專利名稱：一種絲瓜絡(luò)固載光合細(xì)菌或復(fù)合微生物治理湖泊藍(lán)藻的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及富營養(yǎng)化湖泊水質(zhì)的治理，屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用生物材料絲瓜絡(luò)固載光合細(xì)菌或復(fù)合微生物的制備方法。
背景技術(shù)：
目前，全世界正面臨著水體污染日益嚴(yán)重的巨大壓力。據(jù)統(tǒng)計，我國80%以上的湖泊受到污染，許多湖泊已達(dá)不到III類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)各大中城市及周邊的湖泊，由于城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大、人口的增長和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，エ農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量污水廢水的排放，大量營養(yǎng)元素特別是P、N等元素的迅猛增加，導(dǎo)致湖泊水中的富營養(yǎng)化問題愈來愈嚴(yán)重，破壞了水體原來的營養(yǎng)平衡，造成了藻類的大量繁殖。近幾年來，我國許多大型淡水湖泊水質(zhì)由于富營養(yǎng)化，藻類瘋長，水華時有發(fā)生，且80%的水華都有毒。通常在水面堆集，不但散發(fā)魚腥臭味，給環(huán)境造成污染。另外湖泊的富營養(yǎng)化，極大地降低了水體的生態(tài)環(huán)境、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游觀光、水源供應(yīng)等多種功能，嚴(yán)重地阻礙了城市社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的需要，急需各種長期、綜合的治理湖泊藍(lán)藻的方法。湖泊中藍(lán)藻的滋生是 由于水體的富營養(yǎng)化造成的，防止湖泊藍(lán)藻的生長關(guān)鍵在于削減湖泊水體的P、N以及底泥有機(jī)碳和P、N的負(fù)荷。目前削減湖泊水體P、N和有機(jī)碳的技術(shù)途徑除了消除點源(截流污染源)、減少和控制面源污染這類最基本的途徑外，最常見的方法有機(jī)械清淤法、弓I水沖洗法和生物修復(fù)法。機(jī)械清淤和弓I水沖洗是有效的也是較傳統(tǒng)的削減湖泊營養(yǎng)元素的途徑，然而這兩種方法存在兩個問題一是成本高，ニ是不能從根本上控制和消除湖泊富營養(yǎng)化，只是對其進(jìn)行了轉(zhuǎn)移。有人作過估算，機(jī)械清淤Ikm2底泥約需9. 9 24. 7萬美元，以昆明滇池草海為例，近年來共挖底泥400萬噸，耗資2. 5億元，折合62. 5元/噸。引水沖洗在許多水資源緊缺的地方無法采用，即使在水網(wǎng)地區(qū)，由于種種原因，也無法經(jīng)常實施。防止和抑制水體中的藍(lán)藻生長，利用微生物也是使用的方法之一。光合細(xì)菌(Photosyntheic bacteria, PSB)是地球上最早出現(xiàn)的具有光合作用的原核生物，幾乎遍布于土壌、泥炭沼澤、淡海水、湖泊底泥、水生植物根系等區(qū)域，能在厭氧條件下進(jìn)行不放氧光合作用，以ニ氧化碳或有機(jī)物為碳源、光為能源的水圈微生物，因此具有去除、分解有機(jī)物的生理特性。它被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)以及高濃度有機(jī)廢水的處理。