CN101817589B - 一种微生物生态床及使用该微生物生态床治理河涌的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微生物生态床。该微生物生态床设有可漂浮的活性菌载体，在该载体上栽培有植物；在该载体的下部，设有多个固定索；在每个固定索上设有悬浮式活性菌、悬挂式活性菌和底泥式活性菌。本发明还公开了一种使用该微生物生态床治理河涌的方法。经本发明处理30天后的河涌，其化学需氧量和生物需氧量都大大降低；经4～5个月处理后，能够基本恢复水体的正常生态环境。

Description

一种微生物生态床及使用该微生物生态床治理河涌的方法

技术领域

本发明涉及江河的环境保护技术领域，具体地说，本发明是一种微生物生态床及以该微生物生态床治理河涌的方法。

背景技术

目前，随着工业技术的发展，人类的生产和生活对周边环境的影响也越来越大。特别是对江河的污染，在很多地方，已经是对人类自身生活安全的严重威胁。

中国专利申请第200610034724.3号(申请日：2006年4月3日，公开日：2007年10月10日)公开了一种以生物修复技术为主的河涌污染综合治理方法。本发明利用生物修复技术治理城市黑臭河涌，通过上游河涌污染水体氧化塘预处理、河道底泥生物氧化修复、河道曝气增氧、中游河段水体生物修复和下游河段生态恢复等步骤，对河涌黑臭水体进行生物治理。对于无法截污的城郊河涌，利用废弃的鱼塘、空地或适合地势改造成氧化塘对河涌重污染水体进行预处理，并在此基础上，通过底泥生物氧化控制河涌的内源污染，再经过河涌水体人工增氧、水体生物-生态修复等修复措施，能有效地消除水体黑臭、净化河涌水质、提高河涌水体自净能力。

该方法可能会消耗大量的人工和电能，采用动能的方法将水体从受污染的河涌里注入到处理塘中，处理后再将水体重新输回到河涌中，效果不明显，并且消耗大量的能源。

但目前对于河涌污染的治理，很少有比较有效的方法，但总的来说，技术手段并不丰富，有进一步革新和丰富的必要。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，解决某些河涌受潮汐影响，及南方地区雨水大、流量急，施用菌种水体流失的问题，本发明的目的是提供一种微生物生态床。

本发明的另一目的是提供一种微生物生态床治理河涌的处理方法。

为了实现上述的发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种微生物生态床，设有可漂浮的活性菌载体，在该载体上栽培有植物；在该载体的下部，设有多个固定索；在每个固定索上设有悬浮式活性菌、悬挂式活性菌和底泥式活性菌。

将微生物生态床漂浮固定在受污染的水面上，上面表层种植美观的花草植物。花草植物与表面土壤的下面是活性菌载体。该活性菌载体是由序批式污水处理厂产生的活性污泥，在下述的活性菌驯化培养24小时而成。而悬浮式活性菌、悬挂式活性菌和底泥式活性菌也是采用同样的方法得到。该三种活性菌可每二周更换一次。更换后的载体可重新培养驯化、重新使用。

对于水体污染严重的河涌，微生物生态床还备有曝氧装置和供气装置，可施行曝氧供气措施。

上述的活性菌载体、悬浮式活性菌、悬挂式活性菌和底泥式活性菌中，所述的活性菌，以重量百分比计，由以下材料组成：

蜡质芽孢杆菌(bacillus cerens)              5-10％

溶纤维丁酸弧菌(Butyrivibrio fibrisolvens)  2～5％

木霉(Trichoderma spp.)                     2～5％

白腐真菌(white rot fungi)                  2～5％

产碱杆菌(Alcaligenesfecalis)               5～10％

凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans Hammer)    5～10％

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)         5～10％

产甲烷菌(Methanogenium cariaci)         5～10％

脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)  5～10％

腐植酸(Humic Acid)                      余量。

活性菌中，各成分的来源及作用如下：

(1)蜡质芽孢杆菌(bacillus cerens)(5-10％)：

通过菌体生长分解有机物，消耗硫化氢、氨等，可消除臭味，破坏河涌污水固有的稳定性，改变有机物的亲水性能；

(2)溶纤维丁酸弧菌(Butyrivibrio fibrisolvens)(2-5％)：

通过菌体生长分解有机物，消耗硫化氢、氨等，可消除臭味，分解纤维素并溶解木质素，分解木材，各种秸秆可以产生烃类物质及其衍生物。

(3)木霉(Trichoderma spp.)(2-5％)：

是一类广泛存在于土壤、根围、叶围、种子和球茎等环境中的拮抗性真菌，降解纤维素使腐烂的植物能够退化和降解。木霉可以产生大量的烃类物质及其衍生物，分泌纤维素酶，加快秸秆等有机物的分解和腐熟、降解有机磷农药。

