專利名稱：一種絲瓜絡固載光合細菌或復合微生物治理湖泊藍藻的方法
技術領域：
本發明涉及富營養化湖泊水質的治理，屬于環境保護技術領域，尤其是一種用生物材料絲瓜絡固載光合細菌或復合微生物的制備方法。
背景技術：
目前，全世界正面臨著水體污染日益嚴重的巨大壓力。據統計，我國80%以上的湖泊受到污染，許多湖泊已達不到III類水質標準。國內各大中城市及周邊的湖泊，由于城市規模的不斷擴大、人口的增長和經濟的快速發展，エ農業生產中大量污水廢水的排放，大量營養元素特別是P、N等元素的迅猛增加，導致湖泊水中的富營養化問題愈來愈嚴重，破壞了水體原來的營養平衡，造成了藻類的大量繁殖。近幾年來，我國許多大型淡水湖泊水質由于富營養化，藻類瘋長，水華時有發生，且80%的水華都有毒。通常在水面堆集，不但散發魚腥臭味，給環境造成污染。另外湖泊的富營養化，極大地降低了水體的生態環境、水產養殖、旅游觀光、水源供應等多種功能，嚴重地阻礙了城市社會經濟的可持續發展。隨著經濟的高速發展和環境保護的需要，急需各種長期、綜合的治理湖泊藍藻的方法。湖泊中藍藻的滋生是 由于水體的富營養化造成的，防止湖泊藍藻的生長關鍵在于削減湖泊水體的P、N以及底泥有機碳和P、N的負荷。目前削減湖泊水體P、N和有機碳的技術途徑除了消除點源(截流污染源)、減少和控制面源污染這類最基本的途徑外，最常見的方法有機械清淤法、弓I水沖洗法和生物修復法。機械清淤和弓I水沖洗是有效的也是較傳統的削減湖泊營養元素的途徑，然而這兩種方法存在兩個問題一是成本高，ニ是不能從根本上控制和消除湖泊富營養化，只是對其進行了轉移。有人作過估算，機械清淤Ikm2底泥約需9. 9 24. 7萬美元，以昆明滇池草海為例，近年來共挖底泥400萬噸，耗資2. 5億元，折合62. 5元/噸。引水沖洗在許多水資源緊缺的地方無法采用，即使在水網地區，由于種種原因，也無法經常實施。防止和抑制水體中的藍藻生長，利用微生物也是使用的方法之一。光合細菌(Photosyntheic bacteria, PSB)是地球上最早出現的具有光合作用的原核生物，幾乎遍布于土壌、泥炭沼澤、淡海水、湖泊底泥、水生植物根系等區域，能在厭氧條件下進行不放氧光合作用，以ニ氧化碳或有機物為碳源、光為能源的水圈微生物，因此具有去除、分解有機物的生理特性。它被廣泛應用于農業、養殖業以及高濃度有機廢水的處理。自日本學者小林正泰等成功地對糞尿和食品、淀粉、皮革及豆制品加工的廢水進行處理后，光合細菌被廣泛應用于廢水處理。通常人們在好氧條件下，利用光合細菌的方式消耗廢水中P、N等營養物質的同時產生氧氣，增強水體的自身的凈化能力，同時為水生生物提供ー個良好的生存環境。但光合細菌直接投放到水體中，容易被流水沖走，不能保證足夠的光合菌濃度，處理廢水時效果差率低。如果能為光合細菌提供一個適合的附著場所，進行附載固定處理，既能使廢水處理裝置內維持較高濃度的生物量，提高治理藍藻的效率，又能選擇地使光合細菌成為優勢菌群，提高水質凈化效率和延長細菌使用時間。如公開號CN1124293A (王厚徳，)公開了ー種碳酸鈣作固化劑，發明了一種固態光合細菌的制備技術，解決了液態光合細菌易老化和運輸困難的缺點。此后相繼有公開號CN1221791A9(龐昆，1999)利用稻殼粉無紡布固定光合細菌、CN101933620A (何黎明、李朝，2011)公開了ー種益生菌粉的制備方法，將光合細菌、酵母菌和乳酸菌與脫脂奶粉、多孔淀粉、脫脂大豆粉和紅糖等進行攪拌混合，在超低溫真空干燥機進行冷凍干燥制得粉狀益生菌粉；公開號 CN102533714A (李建、張戈，等，2012)、CN102433320A (李建、張戈，等，2012)、CN102424819A (李建、張戈，等，2012)等先后公開了利用硅藻土、膨潤土、沸石來固定光合細菌的方法，在水產養殖和水污水染治理方面進行使用上述光合細菌的固定方法各有千秋，但尋找一種低成本的生物質作為固定或附載光合細菌或復合微生物，是科研工作者不懈追求的目標。經文獻檢索，未發現用絲瓜絡固定光合細菌或復合微生物的專利發明。
