CN103570134A - 生物浮床及微污染水体原位立体生物修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物浮床及微污染水体原位立体生物修复方法。所涉及的生物浮床包括浮床本体，该浮床本体上设置有组合生物填料。该浮床本体上也可种植植物。本发明所用的组合生物填料上挂有利用待处理水体的底泥富集驯化获得高效菌群，其具有生物活性高、适应能力强、处理效果好的优点。所涉及的微污染水体原位立体生物修复方法。方法先将粉煤灰在治理的微污染水体底泥上覆盖约1～2厘米，接着将挂膜的生物填料洒在粉煤灰上，覆盖厚度也约为1～2厘米；然后将所涉及的生物浮床覆盖微污染水体水面，覆盖面积占微污染水体水面面积的10%-20%。该修复方法可持续净化微污染水体3-4个月。

Description

生物浮床及微污染水体原位立体生物修复方法

技术领域

本发明涉及微污染水体处理技术领域，具体涉及一种生物浮床及微污染水体原位立体生物修复方法。

背景技术

随着社会的不断发展和人们生活条件的不断改善，人们对居住环境的要求也越来越高，公园、居住小区、公共场所的水景及城市内的河流湖泊等污染程度较轻的微污染水体，慢慢地融入了人们的生活，微污染水在现代社会生活中的地位日益上升。

但是随着工农业的快速发展，大多数城市微污染湖泊遭受到了不同程度的污染，城市近郊水体的富营养化程度也普遍偏高，如杭州西湖、云南滇池、南京玄武湖、江西九江堂湖、合肥巢湖、广州麓湖、流花湖及武汉东湖等均达到了富营养化程度。可见我国城市水体微污染质量正在严重地下降。许多具有美学价值及旅游观光功能的水体，其生态环境效益和社会经济效益也正在逐步地削弱。尤其城市微污染湖泊水体的污染问题比较严重，主要原因是大多数城区微污染水体设计为静止或者流动性差的缓流性水体，水体的自净能力差，极容易成为居民生活污水、工业废水、雨水、垃圾的受纳体，导致不同程度的污染，最终导致水体的富营养化。

现有的微污染水体原位生物修复技术，只针对水体中污染物的去除。一旦微污染水体环境发生变化，沉积在底泥中的氮磷营养元素、重金属和难降解有机物会重新释放进入水体，影响上覆水体的水质，形成二次污染。此外，底泥又是底栖生物的主要生活场所和食物来源，底泥沉积物和间隙水中所含的污染物浓度远比上覆水中所含污染物浓度高，污染物质可直接或间接对底栖生物或上覆水生物产生致毒致害作用，并通过生物富集、食物链放大等过程，进一步影响陆地生物和人类健康。

生物浮床技术是以可漂浮材料为基质或载体，将高等水生植物或陆生植物栽植到富营养化水域中，通过植物的根系吸收或吸附作用，削减水体中的氮、磷及有机污染物质，从而净化水质的生物防治法。生物浮床技术利用人工基质无土栽培的原理种植水生植物以及某些由陆生生长转变为漂浮水生生长的陆生植物，提供了一种可以充分利用被污染水体中营养盐资源的新途径。现有生物浮床主要利用植物及根际微生物去除水中的污染物，由于根际微生物数量少、适应性差使生物浮床原位修复技术的效率较低。

发明内容

针对现有技术的缺陷或不足，本发明目的之一在于提供一种生物浮床。

为此，本发明的生物浮床包括浮床本体，其特征在于，浮床本体上设置有组合生物填料；

所述组合生物填料为组合填料经生物培养液浸泡处理后得到；所述生物培养液为SSW培养液与生物制剂的混合液，且SSW培养液与生物制剂的积体比为1：（40～60）；

所述SSW培养液的配方为：

灭菌后的待治理微污染水体：1000mL；

微量元素溶液一：2ml；

所述微量元素溶液一为：以质量浓度计，0.2g/L EDTA、0.05g/L ZnSO₄、0.02g/LMnCl₂·4H₂O、0.02g/LCuSO₄·5H₂O的水溶液；

