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TWI658009B - 用於改善水產養殖池水品質之方法 - Google Patents

用於改善水產養殖池水品質之方法 Download PDF

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TWI658009B
TWI658009B TW104116662A TW104116662A TWI658009B TW I658009 B TWI658009 B TW I658009B TW 104116662 A TW104116662 A TW 104116662A TW 104116662 A TW104116662 A TW 104116662A TW I658009 B TWI658009 B TW I658009B
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克里斯多夫 沙納
喬登 雀奇
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Abstract

一種處理並改善用於養成水生物種的池水品質供水產養殖應用的方法，其係藉由於池水中加入較佳係在現場生長之活性細菌併以如碳酸鈣或鈣化海藻(calcified seaweed)之硝化作用增強劑，以及隨意之反應表面積改質劑(reaction surface area modifier)，例如鈣化海藻或塑膠或金屬顆粒或斷片(fragments)。

Description

用於改善水產養殖池水品質之方法 相關申請案之交互參照
本申請案根據35U.S.C.119(e)主張於2014年5月23日所提出之美國臨時申請案第62/002,476號之權益。
本發明係關於在水生家畜應用中，處理水產養殖池水以減少有機廢物、氨及病害壓力。
水產養殖係指飼養用作為人類或動物食物來源的水生物種。該技術將一些類型的控制運用到所飼養物種的自然環境以改善整體的產量。此可包含在野外人工孵化物種以增加動物的商業化產量、在圈圍池塘中孵化及飼養物種、以及在鄰近海岸線潮汐排洩之封閉區域孵化及飼養物種。伴隨此方法的問題包含：飼養設施所排出的污染物並將惡化附近水的品質；由於飼養設施中惡化的水的品質造成產物損失；以及伴隨著飼養設施中病原微生物增加的病害壓力。此等問題可通過測試或監測各種參數，包含 pH、傳導性、氨、硝酸鹽、磷酸鹽及鹼度來界定。傳導性為鹽含量的指標，數量大於1200ppm就不再被認為是淡水；理想的量為700ppm及300-1200ppm的範圍。氨的程度測量魚可利用的氧量。高量的氨阻止氧在魚中從鰓轉移到血液；然而其亦為他們代謝廢物的產物。雖然來自魚的廢物的氨本身通常不足以濃縮到有毒，但是因為每池塘魚的高濃度，養魚人必須密切監測氨的程度。氧係被池塘中的硝化菌消耗(其將有毒氨分解成無毒的形式)；然而，此大量的氧的使用減少了供魚攝取之可利用的氧。氨的程度>1ppm被認為對魚的生存有毒。此外，檢驗硝酸鹽的程度來測定在水中植物肥料的量。硝酸鹽係可從周圍土壤高度浸出的，且會有對小孩和懷孕婦女有害。硝酸鹽在胃腸道中變成亞硝酸鹽，並與血液攜帶氧的能力交互作用。硝酸鹽之最大污染程度為10ppm。鹼度係測量池塘或湖泊之中和酸而不改變pH的能力。鹼度會因為細菌而隨著時間減少；然而理想的程度為100ppm，以50-200ppm為可接受的範圍。存在於池塘及湖泊中的磷酸鹽大部分是來自人類及動物廢物。肥料逕流(fertilizer run-off)為存在於高爾夫球場及觀賞池中之磷酸鹽的主要來源。升高的程度導致增加的優養化速率，進而增加污泥的產生。 適度的磷酸鹽程度能促進植物生長，導致藻類生產的增加；程度>0.1ppm為加速植物生長的指標，且被認為超出可接受的程度。
現行解決這些問題的技術包含生物整治 (bioremediation)、抗生素及化學添加劑。典型的生物 整治技術包含於水中施用補充的細菌以增強微生物活性來改善水的品質。亦已知使用硝化菌來增強硝化過程以將有毒氨轉換成無毒硝酸鹽。添加化學添加劑來改善水的品質，並藉由提供額外的營養素及鹼度以有助於微生物活性。添加抗生素來抑制病原微生物的生長。與現行技術相關的問題包含：使用非活性補充細菌之高成本及低的水品質改善表現、因為有機廢物的存在及缺乏硝化菌生長位置所導致的低的硝化作用活性、抗生素在所飼養的水生物種中之生物累積。
