專利名稱：一種用于水質(zhì)凈化的微生物納米球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的凈化處理。
背景技術(shù)：
水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，由于化學(xué)品和餌料等的投入以及養(yǎng)殖動(dòng)物糞便排放等原因，養(yǎng)殖水體容易富營養(yǎng)化從而使水質(zhì)劣化，這不僅制約了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，甚至可嚴(yán)重污染了周圍水域環(huán)境。水產(chǎn)養(yǎng)殖中，常用微生物制劑來處理底泥的有機(jī)污染物和凈化養(yǎng)殖水質(zhì)，抑制病原微生物。申請?zhí)枮?00910077356. 4的發(fā)明專利公布了一種用于凈化水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的復(fù)合菌藻制劑，主要菌種為硝化細(xì)菌、地衣芽孢桿菌；申請?zhí)枮?00910028394. O的發(fā)明專利公布了一種用于循環(huán)水工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的水質(zhì)凈化復(fù)合菌劑，主要菌種為光合細(xì)菌、 芽孢桿菌、乳酸菌、硝化細(xì)菌、假單胞菌、產(chǎn)堿菌。研究認(rèn)為向養(yǎng)殖水體中投加外源微生物雖然可取得一定成效，但這些菌株在水體中不一定可成功繁殖成為優(yōu)勢菌群從而對水環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且很容易隨時(shí)間哀亡。申請?zhí)枮?00910031844. I的發(fā)明專利公布了一種養(yǎng)殖水體用的微生物凈水劑，其所用菌種為克雷伯氏菌AN-4、枯草芽孢桿菌、紅邏菌和植物乳桿菌，其中克雷伯氏菌AN-4為從養(yǎng)殖水體中分離篩選獲得。但該菌劑由于菌種種類限制，功能較為單一。同時(shí)，目前養(yǎng)殖水體補(bǔ)鈣一般采用成本較低的生石灰，用量較大，易殺死水體中有益微生物，危害養(yǎng)殖動(dòng)物生長。此外，研究表明，采用固定微生物的載體不僅能大大提高微生物濃度和數(shù)量，而且能提高微生物的活性。載體對微生物的吸附量、結(jié)合緊密度等不僅與生物特點(diǎn)有關(guān)，也和載體的特性有關(guān)。在水環(huán)境因素、生物種群一定的情況下，載體的表面特性、孔隙結(jié)構(gòu)、比表面積等都對微生物的吸附和水處理能力有非常重要的影響。目前使用的多孔載體材料主要為顆粒活性炭、沸石、無煙煤、陶瓷球、多孔不銹鋼或PVC、PE等材料；常用的無機(jī)載體有石英砂、活性炭、陶粒、爐渣等。這些材料雖各有特點(diǎn)，但用作水處理載體存在許多缺點(diǎn)，如比重大、流態(tài)化能耗高、孔隙率低、比表面積小、成本較高、加工工藝復(fù)雜(如活性炭和多孔不銹鋼)。因此，制備適宜的生物載體也是微生物修復(fù)技術(shù)研究的一個(gè)重要方面。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的在于提供一種用于水質(zhì)凈化的微生物納米球，能迅速分解水產(chǎn)養(yǎng)殖水體有機(jī)污染物、改善水質(zhì)和提高水產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種用于水質(zhì)凈化的微生物納米球的制備方法，工
藝簡單。技術(shù)方案
一種用于水質(zhì)凈化的微生物納米球的制備方法，其特征在于步驟如下
(I)將納米SiO2與粘土粉和沸石粉按30%-40% 30%-50% 10%-40%的質(zhì)量百分比均勻混合，加入適量水在盤式造粒機(jī)造粒，得到顆粒均勻、直徑控制在40-50mm的球形納米載體；納米Si02在本發(fā)明中作為生物載體，粒徑為30-50nm間，比表面積為500_1500m2/g，與活性炭的比表面積相近，但具有更好的生物相容性，孔容積為O. 01-2 ml/g，可有效吸附和固定微生物，細(xì)胞最大吸附量可達(dá)到500-600 mg/g，而在成本和加工工藝方面，相對于不銹鋼，陶瓷等多孔材料，成本較低。粘土粉過200目篩，具有較好的粘結(jié)性，便于煅燒成型； 沸石粉在水中可增加溶氧，同時(shí)提高水體總堿度，穩(wěn)定水質(zhì)；
(2)將步驟(I)得到的球形納米載體晾干，放入轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒2-4h，溫度控制在700-800°C，燒結(jié)后冷卻晾干；
