专利名称：用于处理水生生物和液体的方法
技术领域：
本发明一般地涉及可用于处理、拯救或保护水生生物的工艺/方法。更具体而言，本公开涉及利用硝化细菌组合物以维持或调整水生生物环境中有害组分的水平的工艺/方法。
背景技术：
水生动物为主要的食物来源，并在科学探索中起重要作用。水生动物通常必须在运输过程中保持存活，由此造成对于供维持水生动物在囚禁(in captivity)下存活一段时间的有效手段的需要。用于水生动物如海鲜的运输系统通常组成为(consist of)具有充满冷的淡水或海水的罐的容器。长距离运输水生动物呈现为巨大的挑战，因为储藏水变得受含氮废物污染，而氧含量减少。·氨和亚硝酸盐可通过有机物质(例如粪便物质)和过量饲料的降解而生成。温度、PH和氧水平亦影响氨生成。在缺乏天然存在的细菌(即在储藏容器或罐中)时，增加的氨水平造成毒性环境，增加血PH，减少血中氧的传导率，影响鳃健康，并增加水生生物的死亡率。因此，不仅存在对硝化含水生生物的液体经济的、可行的手段的需求，还存在对于对有在特别低温度条件下需要长期存活的活水生动物的运输和储藏而言，经济的、可行的手段的需求。
发明内容
在一个方面，本公开提供了用于硝化含水生生物的液体的工艺/方法，其包括将细菌组合物导入该液体。所述细菌组合物含有氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌。液体的温度低于或等于10°c。在一个方面，本公开提供了用于在液体中维持亚硝酸盐或氨水平的工艺/方法，其中液体的温度低于或等于10°c，该工艺/方法包括将细菌组合物导入所述液体，所述细菌组合物含有氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌。在另一个方面，本公开提供了用于在含氨或含亚硝酸盐的液体中保护水生生物的工艺/方法，其包括将所述水生生物在细菌组合物的存在下储藏，所述细菌组合物含有氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌。在一个方面，本公开提供了用于在含有氨、亚硝酸盐或其组合的液体中拯救水生生物的工艺/方法，即将细菌组合物导入该液体。所述细菌组合物含有氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌。在导入之后，所述细菌组合物立即开始氧化液体中存在的任何氨和亚硝酸盐。在另一个方面，本公开提供了用于在含液体的罐中运输活的水生生物的工艺/方法，其包括将所述水生生物导入所述含液体的罐和将细菌组合物导入所述液体。所述细菌组合物含有氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌。所述液体的温度处于或高于所述液体的凝固点。还在另一个方面,本公开提供了水生生物资源化(resourcing)的工艺/方法,其包括调节水生生物环境中铵和亚硝酸盐的水平。还在另一个方面，本公开涉及处理有此需要的水生生物的方法，其包括使其中含有水生生物的液体与有效量的细菌组合物相接触，其中所述细菌组合物含有氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌，且其中所述液体的温度低于或等于10°c。液体的合适温度的非限定性实例为等于或低于91:、81:、71:、61:、51:、41:、31:、21:或1°C的温度。其它合适的温度包括液体温度处于1°C至10°C，I至5°C或I至3°C。在实施方案中，将细菌组合物以能够去除0.25-25mg N_NH3/L/hr的量添加至所述液体中。在实施方案中，添加至所述液体的氨氧化细菌的量为足以去除0.25-25mg N_NH3/L/hr的量。在实施方案中，添加至所述液体的亚硝酸盐氧化细菌的量为足以去除0.25-25mg N_NH3/L/hr的量。在实施方案中，所述细菌组合物含有Nitrosomonas eutropha作为氨氧化细菌和维氏硝化杆菌(Nitrobacterwinogradskyi)作为亚硝酸盐氧化细菌。在实施方案中，所述细菌组合物含有Nitrosomonaseutropha与维氏硝化杆菌的组合。在实施方案中，所述细菌组合物含有作为氨氧化细菌的Nitrosomonas eutropha与作为亚硝酸盐氧化细菌的维氏硝化杆菌的组合。本公开包括本文中所述的方面和实施方案的组合。