本發明之方法提供一種有成本效益的將活性細菌輸送到水產養殖設施之池水(或養成池)，以降解有機廢物並抑制病原微生物生長而沒有生物累積的方法。本發明之方法降低水生家畜之病害壓力，導致水產養殖經營所飼養的物種改善的產量。揭示於本文作為該方法之一部分的硝化作用增強劑的添加，提供穩定的鹼度來源及額外的硝化菌生長位置以促進硝化作用活性和氨的減少。
本發明之方法合意地包含將活性細菌，隨意地包含益生菌，最佳係使用固體細菌菌元材料(bacteria starter material)從現場生物發生器(biogenerator)產生，輸送到水產養殖應用。此等生物發生器及它們的使用方法係揭露於，例如，美國專利第6,335,191； 7,081,361；7,635,587；8,093,040；及8,551,762號，其內容係以引用方式併入本揭示以幫助本發明的實施。此外，以引用方式併入本文之於2014年10月27日提出的美國申請案第14/524,858號所描述的益生菌組成物及輸送系統，係較佳的益生菌組成物及用於該組成物之輸送系統，但可使用其的他益生菌及輸送系統。
生物發生器排出的活性細菌繁殖體可直接提 供給養成池，或者可經累積並在將其排放到養成池之前，以池水或另一類似的合適稀釋劑(如來自城市供水系統的水)稀釋。如果生物發生器係位於離養成池有一段距離，稀釋可有助於該處理溶液從生物發生器流到養成池的輸送。該活性細菌在水產養殖設施的水中將降解有機廢物並抑制病原微生物的生長，而不需要添加(或降低添加量)使用於養成池的化學處理劑及抗生素。本發明亦合意地包含將至少一種硝化作用增強劑同時施用到養成池。硝化作用增強劑增加了自然存在於水中之硝化菌的活性，以減少氨的程度。這些硝化作用劑包含增加水的鹼度的鹼度增強劑，其為硝化作用所必需(7份鹼度對1份氨)，及/或表面積改質劑(surface area modifying agents)以增加硝化菌生長的表面積，因為硝化菌呈成生物膜生長且需要他們能附著的表面。鹼度增強劑可包含，例如，碳酸鈣、鈣化海藻(calcified seaweed)或其他類似的有效添加劑。這些試劑可以高於溶解的量添加，以隨著它們慢慢溶解提供鹼度的連續源。某些硝化作用劑，例如鈣化海藻，海藻藉 由提供鹼度及高表面積(其提供撐體表面供硝化菌生物膜生長)二者，充當鹼度增強劑及表面積改質劑二者。鈣化海藻亦充當細菌之微量營養素來源。其他硝化作用增強劑僅充當表面積改質劑，例如塑膠或金屬碎片(pieces)或其他類似有效的材料，以增加能於其上發生有利反應及交互作用的表面積。亦可將一或更多種僅充當表面積改質劑(surface area modifiers)(而不是鹼度增強劑)的試劑，單獨或較佳併以一或更多種鹼度增強劑添加到養成池；然而，僅充當表面積增強劑之試劑在養成池中不會降解，且不會隨著每一批的細菌溶液添加。此等僅充當表面積改質劑之試劑較佳只會添加到養成池一次。充當鹼度增強劑之試劑會在周期性基礎上，例如按季節(每季一次或每個夏季一次、每年兩次等等)或根據需要，與一批細菌同時添加到養成池。如本文所使用，名詞“同時”係傾向於意指“在或約在”將一批細菌繁殖體及其他成分或試劑添加到在水產養殖設施之養成池或水生物種於其中生長之其他生長介質的時刻。
顯現實驗室研究結果之圖表顯示於下列圖式：圖1為硝酸鹽程度之圖表；圖2為正磷酸鹽程度之圖表；圖3為濁度之圖表。
咸信適合用於本發明之方法的菌屬包含一或更多 以下之物種：芽孢桿菌屬(Bacillus)、擬桿菌屬(Bacteriodes)、雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)、白念珠菌屬(Lueconostoc)、小球菌屬(Pediococcus)、腸球菌屬(Enterococcus)、乳酸桿菌屬(Lactobacillus)、巨球形菌屬(Megasphaera)、假單孢菌屬(Pseudomonas)及丙酸桿菌屬(Propionibacterium)。