CN105481103A - 垃圾资源化后的湿地专用新型生物骨料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水体净化领域，具体涉及一种垃圾资源化后的湿地专用新型生物骨料，包括建筑垃圾，以所述建筑垃圾为载体，基于微生物与载体之间通过物理吸附、离子结合、共价结合及生物特异性吸附等作用，将所述微生物固定在所述载体上并繁殖，形成生物骨料。能够有效并快速地净化湿地水体，以符合自然生态的标准，同时逐渐降低污染主体的继续滋生；消耗大量的建筑垃圾，有效的改善了建筑垃圾给城市带来的困扰，更好的将其回收利用。

Description

垃圾资源化后的湿地专用新型生物骨料及其制备方法
技术领域
本发明涉及水体净化领域，具体涉及一种湿地专用新型生物骨料。
背景技术
湿地资源与人类的生存、繁殖、发展息息相关，是自然界最丰富多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一，它不仅为人类的生产、生活提供多种资源，而且具有巨大的环境功能和效益。在抵御洪水、调节径流、蓄洪防旱、控制污染、调节气候、控制土壤侵蚀、促淤造陆、美化环境等方面有其他系统不可代替的作用，因此，湿地被誉为“地球之肾”。
我国拥有湿地面积6500多万公顷，约占世界湿地面积的10％，居亚洲第一位，世界第四位。湿地资源的保护也同样关乎着我国的国计民生。近些年来，由于对资源的不当利用，使得湿地资源遭到破坏，导致江湖生态系统遭到重创，防洪蓄洪能力明显降低。湿地的净化治理迫在眉睫。
当前，由于认知时间短，针对湿地的治理还没有完全合适的技术方案，现有的湿地净化均是湖泊等其他水域的净化方法，湿地本身的特性使得这些净化方法不够明显，需要多次净化才能达到预期的效果，对于骨料的利用率大打折扣。
经过摸索，发现在非水溶性的颗粒载体上挂微生物膜可以有效的达到净化目的。通常用到的载体多为弹性骨料、多孔球型悬浮骨料等高分子生物载体，或者如球型轻质陶粒、活性炭、火山岩等无机生物载体，但这些载体一部分寿命短，一部分造价高，还可能还会造成湿地的二次污染。
我国建筑结构主要形式为初期的砖混结构到后期的钢筋混凝土结构，因此工程建设中每年可产生近4亿吨建筑垃圾(其中碎砖和混凝土约45.5％，合1.8亿吨)，建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30％～40％。但建筑垃圾资源化再生利用尚处在探索阶段，资源化率仅为5％。目前主要的应用方式为各种类型砖、砂石和道路的基础层，受城市建设的持续发展，建筑垃圾还会不断增加，回收利用困难。
发明内容
结合现有技术的不足，本发明的目的是提供一种垃圾资源化后的湿地专用新型生物骨料及其制备方法，有效地解决湿地资源的治理的局限性以及建筑垃圾回收、利用困难等问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种垃圾资源化后的湿地专用新型生物骨料，包括建筑垃圾，以所述建筑垃圾为载体，将微生物菌种固定在所述载体上并繁殖，形成生物骨料。
进一步的，所述微生物与载体之间通过物理吸附、离子结合、共价结合及生物特异性吸附的作用相结合，所述微生物菌种包括有机矿化芽孢杆菌、硝化芽孢杆菌、反硝化芽孢杆菌、低温有机矿化菌与贫营养有机矿化芽孢杆菌等。
一种垃圾资源化后的湿地专用新型生物骨料的制备方法，包括以下步骤：
①将建筑垃圾粉碎，筛选碎粒做为载体；
②将所述载体进行按粒径大小分级堆放，在堆放的所述载体上投放适量的微生物菌种，进行菌种的载体挂膜；
③投放所述微生物菌种的载体堆放4-5天，所述微生物菌种与在载体上迅速繁殖，达到污水处理所需的微生物菌种的数量。
进一步的，所述步骤①中所述载体的粒径为5-60mm。
进一步的，所述步骤②中1立方所述载体投放1千克所述生物菌种，所述载体的堆放的温度在5-45℃。
本发明的有益效果为：能够有效并快速地净化湿地水体，以符合自然生态的标准，同时逐渐降低污染主体的继续滋生；消耗大量的建筑垃圾，有效的改善了建筑垃圾给城市带来的困扰，更好的将其回收利用，降低成本。
具体实施方式
本发明实施例所述的一种垃圾资源化后的湿地专用新型生物骨料，包括建筑垃圾，以建筑垃圾为载体，基于微生物与载体之间通过物理吸附、离子结合、共价结合及生物特异性吸附等作用，将所述微生物固定在所述载体上并繁殖，形成生物骨料。
微生物菌种包括有机矿化芽孢杆菌、硝化芽孢杆菌、反硝化芽孢杆菌、低温有机矿化菌与贫营养有机矿化芽孢杆菌等。
一种垃圾资源化后的湿地专用新型生物骨料的制备方法，包括以下步骤：
