一种适用于水产养殖废水净化的高密度益生菌固定方法

技术领域

本发明涉及水产养殖业微生物水体进化技术领域，尤其涉及一种适用于水产养殖废水净化的高密度益生菌固定方法。

背景技术

养殖规模不断扩大，水产养殖是以水为载体的渔业生产，水产养殖业对水资源的消耗量大，不仅存在养殖自污染问题，而且大量的养殖废水容易污染环境。生产中使用的残饵、残骸，动物排泄物和施放的化肥、药物等不断增加，使得一些因养殖本身引发的环境问题日趋凸显。比如水体富营养化，抗生素污染等使得水质恶化。而微生物处理水质具有高效，生产成本低，无二次污染的特点。益生菌可以降解水中残余的饵料，水产动物残骸及排泄物等有机物质以及由此产生和积累的有毒有害物质，减少氨、亚硝酸盐以及硫化氢在水中的含量，同时还能够杀死或者抑制水中病原微生物的生长，少量进入动物体内的益生菌还能调节动物肠道的内环境，抑制有害菌在肠道的数量，提高动物体机体免疫力。从而提高养殖效率。相比于各种抗生素药物和消毒剂使用带来的污染和抗生素在动物机体的残留，利用益生菌来净化水质属于环保，无公害的生态方法。益生菌具有改善养殖水质，提高水产动物抗病力等作用，是应对日益严峻的养殖环境污染和病害爆发的重要手段。因此用生物法解决养殖水质问题已得到广大企业的认可。常用的水产养殖用的益生菌种类有：光合细菌、芽孢杆菌、乳酸杆菌、双歧杆菌、酵母菌、粪链球菌、硝化细菌，反硝化细菌等。

而益生菌在环境中的定植情况以及其对周围微生物群落结构的改变对其发挥益生作用影响重大。很多文献都报道益生菌需要达到一定的量才能稳定的对净化水质和提高水产动物抗病力产生持续作用。而益生菌的定植是一个重点和难点，如何给益生菌提供良好的定植环境，让其持续发挥作用目前研究成果较少。

发明内容

解决的技术问题：针对现有技术存在的缺点，本发明提供一种适用于水产养殖废水净化的高密度益生菌固定方法，该方法绿色生态环保，成本较低，实施方便，用该方法将益生菌高密度固定后，对水产养殖废水的净化效率高，并且益生菌的载体可长期循环使用。

技术方案：一种适用于水产养殖废水净化的高密度益生菌固定方法，该方法的步骤如下：

步骤一，益生菌混合菌群的选择与驯化：

根据需要处理的水产养殖废水的水质特征，选择1个厌氧型混合菌群和1个需氧型混合菌种群作为益生菌混合菌群，将选择的厌氧型混合菌群和需氧型混合菌群分别进行优化培养和驯化，使之适应水质的生活环境；

步骤二，微纳米铁基多孔二氧化硅晶珠的制备：

1)按重量份，称取定量5-10kg的基体粉料加入混料锅中，继续在混料锅中加入四氧化三铁粉末，接着将陶瓷结合剂用水浸泡1-3h后加入混料锅中，混合20-45min，得到料浆a，其中四氧化三铁粉末、陶瓷结合剂的重量占基体粉料重量的2.5-5％、15-45％，水的重量占陶瓷结合剂重量的30-50％，

2)将料浆稳定剂用50-200mL的水稀释后加入料浆a中，得到料浆b，其中料将稳定剂的重量占料浆a重量的0.3-0.6％，

3)将发泡剂、发泡稳定剂A和发泡稳定剂B在烧杯中混合均匀后，加入料浆b中，混合2-5min，得到料浆c，其中每kg料浆b中加入3-10mL的发泡剂，发泡稳定剂A的重量占发泡剂重量的1.5-3.5％、发泡稳定剂B的体积占发泡剂体积的100-250％，

4)将触剂加入料浆c中，混合4-10min，得到料浆d，其中触剂的重量占发泡剂重量的1-3％，

5)将料浆d注入带有石膏板底座的模具中，放置12-16h后，接着在温度为50-65℃下干燥25-36h，将干燥后的料浆从模具中取出后，在温度为120-140℃下干燥72-96h，然后将其在1150-1300℃的温度下进行高温烧结，得到圆球形或椭圆球形的微纳米铁基多孔二氧化硅晶珠；

