一种水质净化用微生物制剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及污（废）水处理、水产养殖系统和水族箱水质净化等领域，具体涉及一 种水质净化用微生物制剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 氨和亚硝酸盐是生活污水、水产养殖系统和水族箱中的主要有毒物质和去除目 标。在养殖系统和水族箱中，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"。
[0003] 目前主要采用生物法去除氨和亚硝酸盐，在处理过程中，亚硝酸细菌可将氨转化 为亚硝酸盐，硝酸细菌则进一步将亚硝酸盐转化为硝酸盐，由于亚硝酸细菌和硝酸细菌属 化能自养菌，具有生长繁殖速度慢、平均代时长、好氧、附着生长、对环境因子变化敏感等特 性，导致其在污水处理、水产养殖和水族箱系统中数量偏低，与异养菌相比处于劣势，进而 使氨和亚硝酸盐超标或对养殖对象造成危害。
[0004] 制备高浓度硝化细菌制剂，并人为投加到污水处理系统、水产养殖系统和水族箱 中是去除氨、亚硝酸盐的常用方法。但目前已有硝化细菌制剂制备方法存在诸多不足：（1) 由于硝酸细菌独特的生理特性导致其工业化生产周期长、生产成本高；（2)制备的硝化细 菌制剂通常只含有亚硝酸细菌和硝酸细菌中的一种，只能用于去除水体中氨或亚硝酸盐中 的一种，不能同时去除氨和亚硝酸盐，并且如果制剂中只有亚硝酸细菌一种，使用后会导致 养殖系统、水族箱中亚硝酸盐浓度升高；（3)制备的制剂菌液浓度低，效果差，活性维持时 间短；(4)制备的菌剂沉降性能较差，在处理系统中停留时间短，缩短了菌剂的作用时间。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于，针对上述硝化细菌制剂存在的问题，提供一种硝化细菌制剂 培养制备方法，该方法利用无机矿物质作为微生物生长的载体，将亚硝酸细菌和硝酸细菌 同时固定在载体上，使其同时具有去除氨和亚硝酸盐的功能；可人为调控微生物制剂中亚 硝酸细菌和硝酸细菌数量比例，制备针对不同水质情况或应用于不同领域的产品，制备的 菌剂沉降性能好，可使菌剂长时间停留在处理系统中发挥作用，同时使用两种载体不同比 例的组合，可以制备具有不同沉降性能的菌剂，可应用于不同领域；制备的菌剂具有很好的 絮凝作用，可以使水产养殖系统和水族箱变得清澈、通透；制备方法简便，制备周期短（7~ 10天），微生物制剂中细菌浓度高，操作程序易于控制，菌剂性能稳定，可保持生物活性1年 以上。
[0006] 为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种水质净化用微生物制剂的制备方法，包括以下步骤：（1)在具备搅拌、控温和 充氧功能的培养装置中加入经灭菌后冷却的营养液，所述营养液采用在灭菌自来水中加入 海水素和微量元素液制备而成；（2)加入无机矿物质作为载体；(3)接种亚硝酸细菌和硝酸 细菌；(4)启动搅拌器、曝气栗和控温仪，培养期间通过间歇加入不同类型无机氮源调控亚 硝酸细菌和硝酸细菌数量比例；（5)培养过程结束后，关闭搅拌器、控温仪和曝气栗，静置 菌剂，待菌剂沉降后弃去上清液，然后加入与步骤（1)相同体积相同盐度的灭菌自来水，搅 拌均匀后分装即得微生物制剂。
[0008] 所述的水质净化用微生物制剂的制备方法，所述步骤（1)中，如果是培养海水型 硝化细菌制剂，将盐度调至3%，如果是培养淡水型硝化细菌制剂，将盐度调至0. 3% ;然后 按0. 5~1. 5%。（V/V)比例加入微量元素液。所述微量元素液如表1所示。
