CN101607809A - 微生物混凝土砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微生物混凝土砖及其制备方法，其是由水泥、碎石子、木屑(或秸秆屑、纸屑等)、混合微生物和水按照一定比例混合后，经模具成形、自然硬化而成，其中的混合微生物包含芽孢杆菌、硝化细菌、光合细菌、酵母菌、乳酸菌、放线菌六个菌群。本发明的微生物混凝土砖具有良好的水质净化功能，且能长时间持续发挥作用，广泛适用于河流、湖泊、沟渠水、游泳池、养鱼池等各种水质的净化。

Description

微生物混凝土砖及其制备方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体地说，是一种含有净水混合微生物的微生物混凝土砖及其制备方法。

背景技术

生态混凝土制品是近年来较为引人注目的一种新型环保产品，主要是通过增加混凝土制品内部的孔隙并在其中加入一定量的有机肥料、植物种子等成分，来起到固岸护堤、改善生态等作用。但是目前国内尚未出现一种用于水处理技术领域的生态混凝土制品，并且没有一种生态混凝土制品是通过在其中加入微生物来发挥作用的。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种用途广泛的含有净水混合微生物的微生物混凝土砖，其不但具有良好的水质净化功能，而且能够长时间持续发挥作用。

上述目的是通过如下技术手段实现的：

一种含有净水混合微生物的微生物混凝土砖，其由按照如下重量(份)配比的成分组成：水泥10～50、碎石子10～120、饵料0.1～10、混合微生物1～10、水1～10。

所述水泥是普通的硅酸盐水泥、高炉矿渣水泥等，其水灰比(水与其他固体物质之比)为1∶(1～30)。

所述碎石子的粒径为0.2～10mm，其中优选2～8mm，这些碎石子能使生态砖内部形成细微多孔的结构，极大地增加了生态砖内部的比表面积，从而为微生物在砖内的生长繁殖提供充足的空间。

所述饵料可以是木屑、秸秆屑、纸屑或者它们之中任意两种或三种的混合物，饵料是在生态砖内作为微生物的食饵，以便在使用前的储存运输过程中为微生物的存活提供营养物质，保持微生物良好的生长状态。

所述混合微生物由按照如下重量(份)配比的成分组成：芽孢杆菌1～50、硝化细菌1～50、光合细菌1～30、放线菌1～50、酵母菌1～50、乳酸菌1～50。

优选地，所述混合微生物由按照如下重量(份)配比的成分组成：芽孢杆菌20～40、硝化细菌20～30、光合细菌15～20、放线菌10～15、酵母菌5～10、乳酸菌5～10。

芽孢杆菌为革兰氏阳性菌，是一类好气性细菌，在水中能够分泌丰富的胞外酶系，降解水中生物的排泄物、残体等，使之矿化成单细胞藻类生长所需的营养盐类，从而减少了水体中有机废物的堆积及有其耗氧，间接增加了水体中的含氧量，有效保证了有机物氧化、氨化、硝化、反硝化的正常循环，保持了水质的优良。

硝化细菌是一种好氧菌，在水体中能够将对水生生物毒性较强的氨和亚硝酸盐氧化成对水生生物无毒害的硝酸盐，从而起到净化水质的作用。

光合细菌可在厌氧、光照的条件下进行光合作用，在养殖水体内能够以硫化氢或小分子有机物作为供氢体、以小分子有机物作为碳源、以氨盐、氨基酸等作为氮源加以利用，从而迅速消除氨氮、硫化氢、有机酸等有害物质，改善水质。

放线菌能够降解水体中的氨氮、增加水体溶氧量、稳定水体pH值。

酵母菌能够有效分解溶解于水中的糖类，起到迅速降低水中生物耗氧量的作用，在水体中繁殖出来的酵母菌又可被其中的鱼虾作为饲料蛋白加以利用。

乳酸菌能够抑制腐败菌的繁殖，并能消解腐败菌产生的毒素，从而净化水体，改善水质。

上述菌群均在自然界中广泛存在，易于获取；将这些具有良好净化水质作用的微生物混合在一起组成的复合型微生物菌群中好氧菌与厌氧菌共存，同时能够很好地抵抗高温、干燥、化学物质等不利因素，从而在各种环境状态下均能保持良好的净化效果。

本发明的另一个目的在于提供上述微生物混凝土砖的制备方法。

上述目的是通过如下技术手段实现的：

1、混合菌的制备：

①菌种采集：以盐碱地、沿海滩涂等自然环境下的土壤、水、淤泥以及污水处理厂的活性污泥等作为采集菌种的样本。

②分离筛选：采用涂布法或混菌法，经过平板接种、划线分离、纯化三个步骤从采集到的样本中分别定向分离出含有芽孢杆菌、硝化细菌、光合细菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌的菌群；然后将上述六个菌群分别接种到装有人工模拟污水的三角瓶中，分别用恒温摇床培养各菌群中的好氧菌、用恒温培养箱静置密闭培养各菌群中的厌氧菌；3天后对人工模拟污水进行水质评估，对于COD(化学需氧量)和氨氮的去除率均达到30％以上的，认为是经过具有良好净水能力的优势菌群的处理，从而筛选出优势菌群。