自日本學(xué)者小林正泰等成功地對糞尿和食品、淀粉、皮革及豆制品加工的廢水進(jìn)行處理后，光合細(xì)菌被廣泛應(yīng)用于廢水處理。通常人們在好氧條件下，利用光合細(xì)菌的方式消耗廢水中P、N等營養(yǎng)物質(zhì)的同時產(chǎn)生氧氣，增強(qiáng)水體的自身的凈化能力，同時為水生生物提供ー個良好的生存環(huán)境。但光合細(xì)菌直接投放到水體中，容易被流水沖走，不能保證足夠的光合菌濃度，處理廢水時效果差率低。如果能為光合細(xì)菌提供一個適合的附著場所，進(jìn)行附載固定處理，既能使廢水處理裝置內(nèi)維持較高濃度的生物量，提高治理藍(lán)藻的效率，又能選擇地使光合細(xì)菌成為優(yōu)勢菌群，提高水質(zhì)凈化效率和延長細(xì)菌使用時間。如公開號CN1124293A (王厚徳，)公開了ー種碳酸鈣作固化劑，發(fā)明了一種固態(tài)光合細(xì)菌的制備技術(shù)，解決了液態(tài)光合細(xì)菌易老化和運輸困難的缺點。此后相繼有公開號CN1221791A9(龐昆，1999)利用稻殼粉無紡布固定光合細(xì)菌、CN101933620A (何黎明、李朝，2011)公開了ー種益生菌粉的制備方法，將光合細(xì)菌、酵母菌和乳酸菌與脫脂奶粉、多孔淀粉、脫脂大豆粉和紅糖等進(jìn)行攪拌混合，在超低溫真空干燥機(jī)進(jìn)行冷凍干燥制得粉狀益生菌粉；公開號 CN102533714A (李建、張戈，等，2012)、CN102433320A (李建、張戈，等，2012)、CN102424819A (李建、張戈，等，2012)等先后公開了利用硅藻土、膨潤土、沸石來固定光合細(xì)菌的方法，在水產(chǎn)養(yǎng)殖和水污水染治理方面進(jìn)行使用上述光合細(xì)菌的固定方法各有千秋，但尋找一種低成本的生物質(zhì)作為固定或附載光合細(xì)菌或復(fù)合微生物，是科研工作者不懈追求的目標(biāo)。經(jīng)文獻(xiàn)檢索，未發(fā)現(xiàn)用絲瓜絡(luò)固定光合細(xì)菌或復(fù)合微生物的專利發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對光合細(xì)菌或復(fù)合微生物在治理湖泊藍(lán)藻過程中存在著液體細(xì)菌運輸不方便，拋灑費吋；以及菌體在水體中易被流水沖走，濃度易被稀釋，導(dǎo)致治理富營養(yǎng)化水的利用率低，效果不明顯的缺點，發(fā)明了一種絲瓜絡(luò)固載光合細(xì)菌或復(fù)合微生物治理湖泊藍(lán)藻的方法，該方法制備成本低，操作簡便、殺滅藍(lán)藻效率高。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種絲瓜絡(luò)固載光合細(xì)菌或復(fù)合微生物治理湖泊藍(lán)藻的方法，所述方法包括以下步驟
步驟I)、絲瓜絡(luò)的高溫滅菌處理將絲瓜絡(luò)洗凈，置于O.f 0.5 MPa高溫滅菌罐中封閉高溫滅菌處理廣3小時，殺死絲瓜絡(luò)上的雜菌；
步驟2)、絲瓜絡(luò)的表面處理將滅菌后的絲瓜絡(luò)取出，浸泡在如下混合溶液廣12小時:1 5%海藻酸鈉;1 3%環(huán)糊精;1 5% K2HPO4 ;浸泡完畢，取出涼干2 5小時，備用；
步驟3)、將上述表面處理好的絲瓜絡(luò)浸泡在已經(jīng)制備好的光合細(xì)菌或復(fù)合微生物菌種溶液中1飛小時，取出，在-5 20°C條件下封閉保存，根據(jù)需要將其投入富營養(yǎng)化的湖泊中；
