[发明专利]硝化菌群固定化小球的制备及应用

说明书

本发明提供了一种硝化菌群固定化小球的制备工艺，包括以下步骤：(1)称取1.3‑1.8重量份的海藻酸钠和2.2‑2.7重量份的贝壳粉，加入到40‑45重量份、65‑85℃的生理盐水中，溶解，搅拌均匀，冷却至室温，得到混合液I；(2)向混合液I中加入5‑10重量份的硝化菌群，混合均匀，得到混合液II；(3)在搅拌条件下，将混合液II滴加到重量分数为3.5‑5％的CaCl₂水溶液中；静置，交联，洗涤，得到硝化菌群固定化小球。本发明大大提高固定化小球的机械强度，提高了使用期限。同时，所述硝化菌群固定化小球大大增强了硝化细菌降解氨氮和亚硝酸盐的能力，采用了吸附和成球效果好的无毒包埋材料，对环境无二次污染。

技术领域

本发明属于水产养殖领域，具体涉及降解养殖废水中氨氮和亚硝酸盐的方法，尤其涉及用于降解氨氮和亚硝酸盐的硝化菌群固定化小球的制备及应用。

背景技术

水产养殖集约化的快速发展带来了显著的经济效益，但同时也面临最大的难题——养殖系统中水污染的控制；特别是养殖过程中产生的废料残饵、动物排泄物等引起的氨氮、亚硝酸盐和有机物污染物超标的问题。养殖水体中过高浓度的氨氮和亚硝酸盐对鱼虾类的存活、生长代谢、组织结构、生理和免疫功能等均具有较强的毒性，严重威胁水产养殖动物的正常生长和健康。同时，这些污染物超标的养殖废水未经处理被任意排放，可直接导致近海水域的富营养化和周边生态环境的破坏。2017-2018年水产养殖业的污染防治工作迎来了最严厉的监管，浙江省严禁水产养殖场所污水污泥任意排放，要求排入海水水域的化学需氧量COD小于6-10mg/L，非离子氨(以N计)小于0.06-0.1mg/L。因此，对高排污的南美白对虾养殖业，同步高效地去除养殖水体中氨氮和亚硝酸盐的技术具有重要的意义。

为了解决上述问题，研究人员采用芽孢杆菌和硝化细菌降解养殖水体中的有机物、氨氮和亚硝酸盐。孟睿等(孟睿，何连生，席北斗等，环境科学与技术，2009，32(11):28-31.)用芽孢杆菌处理罗非鱼养殖废水，6天后COD和亚硝酸盐分别降至84.44mg/L和0.07mg/L，降解率为50.32％和99.15％，但对氨氮无明显降解；采用硝化细菌处理，6天氨氮和亚硝酸盐分别降至2.09mg/L和0.09mg/L，降解率为74.48％和98.90％，但对COD无明显降解。高金伟等(高金伟，张海红，陈瑞楠等，天津农学院学报，2014(1):5-8.)利用硝化细菌与枯草芽孢杆菌联合处理淡水鱼类养殖废水，在第5日氨氮降解率可达82.16％，亚硝酸氮降解率可达94.62％，但COD降解率仅为25％左右。由此可见，在养殖废水处理中仅芽孢杆菌或硝化细菌单一菌种均无法同步去除废水中的有机物、氨氮和亚硝酸盐；而且芽孢杆菌和硝化细菌以游离菌方式联合处理无法实现同步高效降解。

固定化微生物技术因能纯化和保持高效菌种，承受有毒物质冲击及高效降解废水的功能，被广泛应用。H.Shan等(Shan H,Obbard J P.,Applied MicrobiologyBiotechnology,2001,57(5-6):791.)利用陶土颗粒固定化硝化细菌处理对虾养殖废水，6天后氨氮从3.5mg/L降至0mg/L。N.J.Manju等(Manju N J,Deepesh V,Cini A,etal.Aquaculture,2009,294(1-2):65-75.)利用木屑颗粒固定化硝化细菌处理对虾养殖废水，7天后氨氮从15mg/L降至为0mg/L。李秋芬等(李秋芬,张艳,王印庚，水产学报，2006，30(6):852-856.)将海水中分离的枯草杆菌、亚硝化单胞菌、盐单胞菌和红球菌制成复合菌制剂，并采用游离菌和生物膜法连用方法处理大菱鲆育苗养殖废水，5天后COD和氨氮分别降至1.57mg/L和0.06mg/L，降解率为73.1％和80.0％。然而，现有技术中，多采用芽孢杆菌与硝化细菌，还有光合细菌，酵母菌，反硝化细菌，乳酸菌、微量元素、辅料(多为有机物)等按一定比例简单混合，制成速效净水剂类的复合菌剂。然而，这些混合菌的生长繁殖速度均比硝化细菌快，在一定程度上抑制了硝化细菌的生长，从而影响了利用硝化细菌去除水体中氨氮和亚硝酸盐的效果。其次这类净水剂多直接往水体中投加，容易造成菌体随水流失影响使用效果。