(4)白腐真菌(white rot fungi)(2-5％)：

丝状真菌，因附生在树木或木材上，引起木质白色腐烂而得此名。分类学上，白腐真菌属于真菌门。在常温常压下把复杂的不溶性的聚合物转化为水溶性含有苯环的简单化合物，苯环最后破裂产生简单的有机小分子。在微生物处理中，只有少数真菌能同时分解所有的植物聚合物。白腐真菌能以自由基为基础的链反应过程对木质素进行降解。

(5)产碱杆菌(Alcaligenesfecalis)(5-10％)：

无荚膜、有动力，为专性需氧的不发酵糖类的革兰阴性短杆菌，成对或链状排列，催化降解效果好，耐高浓度苯酚，降苯酚能力强，可高效降解苯酚，吞噬和降解石油烃分子，退化降解碳水化合物，脂肪，蛋白质，并最终降解为氧化碳和水。

(6)凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans Hammer)(5-10％)：

通过菌体生长分解有机物，消耗硫化氢、氨等，可消除臭味，可以降解各种复杂的碳水化合物，蛋白质和油脂质，并最终降解为氧化碳和水。

(7)枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)(5-10％)：

有较强的淀粉酶和蛋白酶活力。能分解植物组织的果胶和多糖；也能迅速液化明胶。减少硫化氢，脱臭，可以减少各级硫化氢，加强生化需氧量BOD，化学需氧量COD。

(8)产甲烷菌(Methanogenium cariaci)(5-10％)：

产氢产乙酸菌、耗氢产乙酸菌、食氢产甲烷菌、食乙酸产甲烷菌五大类群。减少硫化氢，脱臭。

(9)脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)(5-10％)：

脱氮硫杆菌因具备生态幅宽、细胞外聚集单质硫和能够在厌氧条件下还原硝酸盐，好氧脱硫、厌氧脱硫、厌氧脱氮和同步脱氮、脱硫，脱氮脱硫效率高、启动快。

(10)腐植酸(Humic Acid)(余量)：

大分子芳香族羟基羧酸。广泛存在于土壤有机质、泥炭、褐煤、风化煤以及湖泊和海洋沉积物中。腐植酸吸附重金属离子，增强微生物的活性，提高净化效率，大大降低二次污染，破坏河涌污水固有的稳定性。

所述的活性菌载体可以由污水处理厂产生的污泥在所述的活性菌驯化培养24小时而成。

该微生物生态床治理河涌的方法，具体采用下述的步骤：

A.将微生物生态床栽培在河涌的水面上；

B.喷洒浇灌：每周3次采用喷洒浇灌直接将生态床的活性菌植入到河涌水体中；如此处理至少5个月。

经1～2月产生明显的淤泥减量和水体变清的效果，经4～5个月能够基本恢复水体的正常生态环境。

对于污染水体较重的河涌，活性菌植入到河涌水体后，还采用曝氧处理，提高处理效果。

该微生物生态床漂浮固定于水面上。形成类似浮桥或者岛屿的形态，也可以称之为“活性菌复合生态岛”。这样做，可以与景观绿化相结合。本发明不仅仅可以保护环境，而且还可以美化环境。

经本发明处理30天后的河涌，其化学需氧量和生物需氧量都大大降低；经4～5个月处理后，能够基本恢复水体的正常生态环境。

附图说明

图1是本发明的微生物生态床的结构示意图。

附图标记说明：1.植物；2.活性菌载体；3.固定索；4.悬浮式活性菌；5.悬挂式活性菌；6.底泥式活性菌。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，该微生物生态床设有可漂浮的活性菌载体2，在该载体2上栽培有草本植物1；在活性菌载体2的下部，设有多个固定索3；在每个固定索上设有悬浮式活性菌、悬挂式活性菌和底泥式活性菌；在固定索3的底端部为底泥式活性菌，在固定索2的中部设有多个悬浮式活性菌4和悬挂式活性菌5。

所述的活性菌，总重量为2公斤，以重量百分比计，由以下材料组成：

蜡质芽孢杆菌    8％

溶纤维丁酸弧菌  3.5％

木霉            3.5％

白腐真菌        4％

产碱杆菌        8％

凝结芽孢杆菌    7％

枯草芽孢杆菌    6％

产甲烷菌        7％

脱氮硫杆菌      6％

腐植酸          47％。

所述的活性菌载体是由污水处理厂产生的污泥在所述的活性菌驯化培养24小时而成。悬浮式活性菌、悬挂式活性菌和底泥式活性菌也是采用同样的方法得到。该三种活性菌可每二周更换一次。更换后的载体可重新培养驯化、重新使用。

所述的污水处理厂是序批式污水处理厂。

该微生物生态床漂浮固定于水面上，形成岛屿的形态，可以称之为“活性菌复合生态岛”。这样做，可以与景观绿化相结合。

微生物生态床还设有曝氧装置和供气装置。

微生物生态床治理河涌的方法，采用以下步骤：

A.将微生物生态床栽培在河涌的水面上；

B.喷洒浇灌：每周3次采用喷洒浇灌直接将生态床的活性菌植入到河涌水体中；如此处理至少5个月。

处理30天后的各种性能指标对比，请参见表1。

表1治理河涌30天前后的技术指标对比(单位：mg/L)