③提纯复壮：对筛选出的每个优势菌群分别进行提纯，并分别对其进行逐级碱性驯化使其对强碱性环境的耐受能力明显增强，从而得到适合本发明使用的芽孢杆菌、硝化细菌、光合细菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌六类微生物。

具体的驯化方法是以每0.5PH为一个梯度，在PH 8～12的范围内配制不同碱度的培养液，将菌群由低碱度到高碱度逐级培养，每级培养5d后转接入下一级培养液，共经过4～8次驯化。

④混合发酵：对步骤③得到的六类微生物分别进行一级种子培养和二级增殖培养后，按照芽孢杆菌1～50、硝化细菌1～50、光合细菌1～30、放线菌1～50、酵母菌1～50、乳酸菌1～50的重量(份)配比将它们加入到混合发酵罐中，发酵制得混合微生物菌剂，再通过冷冻干燥制成混合微生物菌粉。

2、微生物混凝土砖的制备：

①取上述混合微生物菌粉1～10(重量份)与水1～15(重量份)预混0.5分钟～24小时，配置成混合微生物菌液；

②将上述混合微生物菌液与水泥1～50份(重量份)、碎石子10～120份(重量份)、饵料0.1～10份(重量份)共同组成的基料通过提升漏斗倒入基料搅拌机中，搅拌1～10分钟；

③通过皮带机将基料输送至成型机的基料漏斗中，开启成型机，将基料加入到模具中，下压模具上压头1～10秒钟，即制得砖头半成品；

④将砖头半成品转入养护房内用常规方法养护1～3天，或者使砖头半成品在自然状态下硬化3～28天，即得本发明的微生物混凝土砖成品。

本发明的微生物混凝土砖应用范围十分广泛，最具代表性的为以下几种：

(1)用于一般家庭养鱼用的水族箱内水质的改善，消除异味，调节鱼类生存环境，从而使换水次数明显减少；

(2)用于大型水产养殖水质的改善，能够在调节水环境的同时，增强养殖产品的免疫力，提高其成活率；

(3)用于景观水的水质改善，可使水质清澈，没有异味，增强观赏性；

(4)用于游泳池内壁，维持泳池内水质，抑制其中有害病菌的滋生和传播；

(5)应用于河流、湖泊及沟渠水的改善，将其铺于河床、湖底，能够在调节水质的同时降解一部分污泥，显著减少污泥含量。

本发明的微生物混凝土砖具有如下优点：

(1)在基材选料方面选用普通的沙石水泥等材料，用料简单，成本相对低；

(2)采用直接混合法将菌封入砖内，方法简单，又有效提高了菌种附着力及利用率；

(3)因微生物可以在本发明的微生物混凝土砖内生长繁殖，故只需一次投加，不需长期维护，就能实现水质不反弹的净化效果，使用起来简单，且不会造成二次污染。

具体实施方式

以下通过具体实施方式进一步描述本发明，由技术常识可知，本发明也可通过其它的不脱离本发明技术特征的方案来描述，因此所有在本发明范围内或等同本发明范围内的改变均被本发明包含。

实施例1：

按照如下方法制备微生物混合菌粉：

(1)菌种采集：以盐碱地、沿海滩涂地区的土壤、水、淤泥以及污水处理厂的活性污泥作为采集菌种的样本。

(2)分离筛选：采用涂布法或混菌法，经过平板接种、划线分离、纯化三个步骤从采集到的样本中分别定向分离出含有芽孢杆菌、硝化细菌、光合细菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌的菌群；然后将上述六个菌群分别接种到装有人工模拟污水的三角瓶中，分别用恒温摇床培养各菌群中的好氧菌、用恒温培养箱静置密闭培养各菌群中的厌氧菌；3天后对人工模拟污水进行水质评估，对于COD(化学需氧量)和氨氮的去除率均达到30％以上的，认为是经过具有良好净水能力的优势菌群的处理，从而筛选出优势菌群。

(3)提纯复壮：对筛选出的每个优势菌群分别进行提纯，并分别对其进行逐级碱性驯化使其对强碱性环境的耐受能力明显增强，从而得到适合本发明使用的芽孢杆菌、硝化细菌、光合细菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌六类微生物。

具体的驯化方法是以每0.5PH为一个梯度，在PH8～12的范围内配制不同碱度的培养液，将菌群由低碱度到高碱度逐级培养，每级培养5d后转接入下一级培养液，共经过6次驯化。

(4)混合发酵：对步骤(3)得到的六类微生物分别进行一级种子培养和二级增殖培养后，按照芽孢杆菌35、硝化细菌30、光合细菌15、放线菌10、酵母菌5、乳酸菌5的重量(份)配比将它们加入到混合发酵罐中，发酵制得混合微生物菌剂，再通过冷冻干燥制成混合微生物菌粉。