可現場產生的益生菌包含下列之一或更多種：嗜澱粉芽孢桿菌(Bacillus amylophilus)、地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)、短小芽孢桿菌(Bacillus pumilus)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、棲瘤胃擬桿菌(Bacteriodes ruminocola)、棲瘤胃擬桿菌(Bacteriodes ruminocola)、豬擬桿菌(Bacteriodes suis)、青少年雙歧桿菌(Bifidobacterium adolescentis)、動物雙歧桿菌(Bifidobacterium animalis)、兩叉雙歧乳桿菌(Bifidobacterium bifidum)、嬰兒雙歧桿菌(Bifidobacterium infantis)、長雙歧桿菌(Bifidobacterium longum)、嗜熱雙歧桿菌(Bifidobacterium thermophilum)、乳脂腸球菌(Enterococcus cremoris)、二丁酮腸球菌(Enterococcus diacetylactis)、屎腸球菌(Enterococcus faecium)、中間腸球菌(Enterococcus intermedius)、乳酸腸球菌(Enterococcus lactis)、嗜熱腸球菌(Enterococcus thermophiles)、短乳酸桿菌(Lactobacillus brevis)、布氏 乳酸桿菌(Lactobacillus buchneri)、保加利亞乳酸桿菌(Lactobacillus bulgaricus)、酪蛋白乳酸桿菌(Lactobacillus casei)、纖維二糖乳酸桿菌(Lactobacillus cellobiosus)、彎曲乳酸桿菌(Lactobacillus curvatus)、德氏乳酸桿菌(Lactobacillus delbruekii)、香腸乳酸桿菌(Lactobacillus farciminis)、發酵乳酸桿菌(Lactobacillus fermentum)、瑞士乳酸桿菌(Lactobacillus helveticus)、乳酸乳酸桿菌(Lactobacillus lactis)、胚芽乳酸桿菌(Lactobacillus plantarum)、羅伊氏乳酸桿菌(Lactobacillus reuteri)、腸膜白念珠菌(Leuconostoc mesenteroides)、埃氏巨球形菌(Megasphaera elsdennii)、乳酸小球菌(Pediococcus acidilacticii)、啤酒小球菌(Pediococcus cerevisiae)、戊糖小球菌(Pediococcus Pentosaceus)、產丙酸丙酸桿菌(Propionibacterium acidipropionici)、費氏丙酸桿菌(Propionibacterium freudenreichii)、及謝氏丙酸桿菌(Propionibacterium shermanii)。
用於本發明方法之令人滿意的細菌生長及輸 送裝置將包含如上所引用的現場生物發生器或任何其他類似有效的細菌來源。最佳者，該現場生物發生器使用固體細菌菌元材料來產生要被排放到養成池的細菌溶液，該溶液較佳具有約1×109-1×1010cfu/mL的菌種繁殖體。可提供多個生物發生器以供應較大量的細菌到養成池、供應不同的菌種給養成池或在不同的時間或速率、或是圍繞著養成池周圍拉開細菌溶液的排放距離，以幫助將細菌分散遍 布於池塘中。亦可將泵或其他混合裝置增添到養成池(如果尚未到位)以幫助將細菌溶液(及硝化作用增強劑或表面積增強劑)分散遍布於養成池中。該現場生物發生器較佳係配置成含有一定量呈固體或液體形式並與營養素混合的細菌菌元材料，以便能在需要補充菌元材料前，將多批次細菌溶液以周期性間隔在一段延長的時間排放。例如，該生物發生器可容納約37克之含有1×108cfu/g的菌元材料，以每24小時一次排放含有約1×1010cfu/mL的細菌溶液達60天。將營養素及水與菌元材料一起添加到生物發生器中，以發展成一批要被周期性排放到養成池的細菌溶液。最佳者，使用無菌或已處理的水源(例如來自城市給水的飲用水)提供水給生物發生器。亦可使用例如養成池的現場水源，但已存在於該水中的細菌(及甚至是來自城市給水的水中的低程度細菌)在生物發生器中生長時，可與菌元材料中的細菌競爭，導致較低的cfu/ml之有益菌批次及有害菌的增生。較佳的菌元材料係分別可自EcoBionics及FlexFill商業獲得之FREE-FLOW Pellet或FREE-FLOW Liquid及BioAmp營養素，但也可使用其他菌元材料，其取決於所欲菌種。