步驟4)、將制備好的附載有光合細(xì)菌或復(fù)合微生物菌的絲瓜絡(luò)固定在浮木上，懸浮于水中，3 10天后，抖落其表面粘附著的已經(jīng)死亡的藍(lán)藻，當(dāng)附載光合細(xì)菌的絲瓜絡(luò)殺藻效果降低時，取出水面，按步驟3)進(jìn)行再生。進(jìn)ー步的，所述步驟2)中，所述絲瓜絡(luò)的表面處理中，浸泡混合溶液為f 5%海藻酸鈉;1 3%環(huán)糊精;1 5% K2HPO40進(jìn)ー步的，所述步驟3)中，所述光合細(xì)菌生數(shù)為2. 0X1(T3.1 X 101° cfu/mL;所述復(fù)合微生物為光合細(xì)菌、酵母菌和硝化細(xì)菌的混合菌種，其比例為I飛(T0. 5 0. 05、. 2。進(jìn)ー步的，所述步驟3)中，所述光合細(xì)菌或復(fù)合微生物菌種的培養(yǎng)基為通用的配方在姆m3的自來水中加入小蘇打5. 5 kg,醋酸鈉3kg,酵母膏0. 5kg, K2HPO4 0. 25kg,KH2PO4 0. 25 kg, NH4Cl 0. 2kg, NaCl 0. 2kg, MgSO4 0.2kg，(NH4)2SO4 0.15kg。進(jìn)ー步的，所述步驟4)中附載微生物的絲瓜絡(luò)用繩索固定在浮木上，并懸浮于水中。絲瓜絡(luò)是成熟絲瓜果實中的維管束，主要含纖維素(82. 4%)、木質(zhì)素(11. 2%)、灰分(0. 4%)等，具有韌性強(qiáng)、耐酸堿性能好等優(yōu)點，具有獨特的多孔性物理結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度。絲瓜絡(luò)俗稱植物海綿，來源豐富、成本相對低廉，是ー種優(yōu)良的生物基纖維材料。
申請人在實踐中發(fā)現(xiàn)可以利用絲瓜絡(luò)來作為光合細(xì)菌或復(fù)合微生物附載材料，同時絲瓜絡(luò)來源廣泛、易得、價格低廉。由于絲瓜絡(luò)的中空纖維結(jié)構(gòu)具有一定的物理和化學(xué)吸附性能，本發(fā)明以生物材料-絲瓜絡(luò)為基材，同時也作為光合細(xì)菌的碳源，用于光合細(xì)菌及復(fù)合微生物的附載材料，要水中能將菌種維持在較高濃度的生物量范圍，提高水質(zhì)凈化效率和延長細(xì)菌使用時間。本發(fā)明具有制備成本低，操作簡便、殺滅藍(lán)藻效率高的特點。
具體實施例方式實施例1 :將絲瓜絡(luò)洗凈，置于0. 2 MPa高溫滅菌罐中封閉處理2小吋。取出滅菌處理后絲瓜絡(luò)取出，浸泡在2%海藻酸鈉；2%環(huán)糊精；2% K2HPO4的混合溶液中。浸泡完畢，取出風(fēng)干5小時，然后浸泡在生菌數(shù)量在2. 0 X 1(T3.1 X 101° cfu/mL的光合細(xì)菌中6小吋；取出用繩索串連起來，并固定在浮木上，投放在富營養(yǎng)化的水中或湖泊中，吸收水中的磷和氮，抑制和殺死藍(lán)藻，達(dá)到治理污染湖泊的目的。5天后抖落其表面吸附著死亡的藍(lán)藻。當(dāng)附載光合細(xì)菌的絲瓜絡(luò)殺藻效果降低時，重新按步驟(3)進(jìn)行光合細(xì)菌的附載。取本實施例1中得到的附載有光合細(xì)菌的絲瓜絡(luò)I個投入到5 m3的公園景觀水池中，水深1. 5米進(jìn)行試驗，氣溫在25-30°C，經(jīng)4天處理后，取水樣檢測，對比結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.