本发明涉及水处理技术领域，且特别涉及一种用于生态安全水系的微生物制剂及其制备方法。
背景技术：
我国的水环境污染日益严重，未经处理的养殖废水和工业、生活污水的排放使水体受到污染，富营养化严重、蓝绿藻爆发、腐败微生物大量繁殖，养殖水体或景观水体的生态环境遭到破坏，给水产养殖业或自然环境造成严重损失，因此，如何对水体进行修复，构建生态安全水系具有重要意义。
现有技术中，水体修复主要有物理方法、化学方法和生物方法。物理方法和化学方法均存在工程量大、成本高、治理不彻底等问题。而以微生物修复为主的生物方法具有独特的作用，通过微生物对水体中的污染物和富营养成分进行吸收、降解和转化，能够从根本上实现水质净化。但是，现有技术中，在进行往往只采用较为单一的菌种进行水体处理，对水体的修复效果较差。例如专利cn02156977.0公开了一种低温硝化菌剂及其用途，涉及汉堡硝化杆菌、维氏硝化杆菌、蜡状芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、和酿酒酵母共六种菌株，这些菌株经培养后，按其培养物同等体积比例配比组成为耐低温硝化菌剂，在较低温度下具有去除超低浓度氨氮的作用，单独使用或与相应的生物反应器适配，可用于海水养殖和工厂化循环海水高密度养殖的氨氮去除和cod的去除处理。此技术中硝化菌仅适用于低温养殖环境如海水养殖中，应用范围狭窄，同时，需要与相应的生物反应器配合，复合菌种多、步骤繁琐，不利于在生产上推广及应用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用于生态安全水系的微生物制剂，此微生物制剂能够有效修复受污染的水体。
本发明的另一目的在于提供一种用于生态安全水系的微生物制剂的制备方法，工艺简单、容易操作。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种用于生态安全水系的微生物制剂，包括：
复合菌种，按照重量百分比计，包括沼泽红假单胞菌10～20％、粉状毕赤酵母20～30％、解淀粉芽孢杆菌20～30％、红平红球菌0～15％、植物乳杆菌20～30％、外硫红螺菌5～15％；以及用于负载所述复合菌种的载体。
本发明提出一种用于生态安全水系的微生物制剂的制备方法，包括以下步骤：
s1，复合菌种制备：按照比例对菌种进行混合得到所述复合菌种，将所述复合菌种添加到培养液中，在28～32℃条件下密闭培养5～10天得到发酵菌液；
s2，载体制备：将所述发酵菌液浓缩得到浓缩菌液，加入多孔淀粉，搅拌吸附后，再加入糊精和锂电气石微粉，得到浸渍液，将活性炭纤维布置于所述浸渍液中吸附2～3h，干燥。
本发明实施例的用于生态安全水系的微生物制剂及其制备方法的有益效果是：
本发明利用复合菌种的相互协同的作用，能够有效利用水环境中过量的c、n、p元素，使其转化成有益微生物本身，从而降低水环境中的bod、cod水平，形成有益的微生态环境，净化水体、减少化学消毒剂的使用，促进养殖动物的生长。该发明可应用于水产养殖水体净化，生态安全水系的构建以及景观水体的修复。
其次，本发明通过将复合菌种固定在多孔淀粉上，并通过添加糊精，实现菌种的固定和包埋效果，能够有效提高复合菌种的处理效果，避免因为直接接种在水体中导致的菌体流失等不良现象。其次，将负载有菌种的多孔淀粉微球吸附至活性炭纤维布中，得到负载型的微生物制剂，使用和运输方便。将其在应用于水体中时，活性炭纤维布先对水体中的有毒有害物质进行吸附，避免复合菌种在前期受到过度损失，且对水体实现双重净化作用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的用于生态安全水系的微生物制剂的制备方法进行具体说明。
