CN105540853A - 一种生物修复含铜污水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物修复含铜污水的方法，在含铜污水中加入益生菌剂和甜菜碱，并种植鸭跖草，当鸭跖草生长到作种源或作绿化用植株或成熟期时，将植物的一部分或整体从污染水体中移走；所述益生菌剂相对于污水的添加量为0.1～1g/m2；所述甜菜碱相对于污水的添加量为0.2～0.6mg/L；所述鸭跖草选自下述植物：鸭跖草科紫竹梅属紫叶鸭跖草；鸭跖草属鸭跖草；紫露草属的紫露草，魏顾林紫露草或无毛紫露草；吊竹梅属的吊竹梅。本发明提供的生物修复含铜污水的方法，使用鸭跖草去除污水中的铜；同时，加入益生菌剂和甜菜碱，益生菌剂和甜菜碱可以协同作用于鸭跖草，一方面减少鸭跖草烂根现象，另一方面可以提供其去除污水中铜的能力。

Description

一种生物修复含铜污水的方法
技术领域
本发明涉及污水治理，具体涉及一种生物修复含铜污水的方法。
背景技术
随着社会与经济的发展，人类在工农业生产中及生活消费中不断向环境排放含重金属的污染物。目前，全世界平均每年排放铜约340万吨(崔德杰，张玉龙，2004)。重金属对土壤的污染来自工业“三废”中重金属的排放，含重金属农药、化肥的施用，废水灌溉与污泥农用。由于重金属的滞留时间长，不能被植物或微生物降解等特点，致使水质变差，而且通过食物链进入人体，危及到人类的生命和健康。有关重金属在植物内的富集积累以及对重金属污染水体的治理技术引起了全世界的重视。
为了寻找更为有效、经济、可行的治理方法，近年来，针对铜污染的植物修复技术已引起了公众及科学界的极大关注。利用植物材料吸收去除铜，也称绿色修复或生物修复。
铜的开采在我国有非常悠久的历史，大约从夏代开始，中国进入青铜时代。到了商代及西周时期，青铜冶铸业达到了很高的水平。目前我国铜矿分布广泛，江西，云南、甘肃、安徽、内蒙古、湖北、山西、等省地的铜储量尤其丰富，但随着铜矿的长期开采和冶炼、含铜杀虫剂(比如波尔多液)的长期使用和污水污泥灌溉的增多，使得水体与土壤铜污染的程度日益加剧，导致农产品中铜超标，对人体的健康带来了极大的危害。
在我国重金属污染中，铜是一个主要的污染元素。在江西、江苏、浙江等地均存在大面积的受铜污染的水体和土壤。通过超积累植物或富集植物从移走重金属即植物修复是一种新兴起的高效、廉价的绿色治理技术。而使用超富集植物是人们常采用的方法。
鸭跖草是铜的超积累植物，在铜的超积累植物中，鸭跖草最适宜在水体中生长。因此，可以使用鸭跖草特别是紫叶鸭跖草作为铜污染水体生物修复的材料。此外，鸭跖草花叶俱美，生长迅速，繁殖力强，有些种类生物量还很大，是治理污水与美化环境的适宜植物。可以利用鸭跖草枝条在水体能快速生根的特性，制成生物浮床等用于水体污染治理。
但是，在一些受铜污染而有机质丰富的水体中，鸭跖草容易受腐败菌的危害而产生烂根现象，导致生物修复失败。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种生物修复含铜污水的方法，使用鸭跖草去除污水中的铜；同时，加入益生菌剂和甜菜碱，益生菌剂和甜菜碱可以协同作用于鸭跖草，一方面减少鸭跖草烂根现象，另一方面可以提供其去除污水中铜的能力。
上述目的是通过如下技术方案得以实现的：
一种生物修复含铜污水的方法，在含铜污水中加入益生菌剂和甜菜碱，并种植鸭跖草，当鸭跖草生长到作种源或作绿化用植株或成熟期时，将植物的一部分或整体从污染水体中移走；所述益生菌剂相对于污水的添加量为0.1～1g/m2；所述甜菜碱相对于污水的添加量为0.2～0.6mg/L；
