CN105347513B

CN105347513B - 一种微生态制剂的制备方法及其应用

Info

Publication number: CN105347513B
Application number: CN201510866709.4A
Authority: CN
Inventors: 邵孝侯; 王良恺; 张宇杰; 徐达灵; 邵雅璐; 常婷婷; 毛欣宇; 陈立华
Original assignee: MARINE AND OFFSHORE ENGINEERING INSTITUTE OF HOHAI UNIVERSITY NANTONG; Hohai University HHU
Current assignee: MARINE AND OFFSHORE ENGINEERING INSTITUTE OF HOHAI UNIVERSITY NANTONG; Hohai University HHU
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2018-08-21
Anticipated expiration: 2035-12-01
Also published as: CN105347513A

Abstract

本发明公开了一种微生态制剂其制备方法及其应用，通过将EM复配化学絮凝剂技术和纳米技术相结合，将复壮的EM菌液与无机高分子絮凝剂PAC复配，并将复配液固定化于由活化硅藻土、纳米SiO₂及高岭土等材料制成的多孔载体上，制成用于净化水产养殖污水和清除池塘淤泥的微生态制剂。具体制备步骤为：(1)EM复壮液的制备；(2)PAC絮凝剂的制备；(3)EM·PAC复配液的制备；(4)球形载体的制备；(4)微生态制剂的制备。本发明制备的微生态制剂生物活性高，对水产养殖污水中悬浮物吸附絮凝效果好，对污水中氨氮、总磷、COD等去除效果显著，并能有效清除池塘淤泥。

Description

一种微生态制剂的制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种净化水产养殖污水和清除池塘淤泥的微生态制剂产品。

背景技术：

农村一些缓流水体如水产养殖池塘由于饲料残余和鱼、虾、蟹类排泄物，导致水体有机质底泥淤积严重，而底泥中污染物质的释放又会导致水体的二次污染。通加环境友好、成本低廉的生态方法来净化水产养殖污水并消除缓流水体中的淤泥显得尤为重要和迫切，对防控农业环境污染和保护水体生态环境意义重大。

目前，利用固定化微生物技术进行水处理的研究在国内外已有较多报道，如用PVA和海藻酸钠包埋活性污泥来处理污水；用竹炭及活性炭吸附方法固定化硝化菌来处理含氮污水等。这些研究虽然取得了一定的效果，但仍存在不足，如所用菌种单一、稳定性差，功能单一，容易死亡，固定化材料吸附能力差等。此外，一些研究表明，固定化微生物效果与所用载体密切相关，良好的载体不仅能大大提高其中的微生物浓度和数量，而且微生物的活性较强。载体对微生物的吸附能力取决于它的比表面积、空隙结构及表面特性等。目前应用较多的水处理载体材料为活性炭、竹炭、沸石粉、PVC、底泥等，这些材料虽各有特点，但存在诸如比重大、流态化能耗高、孔隙率低、比表面积小、便用成本高、加工工艺复杂等缺点。综上可知，选择适宜的微生物及其载体在利用固定化微生物技术进行水处理中相当重要。

发明内容

发明目的：针对水产养殖污水排放引起的水体污染及水产养殖池塘因淤泥引发的水质恶化问题，利用微生物发酵复配技术和纳米技术相结合的方式，提出了一种微生态制剂，该产品能有效去除水产养殖污水中的氮、磷、COD等污染物质，且对底泥清淤效果显著。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明提供了一种微生态制剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将EM(有效微生物)原液、糖蜜和去离子水按5～8％∶5～8％∶80～90％的体积百分比混合，并将其移入反应瓶中，在密闭条件下，放入恒温培养箱中发酵7～8天，设置发酵温度为37℃，摇床转速为150～200r/min，制得EM复壮液；EM原液含有光合菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌等复合微生物，净化水体效果好，且其复壮液有一定的絮凝特性，对淤泥的清除效果较佳；糖蜜的作用是在微生物复壮过程中作为能源物质，快速地使EM复壮成功；

(2)按PAC(聚合氯化铝)固体∶去离子水＝1∶9～1∶15的重量比混合溶解，制成PAC絮凝剂；PAC固体对水体的净化效果优于硫酸铝，且适应的pH范围较广，对水体浊度及悬浮物的净化效果尤为显著；

(3)将EM复壮液与PAC絮凝剂按照2～3∶0.6～0.8的体积比复配，并将其转入反应瓶中发酵3天，制成EM-PAC复配液；

(4)将硅藻土研磨过筛，然后用硫酸活化，将活化后的硅藻土、纳米SiO₂及高岭土用去离子水清洗，按质量比30％～40％∶5％～15％∶45％～65％混匀，并压缩成球，得到球形载体；高岭土可以在载体成球过程中提供很好的粘结性，使得载体不易破裂

