【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水处理，具体涉及一种用于水产养殖废水亚硝酸盐处理的硝化菌剂及其制备和使用方法。
技术介绍
1、近年来，随着我国规模化和集约化水产养殖业的快速发展，特别是集约化的循环水养殖系统(recirculating aquaculture system，ras)发展迅猛。水产养殖废水中亚硝酸盐积累问题不容忽视。亚硝酸盐对鱼类的危害极大，极低浓度的亚硝酸盐就会对鱼类产生伤害。亚硝酸盐会破坏鱼类的多种生理功能，包括心血管、呼吸、内分泌和排泄过程。因此，对于水产养殖废水中亚硝酸盐氮的去除是很有必要的。
2、目前，对于水产养殖废水中亚硝酸盐处理的方法主要有物理法、化学法和生物法。其中物理法包括沉淀、机械增氧、过滤、气浮、吸附及换水等。物理法成本较高，实用性较差。化学法包括氧化、化学沉淀、离子交换及投入石灰等。化学法容易形成二次污染。生物法主要是通过各种生物作用将水产养殖废水中所产生的亚硝酸盐降解，是一种经济、可行、高效的治理方法。其中微生物菌剂法是将特定微生物直接投加到水体中或者固定在合适的载体上再投加到废水中，能够加快废水亚硝酸盐的降解，具有成本低廉、无二次污染、对鱼类无害等优点。
3、现有技术中，硝化菌剂大多是以异养菌和真菌为主，但它们只能在有机碳源存在的情况下才能进行亚硝酸盐的降解，而水产养殖废水中cod普遍较低，因此亚硝酸盐降解效果比较差，远低于自养硝化细菌。
技术实现思路
1、基于以上现有技术的不足，本专利技术所解决的技术问题在于提供一种亚硝酸盐降解效果
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于水产养殖废水亚硝酸盐处理的硝化菌剂的制备方法，包含如下步骤：将1％活性污泥接种于100ml培养液中，于摇床上27℃、150r/min条件下避光培养，检测亚硝酸盐氮浓度，至亚硝酸盐氮浓度为0mg/l时，得到第一次富集液；将第一次富集液接种于100ml培养液中，于摇床上富集培养，检测亚硝酸盐氮浓度，至亚硝酸盐氮浓度为0mg/l时，得到第二次富集液；重复上述操作，得到第三次、第四次......富集液，期间检测亚硝酸盐氮浓度，至亚硝酸盐氮浓度变化趋势一致时，得到高效稳定的硝化菌剂。
3、进一步的，所述培养液为100ml，包括：亚硝酸钠nano20.1 g、碳酸氢钠nahco30.4g、磷酸二氢钾kh2po41.0 g、磷酸氢二钾k2hpo41.3 g、微量元素溶液2ml(硫酸锰mnso4·4h2o45mg/l、硼酸h3bo349 mg/l、钼酸钠(na)2moo4·2h2o37mg/l、硫酸铜cuso4·5h2o 25mg/l、硫酸锌znso4·7h2o 43mg/l、硫酸亚铁feso4·7h2o 973mg/l)。
4、进一步的，所述亚硝酸盐氮检测方法采用《水质亚硝酸盐氮的测定分光光度法》(gb 7493-87)。
5、进一步的，所述高效稳定的硝化菌剂，其细菌组成为：不动杆菌属76.70％、candidatus_nitrotoga属12.98％、甲基化石油杆菌属2.70％、假单胞菌属1.34％、食酸菌属1.28％、极单胞菌属0.87％、黄杆菌属0.35％、嗜热单胞菌属0.32％、鞘氨醇单胞菌0.28％、申氏菌属0.05％等。
6、一种用于水产养殖废水亚硝酸盐处理的硝化菌剂的使用方法，使用方法如下：取上述硝化菌剂与水产养殖废水，按照体积比1:1混合均匀，在溶解氧为2～4mg/l条件下常温培养24h得到菌液，将上述菌液直接投加到水产养殖废水中，投加量为10～30l/m3；或者利用微生物固定化技术对其进行固定化后再投加到水产养殖废水中，投加量为50～100kg/m3。
7、进一步的，所述微生物固定化技术为海藻酸钠、壳聚糖复合材料和碳酸氢钠对浓缩菌液(10～500倍浓缩)进行包埋固定。