(3)按每公斤納米球添加O. 8L菌液的比例混合納米球載體同含鈣的復(fù)合活性菌液，攪拌使菌液均勻地在納米球的多孔表面吸附、固定和著生，制成用于水產(chǎn)養(yǎng)殖水體凈化的微生物納米球。含螯合態(tài)鈣的復(fù)合活性菌液是把從當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖水體中篩選、馴化和復(fù)壯的光合細(xì)菌與EM原液和生石灰共發(fā)酵培養(yǎng)制得。具體而言，含螯合態(tài)I丐的復(fù)合活性菌液是從水產(chǎn)養(yǎng)殖水體中篩選光合細(xì)菌菌種，有光照條件下厭氧培養(yǎng)，當(dāng)光合細(xì)菌數(shù)量達(dá)到106Cfu ml-ι時(shí)添加EM原液(1:1 ;V:V)和發(fā)酵培養(yǎng)基在好氧條件下發(fā)酵共培養(yǎng)，當(dāng)微生物數(shù)量達(dá)到109 cfu ml-1時(shí)候，添加含鈣物質(zhì)，在發(fā)酵罐中在攪拌速度220rpm-250rpm條件下發(fā)酵3天，即可制得含螯合態(tài)鈣的復(fù)合活性菌液。在微生物二次發(fā)酵工藝中添加生石灰，同活性菌液進(jìn)行共發(fā)酵，得到含可溶性的螯合態(tài)鈣成分的混合菌液，使用后對環(huán)境無副作用。發(fā)酵培養(yǎng)基含糖蜜O. 3g L-1、玉米粉0.5g L-I、硫酸銨O. Ig 1^-1、醋酸鈉0.088L-I、硫酸鎂O. 02g L-I和磷酸二氫鉀O. 03g L-I，旨在進(jìn)一步擴(kuò)增微生物數(shù)量。所述的含鈣物質(zhì)為生石灰，添加方式是添加初始至2h按照O. 5%o (w: V)添加，2小時(shí)后補(bǔ)加2.0%。(w:v),24小時(shí)后補(bǔ)加2. 0%o (w:v),36小時(shí)后補(bǔ)加5. 0%o (w:v),48小時(shí)后補(bǔ)加5.5%。(w:v)。本專利所用菌種為光合細(xì)菌和EM菌，其中光合細(xì)菌為從養(yǎng)殖水體中篩選、馴化、復(fù)壯后得到，EM菌液中含有乳酸菌、酵母菌、光合細(xì)菌等復(fù)合微生物，對環(huán)境具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和有效分解水體中污染物的能力。本發(fā)明針對水產(chǎn)養(yǎng)殖引起的水質(zhì)劣化問題，利用納米技術(shù)和微生物發(fā)酵技術(shù),將大量有效微生物固定在含納米材料的直徑為40-50mm多孔載體球中。該微生物納米球復(fù)合菌劑具有更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性和分解污染物的能力，同時(shí)，在該產(chǎn)品二次發(fā)酵工藝中所添加的含鈣物質(zhì)(生石灰)轉(zhuǎn)化成可溶性的螯合態(tài)鈣，能及時(shí)補(bǔ)充養(yǎng)殖動(dòng)物生長所需的鈣離子；該專利產(chǎn)品同現(xiàn)有的以活性炭、泥陶等作為載體的水質(zhì)凈化產(chǎn)品相比，細(xì)胞的吸附量高達(dá)500-600mg/g，較其高250-350mg/g，并且成本低、生產(chǎn)工藝簡單。將本微生物納米球投加到受污染的養(yǎng)殖水體中，能有效控制水體富營養(yǎng)化，分解有機(jī)物并補(bǔ)充水生動(dòng)物生長所必需的鈣離子，達(dá)到凈化、增產(chǎn)和增質(zhì)的目的。技術(shù)效果
I.混合菌液的優(yōu)勢菌種為經(jīng)當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖水體中分離并經(jīng)馴化、復(fù)壯后所得光合的細(xì)菌，能很好適應(yīng)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境起凈化水質(zhì)作用。
2.微生物納米球富含螯合態(tài)鈣，可補(bǔ)充水產(chǎn)品生長所必須的Ca2+，提高其產(chǎn)量和品質(zhì)。3.微生物納米球具有良好的生物相容性，最大細(xì)胞吸附量可達(dá)到500_600mg/g ;具有較大的比表面積，約為500-1500 m2/g，且穩(wěn)定性強(qiáng)。4.微生物納米球表面和內(nèi)部所具有大小不一的孔隙,孔容積為O. l_2mL/g,不僅具有吸附功能，還可進(jìn)行離子交換；其所運(yùn)載的微生物進(jìn)入養(yǎng)殖水體后可迅速調(diào)控水體環(huán)境。
5.微生物納米球應(yīng)用于養(yǎng)殖水體后，水中溶氧量最高可增加40%，氨氮(NH4-N)、亞硝態(tài)氮(N02_)、化學(xué)需氧量(COD)、總磷(T-P)和懸浮物(SS)的去除率最高分別達(dá)到85%、90%、75%、80%和52%，其水質(zhì)凈化能力相較于活性炭，有明顯提升。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合3個(gè)實(shí)例對微生物納米球的制備進(jìn)行詳盡的敘述，但本發(fā)明不局限于所給出的實(shí)施例。納米Si02粒徑在30-50nm之間；粘土粉粒徑為200目；EM原液購自愛睦樂環(huán)保生物技術(shù)(南京)有限公司生產(chǎn)。實(shí)施例1-5制備方法如下