細菌溶液較佳係於處理周期期間，每12至36 小時一次，且最佳約每24小時一次，從該生物發生器或複數個生物發生器排放到養成池。最佳者，約每24小時一次給劑約3000mL之含有約1×1010cfu/mL的細菌溶液，將足以處理含有100,000加侖水的養成池。如此項技 藝具有通常技術者所能理解，可使用其他體積的細菌溶液和給劑間隔來處理不同大小的養成池。處理周期較佳是連續的，藉著生物發生器全年運轉(除了為了維修或補充細菌菌元及營養素的周期性停機之外)。如此項技藝具有通常技術者所能理解，依據池塘的情況、涉及的水生物種、養成池的溫度、及其他因素，可使用其他給劑間隔及細菌溶液量。
在生物發生器現場產生的細菌可包含一或更 多種益生菌。除了在生物發生器現場產生的細菌，可將於水(最佳為無菌水)中包含任何已知之益生菌(例如地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)、短小芽孢桿菌(Bacillus pumilus)、或枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis))、適於被動物及水生物種攝取的表面活性劑(例如聚山梨醇酯80)、防腐劑(例如己二烯酸、己二烯酸鉀、己二烯酸鈉、己二烯酸鈣、苯甲酸鈉、或安息香酸)、及增稠劑(例如瓜爾膠、黃原膠)的益生菌溶液加到養成池。此等益生菌組成物及用於那些組成物的輸送方法，係揭示於2014年10月27日提出的美國申請案第14/524,858號，其係併入本文作為參考。
伴隨著至少一劑(或批)排放到養成池之細 菌溶液，較佳係同時加入一或更多種硝化作用增強劑。可周期性地，例如季節性地或依需要，添加包含碳酸鈣或鈣化海藻之鹼度增強劑以減少磷酸鹽，而不是與每一劑細菌一起。該等試劑可以高於溶解的量添加，以隨著它們慢慢 溶解提供鹼度的連續源。慢慢溶解的鹼度增強劑，例如鈣化海藻，亦充當表面積改質劑，提供撐體表面供硝化菌生物膜生長，又鹼度增強劑亦有助於營養素的輸送。此外，伴隨著一批或一劑細菌溶液和一或更多種鹼度增強劑，可依需要將僅充當表面積改質劑的試劑(例如金屬或塑膠碎片)加到養成池以減少氮或磷，但較佳僅添加一次，而不是隨著每一劑的細菌溶液。這些表面增強劑同樣提供撐體表面供所添加之細菌的生物膜生長，其有助於有益菌更快地生長。最佳者，每750萬(7.5million)加侖的養成池添加約100磅此類硝化作用增強劑，且此數量可按比例用於其他養成池體積。硝化作用增強劑之較佳的散布法可包含：使用自動化裝置或人工施用到養成池的水中。有用於散布或以其他方式分散至少一種呈小珠(prill)、小丸(pellet)或顆粒形式之硝化作用增強劑的自動化或人工操作裝置係商業上可獲得的且為熟習此項技藝者所周知。 此外，可使用2015年4月17日提出之美國專利申請案第14/689,790號(其係以引用方式併入本文)所描述的自動分散添加劑系統及方法，其利用在水溶性包裝中之處理劑隨同泡騰材料，將這些硝化作用增強劑分散遍布於池塘中。
本發明之方法適合的應用包含，例如而不限 於各種類型的水產養殖應用，如孵化場、池塘、及潮流水產養殖。細菌繁殖體(較佳為現場生長的)與至少一種硝化作用增強助劑(例如碳酸鈣、鈣化海藻或另一類似有效 的材料)的合併使用，供有成本效益的處理水產養殖應用所使用的水，以解決有機廢物、氨、及病原微生物以及一般水品質議題。咸信本方法達到這些目的的效果可進一步藉由加入鈣化海藻、或其它塑膠或金屬碎片(pieces)、顆粒或斷片(fragments)(其增加能於其上發生交互作用或反應之可利用的表面積)而增進。
進行實驗室研究來評估於池水中加入有益菌 及硝化作用增強劑的好處。本研究的一個目標是評估所添加的細菌(自EcoBionics商業可獲得之池塘摻合物(pond blend))作為抑制劑或除草劑對抗藻類生產之效力。本研究採用使用的6個2L燒杯，其各裝填1.5L取自有藻類存在之已建立的魚缸之水源水。各燒杯亦含有一隻來自水源魚缸的金魚、氣泡石(air stone)、12小時開然後12小時關交替的光源、及錶玻璃蓋以減少蒸發流失。 使用37g Pond Plus小丸在BIO-AmpTM生物發生器中產生池塘摻合物細菌溶液。在生物發生器中經過24小時的生長周期後，得到等分試樣的細菌溶液並將其稀釋以維持3L池塘摻合物：579024加侖池水的比率，然而，此領域所使用的較佳比率為3L池塘摻合物：100,000加侖池水。 基於此比率，將約0.4μL池塘摻合物細菌溶液加到特定的具有1.5L魚缸水的燒杯。將鈣化海藻根據製造廠說明書基於澄清的速率加到特定燒杯中；這相當於每1.5L水0.045g鈣化海藻。將等量碳酸鈣加到一部分的燒杯中。各燒杯中的添加劑係如下述：
