專利名稱：海水工廠化養(yǎng)殖循環(huán)水凈化系統(tǒng)中生物膜快速構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是屬于海水工廠化養(yǎng)殖循環(huán)水凈化系統(tǒng)中快速構(gòu)建生物膜的技術(shù)，是一種 在海水工廠化養(yǎng)殖凈化系統(tǒng)中進(jìn)行循環(huán)水凈化的快速構(gòu)建生物膜方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著養(yǎng)殖技術(shù)水平的提高，我國海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)得到迅速發(fā)展，出現(xiàn)了多品 種、多形式、多產(chǎn)業(yè)帶的發(fā)展局勢，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。目前海水養(yǎng)殖方式主要 有三種，靜水養(yǎng)殖、流水養(yǎng)殖和循環(huán)水養(yǎng)殖。靜水養(yǎng)殖適用于池塘養(yǎng)殖，池塘面積大，日換水 量相對較??；流水養(yǎng)殖適用于小水體，諸如小型精養(yǎng)池、室內(nèi)工廠化養(yǎng)殖等。前兩者，對水資 源浪費(fèi)極大，而且會造成環(huán)境的生態(tài)污染。循環(huán)水養(yǎng)殖則以“節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)”等優(yōu)點(diǎn)使 其成為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的重要方向之一。循環(huán)水養(yǎng)殖具有一整套設(shè)施齊全的水處理設(shè)備， 其中包括微濾機(jī)(或弧形篩)、蛋白分離器、生物凈化池、氣浮除氣裝置、綜合調(diào)溫池、高效 溶氧器、紫外線殺菌裝置、水質(zhì)在線自動監(jiān)控裝置等設(shè)施設(shè)備組成，經(jīng)過對水中固體顆粒、 膠體顆粒、溶解性有機(jī)物、氨氮、有害氣體以及致病微生物等有害物質(zhì)的清除，達(dá)到使水凈 化和循環(huán)利用的目的。其核心部分是生物凈化池，生物凈化池中生物膜的形成與優(yōu)劣直接 關(guān)系到循環(huán)水處理系統(tǒng)的凈化水平和能力。成熟的生物膜具有很強(qiáng)的吸附能力，當(dāng)廢水流經(jīng)生物膜時，生物膜吸附水中有機(jī) 物和“三態(tài)氮”等，由于生物膜凈化方法對環(huán)境友好，費(fèi)用低廉，適用于各種易變化的水域條 件，是一項(xiàng)有發(fā)展前途的“綠色”海水養(yǎng)殖的污染控制技術(shù)。然而，現(xiàn)在的生物掛膜技術(shù)還很落后，一般都是采用自然條件掛膜。自然掛膜方法 需要提前40天進(jìn)行，構(gòu)建周期長，影響了養(yǎng)殖生產(chǎn)計(jì)劃；培養(yǎng)生物膜期間，也不承載養(yǎng)魚， 設(shè)備空轉(zhuǎn)增加了成本；另外，易生雜菌、病原菌，缺乏具有良好凈化功能的目的菌。沒有生物 膜的循環(huán)水系統(tǒng)就沒有良好的水質(zhì)處理效果，換言之，生物膜構(gòu)建技術(shù)成為當(dāng)前工廠化循 環(huán)水養(yǎng)殖模式發(fā)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、凈化效果好的快速掛膜技 術(shù)方法，是一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)急需的工作任務(wù)，它也將具有廣闊的應(yīng)用和推廣前景。目前，尚未見有 該方面的研究報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠在海水工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中快速構(gòu)建生物膜 的技術(shù)方法，以解決傳統(tǒng)自然掛膜周期長、容易污染等不足。通過使用這種方法可以快速構(gòu) 建有效的生物膜，所構(gòu)建的生物膜對養(yǎng)殖污水有理想的凈化效果。本發(fā)明是按以下方法實(shí)現(xiàn)的，其步驟包括1、生物膜膜基即為SZ膠體復(fù)合物的制 備2、組合凈化菌的制備；3、生物膜的快速構(gòu)建。1、生物膜膜基即為SZ膠體復(fù)合物的制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(jīng)200目紗絹過濾后按質(zhì)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于海水中，充分曝氣混勻后形成的膠體狀溶液，即SZ膠體復(fù)合 物。