8、进一步的，所述壳聚糖复合材料如下所述：(1)将2％硬脂酸溶解在二氯甲烷中，然后加入10％碳酸钙纳米颗粒，在25℃下搅拌24小时。将溶液过滤，沉淀物用二氯甲烷洗涤，然后用去离子水和酒精混合物去除多余的硬脂酸。在70℃的真空烘箱中干燥24小时，得到改性碳酸钙纳米颗粒，备用。(2)先将1％壳聚糖溶解于1％醋酸溶液中，再将0.1％改性碳酸钙纳米颗粒加入到上述溶液中，搅拌均匀，冷冻干燥24小时得到壳聚糖复合材料。
9、进一步的，所述微生物固定化技术的包埋方法如下所述：首先将3～5％海藻酸钠和0.1～1％壳聚糖复合材料于80～90℃下溶解，形成胶体，冷却至常温；然后加入1～2％碳酸氢钠，搅拌均匀；再加入浓缩菌液，搅拌均匀；最后将胶体滴入2～4％氯化钙溶液中形成凝胶，于4℃下交联12～24h。
10、进一步的，所述浓缩菌液与胶体的质量比为1：10～1.5：10。
11、本专利技术的技术原理是：水产养殖废水cod较低，取活性污泥用无机培养液富集硝化微生物，所得到的硝化菌剂在低碳氮比的条件下具有高效的亚硝酸盐降解效果，并且硝化菌剂细菌组成多样，对不同水产养殖废水都有一定的适应能力。通过增加硝化细菌的数量来加快亚硝酸盐的降解。通过海藻酸钠、壳聚糖复合材料和碳酸氢钠将浓缩菌液进行包埋固定，进一步提高硝化细菌的数量并维持相应的水平。既加快了亚硝酸盐的降解，又增强了硝化菌剂对水产养殖废水的抵抗能力。在使用时，将硝化菌剂和水产养殖废水混合培养，使微生物再次适应水产养殖废水。
12、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
13、对低碳氮比水产养殖废水亚硝酸盐氮降解效果好。本专利技术中硝化菌剂由无机培养液富集得到，对低碳氮比水产养殖废水亚硝酸盐降解效果好。
14、亚硝酸盐降解效率高。本专利技术中硝化菌剂由活性污泥富集得到，对亚硝酸盐的专一性强，降解效率高。
15、操作简单，对环境的抵抗能力强。该硝化菌剂与水产养殖废水混合增殖后得到菌液，将菌液直接投加到水产养殖废水中，操作简单。将菌液浓缩后用海藻酸钠、壳聚糖复合材料和碳酸氢钠进行包埋固定，包埋后的微生物对环境抵抗能力强。
16、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为使本领域技术人员更好的理解本专利技术，以下通过多个具体实施方式来说明一种用于水产养殖废水亚硝酸盐处理的硝化菌剂及其制备和使用方法。
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1.一种用于水产养殖废水亚硝酸盐处理的硝化菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将1％活性污泥接种于100mL培养液中，于摇床上27℃、150r/min条件下避光培养，检测亚硝酸盐氮浓度，至亚硝酸盐氮浓度为0mg/L时，得到第一次富集液；将第一次富集液接种于100mL培养液中，于摇床上富集培养，检测亚硝酸盐氮浓度，至亚硝酸盐氮浓度为0mg/L时，得到第二次富集液；重复上述操作，得到第三次、第四次......富集液，期间检测亚硝酸盐氮浓度，至亚硝酸盐氮浓度变化趋势一致时，得到高效稳定的硝化菌剂。
2.如权利要求1所述的一种用于水产养殖废水亚硝酸盐处理的硝化菌剂的制备方法，其特征在于，所述培养液，包括：亚硝酸钠NaNO20.1 g、碳酸氢钠NaHCO30.4 g、磷酸二氢钾KH2PO41.0 g、磷酸氢二钾K2HPO41.3 g、微量元素溶液2ml(硫酸锰MnSO4·4H2O 45mg/L、硼酸H3BO349 mg/L、钼酸钠(Na)2MoO4·2H2O37mg/L、硫酸铜CuSO4·5H2O 25mg/L、硫酸锌ZnSO4·7H2O 43mg/L、硫酸亚铁FeSO4
3.如权利要求1所述的一种用于水产养殖废水亚硝酸盐处理的硝化菌剂的制备方法，其特征在于，所述高效稳定的亚硝化菌剂，其细菌组成为：不动杆菌属76.70％、Candidatus-Nitrotoga属12.98％、甲基化石油杆菌属2.70％、假单胞菌属1.34％、食酸菌属1.28％、极单胞菌属0.87％、黄杆菌属0.35％、嗜热单胞菌属0.32％、鞘氨醇单胞菌0.28％、申氏菌属0.05％等。