(I)將納米、粘土粉和沸石粉充分混合后，加入適量水投入盤式造粒機(jī)，制成顆粒均勻、直徑控制在40-50mm的納米球體。(2)將成型的球體晾干，隨即放入轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒2_4h，溫度控制在700-800°C，燒結(jié)后冷卻晾干。(3)將制備的納米球體同光合細(xì)菌、EM菌和生石灰共發(fā)酵制備的含螯合態(tài)鈣離子的復(fù)合活性菌液，按Ikg球體與O. 8L復(fù)合活性菌液的比例混合并攪拌，使菌液均勻地吸附、固定在納米球的孔隙中。表2不同實(shí)施例中納米球無機(jī)成分重量百分比
權(quán)利要求
1.一種用于水質(zhì)凈化的微生物納米球的制備方法，其特征在于步驟如下 (I)將納米SiO2與粘土粉和沸石粉按30%-40% 30%-50% 10%-40%的質(zhì)量百分比均勻混合,加入水后造粒,得到顆粒均勻、直徑40-50mm的球形納米載體； (2)將步驟(I)得到的球形納米載體晾干，放入轉(zhuǎn)爐內(nèi)煅燒2-4h，溫度控制在700-800°C，燒結(jié)后冷卻晾干； (3)按每公斤納米球添加O.8L菌液的比例混合步驟(2)得到的納米球載體同含螯合態(tài)鈣的復(fù)合活性菌液，攪拌使菌液均勻地在納米球的多孔表面吸附、固定和著生，制成用于水產(chǎn)養(yǎng)殖水體凈化的微生物納米球。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于水質(zhì)凈化的微生物納米球的制備方法，其特征在于納米SiO2粒徑為30-50nm間，比表面積為500_1500m2/g，孔容積為O. 01-2 ml/g ;粘土粉過200目篩。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于水質(zhì)凈化的微生物納米球的制備方法，其特征在于含螯合態(tài)鈣的復(fù)合活性菌液是把從當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖水體中篩選、馴化和復(fù)壯的光合細(xì)菌與EM原液和含鈣物質(zhì)共發(fā)酵培養(yǎng)制得。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于水質(zhì)凈化的微生物納米球的制備方法，其特征在于含螯合態(tài)鈣的復(fù)合活性菌液是從水產(chǎn)養(yǎng)殖水體中篩選光合細(xì)菌菌種，有光照條件下厭氧培養(yǎng)，當(dāng)光合細(xì)菌數(shù)量達(dá)到IO6Cfu πιΓ1時(shí)添加EM原液(1:1 ;V:V)和發(fā)酵培養(yǎng)基在好氧條件下發(fā)酵共培養(yǎng)，當(dāng)微生物數(shù)量達(dá)到IO9 cfu πιΓ1時(shí)候，添加含鈣物質(zhì)，在發(fā)酵罐中在攪拌速度220rpm-250rpm條件下發(fā)酵3天，即可制得含螯合態(tài)鈣的復(fù)合活性菌液。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于水質(zhì)凈化的微生物納米球的制備方法，其特征在于發(fā)酵培養(yǎng)基含糖蜜O. 3g L'玉米粉O. 5g L—1、硫酸銨O. Ig L—1、醋酸鈉O. 08g L—1、硫酸鎂O. 02gΓ1和磷酸二氫鉀O. 03g L-1。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于水質(zhì)凈化的微生物納米球的制備方法，其特征在于所述的含鈣物質(zhì)為生石灰，添加方式是添加初始至2h按照O. 5%o (w:v)添加，2小時(shí)后補(bǔ)加2. 0%。(w:v),24小時(shí)后補(bǔ)加2. 0%o (w:v),36小時(shí)后補(bǔ)加5. 0%o (w:V),48小時(shí)后補(bǔ)加·5. 5%o (w: V)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于水質(zhì)凈化的微生物納米球的制備方法，其特征在于步驟如下將納米SiO2與粘土粉和沸石粉按比例混合，加水造粒，得到球形納米載體；將球形納米載體晾干，700-800℃煅燒2-4h，冷卻晾干；按每公斤納米球添加0.8L菌液的比例混合納米球載體同含螯合態(tài)鈣的復(fù)合活性菌液，攪拌使菌液均勻地在納米球的多孔表面吸附、固定和著生，制成用于水產(chǎn)養(yǎng)殖水體凈化的微生物納米球。含螯合態(tài)鈣的復(fù)合活性菌液是把從當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖水體中篩選、馴化和復(fù)壯的光合細(xì)菌與EM原液和含鈣物質(zhì)共發(fā)酵培養(yǎng)制得。本發(fā)明所得微生物納米球制作工藝簡單，能迅速分解水產(chǎn)養(yǎng)殖水體有機(jī)污染物、改善水質(zhì)和提高水產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)。
文檔編號C12N11/14GK102965365SQ20121050304
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者毛欣宇, 邵孝侯, 常婷婷, 王春芳, 徐佳佳 申請人:河海大學(xué)