本发明实施例提供的一种用于生态安全水系的微生物制剂，包括：
复合菌种，按照重量百分比计，包括沼泽红假单胞菌10～20％、粉状毕赤酵母20～30％、解淀粉芽孢杆菌20～30％、红平红球菌0～15％、植物乳杆菌20～30％、外硫红螺菌5～15％；以及，
载体，用于负载所述复合菌种。
进一步地，在本发明较佳实施例中，按照重量百分比计，所述复合菌种包括沼泽红假单胞菌15～20％、粉状毕赤酵母20～25％、解淀粉芽孢杆菌25～30％、红平红球菌5～10％、植物乳杆菌20～25％、外硫红螺菌5～10％。
沼泽红假单胞菌属于光合细菌的一种，光合细菌简称psb，是地球上最古老的菌种之一，psb菌体营养丰富，蛋白质含量高达65％，且富含多种维生素、辅酶等生物活性物质和微量元素适应性强，能忍耐高深度的有机废水和较强的分解转化能力，对酚、氰等毒物有一定有忍受和分解能力等特点。粉状毕赤酵母(pichiafarinose)对氨氮的耐受度高，能够去除氨氮，特别是对于动物粪便中的氨气排放具有良好效果。解淀粉芽孢杆菌(bacillusamyloliquefaciens)对人畜无害，能够产生抗生素和抗菌蛋白质多肽等活性物质，对于动植物生长具有促进作用。红平红球菌(rhodococcuserythropolis)可降解烃类污染物、脱硫等，植物乳杆菌(lactobacillusplantarum)能够降解亚硝酸盐等，并促进动物生长。外硫红螺菌(ectothiorhodospirashaposhnikovii)能够以硫化氢等无机物作为电子供体还原二氧化碳，合成有机物，有效降解污水中的硫化物。通过上述几种菌种的复配，能够发挥良好的协同作用，不仅能够有效进行水体净化、修复，还能够促进水体内动物或植物的生长，增强水产动物的免疫力和抗病能力。
进一步地，在本发明较佳实施例中，所述沼泽红假单胞菌(rhodopseudomonaspalustris)为保藏编号为accc10649的菌种，所述粉状毕赤酵母(pichiafarinose)为保藏编号为accc20025的菌种，所述解淀粉芽孢杆菌(bacillusamyloliquefaciens)为保藏编号为accc06476的菌种，所述红平红球菌(rhodococcuserythropolis)为保藏编号为accc02667的菌种，所述植物乳杆菌(lactobacillusplantarum)为保藏编号为accc11118的菌种，所述外硫红螺菌(ectothiorhodospirashaposhnikovii)为保藏编号为accc19809的菌种。
进一步地，上述各菌种按照以下方法进行制种：
将从中国农业微生物菌种保藏管理中心购买的沼泽红假单胞菌(rhodopseudomonaspalustrisaccc10649)转接入光合细菌培养基的锥形瓶中，在28-32℃，光照培养60-84小时，待培养基浑浊后取出。
将从中国农业微生物菌种保藏管理中心购买的粉状毕赤酵母(pichiafarinoseaccc20025)转接入麦芽汁琼脂ⅰ培养基中，培养温度25-30℃，180-220rpm振荡培养36-60小时，待培养基浑浊后取出。
将从中国农业微生物菌种保藏管理中心购买的解淀粉芽孢杆菌(bacillusamyloliquefaciensaccc06476)转接入营养肉汁琼脂培养基中，在32-38℃下180-220rpm振荡培养36-60小时，待培养基浑浊后取出。
将从中国农业微生物菌种保藏管理中心购买的红平红球菌(rhodococcuserythropolisaccc02667)转接入lb培养基中，在28-32℃下培养60-84小时，待培养基浑浊后取出。