所述生物制剂的制备方法为：

从待治理微污染水体中取底泥和受污染水，将泥水混合物在23-28℃，溶解氧控制在4-5mg/L培养2天，以使微生物恢复活性，其中底泥与受污染水的体积比为：1：（10～20）；

之后通过逐渐添加液体培养基进行培养驯化18天，得到生物制剂：每三天更换一次培养液，前九天所用的液体培养液按照更换次序依次为：1体积的SGG培养液与1体积的灭菌后的待治理微污染水体组成的液体培养基、2体积的SGG培养液与1体积的灭菌后的待治理微污染水体组成的液体培养基、SGG培养液；

后九天所用的液体培养液按照更换次序依次为：2体积的SGG培养液与1体积的灭菌后的待治理微污染水体组成的液体培养基、1体积的SGG培养液与1体积的灭菌后的待治理微污染水体组成的液体培养基、灭菌后的待治理微污染水体；

所述的SGG培养液的配方为：

乙酸钠：0.3g，

NH₄Cl：0.02g，

NaNO₃：0.03g，

KH₂PO₄：0.02g，

MgSO₄·7H₂O：0.01g，

CaCl₂：0.01g，

微量元素溶液二：2ml，

蒸馏水：1000mL；

所述微量元素溶液二为：以质量浓度计，0.5g/L EDTA、0.2g/L ZnSO₄、0.05g/LMnCl₂·4H₂O、0.1g/LFeSO₄·7H₂O、0.1g/LCuSO₄·5H₂O、0.1g/LCoCl₂·6H₂O的水溶液。

进一步，所述浮床本体上种植有植物。

与现有的生物浮床相比，本发明的生物浮床的优点在于：

（1）现有微污染水体的生物填料多采用自然挂膜，但这种方法存在着挂膜时间长，菌种活性低的缺点。筛选的高效菌种挂膜形成的生物填料又有适应性差的问题。本发明的生物浮床底部所挂的组合生物填料上挂有待处理水体的底泥富集驯化获得高效菌群，其具有生物活性高、适应能力强、处理效果好的优点。

（2）生物浮床与生物填料组合技术利用某些陆生植物或者水生植物对水体中氮、磷、有机物等营养物的吸收，可减少水体中过量的营养物质和其它一些有害物质，使得水体水质得到极大的改善，提高了水体透明度，为水生动植物的生存营造了一个非常良好的水生生态环境条件。

（3）生物浮床与生物接触氧化组合技术利用植物的庞大根系以及生物填料形成的生物膜的综合作用共同净化水体，最终通过收获植物来去除污染物，改善水体水质状况，地提高了水质的净化效果，为微生物、原生动物以及后生动物营造了一个非常良好的栖息地。

针对现有技术的缺陷或不足，本发明的另一目的在于提供一种微污染水体原位立体生物修复方法。方法包括：

为此，本发明提供的微污染水体原位立体生物修复方法包括：

先将粉煤灰在待治理微污染水体底泥上覆盖1～2厘米厚，接着将挂膜的生物填料洒在粉煤灰上，覆盖厚度为1～2厘米；所述挂膜的生物填料为：质量比为60～70：20～30：10～15的生物沸石、生物砾石和生物方解石混合物；所述生物沸石为经权利要求1所述的生物培养液浸泡处理后的沸石，所述生物砾石为经权利要求1所述的生物培养液浸泡处理后的砾石，所述生物方解石为经权利要求1所述的生物培养液浸泡处理后的方解石；其中：沸石粒径为4～8mm，砾石的粒径为6～12mm、方解石的粒径为6～12mm；

