本發(fā)明涉及水質(zhì)凈化，尤其涉及一種基于海水魚缸水質(zhì)凈化的硫自養(yǎng)載體及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在海水魚缸中，水質(zhì)直接影響到魚類的生長和健康。為了保持水質(zhì)清潔，通常需要定期換水和添加過濾材料。目前，市場上的水質(zhì)凈化方法主要有物理過濾、化學(xué)過濾和生物過濾等。然而，在海水魚缸高鹽的情況下，微生物增值緩慢，傳統(tǒng)的濾材往往無法完全去除水中的有害物質(zhì)，且容易飽和，需要頻繁更換，操作復(fù)雜，給養(yǎng)魚愛好者帶來不便。因此，開發(fā)一種高效、持久的水質(zhì)凈化材料對于改善海水魚缸水質(zhì)具有重要意義。硫自養(yǎng)作為一種新型的生物凈化技術(shù)，能夠利用硫自養(yǎng)細(xì)菌的特性，在無需額外碳源的情況下，有效去除水中的硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮污染物，維持水質(zhì)清潔和生態(tài)平衡，適用于水族箱的水質(zhì)凈化。

2、硫自養(yǎng)依賴異養(yǎng)微生物的生物過濾系統(tǒng)在去除硝酸鹽和亞硝酸鹽方面效率有限；當(dāng)碳氮比較低時(shí)，反硝化速率低，存在亞鹽積累情況對水族生物造成影響；使用異養(yǎng)反硝化需要持續(xù)供給碳源，增加了使用成本；傳統(tǒng)的化學(xué)處理方法雖然能有效降低水中的有害物質(zhì)濃度，但長期使用會(huì)破壞水質(zhì)的生態(tài)平衡，對水族生物造成潛在危害。同時(shí)化學(xué)藥品的持續(xù)投入也增加了運(yùn)營成本。此外，在高鹽度的海水魚缸中，生物膜形成緩慢，且其穩(wěn)定性和效率可能會(huì)受到水流、溫度變化等因素的影響?，F(xiàn)有技術(shù)在使用和維護(hù)上較復(fù)雜，需要定期的化學(xué)處理或物理清洗。因此，需要一種不用外加碳源，且生物膜形成快，生物膜的附著性和穩(wěn)定性高的硫自養(yǎng)載體。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提出了一種不用外加碳源，且生物膜形成快，生物膜的附著性和穩(wěn)定性高的基于海水魚缸水質(zhì)凈化的硫自養(yǎng)載體及其制備方法。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：第一方面，本發(fā)明提供了一種基于海水魚缸水質(zhì)凈化的硫自養(yǎng)載體，按重量份數(shù)計(jì)算，包括硫磺30～50份、過氧化氫改性珊瑚骨20～40份、ph緩沖劑20～40份、造孔劑1～3份和粘結(jié)劑5-10份。

3、具體的，過氧化氫改性的珊瑚骨在水質(zhì)凈化應(yīng)用中，不僅有助于穩(wěn)定ph值，還可以對硝酸鹽的降解產(chǎn)生積極影響，這與其多孔結(jié)構(gòu)和改性方法有關(guān)。

4、改性后的珊瑚骨具有更大的比表面積，這為自養(yǎng)反硝化菌提供了更多的附著點(diǎn)，支持菌種的生長和繁殖。自養(yǎng)反硝化菌是硝酸鹽降解的關(guān)鍵，它們能夠利用硝酸鹽作為電子受體，將其還原為氮?dú)狻＿^氧化氫的氧化作用有助于清除堵塞珊瑚骨孔道的有機(jī)質(zhì)，這不僅增加了空隙率，還改進(jìn)了水體的流動(dòng)性，有利于反硝化過程的進(jìn)行。珊瑚骨的緩慢釋放碳酸根作用幫助維持一個(gè)穩(wěn)定的堿性環(huán)境，這有利于自養(yǎng)反硝化菌的代謝活動(dòng)。同時(shí)，堿性環(huán)境對于反硝化過程也是必要的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)反硝化微生物在中性或輕微堿性的條件下活性最高。

5、因此，過氧化氫改性的珊瑚骨不僅有助于ph的穩(wěn)定，還可以通過支持自養(yǎng)反硝化生物的活動(dòng)提高硝酸鹽的去除效率。

6、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述過氧化氫改性珊瑚骨的制備方法為：

7、s1，將珊瑚骨粉置于燒杯中，加入20％-40％體積濃度的過氧化氫溶液，沒過珊瑚骨粉，然后于20℃-30℃條件下震蕩8-10h后過濾反應(yīng)溶液；

8、s2，用水沖洗過濾出的珊瑚骨，直至濾出液ph為7，然后烘干水分后用粉碎機(jī)破碎過篩得到粒徑為100-200目的過氧化氫改性珊瑚骨。

9、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述ph緩沖劑為重質(zhì)碳酸鈣、氫氧化鈣、碳酸鈉和碳酸鎂中的一種，所述造孔劑為石膏，所述粘結(jié)劑為硅酸鈉或硅酸鉀。

10、具體的，石膏在硫自養(yǎng)載體中的主要作用是作為致孔劑和骨架材料，其對硝酸鹽降解也有一定的積極作用。

11、石膏在加熱過程中失去結(jié)晶水形成多孔結(jié)構(gòu)，這為微生物提供了更多的生長空間；雖然石膏本身不直接參與硝酸鹽的化學(xué)降解，但其提供的多孔環(huán)境有利于反硝化菌的附著和生長，從而間接促進(jìn)硝酸鹽的生物降解。石膏增強(qiáng)了載體的機(jī)械強(qiáng)度，使其能夠更好地抵抗水流沖擊；這種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)有助于維持微生物群落的完整性和活性，間接支持硝酸鹽的持續(xù)降解。通過提供穩(wěn)定的物理結(jié)構(gòu)，石膏有助于維持一個(gè)適合微生物生長的環(huán)境；這種穩(wěn)定性對于反硝化過程的持續(xù)進(jìn)行是有利的。

