CN105967340A - 一种富营养化河道水体的生态修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种富营养化河道水体的生态修复方法，包括以下步骤：检测富营养化河道水体的污染指标；搭建人工浮床，种植水生植物；将10~20ppm复合微生物菌剂投放到水体中；向河道投放水生动物；检测富营养化河道水体的污染指标；间隔10‑20天，重复（2）~（5）步骤，直至河道水体符合要求。本发明提供的富营养化河道水体生态修复方法，使河道水体恢复生物多样化，从根本上改善河道水质和恢复河流自净能力，有效的消除富营养化现象。本方法是对自然界自我恢复能力、自净能力的一种强化，同时还具有运行成本低、工程造价低和治污效果的优点。

Description

一种富营养化河道水体的生态修复方法

技术领域

本发明涉及一种应用于环保领域的生态修复方法，尤其是一种富营养化河道水体的生态修复方法。

背景技术

随着我国城镇化进程的加速，越来越多的生活污水和工业污水排入河流，导致河流的水质下降并逐步恶化。严重污染的河流不仅会丧失自我净化的能力，还会引起河道中生物的中毒死亡，表现为富营养化和黑臭。富营养化河道主要是大量的外界污染物沉积形成淤泥，水体中的污染物消耗了水体的溶解氧，大量好氧水体生物死亡，导致产生H₂S等臭气和许多黑色污染物，使得原河道内的生态系统遭到破坏，变得富营养化。

富营养化河道的治理方法，大致可归结为物理法、化学法以及生物法，目前主要以物理法为主。常规的治理河道的方法是清淤和截污，清淤的办法是利用河道的闸门或人工做围堰，将河道两端封闭，再将河水抽干后采用机械的方法将淤泥清理干净；截污是将排入河道的污染源截流处理。清淤包括机械或人工挖泥的方法，前者只能作为简易的辅助手段，根本不能从根本上解决问题，而且耗费大量人力物力，效果甚微。化学方法，如加入化学药剂杀藻、加入铁盐促进磷的沉淀、加入石灰脱氮等，但是易造成二次污染；生物方法，如放养控藻型生物、构建人工湿地和水生植被，开发水体生物修复技术，是当前水环境技术的热点，但工程复杂，投资费用较高。

现有技术针对富营养化河道水体的处理方法尽管可以取得一定的效果，但是由于河道原有的生态系统已经遭到了破坏，缺少生物多样性，河道水体系统对外界环境的冲击缺乏缓冲处理能力，因此富营养化河道水体的处理效果难以维持，没有真正达到治理富营养化河道水体的目的。

发明内容

为解决富营养化的富营养化河道水体，本发明提供了一种富营养化河道水体的生态修复方法，使河道水体恢复生物多样化，从根本上改善河道水质和恢复河流自净能力，有效的消除富营养化现象。本方法是对自然界自我恢复能力、自净能力的一种强化，同时还具有运行成本低、工程造价低和治污效果显著的优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种富营养化河道水体的生态修复方法，包括以下步骤：

（1）检测富营养化河道水体的污染指标；

（2）搭建人工浮床，种植水生植物；

（3）将10~20ppm复合微生物菌剂投放到水体中；

（4）向河道投放水生动物；

（5）检测富营养化河道水体的污染指标；

（6）间隔10-20天，重复（2）~（5）步骤，直至河道水体符合要求；

所述水生植物包括水芹菜，水芋头，水蓼，菖蒲，莲，萍。

所述的水生动物包括星子鱼、螺蛳、鲶鱼。

所述复合微生物菌剂包括基质、鼻疽诺卡氏菌、珊瑚诺卡氏菌、弗氏柠檬酸杆菌、乳酸菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌、硝化菌和生物酶制剂。

