一种来源于红树林沉积物的耐盐型水凝胶复合高能降解菌及其制备方法与应用

本发明涉及生物环保技术及环境微生物学领域，尤其涉及一种来源于红树林沉积物的耐盐型水凝胶复合高能降解菌及其制备方法与应用。

背景技术：

1、随着我国沿海地区海水养殖业的快速发展，由此产生的海水养殖废水已成为我国近岸海域水污染防治的重要源头之一。海水养殖废水（如虾池、鱼类工厂化养殖废水）通常呈现出典型的高盐度、高有机物浓度、高氮磷以及富含抗生素的特点。这类废水中含有大量的残饵、粪便及排泄物，如果未经有效处理直接排放，将导致周围海域水体富营养化，引发红潮等生态灾难，甚至诱发养殖生物的暴发性疾病。新渔业法的实施，海水养殖废水的处理排放标准也进一步提高。

2、目前，生物法（微生物降解）是处理此类废水最经济有效的方法。然而，在实际工程应用中，传统的微生物菌剂往往面临以下技术瓶颈：

3、1.环境抗性差（难以耐受高盐与高毒性）：绝大多数市售污水处理菌剂来源于淡水环境或普通陆源环境，其细胞在高盐度（尤其是海水养殖普遍存在的1.5%至3.5%盐度）环境下，会因渗透压骤增导致细胞脱水、裂解或失活。这导致传统菌剂在海水养殖废水中的定殖率极低，不足1%，降解效率低下。

4、2.菌株协同效应弱、功能单一：海水养殖废水中的氮源主要以毒性较强的氨氮和亚硝酸盐氮形式存在。现有的复合菌剂多为简单混合，缺乏在盐度环境下具有高效协同的高效氨氧化菌与反硝化菌，功能单一，难以在养殖尾水中形成稳定的优势菌群。

5、3.复合剂型稳定性不足：传统液态或常温固态菌剂在储存和运输过程中，容易因环境波动导致活菌数骤降。当其直接投加到大水量的海水养殖池中时，极易被水流稀释或被本土野生杂菌排挤，市面上很多菌剂的效果只有不足1周，甚至只有1天。无法实现持久的高能降解。

6、因此，挖掘高效特殊功能菌株，通过构建复合菌株的协同代谢网络，并结合水凝胶包埋技术制备出一种既能耐受高盐与高氨氮、又能高效降解养猪及海水养殖废水中污染物的复合菌剂，是当前生物环保领域急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐盐型水凝胶复合高能降解菌。

2、为实现上述目的，本发明提供一种耐盐型水凝胶复合高能降解菌的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3、s1.水凝胶基质溶液制备：将凝胶基质溶解，再550-600 mpa高压处理，优选10分钟，再冷却至 25℃-40℃；所述凝胶基质由8.0 w/v %–12.0 w/v %的聚乙烯醇、1.0 w/v %–2.0 w/v %的海藻酸钠和0.1 w/v %-0.3 w/v %的聚氧化丙烯三醇组成，

4、s2.菌液制备：将红树林海生杆菌（marinobacterium mangrovicola）s01和海神弧菌（vibrio tritonius） k07混合成混合菌液，再将混合菌液与上述水凝胶基质溶液充分混合得到含菌混合液；

5、s3.高抗性水凝胶复合菌剂固定化：

6、s3.1.滴加成球：将上述含菌混合液以恒定速度滴入到交联液中，混合液液滴在磁力搅拌器的作用下与交联液充分接触固化成正圆形的微球；所述交联液为含有3.0 w/v %–6.0 w/v %硼酸和1.0 w/v %–3.0 w/v %氯化钙，ph 6.0-6.5的混合水溶液；

7、s3.2.低温固定：将上述生成的微球在2℃-6℃的交联液中继续浸泡固化2-6小时，使内部交联完全；以确保微球硬度达标；

8、s4.高抗性水凝胶复合菌剂表面修饰：

9、将固化后的水凝胶状的微球捞出，用无菌生理盐水洗涤至中性；再将微球浸入壳聚糖溶液中修饰，以在微球表面形成一层半透性保护外膜；将修饰后的微球于25-35℃低温干燥后，即得耐盐型水凝胶复合高能降解菌。