12、綜上所述，石膏通過改善載體的物理特性和提供適宜的微生物生長環(huán)境，間接支持了硝酸鹽的降解過程。

13、第二方面，本發(fā)明提供了一種基于海水魚缸水質(zhì)凈化的硫自養(yǎng)載體的制備方法，包括以下步驟：

14、s1，對原料進(jìn)行預(yù)處理：分別將硫磺、ph緩沖劑、造孔劑、粘結(jié)劑進(jìn)行破碎過篩，得到粒徑為100-200目的粉末狀物料；

15、s2，配制質(zhì)量濃度為30％-50％粘結(jié)劑溶液，然后將步驟s1的原料置于混料機(jī)中攪拌均勻后加入配制好的粘結(jié)劑溶液再次攪拌均勻；

16、s3，步驟s2獲得的產(chǎn)物通過造粒機(jī)擠壓成型，然后烘干后獲得粒徑為3-5mm的硫自養(yǎng)載體。

17、第三方面，本發(fā)明提供了一種基于海水魚缸水質(zhì)凈化的硫自養(yǎng)載體在海水魚缸水質(zhì)凈化中的應(yīng)用，將硫自養(yǎng)載體掛膜后應(yīng)用與海水魚缸水質(zhì)凈化。

18、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，掛膜方法包括以下步驟：

19、s1，配制掛膜營養(yǎng)液，掛膜營養(yǎng)液的組分為kno3、kh2po4和海鹽；

20、s2，將硫自養(yǎng)載體置于掛膜營養(yǎng)液中；

21、s3，在載體營養(yǎng)液混合系統(tǒng)中加入5％-15％體積分?jǐn)?shù)的自養(yǎng)反硝化菌劑，然后將整個(gè)系統(tǒng)置于20℃-30℃靜置培養(yǎng)；

22、s4，定期檢測系統(tǒng)中的氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽和總氮濃度，全程控制系統(tǒng)ph為7～7.5；當(dāng)系統(tǒng)中總氮濃度下降80％時(shí)，補(bǔ)加kno3，重復(fù)3次后即可判斷掛膜完成。

23、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述自養(yǎng)反硝化菌劑由硫氧化單胞菌szg-sad-001和脫氮硫桿菌szg-sad-004混合而成；所述szg-sad-001的保藏編號為cctccno：m2022806，所述szg-sad-004的保藏編號為cctccno：m2023992。

24、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述硫氧化單胞菌szg-sad-001∶脫氮硫桿菌szg-sad-004的質(zhì)量比為1∶1-2。

25、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，硫氧化單胞菌szg-sad-001和脫氮硫桿菌szg-sad-004菌液中活菌數(shù)≥108cfu/g。

26、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述掛膜營養(yǎng)液中各組分含量為：kno30.5-1g/l，kh2po40.005-0.01g/l，海鹽30g/l。

27、本發(fā)明的一種基于海水魚缸水質(zhì)凈化的硫自養(yǎng)載體及其制備方法和應(yīng)用相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

28、(1)本發(fā)明提供的硫自養(yǎng)載體中添加了過氧化氫改性的珊瑚骨，珊瑚骨本身具有多孔結(jié)構(gòu)，用過氧化氫可以氧化珊瑚骨中堵塞孔道的有機(jī)質(zhì)，去除部分雜質(zhì)，使珊瑚骨孔道數(shù)量增加，進(jìn)而增大比表面積，為自養(yǎng)反硝化菌提供大量附著點(diǎn)。并且珊瑚骨屬于堿性材料，能夠緩慢釋放碳酸根，有助于穩(wěn)定魚缸中的ph值。此外，珊瑚骨還具有吸附懸浮雜質(zhì)的能力，有助于提升魚缸水質(zhì)的清澈度。

29、(2)本發(fā)明硫自養(yǎng)載體的致孔劑選擇石膏，石膏在加熱過程中會(huì)失去結(jié)晶水，當(dāng)石膏晶體內(nèi)部的水分子被去除后，會(huì)形成多孔的結(jié)構(gòu)，使得加熱后的石膏具有較高的孔隙率，為微生物提供大量的生長空間。此外，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，載體中的物質(zhì)不斷被消耗，添加石膏還能充當(dāng)載體后期的骨架物質(zhì)，增強(qiáng)載體的機(jī)械強(qiáng)度，提高載體抵抗水流沖擊的能力。

30、(3)本發(fā)明通過添加硫自養(yǎng)反硝化菌：硫氧化單胞菌szg-sad-001和脫氮硫桿菌szg-sad-004，在模擬海水魚缸的環(huán)境下采用人為掛膜方式，促進(jìn)耐鹽生物膜的快速形成，能快速啟動(dòng)反硝化；掛膜之后的載體可直接用于海水魚缸水質(zhì)凈化，不需另外添加其他物質(zhì)以及菌劑，操作簡單。

31、(4)本發(fā)明制得的硫自養(yǎng)反硝化功能生物載體材料，能夠在不外加碳源的情況下有效去除海水魚缸中的亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮污染物，使得魚缸水質(zhì)得到凈化。