[0009] 所述的水质净化用微生物制剂的制备方法，所述步骤（2)中，所述无机矿物质按 2~6% (W/V)比例加入，最佳比例3. 0~3. 5(W/V)，无机矿物质为娃藻土、石灰石中的一种 或不同比例的组合，粒径范围为5~30微米，最佳为15~20微米。
[0010] 所述的水质净化用微生物制剂的制备方法，所述步骤（3)中，培养时按照20~ 40% (V/V)比例接入市售硝化细菌作为种子液，亚硝酸细菌和硝酸细菌比例为1 :1(V/V)， 最佳接种量30~35% (V/V)。
[0011] 所述的水质净化用微生物制剂的制备方法，培养过程中，启动搅拌器、曝气栗和控 温仪，控制搅拌器转速使培养液能充分混匀并且无机矿物质能够悬浮在培养液中，控制反 应装置内温度在25~35°C，最适宜温度为28~30 °C ;pH为7. 0~8. 5,海水型最适宜pH 为8. 0~8. 2,淡水型最适宜pH为7. 2~7. 5 ;溶解氧为2. 5~6. Omg/L，最适宜溶解氧为 4. 0 ~ 5. 5mg/L〇
[0012] 所述的水质净化用微生物制剂的制备方法，所述步骤（4)中，加入氨盐和亚硝酸 盐试剂，通过调控添加氨盐和亚硝酸盐试剂的剂量来调控菌剂中亚硝酸细菌和硝酸细菌相 对数量。具体做法是：如果培养亚硝酸细菌数量占优势的菌剂，则首先往培养装置中加入铵 盐试剂，使氨氮含量达到100~200mg/L，监测反应器内溶解氧、pH、氨氮和亚硝酸盐氮含量 变化，至检测不出氨氮，并且亚硝酸盐氮含量低于l〇mg/L时，然后再次加入100~200mg/L 铵盐试剂，如此反复2~3次，待系统在24小时内能将100mg/L氨氮转化为亚硝酸盐氮，并 且进一步转化为硝酸盐氮，停止加入铵盐试剂；如果培养硝酸细菌数量占优势的菌剂，则首 先往培养装置中加入亚硝酸盐试剂，使亚硝酸盐氮含量达到100~200mg/L，定期监测反应 器内溶解氧、PH、亚硝酸盐氮含量变化，至亚硝酸盐氮含量低于10mg/L时，重新加入亚硝酸 盐试剂，使其含量达到100~200mg/L，如此反复3~4次，待系统对亚硝酸盐氮的去除效果 能够达到24小时去除100mg/L以上时，往培养装置中加入铵盐试剂，使氨氮含量达到50~ l〇〇mg/L，定期监测反应器内溶解氧、pH、氨氮和亚硝酸盐氮含量变化，至检测不出氨氮并且 亚硝酸盐氮含量低于l〇mg/L时，重新加入铵盐试剂，使氨氮含量达到50~100mg/L，如此反 复2~3次，然后再次往培养装置中加入100~200mg/L亚硝酸盐试剂，至亚硝酸盐氮含量 低于l〇mg/L时，重新加入亚硝酸盐试剂，如此反复2~3次。
[0013] 所述的水质净化用微生物制剂的制备方法，所述铵盐试剂选择氯化铵、硫酸铵、碳 酸铵、碳酸氢铵，亚硝酸盐试剂选择亚硝酸钠、亚硝酸钾。
[0014] 根据上述任一所述的制备方法制备获得的水质净化用微生物制剂。
[0015] 利用该方法经过7~10天的培养，可将亚硝酸细菌和硝酸细菌同时固定在无机矿 物质载体上，并可人为调控亚硝酸细菌和硝酸细菌数量比例，制备的菌剂同时具有去除氨 和亚硝酸盐的功能，并可保持生物活性1年以上。该方法可制备适用于海水、淡水等不同盐 度条件的微生物制剂。
【附图说明】
[0016] 图1为制备的微生物制剂中的无机矿物质载体和硝化细菌的扫描电镜照片；a : 10kv、500 倍；b :15kv、15000 倍。
[0017] 图2为制备的微生物制剂的FISH照片。a-d为制备的淡水型硝化细菌Fish照片； e_h为制备的海水型硝化细菌Fish照片；a :全菌；b :亚硝酸细菌；c :全菌；d :硝酸细菌；e : 全菌；f :亚硝酸细菌；g :全菌；h :硝酸细菌；