所述鸭跖草选自下述植物：鸭跖草科紫竹梅属紫叶鸭跖草(SetcreaseapurpureaBoom)；鸭跖草属鸭跖草(CommelinacommunisLinn)；紫露草属的紫露草(TradescantiareflexaRafin)，魏顾林紫露草(TradescantiaandersonianaJ.C.Weguelin)或无毛紫露草(Tradescantiavirginiana)；吊竹梅属的吊竹梅(ZebrinapendnlaSchnizl)。
进一步地，含铜污水中加入益生菌剂和甜菜碱，并种植鸭跖草，当鸭跖草生长到作种源或作绿化用植株或成熟期时，将植物的一部分或整体从污染水体中移走；所述益生菌剂相对于污水的添加量为0.5g/m2；所述甜菜碱相对于污水的添加量为0.4mg/L。
进一步地，所述生物修复是指将鸭跖草制成植物修复浮床漂浮在含铜污水水域上。
进一步地，所述浮床上设有用于种植鸭跖草的孔，孔径4～6cm，孔距6～8cm。
进一步地，所说的益生菌包括细菌、放线菌和真菌。
进一步地，所述细菌为芽孢杆菌。
具体的操作可以是：
1、制备人工生物浮床。选用100×100×4cm3平整泡沫板，按间距6～8cm、孔径4～6cm打孔。用于扦插植根据鸭跖草植株的大小或每孔扦插、或隔孔扦插。将栽培好植物的泡沫板放入污染水体，用竹片和软绳把浮床模板一块块连接起来。浮床整体组装完成后，四周固定，浮床即构建完毕。
2、在含污染物铜的污水加入益生菌剂和甜菜碱。粉末装菌剂型可以按照0.1～1g/m2粉剂的比例直接洒在水体中，根据水体铜污染程度的不同可以适当调节加入的菌剂量。液体装菌剂型的加入量可以参照上述方法菌量使用；甜菜碱相对于污水的添加量为0.2～0.6mg/L。
3、当鸭跖草生长到一定的生物量(作种源或绿化用植株时)或成熟期时，将植物部分或整体从污染水体移走。
本发明的优点：
本发明提供的生物修复含铜污水的方法，使用鸭跖草去除污水中的铜；同时，加入益生菌剂和甜菜碱，益生菌剂和甜菜碱可以协同作用于鸭跖草，一方面减少鸭跖草烂根现象，另一方面可以提供其去除污水中铜的能力。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明保护范围。尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
实施例1：
第一步，制备人工生物浮床。选用100×100×4cm3平整泡沫板，按间距6～8cm、孔径4～6cm打孔。将紫叶鸭跖草(SetcreaseapurpureaBoom)种植在泡沫板上做好浮床放入铜离子浓度50μmol/L的污染水体中，用竹片和软绳把浮床一块块连接起来。浮床整体组装完成后，四周固定，浮床即构建完毕。
第二步，向含铜离子的污水中加入地衣芽孢杆菌菌剂和甜菜碱。地衣芽孢杆菌菌剂按照0.5g/m2粉剂的比例直接洒在水体中；甜菜碱相对于污水的添加量为0.4mg/L。
第三步，让紫叶鸭跖草在生长过程中充分吸收铜离子，直至收获时紫叶鸭跖草的生长情况良好，整体从污染水体移走。
该实例中，紫叶鸭跖草的存活率比既不添加地衣芽孢杆菌菌剂也不添加甜菜碱时的存活率提高72％，差异具有统计学意义(P＜0.5)；比只添加地衣芽孢杆菌菌剂不添加甜菜碱时的存活率提高45％，差异具有统计学意义(P＜0.5)；水体中铜离子的去除率比既不添加地衣芽孢杆菌菌剂也不添加甜菜碱时的去除率提高64％，差异具有统计学意义(P＜0.5)；比只添加地衣芽孢杆菌菌剂不添加甜菜碱时的去除率提高38％，差异具有统计学意义(P＜0.5)。
实施例2：
第一步，制备人工生物浮床。选用100×100×4cm3平整泡沫板，按间距6～8cm、孔径4～6cm打孔。将鸭跖草(CommelinacommunisLinn)种植在泡沫板上做好浮床放入铜离子浓度50μmol/L的污染水体中，用竹片和软绳把浮床一块块连接起来。浮床整体组装完成后，四周固定，浮床即构建完毕。