2、組合凈化菌的制備組合凈化菌是枯草芽孢桿菌Bacillus subtilis，淀粉液化 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(zhì)凈化細(xì)菌組成，用胰蛋白胨大豆肉湯培養(yǎng)基分別對4株水質(zhì)凈化菌 進(jìn)行振蕩擴(kuò)大培養(yǎng)24 36h，使其菌株終濃度達(dá)到109CFU/ml，然后將4株水質(zhì)凈化菌進(jìn)行 等比例混合，配制成為組合凈化菌。3、生物膜的快速構(gòu)建將“SZ膠體復(fù)合物”通臭氧消毒20min后，與組合凈化菌一 起投放入有生物載體的養(yǎng)殖廢水中，其中“SZ膠體復(fù)合物”用量為每立方水體用4 5L，水 質(zhì)凈化菌各菌株的終濃度為103CFU/ml，充分曝氣培養(yǎng)4 5天，可看到生物載體上有較多 黃色附著物，生物膜構(gòu)建完成。本發(fā)明與已有技術(shù)對比其特點(diǎn)1、本發(fā)明屬于海水循環(huán)處理系統(tǒng)中生物膜的快速構(gòu)建，這種方法適用于高溫及低 溫下養(yǎng)殖廢水處理，特別是在低溫條件下，細(xì)菌更是難以生長繁殖，本發(fā)明篩選了低溫條件 下能夠生長繁殖的水質(zhì)凈化菌，使低溫下生物膜的快速構(gòu)建成為了現(xiàn)實(shí)。2、本發(fā)明所用時間短，4-5天即可完成生物膜的構(gòu)建，與傳統(tǒng)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，可以適用于大規(guī)模水循環(huán)系統(tǒng) 中生物濾池的構(gòu)建。3、本方法首次創(chuàng)建了快速構(gòu)建生物膜技術(shù)，適應(yīng)當(dāng)前以地下井海水為水源的鲆鰈 類循環(huán)水養(yǎng)殖模式，對推廣封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
具體實(shí)施例方式下面通過在煙臺開發(fā)區(qū)天源水產(chǎn)有限公司的應(yīng)用實(shí)施例，詳細(xì)敘述本發(fā)明的構(gòu)建 方法它的方法步驟包括1、生物膜膜基即為SZ膠體復(fù)合物的制備2、組合凈化菌的制 備；3、生物膜的快速構(gòu)建。在天源封閉式循環(huán)水大菱鲆養(yǎng)殖系統(tǒng)中設(shè)計(jì)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消毒后向 生物濾池中注入約IOOm3海水。1、生物膜膜基即為SZ膠體復(fù)合物的制備粘土取自東營市某地溝渠底部的膠泥，土色呈黃色，土質(zhì)粘性較大，沙礫含量極 少。將所取得的膠泥干燥后，用超微粉碎機(jī)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(zhì)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(qiáng)力通氣使水翻動Id制備成膠體懸液，即“SZ 膠體復(fù)合物”(濃度為5g/L)，該SZ膠體復(fù)合物附著到生物載體上之后可形成一個疏松的環(huán) 境，有利于細(xì)菌的附著。并且該膠體還能為細(xì)菌提供營養(yǎng)使得細(xì)菌能在上面生長。2、組合凈化菌的制備組合凈化菌是由經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)篩選得到的四株耐低溫的水質(zhì)凈化細(xì)菌組
4成，他們分別是枯草芽孢桿菌Bacillus subtilis,淀粉液化芽孢桿菌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(zhuǎn)化吸收養(yǎng)殖水體或各種污水體中氮元素，分解有機(jī)物和降低COD ； 淀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(jī)物 和降低COD ；用胰蛋白胨大豆肉湯培養(yǎng)基將實(shí)驗(yàn)室分離得到的四株水質(zhì)凈化菌振蕩培養(yǎng)24h， 使其濃度達(dá)到109CFU/ml，將四株細(xì)菌按照等比例混勻制備成組合凈化菌。3、生物膜的快速構(gòu)建將上述步驟中制備的“SZ膠體復(fù)合物”靜止20min，去其沉淀，通臭氧消毒20min， 向約500L膠體溶液加入IOOmL組合凈化菌液，充分?jǐn)嚢杌靹蚝笙蛏锍刂袧姙ⅲ昧繛槊?m3水體用4 5L “SZ膠體復(fù)合物”，各水質(zhì)凈化菌的終濃度為103CFU/ml。潑灑完畢后，充 分曝氣培養(yǎng)。每天觀察“SZ膠體復(fù)合物”的上膜情況，包括凈水沖洗、白色紙巾擦拭、顯微鏡 觀察。試驗(yàn)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(zhì)附著，但是不牢 固，用凈水沖洗時很容易沖洗干凈。試驗(yàn)進(jìn)行到第4天，即可看到黃色附著物比較牢固，凈 水沖洗后依然有淡黃色的物質(zhì)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(yàn)進(jìn)行到第5天，可以看到針狀生物載體上黃色粘附物較多，凈 水沖洗不掉，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(fā)現(xiàn)載 體表面有黃色的顆粒狀物質(zhì)，標(biāo)志著掛膜完成。