根據會被用於實地之一個較佳給劑時程處理 各試驗燒杯。有池塘摻合物的燒杯1、3及5每星期一次會以額外的0.4μL池塘摻合物處理(給劑)。依據養成池的情況，實地可使用其他給劑時程。鈣化海藻及碳酸鈣僅在本研究一開始時添加一次，然而，實地可使用額外的給劑。
自各燒杯取得一個處理前樣本(在加入池塘 摻合物細菌溶液、鈣化海藻或碳酸鈣之前)，並予以分析以得到基線用來與處理後結果作比較。每星期一次使用來自各燒杯之200-300mL樣本進行化學分析。這些每週的測量包含pH、傳導性、硝酸鹽、正磷酸鹽、總鹼度及氨程度的分析。每月一次檢驗濁度，並拍照以評估藻類生長及總澄清度的變化。持續該等燒杯的處理及分析共計三個月；再次反映出實地研究的時長。
使用Excel 2003進行數據分析，利用二樣本 雙尾t檢定在95%的信賴水準下比較處理前對vs.處理後的數目。該二樣本雙尾t檢定檢驗處理前及處理後之平均 值間無差異之虛無假設，以平均值間有差異為對立假設。
Ho=μ處理前=μ處理後
HA=μ處理前≠μ處理後
基線讀數表明在全部燒杯中提高的磷酸鹽程度，超過指示加速藻類生長的程度40倍。所有其他的測量值均在可接受範圍內。
該僅含有細菌摻合物小丸的試驗燒杯在三個 月的研究期間並未顯示統計上顯著的變化。磷酸鹽程度在二週後下降，但在一個月內回復到處理前的程度。硝酸鹽的程度與磷酸鹽的程度相似。在全部的試驗燒杯中，只有燒杯1具有與負對照組類似之硝酸鹽及磷酸鹽程度的增加。此表示單獨使用細菌時，對池塘健康之主要化學指標 有最小的效果。
該含有鈣化海藻的兩個燒杯在處理前vs.處理 後的平均值顯示統計上顯著的變化。在燒杯2及3中硝酸鹽的程度分別有79%及76%的顯著下降，具有p值為0.01及0.04。磷酸鹽的程度在燒杯2中亦顯著下降了74%，具有p值為0.02。該含有鈣化海藻及小丸的燒杯顯示磷酸鹽降低66%，然而，此數值並不顯著(見表2)。重要的是要注意到此缺乏統計上顯著性可能是受到本研究小的樣本大小的限制。本研究並未測試樣本中病原細菌的變化，但添加池塘摻合物細菌溶液預期會通過競爭降低其數量。此外，咸信將來自生物發生器的細菌溶液添加到根據本發明一較佳具體實例之實際的養成池，會達到比在實驗室研究更佳的結果，因為細菌溶液中的細菌能與已存在於養成池中的硝化菌起協乘作用，且所添加的細菌溶液中之細菌能有助於消耗水中的廢物以降低氨的程度。類似於鈣化海藻的燒杯，含有碳酸鈣的二個燒杯顯示處理前對處理後的平均值有顯著差異。在燒杯4中，硝酸鹽的程度下降77%，具有p值為0.03。同時，含有碳酸鈣及細菌小丸的燒杯5顯示磷酸鹽的程度顯著減少72%，p值為0.02(見表2)。在水產養殖處理中，碳酸鈣可為鈣化海藻合適的替代品。含有鈣化海藻或碳酸鈣的燒杯表現超過那些不含的。含有細菌摻合物小丸及碳酸鈣的燒杯5具有顯著較低的處理後磷酸鹽程度平均值，及對pH最小的影響。然而，燒杯2和5在磷酸鹽程度上有統計上顯著的下降。
在這整個研究期間，所檢驗的濁度在所有的 試驗燒杯中均顯示出持續的減少。當將處理前的照片與處理後作比較，藻類的存在於全部燒杯中均有增加，然而，在第二個月時，有證據顯示在二個燒杯中藻類死亡。含有碳酸鈣的燒杯4及燒杯6(對照組)二者皆出現黃色，表示瀕死的藻類系統。因為水中的氧被用盡，藻類死亡是初始藻華之後普遍遭遇的問題；儘管有氣泡石的存在。當藻類死亡，硝酸鹽的程度有顯著增加。此由這個月硝酸鹽的程度增加超過了處理前，在燒杯4及6中分別增加了14%和38%，而顯而易見。在最後一個月，燒杯4中硝酸鹽的程度回復並減少雖然該系統仍具有深綠、黃色。在燒杯6中硝酸鹽持續增加到污染程度的6x。
聚焦在改善一般池塘健康及澄清度同時減少 污泥的實地研究亦在不同的池塘進行。雖然本研究並不是水產養殖特定的(因為該研究中的池塘為觀賞性或娛樂性而非用於飼養及獲得水生物種)，其對細菌及硝化作用增強劑的添加提供了一些有用的資訊。該研究包含五個在德州歐文(Irving,Texas)及其附近的池塘；該等池塘被定義為池塘1-5，範圍從23,400ft3到720,131ft3。本研究的時長為七個月。每週一到二次，自各池塘岸邊取得200-300mL地表水樣本。分析這些樣本的pH、鹼度、硝酸鹽、磷酸鹽、氨、傳導性、濁度及大腸桿菌(E.coli spp.)濃度。磷酸鹽、氨及濁度分析係使用Hach DR890比色計進行。大腸桿菌之測定係使用大腸桿菌生長專用培養基 (3M Petrifilm 6404)在35℃培育48小時來進行。