实施例2：

按照如下方法制备微生物混凝土砖(30块砖份)：

(1)取实施例1制备得到的混合微生物菌粉1kg，与水1.2kg预混5小时，配置成混合微生物菌液；

(2)将上述混合微生物菌液与水泥20kg、碎石子100kg、木屑0.2kg共同组成的基料通过提升漏斗倒入基料搅拌机中，搅拌5分钟；

(3)通过皮带机将基料输送至成型机的基料漏斗中，开启成型机，将基料加入到模具中，下压模具上压头5秒钟，即制得砖头半成品；

(4)将砖头半成品在自然状态下硬化7天，即得微生物混凝土砖成品30块。

实施例3：

取两个体积2m×0.5m×0.6m的水槽，1#槽内放入一块实施例2制得的微生物混凝土砖，2#槽内放入一块大小、形状均与按照实施例2的方法制得的微生物混凝土砖相同但是不含有混合微生物的普通混凝土砖，分别向两个槽内注入等量的取自太湖边缘污染较重水域(劣五类水质)的湖水及少量湖底淤泥。

一个星期以后，1#槽内的水质变得无色、透明、澄清，而2#槽内的水质呈淡黄色并有少许混浊物；并且1#槽内总氮去除率为58％，而2#槽内总氮去除率为47.9％。这说明本发明的微生物混凝土砖具有很好的污染物吸附作用和水质净化作用。

实施例4：

以滴流方式向实施例2制得的微生物混凝土砖的上表面滴加污水，收集下表面的渗出液进行检测。结果显示，污水在砖体内的保留时间约为15min；污水经过砖体的净化后，COD(化学需氧量)平均去除率为54.6％，总氮平均去除率为32.5％，这说明该微生物混凝土砖具有良好的透水性能，能够对透过砖体的水质起到明显的净化作用，水流通过该微生物混凝土砖渗入地下后水质可以得到明显改善。

Claims (4)

1、一种微生物混凝土砖，其特征在于，由按照如下重量(份)配比的成分组成：水泥10～50、碎石子10～150、饵料0.1～10、混合微生物1～10、水1～10。

所述饵料可以是木屑、秸秆屑、纸屑或者它们之中任意两种或三种的混合物；

所述混合微生物由按照如下重量(份)配比的成分组成：芽孢杆菌1～50、硝化细菌1～50、光合细菌1～30、放线菌1～50、酵母菌1～50、乳酸菌1～50。

2、根据权利要求1所述的微生物混凝土砖，其特征在于，所述混合微生物由按照如下重量(份)配比的成分组成：芽孢杆菌20～40、硝化细菌20～30、光合细菌15～20、放线菌10～15、酵母菌5～10、乳酸菌5～10。

3、根据权利要求1所述的生态混凝土砖，其特征在于，所述碎石子的粒径为0.2～10mm。

4、一种权利要求1所述的生态混凝土砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)混合菌的制备：

①菌种采集：以盐碱地、沿海滩涂等自然环境下的土壤、水、淤泥以及污水处理厂的活性污泥等作为采集菌种的样本；

②分离筛选：采用涂布法或混菌法，经过平板接种、划线分离、纯化三个步骤从采集到的样本中分别定向分离出含有芽孢杆菌、硝化细菌、光合细菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌的菌群；然后将上述六个菌群分别接种到装有人工模拟污水的三角瓶中，分别用恒温摇床培养各菌群中的好氧菌、用恒温培养箱静置密闭培养各菌群中的厌氧菌；3天后对人工模拟污水进行水质评估，对于COD(化学需氧量)和氨氮的去除率均达到30％以上的，认为是经过具有良好净水能力的优势菌群的处理，从而筛选出优势菌群；

③提纯复壮：对筛选出的每个优势菌群分别进行提纯，并分别对其进行逐级碱性驯化使其对强碱性环境的耐受能力明显增强，从而得到适合本发明使用的芽孢杆菌、硝化细菌、光合细菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌六类微生物；

具体的驯化方法是以每0.5PH为一个梯度，在PH8～12的范围内配制不同碱度的培养液，将菌群由低碱度到高碱度逐级培养，每级培养5d后转接入下一级培养液，共经过4～8次驯化；

④混合发酵：对步骤③得到的六类微生物分别进行一级种子培养和二级增殖培养后，按照芽孢杆菌1～50、硝化细菌1～50、光合细菌1～30、放线菌1～50、酵母菌1～50、乳酸菌1～50的重量(份)配比将它们加入到混合发酵罐中，发酵制得混合微生物菌剂，再通过冷冻干燥制成混合微生物菌粉；

(2)微生物混凝土砖的制备：

①取上述混合微生物菌粉1～10(重量份)与水1～15(重量份)预混0.5分钟～24小时，配置成混合微生物菌液；

②将上述混合微生物菌液与水泥1～50(重量份)、碎石子10～120(重量份)、饵料0.1～10(重量份)共同组成的基料通过提升漏斗倒入基料搅拌机中，搅拌1～10分钟；

③通过皮带机将基料输送至成型机的基料漏斗中，开启成型机，将基料加入到模具中，下压模具上压头1～10秒钟，即制得砖头半成品；

④将砖头半成品转入养护房内用常规方法养护1～3天，或者使砖头半成品在自然状态下硬化3～28天，即得本发明的微生物混凝土砖成品。