发明详述术语“水生生物”包括但不限于海鱼(marine fish),贝类/甲壳类(shellfish),和所有水生动物，其包括但不限于海水鱼，淡水鱼，甲壳类，软体动物和爬行类。水生生物亦包括商业上重要的动物，其包括但不限于奸，鳗鱼，龙奸，牡贩，蛤和馆料鱼(bait fish)。本文中所述的工艺/方法的细菌组合物能够以环境安全的方式促进对于水生生物为健康的环境，即减少氨和亚硝酸盐毒性，减少废物或淤泥蓄积，去除过量的营养物，降解有机化合物如过量的水生生物食物和废物，以及增加水澄清度。细菌组合物利用至少两种硝化细菌的组合，其彼此合作以将有害的氨首先转化为亚硝酸盐，然后转化为无害的硝酸盐。随着氨和亚硝酸盐水平增加，所述细菌组合物能够以允许有效硝化的速率生长。无论在将所述细菌组合物导入水生生物环境之前由水生生物消耗的食物水平，本文中所述的细菌组合物能够进一步氧化氨和亚硝酸盐。提供了用于硝化含水生生物的液体的工艺/方法。在一个实施方案中，用于硝化含水生生物的液体的工艺/方法包括将细菌组合物导入所述液体的步骤。所述细菌组合物含有氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌。所述细菌组合物能够在当液体温度低于或等于10°c时，氧化可存在于液体中的氨和亚硝酸盐。所述液体的合适温度的非限定性实例为等于或低于9°C、8°C、7°C、6°C、5°C、4°C、3°C、2°C或1°C的温度。在实施方案中，所述液体的温度为TC至10°C，I至5°C或I至:TC。细菌组合物的合适组合的非限定性实例包括Nitrosomonas eutropha与维氏硝化杆菌的组合，和亚硝化球菌属(Nitrosococcus)与硝化球菌属(Nitrococcus)的组合。在一个实施方案中，以低于或等于10°C的温度维持液体中亚硝酸盐或氨水平。所述工艺/方法包括将细菌组合物导入液体的步骤，所述细菌组合物含有氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌。在所述工艺/方法的一个实施方案中，所述液体含有至少一种水生生物。在实施方案中，所述液体含有多种生物，如两种或多种，三种或多种，四种或多种，五种或多种，六种或多种，七种或多种，八种或多种，九种或多种，或十种或多种，如20、30、40、50种或更多种。含氨或含亚硝酸盐的液体中的水生生物可根据工艺/方法保护，所述工艺/方法包括将水生生物在细菌组合物存在下储藏的步骤，所述细菌组合物含有氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌。困苦中(in distress)或另外呈现一种或多种作为污染的储藏条件的结果的物理损伤的迹象的水生生物可在含氮或含亚硝酸盐的液体中通过工艺/方法拯救，所述工艺/方法包括将细菌组合物导入含水生生物的液体。所述细菌组合物含有氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌。在导入之后，所述细菌组合物开始以立即或基本上立即的方式氧化任何存在于液体中的氨或亚硝酸盐，其提供了从硝化的快速恢复，由此防止水生生物的死亡或永久性物理损伤。在实施方案中，在如I至10小时的时间之后，所述细菌组合物开始氧化液体中存在的任何氨或亚硝酸盐。在实施方案中，在如5、6、7、8、9或10个小时的时间之后，所述细菌组合物开始氧化液体中存在的任何氨或亚硝酸盐。亦提供了用于运输含液体的罐中的活的水生生物的工艺/方法。所述工艺/方法包括将水生生物导入含液体的罐，并将细菌组合物导入所述液体的步骤。所述细菌组合物含有氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌。将液体的温度维持在所述液体的凝固点或以上。在一个实施方案，所述液体包含用于降低液体标准凝固点的组分，其包括但不限于乙醇、碳酸氢钠、硫酸铵、氯化韩、乙酸韩镁(calcium magnesium acetate)、氯化镁、氯化钾和氯化钠。提供了水生生物资源化的工艺。所述工艺包括调节水生生物环境中铵和亚硝酸盐的水平。在实施方案中，在7.0至8.5的pH，将铵和硝酸盐维持或调节至0至IOppm N_NH3。在实施方案中，在7.0至8.5的 pH，将铵和亚硝酸盐维持或调节至I至IOppm N-NH3。