(5)将上述制得的球形载体放入EM-PAC复配液中共培养，温度为室温，培养时间为3～5天，取出后置于常温下1-～2天，得到微生态制剂。

优选地，步骤(4)中，所述的硅藻土过100目筛，所述的纳米S_iO₂粒径为20～40nm。纳米S_iO₂具有巨大的比表面积和多孔特点，有较好的生物相容性，且细胞吸附量大，可有效提高微生物的吸附、固定和着生

步骤(4)中，硅藻土的活化步骤为：以100g硅藻土计，向100g硅藻土中加入质量浓度为12.3％的硫酸40～50mL，进行硅藻土的活化，活化时间为3～5天。硅藻土能够清除污水中各类污染物质，并能软化硬水，调节水体pH，降低水体色度，去除臭味，消灭水中病原微生物等。而用酸活化后的硅藻土孔隙率和比表面积增大，具有更强的吸附能力

为方便使用，步骤(4)中，球形载体的直径为20～30mm。然而本发明的载体形状并不限于球形。

本发明进一步提出了上述微生态制剂用于净化水产养殖污水的用途。

在用于净化水产养殖污水时，将微生态直接直接投放到待处理的水产养殖污水中。微生态制剂的用量优选地为10～50g/L。

本发明同时提出了上述微生态制剂用于清除池塘淤泥中的用途。

在用于清除池塘淤泥时，将微生态直接投放到待处理的池塘淤泥中。微生态制剂的用量为10～50g/L。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明选用适应底泥分解的EM复壮液，它具有很强的适应性和稳定性，抗氧化能力强大且好氧和厌氧分解功能齐全；并将其与絮凝效果及吸附效果显著的PAC复配，大大增加了对悬浮物的吸附和对浊度污染物等的去除效果。同时选用纳米SiO₂材料为原料之一和活化硅藻土、高岭土混合制备生物载体，利用纳米SiO₂的高比表面积(500-1500m²/g)和活化硅藻土的强大吸附能力，使得附着的微生物数量和活性大大增加，与活性炭相比，本发明的载体具有更好的生物相容性，更大的细胞吸附量，且成本不高。

(2)本发明的制备方法工艺简单，生产成本低，具有能够迅速分解水产养殖污水中的氮、磷、COD等污染物质、清除水产养殖池塘淤泥、改善水质等优点；

(3)所用菌液为发酵的EM-PAC复配液，其好氧和厌氧分解功能齐全，效果显著，适应环境能力强；

(4)在载体制作过程中加入S_iO₂纳米材料，使得载体具有更好的生物相容性，细胞吸附量可达500～700mg/g；比表面积为500～1500m²/g；

(5)在载体制作过程中加入经酸活化后的硅藻土，使得载体具有更好的吸附能力，微生态制剂放入污水及水体后，其携带的微生物能迅速适应环境，并对水体环境进行调控，迅速改善水质。

具体实施方式

试剂来源：

本发明使用的纳米S_iO₂是从北京德科岛金科技有限公司购置，粒径在20-40nm之间，它具有巨大的比表面积和多孔特点，有较好的生物相容性，且细胞吸附量大，可有效提高微生物的吸附、固定和着生。硅藻土是从北京舜川环保科技有限公司购置，能够清除水产养殖污水中各类污染物质，调节水体pH，降低水体色度，去除臭味，消灭水中病原微生物等。而用酸活化后的硅藻土孔隙率和比表面积增大，具有更强的吸附能力。高岭土是从郑州西德利化工新材料有限公司购置，它可以在载体成球过程中提供很好的粘结性，使得载体不易破裂。EM原液为爱睦乐环保生物技术(南京)有限公司生产，含有光合菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌等复合微生物，净化水体效果好，且其复壮液有一定的絮凝特性，对淤泥的清除效果较佳。PAC固体为郑州润泉化工产品有限公司生产，对水体的净化效果优于硫酸铝，且适应的pH范围较广，对水体浊度及悬浮物的净化效果尤为显著。糖蜜为超市中购置的糖蜜产品。它的作用是在微生物复壮过程中作为能源物质，快速地使EM复壮成功。

下面通过具体的实施例详细说明本发明。

实施例1

EM原液、糖蜜和去离子水按5％∶5％∶90％的体积百分比混合，并将其移入反应瓶中，在密闭条件下，放入恒温培养箱中发酵7天，设置发酵温度为37℃，摇床转速为180r/min，制得EM复壮液；然后按PAC固体∶去离子水＝1∶10的重量比混合溶解，制成PAC絮凝剂，将EM复壮液和PAC絮凝剂按照2∶0.6的体积比复配，并将其转入反应瓶中发酵3天，制成EM-PAC复配液。将硅藻土研磨过筛，向100g硅藻土中加入质量浓度为12.3％的硫酸45mL，进行硅藻土的活化，活化时间为3天，将活化后的硅藻土、纳米SiO₂及高岭土用去离子水清洗，按质量比35％∶10％∶55％混匀，并压缩成球，得到球形载体，直径为20mm。将制得的球形载体放入EM-PAC复配液中共培养，温度为室温，培养时间为3天，取出后置于常温下2天，得到微生态制剂。配置10L水产养殖污水，污水中主要污染物质及浓度分别为，氨氮50mg/L，总氮57mg/L，总磷20mg/L，COD500mg/L，pH为8，DO含量为0-1mg/L。在该污水中投入20g微生态制剂，并与等量竹炭球、活性炭球及EM复壮液进行对比，7天后监测水质，污水中主要污染物的去除率如表1所示。

