专利名称：海水工厂化养殖循环水净化系统中生物膜快速构建方法
技术领域：
本发明是属于海水工厂化养殖循环水净化系统中快速构建生物膜的技术，是一种 在海水工厂化养殖净化系统中进行循环水净化的快速构建生物膜方法。
背景技术：
近年来，随着养殖技术水平的提高，我国海水养殖产业得到迅速发展，出现了多品 种、多形式、多产业带的发展局势，产生了巨大的经济和社会效益。目前海水养殖方式主要 有三种，静水养殖、流水养殖和循环水养殖。静水养殖适用于池塘养殖，池塘面积大，日换水 量相对较小；流水养殖适用于小水体，诸如小型精养池、室内工厂化养殖等。前两者，对水资 源浪费极大，而且会造成环境的生态污染。循环水养殖则以“节能、环保、可持续”等优点使 其成为水产养殖业发展的重要方向之一。循环水养殖具有一整套设施齐全的水处理设备， 其中包括微滤机(或弧形筛)、蛋白分离器、生物净化池、气浮除气装置、综合调温池、高效 溶氧器、紫外线杀菌装置、水质在线自动监控装置等设施设备组成，经过对水中固体颗粒、 胶体颗粒、溶解性有机物、氨氮、有害气体以及致病微生物等有害物质的清除，达到使水净 化和循环利用的目的。其核心部分是生物净化池，生物净化池中生物膜的形成与优劣直接 关系到循环水处理系统的净化水平和能力。成熟的生物膜具有很强的吸附能力，当废水流经生物膜时，生物膜吸附水中有机 物和“三态氮”等，由于生物膜净化方法对环境友好，费用低廉，适用于各种易变化的水域条 件，是一项有发展前途的“绿色”海水养殖的污染控制技术。然而，现在的生物挂膜技术还很落后，一般都是采用自然条件挂膜。自然挂膜方法 需要提前40天进行，构建周期长，影响了养殖生产计划；培养生物膜期间，也不承载养鱼， 设备空转增加了成本；另外，易生杂菌、病原菌，缺乏具有良好净化功能的目的菌。没有生物 膜的循环水系统就没有良好的水质处理效果，换言之，生物膜构建技术成为当前工厂化循 环水养殖模式发展推广的制约性因素。为此，建立一种具有操作简单、挂膜时间短、成本低廉、净化效果好的快速挂膜技 术方法，是一项产业急需的工作任务，它也将具有广阔的应用和推广前景。目前，尚未见有 该方面的研究报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够在海水工厂化循环水养殖系统中快速构建生物膜 的技术方法，以解决传统自然挂膜周期长、容易污染等不足。通过使用这种方法可以快速构 建有效的生物膜，所构建的生物膜对养殖污水有理想的净化效果。本发明是按以下方法实现的，其步骤包括1、生物膜膜基即为SZ胶体复合物的制 备2、组合净化菌的制备；3、生物膜的快速构建。1、生物膜膜基即为SZ胶体复合物的制备它是由超微黄色粘土和沸石粉组成，黄 色粘土和沸石粉经200目纱绢过滤后按质量比4 1的比例混合组成，；再按照5g/L的浓
3度将粘土和沸石粉混合物溶于海水中，充分曝气混勻后形成的胶体状溶液，即SZ胶体复合 物。2、组合净化菌的制备组合净化菌是枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis，淀粉液化 芽孢杆菌 Bacillus amyloliquefaciens、硝化螺菌 Nitrospira sp.、嗜盐单胞菌 Halomon sp.四株耐低温的水质净化细菌组成，用胰蛋白胨大豆肉汤培养基分别对4株水质净化菌 进行振荡扩大培养24 36h，使其菌株终浓度达到109CFU/ml，然后将4株水质净化菌进行 等比例混合，配制成为组合净化菌。3、生物膜的快速构建将“SZ胶体复合物”通臭氧消毒20min后，与组合净化菌一 起投放入有生物载体的养殖废水中，其中“SZ胶体复合物”用量为每立方水体用4 5L，水 质净化菌各菌株的终浓度为103CFU/ml，充分曝气培养4 5天，可看到生物载体上有较多 黄色附着物，生物膜构建完成。