将从中国农业微生物菌种保藏管理中心购买的植物乳杆菌(lactobacillusplantarumaccc11118)转接入mrs液体培养基的锥形瓶中，在35-39℃培养48-72小时，待培养基浑浊后取出。
将从中国农业微生物菌种保藏管理中心购买的外硫红螺菌(ectothiorhodospirashaposhnikoviiaccc19809)转接入光合细菌培养基的锥形瓶中，在28-32℃，光照培养60-84小时，待培养基浑浊后取出。
以上菌种培养结束后取出，然后放入2-4℃冰箱保存待用。
得到各菌种后，按照比例对上述各菌种进行混合得到所述复合菌种，将复合菌种添加到培养液中，在28～32℃条件下密闭培养5～10天得到发酵菌液。其中，培养液包括：糖蜜和水。
进一步地，在本发明较佳实施例中，复合菌种和培养液的质量比为1：80～120。
进一步地，在本发明较佳实施例中，按照重量份数计，培养液包括糖蜜8～12份、水90～96份。
进一步地，在本发明较佳实施例中，按照重量份数计，培养液还包括红糖10～15份。
现有技术中，在施放微生物时，通常直接将微生物接种在待处理的水体中，但是由于环境因素、竞争作用等，很容易造成微生物流失。特别在环境较为复杂的水体中，菌种容易受到有毒物质的损害，微生物的存活率低，繁殖速度慢。因为，微生物修复水体的效果往往不理想。因此，本发明将上述方法获得符合菌种固定在载体上，具体如下：
载体制备：将发酵得到的发酵菌液浓缩得到浓缩菌液，加入多孔淀粉，搅拌吸附后，再加入糊精和锂电气石微粉，得到浸渍液。然后将活性炭纤维布置于所述浸渍液中吸附2～3h，干燥得到负载型的微生物制剂。
进一步地，在本发明较佳实施例中，将发酵菌液浓缩至体积为1/4～1/5得到浓缩菌液，浓缩菌液和多孔淀粉的质量比为1:0.5～0.7。
进一步地，搅拌吸附的条件为：在80～120r/min条件下吸附0.5～1.5h。多孔淀粉是由水解酶在低于淀粉糊化温度下降解各种淀粉得到的水解产物，具有类似于马蜂窝的中空结构，表面分布大量的小孔，堆积密度低、吸附能力强，在搅拌条件下，即可充分吸附微生物。且吸附复合菌种后对其具有良好的保护作用，能够对复合菌种形成有效保护，繁殖速度快，水体修复效果好。本实施例中，多孔淀粉可以是市售产品，也可以根据现有技术制备(例如cn1546529a公开的方法)，在此不再进行赘述。
进一步地，在本发明较佳实施例中，糊精包括质量比为1:1～2的β-环糊精与麦芽糊精，浓缩菌液、锂电气石微粉和糊精的质量比为1:0.1～0.2:0.05～0.08。
制得待复合菌种吸附到多孔淀粉上后，加入β-环糊精与麦芽糊精，能形成包埋层，进一步对复合菌种进行保护，通过有利于微生物制剂的保藏、运输等。并加入一定量的锂电气石微粉，其具有永电性和活化性，能够产生负氧离子，负离子与水分子结合形成小分子团水，促使水中的含氧量增加，提高菌种的存活率。同时，负离子有利于活化细胞，提高水产动物的抗病力等。
进一步地，在本发明较佳实施例中，浓缩菌液与活性炭纤维布的质量比为1:0.3～0.5。
进一步地，活性炭纤维布活性炭纤维布的比表面积为1200～1800m2/g，平均孔径为0.1～1μm。活性炭纤维布上存在大量的微孔，具有极高的比表面积，活性炭纤维布置于浸渍液中时，在浸渍过程中，能够吸附负载有复合菌种的多孔淀粉微粒，形成负载型的微生物制剂。该微生物制剂应用于水体中时，活性炭纤维布一方面能够先对水体进行净化，特别是能够吸附有效吸附铅、铬等重金属离子，有效保护复合菌种。另一方面，活性炭纤维布上的大量微孔能够保证良好的吸水性和保水性，有效促进微生物的繁殖。当微生物大量繁殖后，活性炭纤维布的微孔还能够微生物体提供吸附固定位点。通过双重固定和双重吸附作用，达到良好的水体净化、修复效果。保护微生物菌体不受外界不利环境(如酸、碱、有害离子等)的影响，也不影响传质、营养物质的给和产物的导出，保持菌种高活性。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供的一种微生物制剂，其根据以下步骤制得：