發明內容
本發明針對光合細菌或復合微生物在治理湖泊藍藻過程中存在著液體細菌運輸不方便，拋灑費吋；以及菌體在水體中易被流水沖走，濃度易被稀釋，導致治理富營養化水的利用率低，效果不明顯的缺點，發明了一種絲瓜絡固載光合細菌或復合微生物治理湖泊藍藻的方法，該方法制備成本低，操作簡便、殺滅藍藻效率高。本發明的目的通過以下技術方案實現一種絲瓜絡固載光合細菌或復合微生物治理湖泊藍藻的方法，所述方法包括以下步驟
步驟I)、絲瓜絡的高溫滅菌處理將絲瓜絡洗凈，置于O.f 0.5 MPa高溫滅菌罐中封閉高溫滅菌處理廣3小時，殺死絲瓜絡上的雜菌；
步驟2)、絲瓜絡的表面處理將滅菌后的絲瓜絡取出，浸泡在如下混合溶液廣12小時:1 5%海藻酸鈉;1 3%環糊精;1 5% K2HPO4 ;浸泡完畢，取出涼干2 5小時，備用；
步驟3)、將上述表面處理好的絲瓜絡浸泡在已經制備好的光合細菌或復合微生物菌種溶液中1飛小時，取出，在-5 20°C條件下封閉保存，根據需要將其投入富營養化的湖泊中；
步驟4)、將制備好的附載有光合細菌或復合微生物菌的絲瓜絡固定在浮木上，懸浮于水中，3 10天后，抖落其表面粘附著的已經死亡的藍藻，當附載光合細菌的絲瓜絡殺藻效果降低時，取出水面，按步驟3)進行再生。進ー步的，所述步驟2)中，所述絲瓜絡的表面處理中，浸泡混合溶液為f 5%海藻酸鈉;1 3%環糊精;1 5% K2HPO40進ー步的，所述步驟3)中，所述光合細菌生數為2. 0X1(T3.1 X 101° cfu/mL;所述復合微生物為光合細菌、酵母菌和硝化細菌的混合菌種，其比例為I飛(T0. 5 0. 05、. 2。進ー步的，所述步驟3)中，所述光合細菌或復合微生物菌種的培養基為通用的配方在姆m3的自來水中加入小蘇打5. 5 kg,醋酸鈉3kg,酵母膏0. 5kg, K2HPO4 0. 25kg,KH2PO4 0. 25 kg, NH4Cl 0. 2kg, NaCl 0. 2kg, MgSO4 0.2kg，(NH4)2SO4 0.15kg。進ー步的，所述步驟4)中附載微生物的絲瓜絡用繩索固定在浮木上，并懸浮于水中。絲瓜絡是成熟絲瓜果實中的維管束，主要含纖維素(82. 4%)、木質素(11. 2%)、灰分(0. 4%)等，具有韌性強、耐酸堿性能好等優點，具有獨特的多孔性物理結構和優良的機械強度。絲瓜絡俗稱植物海綿，來源豐富、成本相對低廉，是ー種優良的生物基纖維材料。
申請人在實踐中發現可以利用絲瓜絡來作為光合細菌或復合微生物附載材料，同時絲瓜絡來源廣泛、易得、價格低廉。由于絲瓜絡的中空纖維結構具有一定的物理和化學吸附性能，本發明以生物材料-絲瓜絡為基材，同時也作為光合細菌的碳源，用于光合細菌及復合微生物的附載材料，要水中能將菌種維持在較高濃度的生物量范圍，提高水質凈化效率和延長細菌使用時間。本發明具有制備成本低，操作簡便、殺滅藍藻效率高的特點。
具體實施例方式實施例1 :將絲瓜絡洗凈，置于0. 2 MPa高溫滅菌罐中封閉處理2小吋。取出滅菌處理后絲瓜絡取出，浸泡在2%海藻酸鈉；2%環糊精；2% K2HPO4的混合溶液中。浸泡完畢，取出風干5小時，然后浸泡在生菌數量在2. 0 X 1(T3.1 X 101° cfu/mL的光合細菌中6小吋；取出用繩索串連起來，并固定在浮木上，投放在富營養化的水中或湖泊中，吸收水中的磷和氮，抑制和殺死藍藻，達到治理污染湖泊的目的。5天后抖落其表面吸附著死亡的藍藻。當附載光合細菌的絲瓜絡殺藻效果降低時，重新按步驟(3)進行光合細菌的附載。取本實施例1中得到的附載有光合細菌的絲瓜絡I個投入到5 m3的公園景觀水池中，水深1. 5米進行試驗，氣溫在25-30°C，經4天處理后，取水樣檢測，對比結果如下