4.一种用于水产养殖废水亚硝酸盐处理的硝化菌剂的使用方法，其特征在于，使用方法如下：取上述硝化菌剂与水产养殖废水，按照体积比1:1混合均匀，在溶解氧为2～4mg/L条件下常温培养24h得到菌液，将上述菌液直接投加到水产养殖废水中，投加量为10～30L/m3；或者利用微生物固定化技术对其进行固定化后再投加到水产养殖废水中，投加量为50～100kg/m3。
5.如权利要求4所述的一种用于水产养殖废水亚硝酸盐处理的硝化菌剂的使用方法，其特征在于，所述微生物固定化技术为海藻酸钠、壳聚糖复合材料和碳酸氢钠对浓缩菌液(10～500倍浓缩)进行包埋固定。
6.如权利要求5所述的壳聚糖复合材料，其特征在于，所述壳聚糖复合材料制备方法如下所述：(1)将2％硬脂酸溶解在二氯甲烷中，然后加入10％碳酸钙纳米颗粒，在25℃下搅拌24小时。将溶液过滤，沉淀物用二氯甲烷洗涤，然后用去离子水和酒精混合物去除多余的硬脂酸。在70℃的真空烘箱中干燥24小时，得到改性碳酸钙纳米颗粒，备用。(2)先将1％壳聚糖溶解于1％醋酸溶液中，再将0.1％改性碳酸钙纳米颗粒加入到上述溶液中，搅拌均匀，冷冻干燥24小时得到壳聚糖复合材料。
7.如权利要求5所述的微生物固定化技术，其特征在于，所述微生物固定化技术的包埋方法如下所述：首先将3～5％海藻酸钠和0.1～1％壳聚糖复合材料于80～90℃下溶解，形成胶体，冷却至常温；然后加入1～2％碳酸氢钠，搅拌均匀；再加入浓缩菌液，搅拌均匀；最后将胶体滴入2～4％氯化钙溶液中形成凝胶，于4℃下交联12～24h。
8.如权利要求7所述的包埋方法，其特征在于，所述浓缩菌液与胶体的质量比为1：10～1.5：10。
...【技术特征摘要】
1.一种用于水产养殖废水亚硝酸盐处理的硝化菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将1％活性污泥接种于100ml培养液中，于摇床上27℃、150r/min条件下避光培养，检测亚硝酸盐氮浓度，至亚硝酸盐氮浓度为0mg/l时，得到第一次富集液；将第一次富集液接种于100ml培养液中，于摇床上富集培养，检测亚硝酸盐氮浓度，至亚硝酸盐氮浓度为0mg/l时，得到第二次富集液；重复上述操作，得到第三次、第四次......富集液，期间检测亚硝酸盐氮浓度，至亚硝酸盐氮浓度变化趋势一致时，得到高效稳定的硝化菌剂。
2.如权利要求1所述的一种用于水产养殖废水亚硝酸盐处理的硝化菌剂的制备方法，其特征在于，所述培养液，包括：亚硝酸钠nano20.1 g、碳酸氢钠nahco30.4 g、磷酸二氢钾kh2po41.0 g、磷酸氢二钾k2hpo41.3 g、微量元素溶液2ml(硫酸锰mnso4·4h2o 45mg/l、硼酸h3bo349 mg/l、钼酸钠(na)2moo4·2h2o37mg/l、硫酸铜cuso4·5h2o 25mg/l、硫酸锌znso4·7h2o 43mg/l、硫酸亚铁feso4·7h2o 973mg/l)。
3.如权利要求1所述的一种用于水产养殖废水亚硝酸盐处理的硝化菌剂的制备方法，其特征在于，所述高效稳定的亚硝化菌剂，其细菌组成为：不动杆菌属76.70％、candidatus-nitrotoga属12.98％、甲基化石油杆菌属2.70％、假单胞菌属1.34％、食酸菌属1.28％、极单胞菌属0.87％、黄杆菌属0.35％、嗜热单胞菌属0.32％、鞘氨醇单胞菌0.28％、申氏菌属0.05％等。
4.一种用于水...
【专利技术属性】
技术研发人员：高镜清，杨光，申愈，王帅，高宗佑，付宇昂，马高峰，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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