每月一次自各池塘取樣供污泥深度、澄清度 及溶氧(DO)之用。這些測量係取自在二到四個位置的小船，其經GPS座標標記以得到代表性取樣。污泥深度係以英吋為單位使用污泥採樣器(sludge judge)測量；於各GPS位置取樣三至四次，取其平均值。溶氧係以ppm為單位使用具有Hach HQ30d計量器之Hach LDO探針，自底層及再在距表面18"處測量。澄清度係以%/英呎為單位使用給予經驗測量之沙奇盤(Secchi Disk)決定。 此外，每月一次在各池塘二到四個位置照相，再次經GSP座標標記，以給予保護者角度的整體表面情況。
將BioAMPTM 750氣候受控生物發生器設置在 供每日現場給劑專用細菌池塘摻合物的各個位置。使用經修飾FREE-FLOWTM配方將芽孢桿菌(Bacillus spp.)孢子製成小丸；將小丸注入生長容器中，於那裏他們在最適條件下生長24小時，然後直接分散到池塘中。BioAMP 750的維修必須從標準方案修改而來，因為次氯酸鈉(漂白劑)被認為對地表水是有毒的，且歐文市不允許使用。 要得到與標準漂白處理類似的增白效果，使用155g碳酸氫鈉(小蘇打)以去除過量的生物膜並清潔該生長容器。 除了每月的維修，監測該生物發生器的任何故障及維持計畫的溫度的能力，儘管周圍溫度超過100℉。
作為細菌處理的伴隨者，鈣化海藻亦被應用 到各個池塘。所給予的鈣化海藻量係取決於體積，按100 lbs對1,000,000ft3的水的比例。鈣化海藻之給劑係使用如美國專利申請案連續號14/689,790所描述之含有泡騰劑對(effervescent couple)和鈣化海藻之水溶性包裝。
每天給予各個研究池塘相同量的細菌(30兆(trillion)CFUs)。相關矩陣顯示污泥深度與劑量率係呈反比關係。兩個較小的池塘具有所觀察到的最多的污泥程度和澄清度的減少，以及，分別是2×107CFU/L和7×106CFU/L之最高的每日細菌劑量。如所觀察到的澄清度，顯示對所有的池塘，不論大小，均有正向影響。在本研究三個最小的池塘中，澄清度約為100%。反之，兩個最大的池塘在本研究終了，僅達到20%的澄清度。
使用單邊二樣本t-檢定來評估處理後污泥程度是否顯著減少。p值為0.006發現統計上顯著平均減少31%。Ho：μ處理前=μ處理後，HA：μ處理前>μ處理後。這裡所觀察到的平均減幅相當於平均減少3英寸的污泥層。此外，本研究的每一個池塘與處理前相較均經歷污泥程度的減少(見表3)。
所觀察到的大腸桿菌變化的平均值為降低 59%。重要的是要注意到整個範圍包含增加145%到減少100%。這樣廣泛的範圍加上小的樣本大小，使其難以判定該處理對大腸桿菌濃度的效果。五個研究池塘中的三個經歷了大腸桿菌濃度的增加；但是，另外二個池塘見到了顯著性的減少；然而，咸信該增加是雨水逕流到池塘造成的結果。
檢驗此處理對磷酸鹽濃度的整體效果，將處 理前與處理後的程度作比較。發現該數據是非參數性的，並使用單邊曼-懷特尼檢定(Mann-Whitney test)來決定處理後磷酸鹽濃度是否顯著減少。Ho：μ處理前=μ處理後，HA：μ處理前>μ處理後。得到p值為0.0000表示處理後磷酸鹽程度整體減少52%係統計上顯著的。逐個池塘詳細檢驗磷酸鹽程度的變化亦顯示有意義的減少。各個經處理的池塘經歷磷酸鹽濃度的減少，範圍從19%到77%(見表3)。平均降低52%與本研究階段I所觀察到的降低57%類似。這表示增加細菌的給劑頻率與磷酸鹽濃度的 減少可能沒有相關性。再者，觀察到磷酸鹽程度明顯的減少直接跟在施用鈣化海藻之後。在春天投予第一劑，而在6月磷酸鹽程度開始上升之後在夏天給予第二劑。該粉末狀產品之非化學、對生態環境友善的本質對控制磷酸鹽濃度提供了有希望的結果。
類似地，使用單邊曼-懷特尼檢定檢驗硝酸 鹽程度，以評估處理後硝酸鹽濃度是否顯著減少。Ho：μ處理前=μ處理後，HA：μ處理前>μ處理後。p值為0.0000，判定濃度降低91%是統計上顯著的(見表3)。 為此，基線硝酸鹽濃度係在所建議的程度以下，因此不預期會降低，更不用說統計上顯著的降低91%。再者，具有可偵測的硝酸鹽之各個研究池塘，在第4個月時顯著降低到偵測極限0.01ppm以下。此為超過階段I所觀察到的降幅(~69%)的巨大改善，並表示增加細菌給劑的頻率對這些濃度具有直接的影響。總的來說本研究證明使用細菌及鈣化海藻之增強處理，如同化學代替物(chemical proxies)所測量增加了池塘健康並減少了污泥程度。