在实施方案中，在7.0至8.5的pH，将铵和硝酸盐维持或调节至I至5ppm N-NH3。在实施方案中，在7.0至8.5的pH，将铵和硝酸盐维持或调节至I至3ppm N-NH30在一个实施方案中，调节铵和亚硝酸盐的水平通过将细菌组合物导入所述环境而实现。所述细菌组合物含有氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌。所述工艺/方法可作为资源化方案的一部分整合于用于在控制条件下培育、培养或维持水生生物的水产养殖(aquaculture)、海水养殖(maricuIture)或养耕共生(aquaponics)项目中。本文中提供的工艺/方法的细菌组合物包括至少一种氨氧化细菌和至少一种亚硝酸盐氧化细菌的聚生体(consortium)。合适的氨氧化细菌包括但不限于亚硝化球菌属，Nitrosomonas eutropha,及其组合。合适的亚硝酸盐氧化细菌包括但不限于,维氏硝化杆菌，硝化球菌属，及其组合。在一个实施方案中，所述细菌组合物包括聚生体，所述聚生体包括作为氨氧化细菌的亚硝化球菌属和作为亚硝酸盐氧化细菌的硝化球菌属。在一个优选实施方案中，所述细菌组合物包括聚生体,所述聚生体包括作为氨氧化细菌的Nitrosomonas eutropha和作为亚硝酸盐氧化细菌的维氏硝化杆菌。所述氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌可彼此组合或与其它细菌(例如芽孢杆菌属(Bacillus),如商品Prawn Bac PB-628 (NovozymesBiologicals的产物)，肠杆菌属(Enterobacter)或假单胞菌属(Pseudomonas)) —同使用。
所述细菌组合物可作为液体、冻干粉、或生物膜(例如在麸皮或玉米谷蛋白上)配制。在一个优选实施方案中，所述细菌组合物作为可即用(ready-to-use)的液体配制。在一个实施方案中，将氨氧化细菌接种至0.01-20mg N-NH3/L/hr的NH3氧化速率。在一个优选实施方案中，将氨氧化细菌接种至0.3-6mg N-NH3/L/hr的NH3氧化速率。在一个实施方案中，将亚硝酸盐氧化细菌接种至0.003-6mg N-N02/L/hr的NO2氧化速率。在一个优选实施方案中，将亚硝酸盐氧化细菌接种至0.01-3mg N-N02/L/hr的NO2氧化速率。所述细菌组合物可通过本领域中已知方法(参见例如H Koops, UPurkhold, A Pommerening-Roser, G Timmermann 和 M Wagner, ^The LithoautotrophicAmmonia-Oxidizing Bacteria, 〃 于 M.Dworkin 等编,The Prokaryotes:An EvolvingElectronic Resource for the Microbiological Community,第 3版，release3.13，2004，Springer-Verlag, New York)在分批培养中进行培养。在硝化含水生生物的液体的条件下，本公开的细菌组合物可为硝化聚生体浓缩物，将其以16升每1500升待处理的液体的起始比率添加至所述液体。在一个优选实施方案中，将本公开的浓缩物以8升每1500升待处理的液体的起始比率添加至所述液体。在一个实施方案中，可任选地以2升每1500升待处理的液体的比率将本公开的细菌聚生体的维持剂量添加至所述液体，例如每两周一次。在一个优选实施方案中，可任选地以I升每1500升待处理的液体的比率将本公开的细菌聚生体的维持剂量添加至所述液体，例如每两周一次。在水生生物拯救的条件下，本公开的细菌组合物可为硝化聚生体浓缩物，将其以24升每1500升待处理的液体的起始比率添加至所述液体。在一个优选实施方案中，将本公开的浓缩物以12升每1500升待处理的液体的起始比率添加至所述液体。在一个实施方案中，可任选地以12升每1500升待处理的液体的比率将本公开的细菌聚生体的维持剂量添加至所述液体，例如每两周一次。在一个优选实施方案中，可任选地以1.5升每1500升待处理的液体的比率将本公开的细菌聚生体的维持剂量添加至所述液体,例如每两周一次。在一个实施方案中，本公开的细菌组合物所导入的液体是淡水。在另一个实施方案中，所述液体是盐水。