 1-1 · 3mg/L，P含量為4.5-5 · 5mg/L的培養(yǎng)液中，在溫度25士 1°C、光強(qiáng)度為 2000-4000LX、光暗比12h:12h的條件下培養(yǎng)3-5天。
[0017] 所述固定化藻菌球在凈化水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中的應(yīng)用。
[0018] 所述固定化藻菌球在環(huán)境治理方面的應(yīng)用。
[0019] 本發(fā)明的有益效果是：
[0020] 1、本發(fā)明制得的固定化藻菌球具有很好的凈化水產(chǎn)養(yǎng)殖排放水，既可發(fā)揮藻類的 凈化功能，又可發(fā)揮菌的凈化作用，具有雙重凈化效果，同時(shí)藻類的代謝物和死亡藻類可被 菌群分解轉(zhuǎn)化，細(xì)菌分解產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)物又可為藻類生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
[0021] 2、這種固定藻菌球的密度為1.120-1.122g/cm3，機(jī)械強(qiáng)度為0.0734-0.0736N/mm 2， 小球不易破碎，易于沉入水底，可以發(fā)揮更好的凈化效果。
[0022] 3、本發(fā)明提供了該固定化藻菌球的繼續(xù)培養(yǎng)方式，只需將其放入NH4CI，NaN02和 K2HP〇4配制的培養(yǎng)液中，在一定條件下即可繼續(xù)培養(yǎng)，提高了固定化藻菌球的產(chǎn)率。
[0023] 4、本發(fā)明采用的該固定化藻菌球的繼續(xù)培養(yǎng)方式，簡(jiǎn)單易行，成本低，可實(shí)現(xiàn)大規(guī) 模的工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：
[0025] 實(shí)施例1
[0026] 分別用100mL量筒分別量取80mL培養(yǎng)的106個(gè)/ml的蛋白核小球藻和80mL的10 8個(gè)/ ml光合細(xì)菌，用NF1200臺(tái)式離心機(jī)離心，3000轉(zhuǎn)/min，離心6min，去掉上清液。用去離子水稀 釋至lmL。將蛋白核小球藻3mL和光合細(xì)菌lmL充分混合均勻。移液槍分別吸取蛋白核小球藻 3mL，光合細(xì)菌lmL，藻菌混合液4mL分別加入到20mL充分溶解的2 %海藻酸鈉溶液中，用玻璃 棒充分?jǐn)嚢?h，使其混合均勻。用20mL注射器吸取混有藻、菌、藻菌的2%海藻酸鈉溶液，安 裝16號(hào)針頭，分別勻速滴入到100mL預(yù)冷的6%氯化鈣溶液中，形成固定化藻菌球。將小球在 氯化鈣溶液中室溫交聯(lián)24小時(shí)，得到平均半徑為2mm，平均密度為1.121g/cm 3,平均機(jī)械強(qiáng) 度為0.0735N/mm2的固定藻菌球。
[0027] 實(shí)施例2
[0028] 將實(shí)施例1中的固定化藻菌球放入NH4CI，NaN02和K2HP〇4配制含NH4+中N含量為 1 Omg/L，N02+中N含量為1 · 2mg/L，P含量為5mg/L的培養(yǎng)液中，投放密度為2 · 8 X 105個(gè)/m3，在 溫度25°C、光強(qiáng)度為3000LX、光暗比12h: 12h的條件下培養(yǎng)4天，得到馴化的固定化藻菌球， 藻濃度增大3.2倍，菌濃度增大6.8倍，使藻菌球適應(yīng)投放環(huán)境，以便于實(shí)施投放。
[0029] 實(shí)施例3
[0030] 上海松江養(yǎng)殖池塘，使用前該水體可溶性TP為5mg/L，氨氮為10mg/L，C0D為80mg/ L，使用實(shí)施例1里的固定化藻菌球，投放密度為2\105個(gè)/1113，每個(gè)為0.04±0.018，使用后該 水體可溶性TP為1 · 8mg/L，氨氮為1 · 2mg/L，C0D為20mg/L。
[0031] 實(shí)施例4
[0032] 以下實(shí)施例的檢測(cè)方法為可溶性TP的測(cè)定采用鉬-銻-抗分光光度法，NH4+-N的測(cè) 定采用納氏試劑法，C0D的測(cè)定采用重鉻酸鉀法。
[0033] (1)固定化藻菌球
[0034]將實(shí)施例1里的制得固定藻菌球用去離子水沖洗小球三次后，加入到5L配好的模 擬養(yǎng)殖水中，投放密度為2 X 105個(gè)/m3。采用MGC-350BPY-2光照培養(yǎng)箱，在溫度25士 1°C、光強(qiáng) 于3000Lx、光暗比12h: 12h的條件下進(jìn)行水處理。
[0035] (2)單獨(dú)固定化蛋白核小球藻球
[0036] 用100mL量筒量取80mL培養(yǎng)的106個(gè)/ml的蛋白核小球藻，用NF1200臺(tái)式離心機(jī)離 心，3000轉(zhuǎn)/min，離心6min，去掉上清液。用去離子水稀釋至lmL。用移液槍吸取蛋白核小球 藻4mL加入到20mL充分溶解的2 %海藻酸鈉溶液中，用玻璃棒充分?jǐn)嚢?h，使其混合均勻后， 用20mL注射器吸取，安裝16號(hào)針頭，分別勻速滴入到100mL預(yù)冷的6%氯化鈣溶液中，形成固 定化蛋白核小球藻，將小球在氯化鈣溶液中室溫交聯(lián)24h。之后用去離子水沖洗小球三次。 把小球加入到5L配好的模擬養(yǎng)殖水中，投放密度為2 X 105個(gè)/m3。采用MGC-350BPY-2光照培 養(yǎng)箱，在溫度25 士 1°C、光強(qiáng)于3000LX、光暗比12h:12h的條件下進(jìn)行水處理。