本发明与已有技术对比其特点1、本发明属于海水循环处理系统中生物膜的快速构建，这种方法适用于高温及低 温下养殖废水处理，特别是在低温条件下，细菌更是难以生长繁殖，本发明筛选了低温条件 下能够生长繁殖的水质净化菌，使低温下生物膜的快速构建成为了现实。2、本发明所用时间短，4-5天即可完成生物膜的构建，与传统的挂膜方法相比，大 大的缩短了时间，且操作方法简单、成本低廉、无毒副作用，可以适用于大规模水循环系统 中生物滤池的构建。3、本方法首次创建了快速构建生物膜技术，适应当前以地下井海水为水源的鲆鲽 类循环水养殖模式，对推广封闭式循环水养殖提供了理论依据和技术支撑。
具体实施例方式下面通过在烟台开发区天源水产有限公司的应用实施例，详细叙述本发明的构建 方法它的方法步骤包括1、生物膜膜基即为SZ胶体复合物的制备2、组合净化菌的制 备；3、生物膜的快速构建。在天源封闭式循环水大菱鲆养殖系统中设计一个生物滤池，滤池大小为 36mX 1. 8mX 1. 7m,生物滤池挂膜前，将生物载体垂直吊装悬挂在滤池中，用KMNO4消毒后向 生物滤池中注入约IOOm3海水。1、生物膜膜基即为SZ胶体复合物的制备粘土取自东营市某地沟渠底部的胶泥，土色呈黄色，土质粘性较大，沙砾含量极 少。将所取得的胶泥干燥后，用超微粉碎机粉碎，用200目纱绢过滤，得到超微粉碎的粘土， 再将市场上购得的沸石粉，用200目纱绢过滤，得到超微粉碎的沸石粉，按照质量比粘土 沸石粉=4 1的比例将粘土和沸石粉充分混勻。在容积为Im3的塑料大桶中注入500L海 水，同时加入2. 5kg粘土和沸石粉的混合物，强力通气使水翻动Id制备成胶体悬液，即“SZ 胶体复合物”(浓度为5g/L)，该SZ胶体复合物附着到生物载体上之后可形成一个疏松的环 境，有利于细菌的附着。并且该胶体还能为细菌提供营养使得细菌能在上面生长。2、组合净化菌的制备组合净化菌是由经过大量实验筛选得到的四株耐低温的水质净化细菌组
4成，他们分别是枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis,淀粉液化芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens、硝化螺Nitrospira sp.、嗜盐单胞菌Halomonas sp.。各菌株主要作用 是枯草芽孢杆菌可以转化吸收养殖水体或各种污水体中氮元素，分解有机物和降低COD ； 淀粉液化芽孢杆菌可以降解氨氮；硝化螺菌可以降解亚硝酸盐；嗜盐单胞可以分解有机物 和降低COD ；用胰蛋白胨大豆肉汤培养基将实验室分离得到的四株水质净化菌振荡培养24h， 使其浓度达到109CFU/ml，将四株细菌按照等比例混勻制备成组合净化菌。3、生物膜的快速构建将上述步骤中制备的“SZ胶体复合物”静止20min，去其沉淀，通臭氧消毒20min， 向约500L胶体溶液加入IOOmL组合净化菌液，充分搅拌混勻后向生物池中泼洒，用量为每 m3水体用4 5L “SZ胶体复合物”，各水质净化菌的终浓度为103CFU/ml。泼洒完毕后，充 分曝气培养。每天观察“SZ胶体复合物”的上膜情况，包括净水冲洗、白色纸巾擦拭、显微镜 观察。试验过程中，第1 2天可见白色透明状生物载体表面有淡黄色物质附着，但是不牢 固，用净水冲洗时很容易冲洗干净。试验进行到第4天，即可看到黄色附着物比较牢固，净 水冲洗后依然有淡黄色的物质附着在生物载体表面，光线充足的情况下，肉眼即可看到光 滑的载体表面变得粗糙。试验进行到第5天，可以看到针状生物载体上黄色粘附物较多，净 水冲洗不掉，用白色纸巾擦拭，可以看到纸巾上明显有黄色痕迹留下，显微观察可以发现载 体表面有黄色的颗粒状物质，标志着挂膜完成。