[发明专利]一种活沙制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于水族箱水质净化技术领域，涉及一种活沙制备方法，利用该方法制备的活沙能同时去除海水水族箱水体中氨和亚硝酸盐，实现水族箱和水产养殖系统硝化功能的快速启动。

背景技术：

在观赏水族中，海水观赏鱼由于色彩艳丽，形态多姿，在中高档的名贵观赏鱼中大受欢迎，但是由于海水观赏鱼养殖难度大、技术要求高，制约了其发展，其中水质净化技术至关重要。鱼类排泄/残饵、粪便分解产生的氨和亚硝酸盐是海水水族箱中的主要有毒物质，氨可以破坏鱼的鳃组织，使血液中红血球失去与氧结合的能力，呼吸机能下降，甚至失去活力；亚硝酸盐可使血红蛋白转化成高铁血红蛋白，使血液呈现褐色，成为“褐血病”。通常认为，一个正常的海水水族箱氨氮浓度应控制在0.1mg/L以下，亚硝酸氮浓度应控制在0.3mg/L以下。海水水族箱中氨和亚硝酸盐主要采用生物法去除，在处理过程中，氨氧化细菌（ammonium-oxidizing bacteria,AOB）将氨转化为亚硝酸盐，亚硝酸盐氧化细菌（Nitrite-oxidizing bacteria，NOB）则进一步将亚硝酸盐转化为硝酸盐，由于通过该过程中硝化细菌（AOB和NOB）能够将氨和亚硝酸盐转化为无毒性的硝酸盐，因此在海水水族箱水质净化中发挥关键作用。氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌属化能自养菌，利用氧化无机氮作为能量来源，具有生长繁殖速度慢、对环境因子变化敏感等特性，使之在与异养菌的竞争中处于劣势；另外海水中高氯含量能够抑制氨的氧化，对亚硝酸氮氧化的抑制作用更明显，从而大大延长了海水水族箱拥有完整硝化作用的时间。一般情况下，新海水水族箱中硝化功能建立需要40～80天才能完成。因此海水观赏鱼爱好者都要经历一个漫长的开缸过程，只有开缸过程完成后，才能往水族箱中投放观赏鱼。

开缸过程的本质是不同微生物类群（异养菌、氨氧化细菌、亚硝酸盐氧化细菌）由生态不平衡趋于生态平衡的过程，在该过程中，氨和亚硝酸盐含量会呈现规律性变化；首先，在新缸（池）水体和滤料上存在一定数量的异养菌、氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌，投加营养后，异养菌逐渐活跃起来，在吸收转化缸（池）内有机物同时，释放出氨，氨氧化细菌再将氨转化为亚硝酸盐。由于这两类细菌的繁殖速率相差极大，亚硝酸细菌一般世代时间为24～36小时，而异养菌仅约20分钟，因而使其初期在新缸（池）数量过于悬殊。随着异养菌繁殖，代谢物氨也不断增加，当氨含量超出氨氧化细菌吸收消耗范围之外，氨在水体中迅速累积下来，并逐渐升高达到峰值。其后，随着氨氧化细菌不断增值，数量越来越多，氨氧化作用逐渐增强，氨氮浓度开始逐渐下降，随之亚硝酸盐浓度开始逐渐升高，亚硝酸盐氧化细菌开始发挥作用。与氨氧化细菌相比，亚硝酸盐氧化细菌代时更长，因此亚硝酸盐的转化更为缓慢，导致亚硝酸盐逐渐积累并出现峰值，随着亚硝酸盐氧化细菌数量不断增加达到足以完全去除亚硝酸盐之后，海水水族箱才建立完善的硝化功能，即完成开缸过程。开缸过程中氨的峰值是由异养菌和氨氧化细菌数量不平衡造成的，亚硝酸盐的峰值则是由氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌数量不平衡造成的，并且氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌的数量直接决定了两个峰值的大小，只要新池（缸）中有足够的氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌存在且比例适当，氨和亚硝酸盐就不会出现积累。因此，海水水族箱中氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌存在其数量及比例，便成为缩短开缸过程的关键因素。

目前常用的加快硝化系统建立时间的方法包括利用旧滤材或滤砂移植硝化细菌、腐尸法和添加人造硝化细菌等，这些方法的原理主要是通过增加初始硝化细菌（氨氧化细菌、亚硝酸盐氧化细菌）数量或添加营养盐的方式来缩短开缸时间，但开缸过程还是要出现氨和亚硝酸盐两个峰值，时间仍要持续1周到数周。细沙是海水水族箱中常用滤料，可以添加在过滤器中或者作为底沙使用，除了良好的过滤性能外，还能起到装饰水族箱以及稳定海水pH值作用。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求提供一种活沙制备方法，通过该方法培养的活沙可以在短时间（1～2天）内建立海水水族箱的硝化功能，完成开缸过程。

为了实现上述目的，本发明方法在活沙制备装置中完成，利用细沙作为微生物附着生长的载体，通过调控培养过程中铵盐和亚硝酸盐的添加次序、添加量和培养条件，使其附着较大数量且比例适当的氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌，使细沙同时具有将氨转化为亚硝酸盐，然后进一步转化为硝酸盐的功能，细沙应用于水族箱后能同时快速去除水体中氨和亚硝酸盐，从而使开缸过程中不会出现氨和亚硝酸盐积累，实现水族箱硝化功能的快速启动；具体包括如下步骤：