[0037] (3)單獨(dú)固定化光合細(xì)菌球
[0038] 用100mL量筒量取80mL培養(yǎng)的108個(gè)/ml光合細(xì)菌，用NF1200臺(tái)式離心機(jī)離心，3000 轉(zhuǎn)/min，離心6min，去掉上清液。用去離子水稀釋至lmL。用移液槍吸取光合細(xì)菌4mL加入到 20mL充分溶解的2%海藻酸鈉溶液中，用玻璃棒充分?jǐn)嚢?h，使其混合均勻后，用20mL注射 器吸取，安裝16號(hào)針頭，分別勻速滴入到100mL預(yù)冷的6%氯化鈣溶液中，形成固定化光合細(xì) 菌球，將小球在氯化鈣溶液中室溫交聯(lián)24h。之后用去離子水沖洗小球三次。把小球加入到 5L配好的模擬養(yǎng)殖水中，投放密度為2 X 105個(gè)/m3。采用MGC-350BPY-2光照培養(yǎng)箱，在溫度25 士 1°C、光強(qiáng)于3000Lx、光暗比12h: 12h的條件下進(jìn)行水處理。
[0039] (4)測(cè)試結(jié)果
[0040] 各種小球?qū)扇苄訲P，氨氮和C0D的去除率如下表所示：
[0041]
[0042] (5)測(cè)試結(jié)果
[0043]根據(jù)以上結(jié)果，本發(fā)明制得的固定化藻菌球既可發(fā)揮藻類的凈化功能，又可發(fā)揮 菌的凈化作用，具有雙重凈化效果，同時(shí)藻類的代謝物和死亡藻類可被菌群分解轉(zhuǎn)化，細(xì)菌 分解產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)物又可為藻類生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可以達(dá)到更好的凈水效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種固定化藻菌球的制備方法，其步驟包括： (a) 將75-85ml的0.9-1. IX 106個(gè)/ml的蛋白核小球藻溶液用高速離心機(jī)離心后去掉清 液，用去離子水稀釋至0.9-1. lml，得到濃縮蛋白核小球藻溶液； (b) 將75-85ml的0.9-1.1 X 108個(gè)/ml的光合細(xì)菌溶液用高速離心機(jī)離心后去掉清液，用 去離子水稀釋至〇. 9-1. lml，得到濃縮光合細(xì)菌溶液； (c) 將步驟(a)制得的濃縮蛋白核小球藻溶液、步驟(b)制得的濃縮光合細(xì)菌溶液和質(zhì) 量濃度1.9-2.1 %的海藻酸鈉溶液按1:2.5-3.5:18-22的體積比混合均勻成備用溶液； (d) 將步驟(c)制得備用溶液勻速滴入到的質(zhì)量濃度6%氯化鈣溶液中，所述備用溶液 和所述氯化鈣溶液體積比為1:4.5-5.5，交聯(lián)形成固定化藻菌球。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定化藻菌球的制備方法，其特征在于:所述步驟(a)和步驟 (b)中的高速離心機(jī)離心條件為2800-3200轉(zhuǎn)/min，離心5_7min。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定化藻菌球的制備方法，其特征在于:所述步驟(c)中的混 合方法為用玻璃棒攪拌1.5-2.5小時(shí)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定化藻菌球的制備方法，其特征在于:所述步驟(d)中的交 聯(lián)時(shí)間為22-26小時(shí)，交聯(lián)溫度為2-6°C。5. -種固定化藻菌球由權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的方法制得。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的固定化藻菌球，其特征在于:所述固定化藻菌球的半徑為1.9-2.1mm，密度為1 · 120-1 · 122g/cm3,機(jī)械強(qiáng)度為0.0734-0.0736N/mm2的固定藻菌球。7. 權(quán)利要求5所述的固定化藻菌球的培育方法，其特征在于:將所述固定化藻菌球放入 NH4CI，NaN02和K2HPO4配制含NH4+中N含量為9-llmg/L，N〇2+中N含量為 1.1-1.3mg/L，P含量為 4.5-5.511^/1的培養(yǎng)液中，在溫度25士1°(：、光強(qiáng)度為2000-40001^、光暗比1211 :1211的條件下 培養(yǎng)3-5天。8. 權(quán)利要求5所述固定化藻菌球在凈化水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中的應(yīng)用。9. 權(quán)利要求5所述固定化藻菌球在環(huán)境治理方面的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C02F3/34GK106085997SQ201610399026
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】劉娥, 劉興國(guó), 陸詩(shī)敏, 曾憲磊, 王小冬, 時(shí)旭
【申請(qǐng)人】中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所