第二步，向含铜离子的污水中加入黑曲霉菌菌剂和甜菜碱。黑曲霉菌菌剂按照0.5g/m2粉剂的比例直接洒在水体中；甜菜碱相对于污水的添加量为0.4mg/L。
第三步，让鸭跖草在生长过程中充分吸收铜离子，直至收获时鸭跖草的生长情况良好，整体从污染水体移走。
鸭跖草的存活率及污水中铜离子的去除率与实施例1相近。
实施例3：
第一步，制备人工生物浮床。选用100×100×4cm3平整泡沫板，按间距6～8cm、孔径4～6cm打孔。将紫露草(TradescantiareflexaRafin)种植在泡沫板上做好浮床放入铜离子浓度50μmol/L的污染水体中，用竹片和软绳把浮床一块块连接起来。浮床整体组装完成后，四周固定，浮床即构建完毕。
第二步，向含铜离子的污水中加入梅奇酵母菌剂和甜菜碱。梅奇酵母菌剂按照0.5g/m2粉剂的比例直接洒在水体中；甜菜碱相对于污水的添加量为0.4mg/L。
第三步，让紫露草在生长过程中充分吸收铜离子，直至收获时紫露草的生长情况良好，整体从污染水体移走。
紫露草的存活率及污水中铜离子的去除率与实施例1相近。
实施例4：
第一步，制备人工生物浮床。选用100×100×4cm3平整泡沫板，按间距6～8cm、孔径4～6cm打孔。将魏顾林紫露草(TradescantiaandersonianaJ.C.Weguelin)种植在泡沫板上做好浮床放入铜离子浓度50μmol/L的污染水体中，用竹片和软绳把浮床一块块连接起来。浮床整体组装完成后，四周固定，浮床即构建完毕。
第二步，向含铜离子的污水中加入黑曲霉菌菌剂和甜菜碱。黑曲霉菌菌剂按照0.5g/m2粉剂的比例直接洒在水体中；甜菜碱相对于污水的添加量为0.4mg/L。
第三步，让魏顾林紫露草在生长过程中充分吸收铜离子，直至收获时魏顾林紫露草的生长情况良好，整体从污染水体移走。
魏顾林紫露草的存活率及污水中铜离子的去除率与实施例1相近。
实施例5：
第一步，制备人工生物浮床。选用100×100×4cm3平整泡沫板，按间距6～8cm、孔径4～6cm打孔。将无毛紫露草(Tradescantiavirginiana)种植在泡沫板上做好浮床放入铜离子浓度50μmol/L的污染水体中，用竹片和软绳把浮床一块块连接起来。浮床整体组装完成后，四周固定，浮床即构建完毕。
第二步，向含铜离子的污水中加入黑曲霉菌菌剂和甜菜碱。黑曲霉菌菌剂按照0.5g/m2粉剂的比例直接洒在水体中；甜菜碱相对于污水的添加量为0.4mg/L。
第三步，让无毛紫露草在生长过程中充分吸收铜离子，直至收获时无毛紫露草的生长情况良好，整体从污染水体移走。
无毛紫露草的存活率及污水中铜离子的去除率与实施例1相近。
实施例6：
第一步，制备人工生物浮床。选用100×100×4cm3平整泡沫板，按间距6～8cm、孔径4～6cm打孔。将吊竹梅(ZebrinapendnlaSchnizl)种植在泡沫板上做好浮床放入铜离子浓度50μmol/L的污染水体中，用竹片和软绳把浮床一块块连接起来。浮床整体组装完成后，四周固定，浮床即构建完毕。
第二步，向含铜离子的污水中加入枯草芽孢杆菌菌剂和甜菜碱。枯草芽孢杆菌菌剂按照0.5g/m2粉剂的比例直接洒在水体中；甜菜碱相对于污水的添加量为0.4mg/L。
第三步，让吊竹梅在生长过程中充分吸收铜离子，直至收获时吊竹梅的生长情况良好，整体从污染水体移走。
吊竹梅的存活率及污水中铜离子的去除率与实施例1相近。
实施例7：
第一步，制备人工生物浮床。选用100×100×4cm3平整泡沫板，按间距6～8cm、孔径4～6cm打孔。将紫叶鸭跖草(SetcreaseapurpureaBoom)种植在泡沫板上做好浮床放入铜离子浓度50μmol/L的污染水体中，用竹片和软绳把浮床一块块连接起来。浮床整体组装完成后，四周固定，浮床即构建完毕。