(1)生产制种：
将从中国农业微生物菌种保藏管理中心购买的沼泽红假单胞菌(rhodopseudomonaspalustrisaccc10649)转接入光合细菌培养基的锥形瓶中，在30℃，光照培养72小时，待培养基浑浊后取出。
将从中国农业微生物菌种保藏管理中心购买的粉状毕赤酵母(pichiafarinoseaccc20025)转接入麦芽汁琼脂ⅰ培养基中，培养温度28℃，200rpm振荡培养48小时，待培养基浑浊后取出。
将从中国农业微生物菌种保藏管理中心购买的解淀粉芽孢杆菌(bacillusamyloliquefaciensaccc06476)转接入营养肉汁琼脂培养基中，在35℃下210rpm振荡培养48小时，待培养基浑浊后取出。
将从中国农业微生物菌种保藏管理中心购买的红平红球菌(rhodococcuserythropolisaccc02667)转接入lb培养基中，在30℃下培养72小时，待培养基浑浊后取出。
将从中国农业微生物菌种保藏管理中心购买的植物乳杆菌(lactobacillusplantarumaccc11118)转接入mrs液体培养基的锥形瓶中，在37℃培养60小时，待培养基浑浊后取出。
将从中国农业微生物菌种保藏管理中心购买的外硫红螺菌(ectothiorhodospirashaposhnikoviiaccc19809)转接入光合细菌培养基的锥形瓶中，在30℃，光照培养72小时，待培养基浑浊后取出。
以上菌种培养结束后取出，然后放入2-4℃冰箱保存待用。
(2)复合菌种制备：按照以下重量百分比对步骤(1)得到的菌种进行混合得到复合菌种：沼泽红假单胞菌18％、粉状毕赤酵母24％、解淀粉芽孢杆菌26％、植物乳杆菌24％、外硫红螺菌8％。将复合菌种按照1:100的比例添加到培养液中，在30℃条件下密闭培养7天，待ph小于4.20后即得到发酵菌液。其中，培养液包括：10重量份糖蜜、15份的红糖和90重量份水。
(3)载体制备：将步骤(2)得到的发酵菌液浓缩至体积为1/5得到浓缩菌液(100g)，加入65g多孔淀粉，100r/min搅拌吸附1h后。再加入2gβ-环糊精、4g麦芽糊精和15g锂电气石微粉，得到浸渍液。然后将40g活性炭纤维布置于浸渍液中吸附2.5h，喷雾干燥得到负载型的微生物制剂。
实施例2
本实施例提供的一种微生物制剂，其根据以下步骤制得：
(1)生产制种：按照实施例1的方法制得。
(2)复合菌种制备：按照以下重量百分比对步骤(1)得到的菌种进行混合得到复合菌种：沼泽红假单胞菌12％、粉状毕赤酵母28％、解淀粉芽孢杆菌22％、植物乳杆菌28％、外硫红螺菌10％。将复合菌种按照1:100的比例添加到培养液中，在30℃条件下密闭培养7天，待ph小于4.20后即得到发酵菌液。其中，培养液包括：10重量份糖蜜、15份的红糖和90重量份水。
(3)载体制备：将步骤(2)得到的发酵菌液浓缩至体积为1/4得到浓缩菌液(100g)，加入65g多孔淀粉，100r/min搅拌吸附1h后。再加入2gβ-环糊精、4g麦芽糊精和15g锂电气石微粉，得到浸渍液。然后将40g活性炭纤维布置于浸渍液中吸附2.5h，喷雾干燥得到负载型的微生物制剂。
对比例1
本对比例提供的一种微生物制剂，其为本发明实施例1制得的浓缩菌液。
试验例1
为了验证本发明制剂在南美白对虾养殖上的应用情况，于2016年7月在上海奉贤区的一家养殖场进行了试验。
(一)试验材料与方法：