步骤三，益生菌混合菌群的固定：

将沸石粒和步骤二制备得到的微纳米铁基多孔二氧化硅晶珠混合后作为载体，将步骤一得到的益生菌混合菌群注入载体中，将载体置于废水处理网箱中，即完成适用于水产养殖废水净化的高密度益生菌的固定。

上述所述的步骤一中的厌氧型混合菌群由光合细菌、芽孢杆菌、乳酸杆菌、双歧杆菌、酵母菌、粪链球菌和反硝化细菌组成；需氧型混合菌群由硝化细菌、酵母菌、粪链球菌和反硝化细菌组成。

上述所述的光合细菌为硫细菌，芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌。

上述所述的步骤二1)中基体粉料由重量比为(9-10)∶1的硅藻土和辅助粉料组成，所述辅助粉料为刚玉粉、氧化铝粉、碳化硅粉、氮化硅粉、氧化硅粉中的一种或几种。

上述所述的步骤二2)中的料将稳定剂为CaSO

上述所述的步骤三中益生菌混合菌群注入载体中的方法为吸附或包埋。

上述所述的步骤三中的废水处理网箱包括箱体(1)、进气管(2)、出气管(3)、多层s型管道(4)、数层纱网(5)、注有益生菌混合菌群的所述载体(6)和数个海绵层(7)；所述多层s型管道(4)的两端分别与进气管(2)、出气管(3)的一端连通，进气管(2)、出气管(3)的另一端露出箱体(1)；多层s型管道(4)由数个水平段(41)以及连接水平段(41)的数个弯曲段(42)组成，每个水平段下方平行设置有一层纱网(5)，纱网(5)上放置有载体(6)，载体(6)的高度不超过水平段(41)的底端高度；数个海绵层(7)包裹设置在每个水平段(41)的外周上，海绵层(7)的两端用管箍固定，海绵层(7)的内径比水平段(41)的外径大，位于海绵层(7)内侧的水平段(41)的圆周上设置有数排气孔(411)。

上述所述的纱网(5)的目比微纳米铁基多孔二氧化硅晶珠和沸石粒的直径均小。

上述所述的箱体(1)内侧底部铺设有一层活性污泥。

本发明使用的硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩。主要由古代硅藻及其他微小生物如放射虫、海绵骨针等遗体的硅质部分组成，硅藻含量可达70％-90％。其化学成份主要是SiO

本发明通过给益生菌提供固定化场所，适合其长期附着，生长，繁殖，并定期补投菌种使益生菌通过降解水中残余的饵料，水产动物残骸及排泄物等有机物质及由此累计产生的有毒有害物质，减少氨，亚硝酸盐氨氮、硫化物在水中的含量，同时还能够杀死或者抑制水中病原微生物的生长。益生菌能够以养殖池塘内的残余饵料，养殖动物的各种代谢产物及水栖动植物的尸体为底物，通过硝化、反硝化等代谢途径将之将降解，有效改善养殖的水质。其次，益生菌的快速生长一定条件下可争夺病原菌的营养底物且能够分泌细菌素等抑菌物质以抑制病原菌的生长，且菌体生长过程中能够产生氨基酸、维生素等营养成分，也能够产生抗营养因子、干扰素等活性成分，大部分菌体本身即为蛋白成分，可为养殖动物的健康生长提供良好的营养素，也能够刺激养殖动物的免疫应答，提高免疫力。同时配合箱底的活性污泥，更好的完成水质净化的任务。综上所述，适合的益生菌组合可以长期有效的为水产养殖废水提供净化水质的服务。

有益效果：本发明提供的一种适用于水产养殖废水净化的高密度益生菌固定方法，具有以下有益效果：

1.本发明的采用自制的微纳米铁基多孔二氧化硅晶珠作为符合益生菌的主要固定载体，无毒，可长期循环使用，其中加入的四氧化三铁微纳米铁粉嵌入起到催化混合益生菌的生化反应的作用，同时还加了少量的沸石粒，沸石粒也有催化作用，共同促进微生物的生化反应的，提高了微生物对水质的净化效率。

2.本发明的废水处理网箱，加入了可以输出微纳米气泡的通气管道以及气孔，成多层s型管道，为需要氧气的益生菌提供了更充足的氧气。同时设置每层的管道下方设置的纱网上布满固定益生菌的微纳米铁基多孔二氧化硅晶珠和少量沸石粒，增大了益生菌和废水中底物的接触面积。