所述的复合微生物菌剂，按重量份数由以下组分组成：

基质 30~80，

鼻疽诺卡氏菌 20~50，

珊瑚诺卡氏菌 10~45，

弗氏柠檬酸杆菌 20~50，

乳酸菌 5~30，

枯草芽孢杆菌 10~30，

地衣芽孢杆菌 5~30，

沼泽红假单胞菌 8~25，

硝化菌 20~45，

生物酶制剂 20~60。

所述的基质为硅藻土、琼脂、海藻酸钠的至少一种。

所述的生物酶制剂为酸性蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和脂肪酶的混合物。

所述的生物酶制剂，按重量份数由以下组分组成：

酸性蛋白酶 30~50，

淀粉酶 5~20，

纤维素酶 10~20，

脂肪酶 20~30。

本发明所述的检测富营养化河道水体的污染指标，总氮量（TN）、总磷量（TP），化学需氧量（COD）为主要检测指标，使用希庆科技公司的HI83224型的COD氨氮总磷总氮多参数水质测定仪进行测定。一台仪器能检测总氮量（TN）、总磷量（TP）和化学需氧量（COD）三个指标，节省检测时间，提高工作效率。

所述的搭建人工浮床，种植水生植物，为常规的水面种植技术。但本发明通过有针对性地种植水芹菜、水芋头、水蓼、菖蒲、莲和萍，对复合微生物菌剂的发挥营造一个良性循环的微生态系统。

所述的水生动物包括星子鱼、螺蛳、鲶鱼。星子鱼是一种广盐性鱼类，对盐度适应性比较强，不具备生物威胁。它具有舔食附着的藻类、微生物以及絮状有机物的特性。本发明将星子鱼引入水体生态修复工程，采用放养这种鱼类的方法来清除附着在水生植物植株或水底其他物质上的藻类、微生物和絮状有机物；必要时，将多余的星子鱼移出水体的方法将部分水体营养成分移出水体，从而净化水质。

本发明所述的复合微生物菌剂中的基质，为硅藻土、琼脂、海藻酸钠的至少一种，为菌种和酶类提供载体。

本发明所述的复合微生物菌剂中的鼻疽诺卡氏菌，属于诺卡式菌科的一种，广泛存在于自然界中。发明人发现，将鼻疽诺卡氏菌附着于本发明的基质上，配合生物酶，能够与所述微生物菌剂中的其他菌类协同发挥作用，尤其在对漂染废水中的芳香类有机物有很强的降解能力。此外，当河道水体的pH范围为3.8-4时，复合微生物菌剂的鼻疽诺卡氏菌能发挥最大的降解污染物的活性。

所述的复合微生物菌剂中的珊瑚诺卡氏菌，也属于诺卡式菌科的一种。诺卡氏菌对腈纶废水中的丙烯腈降解的速度快、效果好。珊瑚诺卡氏菌经诱导后能产生丙烯腈水解酶系，使丙烯腈水解成丙烯酰胺和氨，然后继续水解形成丙烯酸，最后放出CO2和水。珊瑚诺卡氏菌对丙烯腈降解能力很强，在25分钟时间内消除250 mg丙烯腈。本发明利用了珊瑚诺卡氏菌的这一特点，并将珊瑚诺卡氏菌和其他菌类制成复合微生物菌剂，运用于产生含有丙烯腈废水的化工厂附近的富营养化河道水体的治理。

所述的复合微生物菌剂中的弗氏柠檬酸杆菌，需氧或兼性厌氧，广泛分布于自然界中，属于硫酸盐还原菌，有研究表明，弗氏柠檬酸杆菌通过附着于铜合金表面上，吸附成膜，并逐渐增大生物膜层，逐步腐蚀铜合金，最终达到降解的效果。

本发明所述的复合微生物菌剂中的乳酸菌，是一类能利用可发酵碳水化合物产生大量乳酸的细菌。这类细菌在自然界分布极为广泛，具有丰富的物种多样性。乳酸菌有很强的抑菌能力，特别是抑制有害微生物的繁殖以及有机物的急剧腐败分解。在本发明中，乳酸菌还为鼻疽诺卡氏菌发挥降解作用提供pH范围为3.8-4的局部酸性微环境，协同发挥治污作用。