權利要求
1.一種絲瓜絡固載光合細菌或復合微生物治理湖泊藍藻的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟 步驟1)、絲瓜絡的高溫滅菌處理將絲瓜絡洗凈，置于0.1~ 0.5 MPa高溫滅菌罐中封閉高溫滅菌處理1~3小時，殺死絲瓜絡上的雜菌； 步驟2)、絲瓜絡的表面處理將滅菌后的絲瓜絡取出，浸泡在如下混合溶液廣12小時:1 5%海藻酸鈉;1 3%環糊精;1 5% K2HPO4 ;浸泡完畢，取出涼干2 5小時，備用； 步驟3)、將上述表面處理好的絲瓜絡浸泡在已經制備好的光合細菌或復合微生物菌種溶液中1~6小時，取出，在-5 20°C條件下封閉保存，根據需要將其投入富營養化的湖泊中； 步驟4)、將制備好的附載有光合細菌或復合微生物菌的絲瓜絡固定在浮木上，懸浮于水中，3 10天后，抖落其表面粘附著的已經死亡的藍藻，當附載光合細菌的絲瓜絡殺藻效果降低時，取出水面，按步驟3)進行再生。
2.如權利要求1所述的ー種絲瓜絡固載光合細菌或復合微生物治理湖泊藍藻的方法，其特征在干所述步驟2)中，所述絲瓜絡的表面處理中，浸泡混合溶液為f 5%海藻酸鈉；1 3%環糊精;1 5% K2HPO40
3.如權利要求1所述的ー種絲瓜絡固載光合細菌或復合微生物治理湖泊藍藻的方法，其特征在于所述步驟3)中，所述光合細菌生數為2. 0X109 3.1Xl010 cfu/mL ;所述復合微生物為光合細菌、酵母菌和硝化細菌的混合菌種，其比例為1.50. 5 0. 05~0. 2。
4.如權利要求1或2或3所述的ー種絲瓜絡固載光合細菌或復合微生物治理湖泊藍藻的方法，其特征在于所述步驟3)中，所述光合細菌或復合微生物菌種的培養基為通用的配方:在姆m3的自來水中加入小蘇打5. 5 kg,醋酸鈉3kg，酵母膏0. 5kg, K2HPO4 0. 25kg,KH2PO4 0. 25 kg, NH4Cl 0. 2kg, NaCl 0. 2kg, MgSO4 0.2kg，(NH4)2SO4 0.15kg。
5.如權利要求1或2或3所述的ー種絲瓜絡固載光合細菌或復合微生物治理湖泊藍藻的方法，其特征在于所述步驟4)中附載微生物的絲瓜絡用繩索固定在浮木上，并懸浮于水中。
全文摘要
本發明涉及富營養化湖泊水質的治理，屬于環境保護技術領域，尤其是一種用生物材料絲瓜絡固載光合細菌或復合微生物的制備方法，所述方法包括以下步驟步驟1)絲瓜絡的高溫滅菌處理將絲瓜絡洗凈，置于高溫滅菌罐中封閉高溫滅菌處理1~3小時，殺死絲瓜絡上的雜菌；步驟2)絲瓜絡的表面處理；步驟3)將上述表面處理好的絲瓜絡浸泡在已經制備好的光合細菌或復合微生物菌種溶液中1~6小時，取出，在-5~20℃條件下封閉保存，根據需要將其投入富營養化的湖泊中；步驟4)將制備好的附載有光合細菌或復合微生物菌的絲瓜絡固定在浮木上，懸浮于水中，3~10天后，抖落其表面粘附著的已經死亡的藍藻，當附載光合細菌的絲瓜絡殺藻效果降低時，取出水面，按步驟3)進行再生。本發明具有制備成本低，操作簡便、殺滅藍藻效率高的特點。
文檔編號C02F3/34GK103058388SQ20121057906
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者程先忠, 彭元, 童忠澤, 陳紅梅, 張瑞華 申請人:武漢工業學院