此項技藝具有通常技術者在閱讀本說明書時 亦將理解到，該等益生菌組成物及輸送益生菌組成物之方法和系統可在本發明之範圍內作修飾及變換，又本文中所揭示之發明範圍意圖僅受本發明人依法享有的對所附申請專利範圍最廣解釋的限制。

Claims (19)

  1. 一種處理用於水產養殖應用的養成池中之水的方法，該方法包含：於處理周期期間，約每12至36小時一次，在生物發生器(biogenerator)中產生一批活性細菌，其中該生物發生器係位於該用於水產養殖應用的養成池附近，且其中該活性細菌可用於藉由降解有機廢物及抑制病原菌生長來整治(remediating)該水；將各批活性細菌溶液加至該養成池中之該水中；提供硝化作用增強劑，其提供增大的表面積供生物膜生長；將該硝化作用增強劑與至少一批活性細菌同時加入該養成池中之該水中，以及其中該活性細菌係選自由芽孢桿菌屬(Bacillus)、擬桿菌屬(Bacteriodes)、雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)、白念珠菌屬(Lueconostoc)、小球菌屬(Pediococcus)、腸球菌屬(Enterococcus)、乳酸桿菌屬(Lactobacillus)、巨球形菌屬(Megasphaera)、假單孢菌屬(Pseudomonas)及丙酸桿菌屬(Propionibacterium)組成之群組。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該活性細菌係選自益生菌且其中該硝化作用增強劑亦增加該水的鹼度。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該益生菌係選自由嗜澱粉芽孢桿菌(Bacillus amylophilus)、地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)、短小芽孢桿菌(Bacillus pumilus)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、棲瘤胃擬桿菌(Bacteriodes ruminocola)、棲瘤胃擬桿菌(Bacteriodes ruminocola)、豬擬桿菌(Bacteriodes suis)、青少年雙歧桿菌(Bifidobacterium adolescentis)、動物雙歧桿菌(Bifidobacterium animalis)、兩叉雙歧乳桿菌(Bifidobacterium bifidum)、嬰兒雙歧桿菌(Bifidobacterium infantis)、長雙歧桿菌(Bifidobacterium longum)、嗜熱雙歧桿菌(Bifidobacterium thermophilum)、乳脂腸球菌(Enterococcus cremoris)、二丁酮腸球菌(Enterococcus diacetylactis)、屎腸球菌(Enterococcus faecium)、中間腸球菌(Enterococcus intermedius)、乳酸腸球菌(Enterococcus lactis)、嗜熱腸球菌(Enterococcus thermophiles)、短乳酸桿菌(Lactobacillus brevis)、布氏乳酸桿菌(Lactobacillus buchneri)、保加利亞乳酸桿菌(Lactobacillus bulgaricus)、酪蛋白乳酸桿菌(Lactobacillus casei)、纖維二糖乳酸桿菌(Lactobacillus cellobiosus)、彎曲乳酸桿菌(Lactobacillus curvatus)、德氏乳酸桿菌(Lactobacillus delbruekii)、香腸乳酸桿菌(Lactobacillus farciminis)、發酵乳酸桿菌(Lactobacillus fermentum)、瑞士乳酸桿菌(Lactobacillus helveticus)、乳酸乳酸桿菌(Lactobacillus lactis)、胚芽乳酸桿菌(Lactobacillus plantarum)、羅伊氏乳酸桿菌(Lactobacillus reuteri)、腸膜白念珠菌(Leuconostoc mesenteroides)、埃氏巨球形菌(Megasphaera elsdennii)、乳酸小球菌(Pediococcus acidilacticii)、啤酒小球菌(Pediococcus cerevisiae)、戊糖小球菌(Pediococcus Pentosaceus)、產丙酸丙酸桿菌(Propionibacterium acidipropionici)、費氏丙酸桿菌(Propionibacterium freudenreichii)、及謝氏丙酸桿菌(Propionibacterium shermanii)組成之群組。