[0018] 图3为培养制备的淡水型菌剂对氨氮和亚硝酸盐的去除效果。
[0019] 图4为培养制备的海水型菌剂对氨氮和亚硝酸盐的去除效果
[0020] 图5为培养的菌剂保存1年期间的相对活性，a :淡水型菌剂活性保持情况；b海水 型菌剂活性保持情况。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合具体实例进一步阐述本发明，这些实例仅用于说明本发明而不用于限制 本发明要求保护的范围。
[0022] 表1微量元素液配方
[0023]
[0024]
[0025] 实施例1
[0026] 亚硝酸细菌数量占优势的淡水型微生物制剂制备方法。
[0027] 将60升自来水中加入0.2公斤海水素（通过海水素的用量调节盐度，由于不同 海水素组成存在差异，具体添加量应参考相应的产品说明书）、60毫升微量元素液、配制的 溶液盐度约为〇. 3 %，然后煮沸20分钟灭菌，冷却后加至一个设置有搅拌器、控温仪、曝气 栗的100L塑料桶中，塑料桶预先用消毒剂浸泡消毒。然后加入硅藻土 1. 2公斤，按照20~ 40% (V/V)比例接入市售硝化细菌作为种子液，亚硝酸细菌和硝酸细菌比例为1 :1(V/V)， 接种量30% (V/V)。启动搅拌器、曝气栗和控温仪，控制搅拌器转速使培养液能充分混匀 并且硅藻土能够悬浮在培养液中，控制反应装置（即塑料桶）内温度在28°C，pH为7. 5,溶 解氧为4. 5mg/L。加入氯化铵试剂作为无机氮源，使氨氮含量达到200mg/L，定期监测反应 器内溶解氧、PH、氨氮和亚硝酸盐氮含量变化，至检测不出氨氮和亚硝酸盐氮，然后再次加 入200mg/L氯化铵试剂，如此反复3次，待系统在24h内能将200mg/L氨氮转化为亚硝酸盐 氮，并且进一步转化为硝酸盐氮，停止加入氯化铵试剂。关闭搅拌器、控温仪和曝气栗，菌剂 静置2小时，弃去上清液，重新加入等量（等量的自来水加海水素）的相同盐度的灭菌自来 水，搅拌均匀，分装。即可获得亚硝酸细菌占优势的淡水型微生物制剂。
[0028] 实施例2
[0029] 硝酸细菌数量占优势的海水型微生物制剂制备方法。
[0030] 将60升自来水中加入2.0公斤海水素（由于不同海水素组成存在差异，具体添加 量见产品说明书）、60毫升微量元素液，配制的盐度为3%，然后煮沸20分钟灭菌，冷却后加 至一个设置有搅拌器、控温仪、曝气栗的100L塑料桶中，塑料桶预先用消毒剂浸泡消毒。然 后加入硅藻土 1. 2公斤，石灰石3公斤，按照20~40% (V/V)比例接入市售硝化细菌作为 种子液，亚硝酸细菌和硝酸细菌比例为1 :1(V/V)，接种量30% (V/V)。启动搅拌器、曝气栗 和控温仪，控制搅拌器转速使培养液能充分混匀并且石灰石能够悬浮在培养液中，控制反 应装置内温度在30°C，pH为7. 5,溶解氧为4. 5mg/L。首先往培养装置中加入亚硝酸钠，使 亚硝酸盐氮含量达到200mg/L，定期监测反应器内溶解氧、pH、亚硝酸盐氮含量变化，至亚硝 酸盐氮含量低于l〇mg/L时，重新加入亚硝酸钠试剂，使其含量达到200mg/L，如此反复3次， 待系统对亚硝酸盐氮的去除效果能够达到24小时去除200mg/L时，往培养装置中加入氯化 铵试剂，使氨氮含量达到l〇〇mg/L，定期监测反应器内溶解氧、pH、氨氮和亚硝酸盐氮含量变 化，至检测不出氨氮并且亚硝酸盐氮含量低于l〇mg/L时，重新加入氯化铵试剂，使氨氮含 量达到100mg/L，如此反复3次，然后再次往培养装置中加入200mg/