1、池塘：选择试验塘2口，面积分别为17.8亩和18亩，编号为d1、d2。对照塘2口，面积分别为18.4亩和19亩，编号为d3、d4。
2、南美白对虾苗：虾苗来自海南岛和福建厦门，经过当地淡化驯养达到1.5～2厘米后移放至上述各池塘中，所用虾苗健康活泼，未发现有质量问题。
3、配合饲料：全过程使用上海市水产技术推广站推荐的优质配合饲料。
4、消毒药物：所有池塘在放养前均使用茶粕、生石灰和漂粉精依次清塘消毒。平时根据日常情况定时使用卤族消毒剂对池塘进行日常消毒。
5、肥料：各池施足基肥，按常量施用有机肥，培养基础饵料生物。平时根据水质状况适当追肥，按实际需要施用化肥。
6、养殖用水：原则上采用有限量水交换方式。各池前期只加水不排水直至最高水位，试验塘在中期不加水不换水，为保持水位，适当补充自然蒸发，后期则少量换水、少量添加。对照塘在中后期根据实际需要和外源水质状况适当进行换水。
7、微生物制剂：对照塘d3使用对比例1提供的微生物制剂，对照塘d4不使用微生物制剂，试验塘d1则使用本发明实施例1提供的微生物制剂，试验塘d2则使用本发明实施例2提供的微生物制剂。
用量用法为：
微生物制剂：试验塘d1和d2按每亩水面使用的微生物制剂含100g浓缩菌液，剪切成1cm左右的小片，均匀施放。
对照塘d3按每亩水面使用100g浓缩菌液，稀释50-100倍后进行均匀泼洒。
每个月添加一次微生物菌剂，试验期3个月(7.1号～9.30号)。
8、其它：增氧机配备、使用以及其它设施条件和管理方法，试验塘与对照塘基本相同。
(二)结果与分析
1、放养与收获情况：
试验塘d1面积17.8亩，放养南美白对虾苗75万尾，亩放4.21万尾，收获总产量5696公斤，平均亩产320kg，平均亩盈利2645元。
试验塘d1面积18.1亩，放养南美白对虾苗76万尾，亩放4.20万尾，收获总产量5629公斤，平均亩产311kg，平均亩盈利2571元。
对照塘d3面积18.4亩，放养南美白对虾苗78万尾，平均亩放4.24万尾，收获总产量4471kg，平均亩产243kg，平均亩盈利1047元。
对照塘d4面积19亩，放养南美白对虾苗81万尾，平均亩放4.26万尾，收获总产量2685kg，平均亩产141kg，全部亏损。
2、发病情况：
试验塘d1、d2全过程没有发病。而对照塘d3部分发病，情况较轻。对照塘d4发病多，而且发病后很难得到控制，严重影响了收获产量，后期不得不提前对其进行捕收。
3、水质情况：
试验塘自始至终水质比较稳定，浮游生物组成平衡，各项常规指标长期处于正常状态，食台检查干净，不沾有污物。而对照塘d3部分区域的水质较不稳定，整体水平不均衡。在对照塘d4的水质比较不稳定，菌相、藻相波动剧烈，食台检查常沾有很多污物、脏物。
在养殖期间，对推广站所属的四个养殖塘进行了水质指标的检测，详见表1：
表1
a：采用塞式盘法测定；
b：测定深度为2～3cm处的氧化还原电位；
c：该池塘提前捕收。
4、底质情况：
试验塘底质清洁、硬板、淤泥较少，而对照塘d3底质状况不均匀，部分情况良好，部分较差，对照塘d4底质状况很差，淤泥较厚，积聚大量污物、脏物，饲料带严重黑变、恶臭，积聚大量死虾。
5、摄食情况：
试验塘虾摄食正常，饲料转化效率高，饲料系数低，消化吸收利用完全，排泄物明显减少，而对照塘d3部分鱼虾摄食不正常，对照塘d4由于环境条件相对较差，常表现为虾摄食不正常，饲料利用率低，饲料系数升高。
6、生长情况：
试验塘虾体生长良好，活力好，收获规格大，虾体健康，感官指标正常，经市有关权威部门产品质量抽样检验合格，而对照塘d3的虾体质量不均，对照塘d4生长明显受到影响，收获规格相对较小，个体参差显著，质量下降。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。