第二步，向含铜离子的污水中加入地衣芽孢杆菌菌剂和甜菜碱。地衣芽孢杆菌菌剂按照0.1g/m2粉剂的比例直接洒在水体中；甜菜碱相对于污水的添加量为0.2mg/L。
第三步，让紫叶鸭跖草在生长过程中充分吸收铜离子，直至收获时紫叶鸭跖草的生长情况良好，整体从污染水体移走。
紫叶鸭跖草的存活率及污水中铜离子的去除率与实施例1相近。
实施例8：
第一步，制备人工生物浮床。选用100×100×4cm3平整泡沫板，按间距6～8cm、孔径4～6cm打孔。将紫叶鸭跖草(SetcreaseapurpureaBoom)种植在泡沫板上做好浮床放入铜离子浓度50μmol/L的污染水体中，用竹片和软绳把浮床一块块连接起来。浮床整体组装完成后，四周固定，浮床即构建完毕。
第二步，向含铜离子的污水中加入地衣芽孢杆菌菌剂和甜菜碱。地衣芽孢杆菌菌剂按照1g/m2粉剂的比例直接洒在水体中；甜菜碱相对于污水的添加量为0.6mg/L。
第三步，让紫叶鸭跖草在生长过程中充分吸收铜离子，直至收获时紫叶鸭跖草的生长情况良好，整体从污染水体移走。
紫叶鸭跖草的存活率及污水中铜离子的去除率与实施例1相近。
实施例9：
第一步，制备人工生物浮床。选用100×100×4cm3平整泡沫板，按间距6～8cm、孔径4～6cm打孔。将紫叶鸭跖草(SetcreaseapurpureaBoom)种植在泡沫板上做好浮床放入铜离子浓度50μmol/L的污染水体中，用竹片和软绳把浮床一块块连接起来。浮床整体组装完成后，四周固定，浮床即构建完毕。
第二步，向含铜离子的污水中加入枯草芽孢杆菌菌剂和甜菜碱。枯草芽孢杆菌菌剂按照0.1g/m2粉剂的比例直接洒在水体中；甜菜碱相对于污水的添加量为0.2mg/L。
第三步，让紫叶鸭跖草在生长过程中充分吸收铜离子，直至收获时紫叶鸭跖草的生长情况良好，整体从污染水体移走。
紫叶鸭跖草的存活率及污水中铜离子的去除率与实施例1相近。
本发明提供的生物修复含铜污水的方法，使用鸭跖草去除污水中的铜；同时，加入益生菌剂和甜菜碱，益生菌剂和甜菜碱可以协同作用于鸭跖草，一方面减少鸭跖草烂根现象，另一方面可以提供其去除污水中铜的能力。
上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。

Claims (6)

1.一种生物修复含铜污水的方法，其特征在于：在含铜污水中加入益生菌剂和甜菜碱，并种植鸭跖草，当鸭跖草生长到作种源或作绿化用植株或成熟期时，将植物的一部分或整体从污染水体中移走；所述益生菌剂相对于污水的添加量为0.1～1g/m2；所述甜菜碱相对于污水的添加量为0.2～0.6mg/L；
所述鸭跖草选自下述植物：鸭跖草科紫竹梅属紫叶鸭跖草；鸭跖草属鸭跖草；紫露草属的紫露草，魏顾林紫露草或无毛紫露草；吊竹梅属的吊竹梅。
2.根据权利要求1所述的生物修复含铜污水的方法，其特征在于：含铜污水中加入益生菌剂和甜菜碱，并种植鸭跖草，当鸭跖草生长到作种源或作绿化用植株或成熟期时，将植物的一部分或整体从污染水体中移走；所述益生菌剂相对于污水的添加量为0.5g/m2；所述甜菜碱相对于污水的添加量为0.4mg/L。
3.根据权利要求1或2所述的生物修复含铜污水的方法，其特征在于：所述生物修复是指将鸭跖草制成植物修复浮床漂浮在含铜污水水域上。
4.根据权利要求3所述的生物修复含铜污水的方法，其特征在于：所述浮床上设有用于种植鸭跖草的孔，孔径4～6cm，孔距6～8cm。
5.根据权利要求1或2所述的生物修复含铜污水的方法，其特征在于：所说的益生菌剂包括细菌、放线菌和真菌。
6.根据权利要求5所述的生物修复含铜污水的方法，其特征在于：所述细菌为芽孢杆菌。
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