掛膜成熟后，開啟整套循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，循環(huán)流程為養(yǎng)殖廢水經(jīng)微濾機(jī)去除殘餌、 糞便等大顆粒懸浮物，再經(jīng)臭氧-蛋白質(zhì)分離器分離出小顆粒的可溶性和非可溶性懸浮物 后，進(jìn)入生物濾池去除氨氮、亞硝氮及COD等水溶性有害物質(zhì)，經(jīng)紫外線殺菌消毒后進(jìn)入養(yǎng) 殖池進(jìn)行循環(huán)利用。循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行1個月，各水質(zhì)條件穩(wěn)定后，檢測生物濾池進(jìn)出水口的氨 氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽和COD含量，得出本方法所構(gòu)建的生物膜對養(yǎng)殖循環(huán)水中的氨氮、硝 酸鹽、亞硝酸鹽和COD的去除率分別達(dá)到23%、72. 6%、73%和78. 3% (表1)，水質(zhì)凈化效 果明顯。本方法首次創(chuàng)建了快速構(gòu)建生物膜技術(shù)，大大縮短了培養(yǎng)時間，操作方法簡單，成 本低廉，適應(yīng)當(dāng)前以地下井海水為水源的鲆鰈類循環(huán)水養(yǎng)殖模式，對推廣封閉式循環(huán)水養(yǎng) 殖提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐，為提升水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。表1本方法所構(gòu)建的生物膜水質(zhì)凈化效果
權(quán)利要求
一種海水工廠化養(yǎng)殖循環(huán)水凈化系統(tǒng)中生物膜快速構(gòu)建方法，其特征在于它的方法步驟包括(1)、生物膜膜基即為SZ膠體復(fù)合物的制備(2)、組合凈化菌的制備；(3)、生物膜的快速構(gòu)建；(1)、生物膜膜基即為SZ膠體復(fù)合物的制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(jīng)200目紗絹過濾后按質(zhì)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于海水中，充分曝氣混勻后形成的膠體狀溶液，即SZ膠體復(fù)合物；(2)、組合凈化菌的制備組合凈化菌是由枯草芽孢桿菌Bacillus subtilis，淀粉液化芽孢桿菌Bacillus amyloliquefaciens、硝化螺菌Nitrospira sp.、嗜鹽單胞菌Halomonas sp.四株耐低溫的水質(zhì)凈化細(xì)菌組成，用胰蛋白胨大豆肉湯培養(yǎng)基分別對4株水質(zhì)凈化菌進(jìn)行振蕩擴(kuò)大培養(yǎng)24～36h，使其菌株終濃度達(dá)到109CFU/ml，然后將4株水質(zhì)凈化菌進(jìn)行等比例混合，配制成為組合凈化菌；(3)、生物膜的快速構(gòu)建將“SZ膠體復(fù)合物”通臭氧消毒20min后，與組合凈化菌一起投放入有生物載體的養(yǎng)殖廢水中，其中“SZ膠體復(fù)合物”用量為每立方水體用4～5L，水質(zhì)凈化菌各菌株的終濃度為103CFU/ml，充分曝氣培養(yǎng)4～5天，可看到生物載體上有較多黃色附著物，生物膜構(gòu)建完成。
全文摘要
一種海水工廠化養(yǎng)殖循環(huán)水凈化系統(tǒng)中生物膜快速構(gòu)建方法，是由SZ膠體復(fù)合物和組合凈化菌組成，SZ膠體復(fù)合物是由黃色粘土和沸石粉混合形成，組合凈化菌劑是由枯草芽孢桿菌、淀粉液化芽孢桿菌等四株耐低溫的水質(zhì)凈化細(xì)菌組成；SZ膠體復(fù)合物與組合凈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(gòu)建成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的生物膜。經(jīng)過檢驗(yàn)，該生物膜對養(yǎng)殖廢水具有良好的凈化效果，經(jīng)過生物凈化池之后水體中氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽和COD的去除率分別達(dá)到23％、72.6％、73％和78.3％。該生物膜構(gòu)建方法具有方法簡單、構(gòu)建周期短、水質(zhì)凈化效果好的優(yōu)點(diǎn)，適用于大規(guī)模海水工廠化養(yǎng)殖循環(huán)水系統(tǒng)中生物濾池的構(gòu)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(yōu)先權(quán)日2010年9月13日
發(fā)明者廖梅杰, 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(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所