3.本发明的方法绿色生态环保，成本较低，实施方便，用该方法将益生菌高密度固定后，对水产养殖废水的净化效率高，并且益生菌的载体可长期循环使用。

附图说明

图1为本发明的废水处理网箱的结构示意图。

图2为本发明的废水处理网箱的水平段细节图。

图中：1、箱体；2、进气管；3、出气管；4、多层s型管道；41、水平段；411、气孔；42、弯曲段；5、纱网；6、载体；7、海绵层。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步描述。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等效形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

以下实施例的陶瓷结合剂由粘土、长石配制而成。

以下实施例的厌氧型混合菌群由光合细菌、芽孢杆菌、乳酸杆菌、双歧杆菌、酵母菌、粪链球菌和反硝化细菌组成；需氧型混合菌群由硝化细菌、酵母菌、粪链球菌和反硝化细菌组成。

优选地，所述光合细菌为硫细菌，芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌。

以下实施例使用的废水处理网箱，包括箱体1、进气管2、出气管3、多层s型管道4、数层纱网5、注有益生菌混合菌群的所述载体6和数个海绵层7；所述多层s型管道4的两端分别与进气管2、出气管3的一端连通，进气管2、出气管3的另一端露出箱体1；多层s型管道4由数个水平段41以及连接水平段41的数个弯曲段42组成，每个水平段下方平行设置有一层纱网5，纱网5上放置有载体6，载体6的高度不超过水平段41的底端高度；数个海绵层7包裹设置在每个水平段41的外周上，海绵层7的两端用管箍固定，海绵层7的内径比水平段41的外径大，位于海绵层7内侧的水平段41的圆周上设置有数排气孔411。

所述纱网5的目比微纳米铁基多孔二氧化硅晶珠和沸石粒的直径均小。

所述箱体1内侧底部铺设有一层活性污泥。

实施例1

本实施例提供一种适用于水产养殖废水净化的高密度益生菌固定方法，该方法的步骤如下：

步骤一，益生菌混合菌群的选择与驯化：

根据需要处理的水产养殖废水的水质特征，选择1个厌氧型混合菌群和1个需氧型混合菌种群作为益生菌混合菌群，将选择的厌氧型混合菌群和需氧型混合菌群分别进行优化培养和驯化，使之适应水质的生活环境；

步骤二，微纳米铁基多孔二氧化硅晶珠的制备：

1)按重量份，称取定量9kg的基体粉料加入混料锅中，基体粉料为8.1kg的硅藻土和0.9kg的刚玉粉、氧化铝粉、碳化硅粉、氮化硅粉、氧化硅粉中任一种或多种组合，继续在混料锅中加入0.36kg四氧化三铁粉末，接着将3.15kg陶瓷结合剂用1.134kg水浸泡1-3h后加入混料锅中，混合20-45min，得到料浆a，

2)将55g的料浆稳定剂CaSO4用170mL的水稀释后加入料浆a中，得到料浆b，

3)将1248mL的发泡剂H2O2、2.8g的发泡稳定剂AC9H7NO和2184mL的发泡稳定剂

BCH3COOH在烧杯中混合均匀后，加入料浆b中，混合2-5min，得到料浆c，

4)将2.8g的触剂FeS04·NH3·H20加入料浆c中，混合4-10min，得到料浆d，

5)将料浆d注入带有石膏板底座的模具中，放置15h后，接着在温度为56℃下干燥30h，将干燥后的料浆从模具中取出后，在温度为130℃下干燥85h，然后将其在1290℃的温度下进行高温烧结，得到圆球形或椭圆球形的微纳米铁基多孔二氧化硅晶珠；

步骤三，益生菌混合菌群的固定：

将沸石粒和步骤二制备得到的微纳米铁基多孔二氧化硅晶珠混合后作为载体，将步骤一得到的益生菌混合菌群通过吸附或包埋的方法注入载体中，将载体置于废水处理网箱中，即完成适用于水产养殖废水净化的高密度益生菌的固定。

外围调控的硬件传感器可以对处理水产养殖废水的温度、pH和DO的实时监测，将DO维持在4mg/L以上(针对好养益生菌)，当低于这个含量向处理池中主动的通气。并可根据DO值的变化趋势利用PID算法自行进行通气速率的调节。益生菌的最适温度在30摄氏度左右，当检测的温度低于25度时，进行缓慢加热(或使用恒温加热棒进行加热)。pH检测仪检测废水的pH的变化，当超出益生菌最适生长pH的范围的时候，加入缓冲pH的溶液。同时注入微生物活化剂(种含有多种营养成分和速效碳源的混合物)。

上述实施例对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。