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該活性細菌溶液在其加到該水中之前係經稀釋。
  5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該活性細菌溶液係被稀釋於從用於水產養殖應用之養成池所得到的水中。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該硝化作用增強劑為碳酸鈣、鈣化海藻(calcified seaweed)、或兩者。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該硝化作用增強劑係呈小珠(prill)、小丸(pellet)或顆粒形式提供。
  8. 如申請專利範圍第6項之方法，其進一步包含提供並使塑膠或金屬的斷片(fragment)與至少一批活性細菌同時分散於該水中。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該硝化作用增強劑包含塑膠或金屬的顆粒或斷片(fragment)。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，相較於這些步驟前之硝酸鹽程度，該將細菌加入及將該硝化作用增強劑加入步驟減少該養成池中之該水中硝酸鹽程度至少約91%。
  11. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，相較於這些步驟前之磷酸鹽程度，該將細菌加入及將該硝化作用增強劑加入步驟減少該養成池中之該水中磷酸鹽程度至少約52%。
  12. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含將該養成池中之該水混合或泵唧以分散已加入之該細菌、該硝化作用增強劑、或兩者。
  13. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該硝化作用增強劑係鈣化海藻，其係以每1,000,000ft3的水約100 lb的比率加至該養成池中之該水中。
  14. 如申請專利範圍第1項之方法，其中各批活性細菌溶液之體積係每100,000加侖的該養成池中之該水為約3L的溶液。
  15. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含於處理周期期間，約每12至36小時一次，在第一生物發生器中產生第一批活性細菌溶液；於處理周期期間，約每12至36小時一次，在一或更多個其他生物發生器中產生一或更多其他批活性細菌溶液；以及將來自該等生物發生器之各批活性細菌溶液加至該養成池中之該水中。
  16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該第一批活性細菌溶液包含第一細菌菌種且該一或更多其他批活性細菌溶液包含不同於該第一細菌菌種之第二細菌菌種。
  17. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該產生步驟總體地產生每100,000加侖的經處理之水約3L的活性細菌溶液之批次。
  18. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該硝化作用增強劑係以每750萬(7.5 million)加侖的水約100磅的比率添加至該養成池中。
  19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中各批活性細菌溶液之體積為每100,000至579,024加侖的該養成池中之水係約3L溶液。
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