表1不同投加物对水产养殖污水净化效果(去除率)对比

指标	微生态制剂	EM复壮液	活性炭球	竹炭球
					氨氮	94.3％	30.1％	75.3％	71.6％
总氮	63.4％	31.7％	43.4％	40.9％
					总磷	79.8％	27.4％	24.9％	24.9％
COD	90.8％	59.8％	68.8％	70.0％

从表1可以看出，本发明的微生态制剂总体净化效果明显好于活性炭球、竹炭球和EM复壮液，说明该微生态制剂对水产养殖污水净化处理效果较好。

实施例2

EM原液、糖蜜和去离子水按5％∶5％∶90％的体积百分比混合，并将其移入反应瓶中，并将其移入反应瓶中，在密闭条件下，放入恒温培养箱中发酵8天，设置发酵温度为37℃，摇床转速为180r/min，制得EM复壮液，然后按PAC固体∶去离子水＝1∶15的重量比混合溶解，制成PAC絮凝剂，将EM复壮液和PAC絮凝剂按照2∶0.6的体积比复配，并将其转入反应瓶中发酵3天，制成EM-PAC复配液。将硅藻土研磨过筛，向100g硅藻土中加入质量浓度为12.3％的硫酸45mL，进行硅藻土的活化，活化时间为3天，将活化后的硅藻土、纳米SiO₂及高岭土用去离子水清洗，按质量比40％∶12％∶48％混匀，并压缩成球，得到球形载体，直径为20mm。将制得的球形载体放入EM-PAC复配液中共培养，温度为室温，培养时间为4天，取出后置于常温下2天，得到微生态制剂。分别取20L水产养殖池塘污水，在其中放入10cm厚的池塘淤泥，各投入20g微生态制剂、竹炭球和活性炭球，7天后监测水质及淤泥的消除效果，主要水质指标的去除率如表2所示。

表2不同投加物对水产养殖污水净化效果对比

指标	微生态制剂	活性炭球	竹炭球
				COD_Mn	85.3％	30.5％	45.2％
NH₄ ⁺-N	95.6％	17.4％	17.2％
				TN	68.7％	21.6％	18.4％
TP	90.8％	45.3％	44.9％

从表2可以看出，本发明的微生态制剂对养殖污水净化效果显著好于活性炭球和竹炭球，且7天后，微生态制剂处理的淤泥厚度减少了0.9cm，即约10％的淤泥消除，而活性炭球和竹炭球处理的底泥厚度基本不变。以上监测数据说明本发明的微生态制剂在水产养殖水体水质净化处理及清淤方面有很好的效果。

以上所述仅为本发明的典型实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种微生态制剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将EM原液、糖蜜和去离子水按5~8%：5~8%：80~90%的体积百分比混合，并将其移入反应瓶中，在密闭条件下，放入恒温培养箱中发酵7~8天，设置发酵温度为37ºC，摇床转速为150~200r/min，制得EM复壮液；

（2）按PAC固体：去离子水=1:9~1:15的重量比混合溶解，制成PAC絮凝剂；

（3）将EM复壮液与PAC絮凝剂按照2~3:0.6~0.8的体积比复配，并将其转入反应瓶中发酵3~5天，制成EM-PAC复配液；

（4）将硅藻土研磨过筛，然后用硫酸活化，将活化后的硅藻土、纳米SiO₂及高岭土用去离子水清洗，按质量比30%~40%：5%~15%：45%~65%混匀，并压缩成球，得到球形载体；所述的硅藻土过100目筛，所述的纳米SiO₂粒径为20~40nm；硅藻土的活化步骤为：以100g硅藻土计，向100g硅藻土中加入质量浓度为12.3%的硫酸40~50mL，进行硅藻土的活化，活化时间为3~5天；

（5）将上述制得的球形载体放入EM-PAC复配液中共培养，温度为室温，培养时间为3~5天，取出后置于常温下1~2天，得到微生态制剂。

2.根据权利要求1所述的微生态制剂的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，球形载体的直径为20~30mm。

3.权利要求1~2任一项所述的制备方法制备得到的微生态制剂在净化水产养殖污水中的应用，在应用时，将微生态制剂直接投放到待处理的水产养殖污水中。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，微生态制剂的用量为10~50g/L。

5.权利要求1~2任一项所述的制备方法制备得到的微生态制剂在清除池塘淤泥中的应用，在应用时，将微生态制剂直接投放到待处理的池塘淤泥中。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，微生态制剂的用量为10~50g/L。