挂膜成熟后，开启整套循环水养殖系统，循环流程为养殖废水经微滤机去除残饵、 粪便等大颗粒悬浮物，再经臭氧-蛋白质分离器分离出小颗粒的可溶性和非可溶性悬浮物 后，进入生物滤池去除氨氮、亚硝氮及COD等水溶性有害物质，经紫外线杀菌消毒后进入养 殖池进行循环利用。循环系统运行1个月，各水质条件稳定后，检测生物滤池进出水口的氨 氮、硝酸盐、亚硝酸盐和COD含量，得出本方法所构建的生物膜对养殖循环水中的氨氮、硝 酸盐、亚硝酸盐和COD的去除率分别达到23%、72. 6%、73%和78. 3% (表1)，水质净化效 果明显。本方法首次创建了快速构建生物膜技术，大大缩短了培养时间，操作方法简单，成 本低廉，适应当前以地下井海水为水源的鲆鲽类循环水养殖模式，对推广封闭式循环水养 殖提供了理论依据和技术支撑，为提升水产养殖技术具有重要的现实意义。表1本方法所构建的生物膜水质净化效果
权利要求
一种海水工厂化养殖循环水净化系统中生物膜快速构建方法，其特征在于它的方法步骤包括(1)、生物膜膜基即为SZ胶体复合物的制备(2)、组合净化菌的制备；(3)、生物膜的快速构建；(1)、生物膜膜基即为SZ胶体复合物的制备它是由黄色粘土和沸石粉组成，将黄色粘土和沸石粉超微粉碎，经200目纱绢过滤后按质量比4∶1的比例混合形成；再按照5g/L的浓度将粘土和沸石粉混合物溶于海水中，充分曝气混匀后形成的胶体状溶液，即SZ胶体复合物；(2)、组合净化菌的制备组合净化菌是由枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis，淀粉液化芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens、硝化螺菌Nitrospira sp.、嗜盐单胞菌Halomonas sp.四株耐低温的水质净化细菌组成，用胰蛋白胨大豆肉汤培养基分别对4株水质净化菌进行振荡扩大培养24～36h，使其菌株终浓度达到109CFU/ml，然后将4株水质净化菌进行等比例混合，配制成为组合净化菌；(3)、生物膜的快速构建将“SZ胶体复合物”通臭氧消毒20min后，与组合净化菌一起投放入有生物载体的养殖废水中，其中“SZ胶体复合物”用量为每立方水体用4～5L，水质净化菌各菌株的终浓度为103CFU/ml，充分曝气培养4～5天，可看到生物载体上有较多黄色附着物，生物膜构建完成。
全文摘要
一种海水工厂化养殖循环水净化系统中生物膜快速构建方法，是由SZ胶体复合物和组合净化菌组成，SZ胶体复合物是由黄色粘土和沸石粉混合形成，组合净化菌剂是由枯草芽孢杆菌、淀粉液化芽孢杆菌等四株耐低温的水质净化细菌组成；SZ胶体复合物与组合净化菌一起泼入含有生物载体的生物池中，通气挂膜4～5d，即可构建成具有稳定结构的生物膜。经过检验，该生物膜对养殖废水具有良好的净化效果，经过生物净化池之后水体中氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐和COD的去除率分别达到23％、72.6％、73％和78.3％。该生物膜构建方法具有方法简单、构建周期短、水质净化效果好的优点，适用于大规模海水工厂化养殖循环水系统中生物滤池的构建。
文档编号C02F3/00GK101948164SQ20101027893
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月13日 优先权日2010年9月13日
发明者廖梅杰, 曲江波, 曹磊, 梁友, 王印庚, 王庚申, 葛岩, 高淳仁 申请人:中国水产科学研究院黄海水产研究所