在一个替代实施方案中，所述液体是淡水和盐水的组合。可将水生生物储藏在罐或容器中所容纳的液体中。合适的罐或容器的非限定性实例可从Aqualife (Hoersholm, Denmark)获得。本文中提供的工艺/方法允许在维持在低于或等于10°C的温度的液体中处理、拯救、维持或保护水生生物。在另一个实施方案中，本文中提供的工艺允许在维持在低于或等于5°C的温度的液体中处理、拯救、维持或保护水生生物。还在另一个实施方案中，本文中提供的工艺允许在维持在低于或等于4°C的温度的液体中处理、拯救、维持或保护水生生物。在实施方案中，本公开涉及处理有此需要的水生生物的方法，包括将其中含有水生生物的液体与有效量的细菌组合物相接触，其中所述细菌组合物含有氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌，且其中所述液体的温度低于或等于10°c。在实施方案中，有效量的细菌组合物为对于有益作用为充分的量。有益作用的非限定性实例包括改善生物质的品质，造成非毒性条件，降低血pH，增加血中的氧传导率，改善鳃健康，和减少水生生物的死亡率。所述有益作用亦可观察为生物质或容纳生物质的水的改善外观。在实施方案中，将所述细菌组合物以能够去除0.25-25mg N_NH3/L/hr的量添加至液体中。在实施方案中，将所述细菌组合物以能够去除1-1Omg N-NH3/L/hr的量添加至液体中。在实施方案中，添加至所述液体的氨氧化细菌的量为足以去除0.25-25mg N_NH3/L/hr的量。在实施方案中，添加至所述液体的亚硝酸盐氧化细菌的量为足以去除0.25-25mg N_NH3/L/hr的量。在实施方案中，所述细菌组合物含有作为氨氧化细菌的Nitrosomonas eutropha和作为亚硝酸盐氧化细菌的维氏硝化杆菌。在实施方案中，所述细菌组合物含有Nitrosomonas eutropha与维氏硝化杆菌的组合。在实施方案中，所述细菌组合物含有作为氨氧化细菌的亚硝化球菌属与作为亚硝酸盐氧化细菌的硝化球菌属的组合。在实施方案中，本文中提供的工艺/方法进一步允许在液体中处理、拯救、维持或保护水生生物，即将所述液体中存在的铵或亚硝酸盐氧化至少14日的连续期间。在一个优选实施方案中，所述连续期间为至少28日。在一个特别优选的实施方案中，所述连续期间为至少45日。在实施方案中，所述连续期间为I日、2日、3日、4日、5日、6日、I周或更久，I个月或更久，2个月或更久，3个月或更久。在一个实施方案中，将至少一种缓冲化合物添加至液体以稳定液体的pH和碱度。在一些实施方案中，所述至少一种缓冲化合物是NaHCO3, K2CO3，或其组合。将液体的pH维持在约6.8至约8.5的范围，具有20至200ppm的碱度。在一个优选实施方案中，将液体的PH维持在约7.2至约8.2的范围，具有50至150ppm的碱度。在一个特别优选的实施方案中，将液体的PH维持在约7.8，具有IOOppm的碱度。在一个实施方案中 ，本文中列出的工艺/方法可在罐中或容器中进行。可使用罐或容器内的提袋(totes),盒,桶或其它装置以容纳(contain or hold)水生生物。罐或容器内的温度优选维持恒定。可对所述罐或容器提供多种维持液体温度的手段，如例如在罐或容器额内侧或外侧的隔热层，和任选地，热交换器。所述罐或容器可在其底部包含一个或多于一个下水口(drain)和一个或多于一个收集用接收容器(receptacle),其优选地安装在容器之下。可使用任何已知的下水口，其任选地与所述接收容器中用于收集/泵送(pump)来自容器的液体的装置组合。在一个实施方案中，所述罐或容器任选地配置有至少一个生物过滤器。所述生物过滤器通过将有害的氨转化为无害的硝酸盐而起减少或消除水交换的作用，由此允许闭环系统。使用的生物过滤器的类型可为，例如可扩展的介质过滤器(media filter)，其包含填充水的生物过滤器罐,塑料生物过滤器珠,并接种本文中所述的细菌组合物。可使用任何其它类型的本领域技术人员已知的生物过滤器。所述罐或容器可通过常规手段如桨轮或喷射泵。在一个实施方案中，氧饱和维持在约40%至约100%的水平。在一个优选实施方案中，氧饱和维持在约70%至约100%的水平。在一个特别优选的实施方案中，氧饱和维持在约100%的水平。在一个替代实施方案中，所述罐或容器亦可通过非机械、自然的手段而未通气。