①将建筑垃圾粉碎，筛选碎粒作为载体；
②将载体进行按粒径大小分级堆放，在堆放的载体上投放适量的微生物菌种，进行菌种的载体挂膜；
③投放微生物菌种的载体堆放4-5天，微生物菌种在载体上迅速繁殖，达到污水处理所需的微生物菌种的数量为(5×108-5×1010)cfu/ml。
步骤①中所述载体的粒径为5-60mm。
步骤②中1立方所述载体投放1千克所述生物菌种，所述载体的堆放在室外温度为5-45℃的温湿环境下繁殖。
优选的，建筑垃圾包括混凝土块、装修垃圾、砖瓦碎块、废塑料、废金属、废竹木等建筑制备过程中产生的废弃物。
根据使用方法进一步详述本发明：
首先，将制备好的生物骨料按粒径分类，将分类后的盛放不同粒径的生物骨料分别转入承载装置内进行实地投放，投放按照先投放粒径较大的生物骨料，逐渐减小，其主要目的是使湿地水体与生物骨料充分接触，提高生物骨料的完全利用率，微生物在水体中容易流失，因此在生物骨料净化过程中需将其取出再次补充挂膜，反复多次净化至湿地水体符合标准。
实施例1：
本发明可广泛应用于各类污水的处理工艺中，结合再生骨料不同的粒径和装填方式，可以替代现有污水处理系统中各种形式的高分子生物载体和无机生物载体。
目前已成功分离下列5种建筑垃圾资源化后生物挂膜适用的微生物及其应用效果：
(1)有机矿化芽孢杆菌
一株芽孢杆菌，其日COD降解率达到73％～78％，其主要生理功能为：迅速降解有机物，参与微生物脱氮的氨化反应。
(2)硝化芽孢杆菌
一株硝化能力较强的细菌，其氨氮降解率达65％～81％；在最适培养条件下，菌数可达到5×109cfu/ml。
(3)反硝化芽孢杆菌
一株高效的反硝化菌。当水体碳氮比达到8：1，投菌浓度达到108cfu/ml时，即可进行高效的反硝化作用,硝态氮和亚硝态氮的降解率可分别高达96％和98％。
(4)低温有机矿化菌
该菌最高生长温度为20℃，最适温度为15℃，在0-5℃可生长繁殖。15℃条件下测定，菌株培养72h的CODMn去除率88％。
(5)贫营养有机矿化芽孢杆菌
贫营养有机矿化芽孢杆菌对微污染水体有较好的净化作用，可与常规净水菌剂形成一个完整的生物净水体系，把水体污染降到更低的水平。共分离到38株贫营养细菌，均为兼性营养类型。
与现有技术相比，本发明至少具有以下特点：
建筑垃圾资源化后的湿地专用新型生物骨料的污染物负荷高于普通生物骨料的污染物负荷，去除率优于现有的生物骨料，对污水中的氮、磷等有机污染物可以进行有效地吸收、净化，完全满足污水处理系统的使用要求，工程综合投资是现有高分子骨料和无机骨料的50％～75％，曝气生物滤池和湿地出水水质可以稳定达到地表水三类水质标准；
我国已建成投运的镇级污水处理厂(设施)处理水量约1.2亿m3/d需进行提标改造，需新增污水处理能力4200万m3/d，根据垃圾资源化后的湿地专用新型生物骨料工艺的设计标准，提标方案可消纳垃圾资源化后的湿地专用新型生物骨料约2.4亿立方米，新增污水处理方案需消纳垃圾资源化后的湿地专用新型生物骨料约2.1亿立方米，总消纳量为4.5亿立方米(折合6.75亿吨)，相当于消耗了全国4年的建筑垃圾量。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种垃圾资源化后的湿地专用新型生物骨料，其特征在于：包括建筑垃圾，以所述建筑垃圾为载体，将微生物菌种固定在所述载体上并繁殖，形成生物骨料。
2.根据权利要求1所述的垃圾资源化后的湿地专用新型生物骨料，其特征在于：所述微生物与载体之间通过物理吸附、离子结合、共价结合及生物特异性吸附的作用相结合，所述微生物菌种包括有机矿化芽孢杆菌、硝化芽孢杆菌、反硝化芽孢杆菌、低温有机矿化菌与贫营养有机矿化芽孢杆菌。
3.一种垃圾资源化后的湿地专用新型生物骨料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
①将建筑垃圾粉碎，筛选碎粒作为载体；
②将所述载体进行按粒径大小分级堆放，在堆放的所述载体上投放适量的微生物菌种，进行菌种的载体挂膜；
③投放所述微生物菌种的载体堆放4-5天，达到污水处理所需的微生物菌种的数量。
4.根据权利要求3所述的垃圾资源化后的湿地专用新型生物骨料的制备方法，其特征在于：所述步骤①中所述载体的粒径为5-60mm。
5.根据权利要求3所述的垃圾资源化后的湿地专用新型生物骨料的制备方法，其特征在于：所述步骤②中1立方所述载体投放1千克所述生物菌种，所述载体的堆放的温度在5-45℃。
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