用权利要求1、2或3所述的生物浮床覆盖微污染水体水面，被覆盖面积占微污染水体水面面积的10%-20%。

优选的，所述浸泡处理为：DO为4～5mg/L，连续曝气4～6天。

与现有技术相比，本发明的微污染水体原位立体生物修复方法优点在于：

本发明的微污染水体原位立体生物修复技术利用底泥作为菌源，通过底泥驯化获得生物制剂，将生物菌剂通过挂膜的方式固定于生物填料，利用沸石等硬性生物填料抑制底泥污染物的释放，采用植物和生物填料组合型的生态浮岛降低水体中N、P等污染物的量，改善微污染水体水质，防治水体发生富营养化；同时该方法具有水质改善效果好，作用持续时间长的特点。

本发明的修复方法可持续净化微污染水体3-4个月。

附图说明

以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步解释说明。

图1为实施例1中微污染水体原位立体生物修复技术对总氮的去除效果曲线图；

图2为实施例1中微污染水体原位立体生物修复技术对总磷的去除效果曲线图；

图3为实施例2中微污染水体原位立体生物修复技术对总氮的去除效果曲线图；

图4为实施例2中微污染水体原位立体生物修复技术对总磷的去除效果曲线图。

具体实施方式

本发明的生物浮床上所种植的植物可选美人蕉、香蒲、鸢尾、旱伞草等，优选旱伞草和美人蕉，且旱伞草与美人蕉的株数比为1：1；也可优选人工水草。

本发明所用的组合填料为是在软性填料和半软性填料的基础上发展而成的，它兼有两者的优点。其结构是将塑料圆片压扣改成双圈大塑料环，将醛化纤维或涤纶丝压在环的环圈上，使纤维束均匀分布；内圈是雪花状塑料枝条，既能挂膜，又能有效切割气泡，提高氧的转移速率和利用率。使水气生物膜得到充分交换，使水中的有机物得到高效处理。

本发明所用的活性微生物主要存在于待治理微污染水体的底泥中，利用底泥制备的生物制剂呈半固态的泥状物。

以下是发明人提供的具体实施例，需要说明的是，所提供的实施例是对本发明的进一步解释说明，本发明的保护范围并不限于所提供的实施例。

实施例1：

该实施例中待治理的微污染水体底泥来自于西安市南湖，遵从本发明的技术方案，对微污染水体进行原位立体生物修复。

该实施例的覆盖底泥填料采用沸石、砾石和方解石，按照6：3：1的比例混合，生物浮岛所用的填料为组合填料。

该实施例采用SSW培养液按照泥水体积比为1：50配制挂膜培养液，挂膜通过曝气装置将DO的浓度控制在5mg/L以加速挂膜进程，连续曝气挂膜5d，生物填料形成黄色生物膜后表明挂膜结束,采用连续水流冲掉填料表面的吸附的细菌。

该实施例的微污染水体底泥污染物释放的控制：首先将粉煤灰在治理的微污染水体底泥上覆盖约1厘米厚度，然后将挂膜的生物填料均匀的洒在粉煤灰上，覆盖厚度也约为1厘米左右。

该实施例的浮床采用长×宽＝150cm×120cm,厚δ＝10cm的聚乙烯泡沫板，将旱伞草和美人蕉按照1：1的比例插在聚乙烯泡沫板上，将挂膜的组合生物填料用绳子悬浮于泡沫板下，每张泡沫板放置10条组合生物填料，浮床的覆盖面积为15%。

从图1和图2可以看出，对照由于底泥及随尘埃进入水体的污染物的影响，水体中总氮和总磷的浓度持续升高，第30天水体中总氮和总磷的浓度分别为4.26mg/L和0.75mg/L。而采用原位立体生物修复的微污染水体，第30天总氮和总磷的浓度分别为1.89mg/L和0.37mg/L，表现出较好的降低水体污染物的效果。

实施例2：

与实施例不同之处在于：该实施例中待治理的微污染水体底泥来自于西安市大唐芙蓉园，由于冬季气温低，生态浮岛只采用了组合生物填料，浮床本体上未栽种植物。遵从本发明的技术方案，对微污染水体进行原位立体生物修复。