水生生物受保护的罐或容器亦可配置有液体过滤系统(例如过滤管)(可从Aqualife (Hoersholm, Denmark)获得)。亦可对所述罐或容器提供针对温度、湿度、压力、氨、二氧化碳、pH或其它任何视为对于保护水生生物必需的参数的探针/传感器。所述罐或容器可进一步包括生物储备池(bio-reservoir tank), 一个或多个蛋白质搬禮:器(protein skimmer), 一个或多个转鼓过滤器，任何相关的用于排干和再循环液体的管道(例如阀门)，紫外单元，和用于处理传回罐的水的毒性的臭氧单元(若对于某些应用需要)。可将对于本领域技术人员已知的其它组分添加至所述容器。可将抗生素如亚胺环己酮添加至液体以抑制原生生物如阿米巴原虫的生长。下述实施例仅就说明目的包含于本文，且不旨在限制本公开的范围。
实施例说明实施例1进行实验以验证细菌在4°C的罐中控制氨水平的能力。使用了具有1.500升容量的海水罐(可从Aqualife (Hoersholm, Denmark)获得)，和用于冷却、通气和水循环的系统。准备了两个对照组的罐(组A:罐I和罐2)和两个实验组的罐:(组B:罐I和罐2)，其内容总结于表I。表I
权利要求
1.一种用于硝化含水生生物的液体的方法，其包括: 将细菌组合物导入该液体，其中所述细菌组合物包括氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌，且其中液体的温度低于或等于10°c。
2.一种用于在含有氨、亚硝酸盐或其组合的液体中拯救水生生物的方法，其包括: 将细菌组合物导入该液体，其中所述细菌组合物含有氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌，且其中在导入之后，所述细菌组合物开始氧化所述液体中存在的任何氨和亚硝酸盐。
3.权利要求2的方法，其中所述液体的温度低于或等于10°C。
4.权利要求1的方法，其中将所述细菌组合物以1-16升的细菌组合物每1500升液体的比率导入所述液体。
5.权利要求1的方法，其中所述液体是盐水，淡水，或其组合。
6.权利要求2的方法，其中所述液体是盐水，淡水，或其组合。
7.权利要求1的方法，其中所述液体的温度低于或等于5°C。
8.权利要求2的方法，其中所述液体的温度低于或等于5°C。
9.权利要求1的方法，其中所述液体的pH为6.8至8.5。
10.权利要求2的方法，其中所述液体的pH为6.8至8.5。
11.权利要求1的方法，其中所述液体呈现至少40%的氧饱和。
12.权利要求2的方法，其中所述液体呈现至少40%的氧饱和。
13.权利要求1的方法，进一步包括将至少一种缓冲化合物添加至所述液体的步骤。
14.权利要求2的方法，进一步包括将至少一种缓冲化合物添加至所述液体的步骤。
15.权利要求1的方法，其中所述细菌组合物包含作为氨氧化细菌的Nitrosomonaseutropha和作为亚硝酸盐氧化细菌的维氏硝化杆菌(Nitrosomonas winogradskyi)。
16.权利要求2的方法，其中所述细菌组合物包含作为氨氧化细菌的Nitrosomonaseutropha和作为亚硝酸盐氧化细菌的维氏硝化杆菌。
17.权利要求1的方法，其中所述细菌组合物包含作为氨氧化细菌的亚亚硝化球菌属(Nitrosococcus)和作为亚硝酸盐氧化细菌的硝化球菌属(Nitrococcus)。
18.权利要求2的方法，其中所述细菌组合物包含作为氨氧化细菌的亚硝化球菌属和作为亚硝酸盐氧化细菌的硝化球菌属。
19.一种水生生物资源化的方法，其包括: 调节水生生物环境中铵和亚硝酸盐的水平。
20.权利要求19的方法，其中调节铵和亚硝酸盐的水平的步骤包括将细菌组合物导入所述环境，其中所述细菌组合物含 有氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌。
全文摘要
本公开提供了维持或调整液体中氨和亚硝酸盐的水平的工艺。所述工艺利用能够氧化氨和亚硝酸盐的细菌组合物。所述工艺可用于拯救或保护水生生物。
文档编号C02F3/34GK103228129SQ201180050321
公开日2013年7月31日 申请日期2011年8月17日 优先权日2010年8月18日
发明者D·德拉霍思, C·芒奇 申请人:诺维信生物股份有限公司, 诺维信公司