技术指标	未处理	处理30天	去除率(％)
				化学需氧量	10.7	6.62	38.1％
生物需氧量	11.1	6.3	43.2％
				溶解氧	＜0.2	0.91	-
酸碱度	7.18	7.14	-
				总氮	10.5	9.89	5.8％
总磷	1.24	0.53	58％

实施例2实施例1的活性菌用于降解蛋白质

在100毫升不含淀粉的矿物培养基中加入10毫升灭菌的鲜牛奶，蛋白质含量为60mg，作为被处理介质。在110ml被处理液中加入1ml实施例1中的活性菌在25-35℃保温，观察生物大分子的降解。结果见表2。在25-35℃保温反应，24小时后检测。试验组降解率较对照组高得多。经换算每cm²实施例1中的活性菌降解蛋白质的能力可达115mg/d/cm²。

表2实施例1中的活性菌对蛋白质的降解(蛋白质mg)

组别	起始量	24小时后	水解率(％)
				对照组(1ml水)	60	35	41
试验组(1ml 301剂)	60	5	91

实施例3实施例1的活性菌用于降解植物油大分子

在100毫升不含淀粉的矿物培养基中加入10毫升灭菌的食用植物油(Canola oil)，在油含量(E.oil)为130mg，作为被处理介质。在110ml被处理液中加入1ml实施例1中的活性菌在25-35℃保温，观察植物油大分子的降解。结果见表3。在25-35℃保温反应，24小时后检测。试验组降解率较对照组高得多。经换算每cm²实施例1中的活性菌水解植物油大分子蛋白质的能力可达102mg/d/cm²。

表3.实施例1中的活性菌对植物油大分子的降解(mg)

组别	起始量	24小时后	水解率(％)
				对照组(1ml水)	130	130	0
试验组(1ml 301剂)	130	12	90

实施例4实施例1的活性菌用于降解淀粉大分子

在100毫升含可溶性淀粉的矿物培养基中所含的200mg淀粉，作为被处理介质。在100ml被处理液中加入1ml实施例1中的活性菌在25-35℃保温，观察淀粉大分子的降解。结果见表4。在25-35℃保温反应，24小时后检测，所含的200mg淀粉已被降解至接近零值，而对照组的淀粉未被降解。

表4.实施例1中的活性菌对淀粉大分子的降解(mg)

组别	起始量	24小时后	水解率(％)
				对照组(1ml水)	200	200	0
试验组(1ml 301剂)	200	1-2	99

实施例5实施例1的活性菌用于模拟废水

模拟废水含有鲜牛奶、豆浆、淀粉、糖类和食用植物油等多种物质。加入施例1中的活性菌后，在25-35℃、静置条件下反应24小时。然后分别检测各组的蛋白质、淀粉的含量及生化需氧量，结果详见表5。

表5.实施例1中的活性菌降解模拟废水有机物效果(24小时，mg/L)

经过24小时后，实施例1中的活性菌的直观效果是各处理组废水已溶化透明，其中的蛋白质、淀粉含量、植物油和BOD都有大幅度的下降，效果非常显著；而对照组废水仍然混浊。随时间的推移，处理组的BOD会进一步下降。

以上对本发明所提供的微生物生态床进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种微生物生态床，其特征在于：设有可漂浮的活性菌载体，在该载体上栽培有植物；在该载体的下部，设有多个固定索；在每个固定索上设有悬浮式活性菌、悬挂式活性菌和底泥式活性菌；

上述的活性菌载体、悬浮式活性菌、悬挂式活性菌和底泥式活性菌中，所述的活性菌，以重量百分比计，由以下材料组成：

2.根据权利要求1所述的微生物生态床，其特征在于：所述的活性菌载体是由污水处理厂产生的污泥在所述的活性菌驯化培养24小时而成。

3.根据权利要求2所述的微生物生态床，其特征在于：所述的污水处理厂是序批式污水处理厂。

4.根据权利要求1所述的微生物生态床，其特征在于：该微生物生态床漂浮固定于水面上。

5.根据权利要求1所述的微生物生态床，其特征在于：还设有曝氧装置。

6.根据权利要求1所述的微生物生态床，其特征在于：所述的悬浮式活性菌、悬挂式活性菌和底泥式活性菌每二周更换一次。

7.使用权利要求1所述的微生物生态床治理河涌的方法，其特征在于，采用以下步骤：

A.将微生物生态床栽培在河涌的水面上；

B.喷洒浇灌：每周3次采用喷洒浇灌直接将生态床的活性菌植入到河涌水体中；如此处理至少5个月。

8.根据权利要求7所述的微生物生态床治理河涌的方法，其特征在于：在步骤B中，活性菌植入到河涌水体后，还采用曝氧处理。

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