从图3和图4可以看出，对照由于底泥及随尘埃进入水体的污染物的影响，水体中总氮和总磷的浓度持续升高，第30天水体中总氮和总磷的浓度分别为4.63mg/L和1.05mg/L。而采用原位立体生物修复的微污染水体，第30天总氮和总磷的浓度分别为2.35mg/L和0.61mg/L，表现出较好的同步脱氮除磷的效果。

Claims (4)

1.一种生物浮床，包括浮床本体，其特征在于，浮床本体上设置有组合生物填料；

所述组合生物填料为组合填料经生物培养液浸泡处理后得到；所述生物培养液为SSW培养液与生物制剂的混合液，且SSW培养液与生物制剂的积体比为1：（40～60）；

所述SSW培养液的配方为：

灭菌后的待治理微污染水体：1000mL；

微量元素溶液一：2ml；

所述微量元素溶液一为：以质量浓度计，0.2g/L EDTA、0.05g/L ZnSO₄、0.02g/LMnCl₂·4H₂O、0.02g/LCuSO₄·5H₂O的水溶液；

所述生物制剂的制备方法为：

从待治理微污染水体中取底泥和受污染水，将泥水混合物在23-28℃，溶解氧控制在4-5mg/L培养2天，以使微生物恢复活性，其中底泥与受污染水的体积比为：1：（10～20）；

之后通过逐渐添加液体培养基进行培养驯化18天，得到生物制剂：每三天更换一次培养液，前九天所用的液体培养液按照更换次序依次为：1体积的SGG培养液与1体积的灭菌后的待治理微污染水体组成的液体培养基、2体积的SGG培养液与1体积的灭菌后的待治理微污染水体组成的液体培养基、SGG培养液；

后九天所用的液体培养液按照更换次序依次为：2体积的SGG培养液与1体积的灭菌后的待治理微污染水体组成的液体培养基、1体积的SGG培养液与1体积的灭菌后的待治理微污染水体组成的液体培养基、灭菌后的待治理微污染水体；

所述的SGG培养液的配方为：

乙酸钠：0.3g，

NH₄Cl：0.02g，

NaNO₃：0.03g，

KH₂PO₄：0.02g，

MgSO₄·7H₂O：0.01g，

CaCl₂：0.01g，

微量元素溶液二：2ml，

蒸馏水：1000mL；

所述微量元素溶液二为：以质量浓度计，0.5g/L EDTA、0.2g/L ZnSO₄、0.05g/LMnCl₂·4H₂O、0.1g/LFeSO₄·7H₂O、0.1g/LCuSO₄·5H₂O、0.1g/LCoCl₂·6H₂O的水溶液。

2.如权利要求1所述的生物浮床，其特征在于，所述浮床本体上种植有植物。

3.一种微污染水体原位立体生物修复方法，其特征在于，方法包括：

先将粉煤灰在待治理微污染水体底泥上覆盖1～2厘米厚，接着将挂膜的生物填料洒在粉煤灰上，覆盖厚度为1～2厘米；所述挂膜的生物填料为：质量比为60～70：20～30：10～15的生物沸石、生物砾石和生物方解石混合物；所述生物沸石为经权利要求1所述的生物培养液浸泡处理后的沸石，所述生物砾石为经权利要求1所述的生物培养液浸泡处理后的砾石，所述生物方解石为经权利要求1所述的生物培养液浸泡处理后的方解石；其中：沸石粒径为4～8mm，砾石的粒径为6～12mm、方解石的粒径为6～12mm；

用权利要求1、2或3所述的生物浮床覆盖微污染水体水面，被覆盖面积占微污染水体水面面积的10%-20%。

4.如权利要求3所述的微污染水体原位立体生物修复方法，其特征在于，所述浸泡处理为：DO为4～5mg/L，连续曝气4～6天。

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