10、进一步，所述s1步骤中，将凝胶基质在90℃-95℃水浴下加热搅拌至完全溶解。

11、进一步，所述s2步骤中，混合菌液中红树林海生杆菌（marinobacteriummangrovicola）s01和海神弧菌（vibrio tritonius） k07的细胞丰度比为1:1；

12、任选的，所述s2步骤中，混合菌液与水凝胶基质溶液的体积比为1:5。

13、进一步，所述s3.2步骤中，继续浸泡固化的时间是2-6 小时。

14、进一步，所述s4步骤中，所述壳聚糖溶液的浓度为0.2 w/v %-0.5 w/v %；

15、任选的，所述s4步骤中，修饰的时间为20-30分钟。

16、本发明还提供一种所述制备方法制备得到的耐盐型水凝胶复合高能降解菌。

17、本发明还提供所述耐盐型水凝胶复合高能降解菌具有处理高盐度废水的用途。

18、进一步，所述处理高盐度废水是指使高盐度废水中的以下任一项含量降低：

19、cod，

20、氨氮，

21、亚硝酸盐含量。

22、进一步，所述高盐度废水是指养殖废水；

23、优选的，养殖废水是指养殖海产品的废水，养殖牲畜的废水再经过发酵后所得的废水。

24、本发明的耐盐型水凝胶复合高能降解菌及其制备方法与现有的微生物降解菌剂的制备技术对比具有如下优点：

25、1.适配高盐度废水处理：现有污废水处理菌剂绝大多数来源于淡水环境或普通陆源环境，无法适用于高盐废水处理中，本发明的菌株来源于用于长期净化海水养殖尾水的红树林湿地沉积物中，天然耐受高盐、渗透压波动及水体复杂胁迫环境，菌剂定殖率高、不易失活，相较市售菌剂，定殖存活时间可至少延长3个月，长期稳定发挥作用。

26、2.降解效能全面，多污染物同步去除：耐盐型水凝胶复合高能降解菌中的复合菌群功能互补，可协同降解水体中有机物、氨氮、亚硝酸盐、等多种典型污染物，对海水养殖废水有较高的净化能力，应用范围广，治理能力强。

27、3.本土菌群适配性佳，生态风险低：选用湿地土著微生物，与海水养殖生境高度契合，不会造成外来生物入侵，施用后可融入原有水体微生态系统，助力养殖水体生态修复。

28、4.水凝胶基质和半透膜修饰技术，增强了复合降解菌剂的降解能力和定殖时间。本发明采用聚氧化丙烯三醇（ppt）作为改性剂，在90℃-95℃水浴配制时起到了极佳的消泡与结构微调作用；制备出的水凝胶微球内部网络高度均匀，既保证了废水中的营养物质能顺畅渗透进微球内部供细菌降解，又赋予了微球极高的抗机械剪切力与抗盐析溶胀能力，能够耐受海水长期的曝气冲刷。此外，壳聚糖与海藻酸钠（sa）反应形成的聚电解质半透外膜，能有效减缓外界重金属、残留抗生素等毒性物质向微球内部的渗透扩散速度，为核心菌群提供了宝贵的缓冲应对时间，同时，该半透膜锁定了微球内部的高密度核心菌群，阻止其大水量冲刷时发生无序流失，确保了复合菌剂在海水养殖尾水处理中的持久定殖与高效增殖。

29、5.使用与运维成本低：无需配套复杂物理、化学处理设备，可原位投加、操作简便；菌群长效存续，投加频次少，相比传统处理工艺和普通菌剂，整体运行成本更低。

30、6.与市面上同款产品对比，本发明在结构上不是简单的“载体+细菌”，而是通过多组分复合与表面修饰，构建了一个微观上的“多层防御与梯级反应器”，如表1。

31、表1 类似产品性能对比表

32、

33、注：传统包埋产品比如污水处理工业菌剂、硝化菌、反硝化菌、活性污泥包埋小球。