一種絲瓜絡(luò)固載光合細(xì)菌或復(fù)合微生物治理湖泊藍(lán)藻的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟 步驟1)、絲瓜絡(luò)的高溫滅菌處理將絲瓜絡(luò)洗凈，置于0.1~ 0.5 MPa高溫滅菌罐中封閉高溫滅菌處理1~3小時，殺死絲瓜絡(luò)上的雜菌； 步驟2)、絲瓜絡(luò)的表面處理將滅菌后的絲瓜絡(luò)取出，浸泡在如下混合溶液廣12小時:1 5%海藻酸鈉;1 3%環(huán)糊精;1 5% K2HPO4 ;浸泡完畢，取出涼干2 5小時，備用； 步驟3)、將上述表面處理好的絲瓜絡(luò)浸泡在已經(jīng)制備好的光合細(xì)菌或復(fù)合微生物菌種溶液中1~6小時，取出，在-5 20°C條件下封閉保存，根據(jù)需要將其投入富營養(yǎng)化的湖泊中； 步驟4)、將制備好的附載有光合細(xì)菌或復(fù)合微生物菌的絲瓜絡(luò)固定在浮木上，懸浮于水中，3 10天后，抖落其表面粘附著的已經(jīng)死亡的藍(lán)藻，當(dāng)附載光合細(xì)菌的絲瓜絡(luò)殺藻效果降低時，取出水面，按步驟3)進(jìn)行再生。
2.如權(quán)利要求1所述的ー種絲瓜絡(luò)固載光合細(xì)菌或復(fù)合微生物治理湖泊藍(lán)藻的方法，其特征在干所述步驟2)中，所述絲瓜絡(luò)的表面處理中，浸泡混合溶液為f 5%海藻酸鈉；1 3%環(huán)糊精;1 5% K2HPO40
3.如權(quán)利要求1所述的ー種絲瓜絡(luò)固載光合細(xì)菌或復(fù)合微生物治理湖泊藍(lán)藻的方法，其特征在于所述步驟3)中，所述光合細(xì)菌生數(shù)為2. 0X109 3.1Xl010 cfu/mL ;所述復(fù)合微生物為光合細(xì)菌、酵母菌和硝化細(xì)菌的混合菌種，其比例為1.50. 5 0. 05~0. 2。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的ー種絲瓜絡(luò)固載光合細(xì)菌或復(fù)合微生物治理湖泊藍(lán)藻的方法，其特征在于所述步驟3)中，所述光合細(xì)菌或復(fù)合微生物菌種的培養(yǎng)基為通用的配方:在姆m3的自來水中加入小蘇打5. 5 kg,醋酸鈉3kg，酵母膏0. 5kg, K2HPO4 0. 25kg,KH2PO4 0. 25 kg, NH4Cl 0. 2kg, NaCl 0. 2kg, MgSO4 0.2kg，(NH4)2SO4 0.15kg。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的ー種絲瓜絡(luò)固載光合細(xì)菌或復(fù)合微生物治理湖泊藍(lán)藻的方法，其特征在于所述步驟4)中附載微生物的絲瓜絡(luò)用繩索固定在浮木上，并懸浮于水中。
全文摘要
本發(fā)明涉及富營養(yǎng)化湖泊水質(zhì)的治理，屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用生物材料絲瓜絡(luò)固載光合細(xì)菌或復(fù)合微生物的制備方法，所述方法包括以下步驟步驟1)絲瓜絡(luò)的高溫滅菌處理將絲瓜絡(luò)洗凈，置于高溫滅菌罐中封閉高溫滅菌處理1~3小時，殺死絲瓜絡(luò)上的雜菌；步驟2)絲瓜絡(luò)的表面處理；步驟3)將上述表面處理好的絲瓜絡(luò)浸泡在已經(jīng)制備好的光合細(xì)菌或復(fù)合微生物菌種溶液中1~6小時，取出，在-5~20℃條件下封閉保存，根據(jù)需要將其投入富營養(yǎng)化的湖泊中；步驟4)將制備好的附載有光合細(xì)菌或復(fù)合微生物菌的絲瓜絡(luò)固定在浮木上，懸浮于水中，3~10天后，抖落其表面粘附著的已經(jīng)死亡的藍(lán)藻，當(dāng)附載光合細(xì)菌的絲瓜絡(luò)殺藻效果降低時，取出水面，按步驟3)進(jìn)行再生。本發(fā)明具有制備成本低，操作簡便、殺滅藍(lán)藻效率高的特點。
文檔編號C02F3/34GK103058388SQ20121057906
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者程先忠, 彭元, 童忠澤, 陳紅梅, 張瑞華 申請人:武漢工業(yè)學(xué)院