所述的复合微生物菌剂中的枯草芽孢杆菌，是芽胞杆菌属的一种，广泛分布在土壤及腐败的有机物中，在生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质，这些活性物质对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用。枯草芽孢杆菌产生乳酸等有机酸类，降低局部微环境pH值，间接抑制其它致病菌生长。枯草芽孢杆菌菌体自身合成α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等酶类，在局部微环境内与复合微生物菌剂的生物酶类一同发挥作用。

富营养化河道中的多氯联苯（PCB）是一种很难分解的大分子毒物，容易通过食物链而富集。只有少数微生物如假单胞菌属和无色杆菌属才能。本发明发现，本发明提供的复合微生物菌剂中的枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌和硝化菌协同作用，使多氯联苯在脱氯和开环后，形成苯甲酸和苯丙酮酸，逐步进行分解。同时，上述的复合微生物菌剂可以降解一些多环芳烃类致癌物质，如蒽和菲等。

本发明所述的生物酶制剂，包括酸性蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和脂肪酶。本发明的生物酶制剂在污水净化中起了重要作用，不仅能分解污水中的高分子化合物，使大分子变成小分子，使难溶的物质变成易溶的，还能激活河道污泥中的土著微生物，在短时间内调整某些微生物的适应性，达到定向驯化。更重要的是，生物酶制剂中的酶协同菌种形成一个良性的局部微环境，在转移、转化和降解污染物上发挥了重要的作用。

本发明与现有技术相比，具有以下技术优点和有益效果：

（1）在本发明中，通过复合微生物菌剂的菌种和酶类，协同水生植物和水生动物进行富营养化河道水体生态修复，使水体生物多样性，达到增强水体的自净能力和增强水体物质循环的技术效果。本发明中的乳酸菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌和硝化菌在发挥降解作用的同时，在水体协同酸性蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和脂肪酶形成一个良性的局部酸性微环境，为鼻疽诺卡氏菌、珊瑚诺卡氏菌和弗氏柠檬酸杆菌降解有机物、金属合金提供帮助。

（2）在对污染物降解后，水体中的污染物就减少了，有效地解决了水体富营养化的问题，水质得到了改善，也为水生动物和水生植物的生存创造条件，恢复了生物多样性。

（3）本发明还将星子鱼引入水体生态修复，可以增加水体营养转化途径、调控藻类和微生物生长速度，提高水质净化效果，提高水底和植物美观程度，大大提高水体生态修复的效果。

（4）本方法提供的富营养化河道水体的生态修复方法，是对自然界自我恢复能力、自净能力的一种强化，同时还具有运行成本低、工程造价低和治污效果的优点。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明的范围。

本发明除特别说明外，所用的原料或试剂市售可得。菌剂大部分由扬州市海诚生物技术有限公司、 德丰生物技术有限公司和广州多宇多生物科技有限公司购进。本发明检测富营养化河道水体的总氮量（TN）、总磷量（TP）和化学需氧量（COD）三个主要检测指标，使用希庆科技公司的HI83224型的COD氨氮总磷总氮多参数水质测定仪进行测定。一台仪器能检测总氮量（TN）、总磷量（TP）和化学需氧量（COD）三个指标，节省检测时间。色度采用GB11903-89的通用方法进行检测，水中悬浮物（SS）采用GB11901-89的通用方法进行检测。

实施例1：广东惠州市仲恺高新区某工业区污水河道的生态修复

仲恺高新区某工业区的污水河道，其产生的废水成分复杂，污染负荷高，日排放水量约30000 吨，包括工业废水约20000吨，工业废水的污染程度很高，水体暗黑，发出恶臭。经检测，水体COD2000mg/L，总氮量（TN）为120mg/L，水体总磷量（TP）为7.31mg/L，色度1300倍mg/L，水中悬浮物（SS）为560mg/L。

本实施例采用本发明的一种富营养化河道水体的生态修复方法，包括以下步骤：

（1）检测富营养化河道水体的污染指标；

（2）搭建人工浮床，种植水生植物水芹菜，水芋头和水蓼；

（3）将20ppm复合微生物菌剂投放到水体中；

（4）向河道投放水生动物星子鱼、螺蛳和鲶鱼；

（5）检测富营养化河道水体的污染指标；

（6）间隔15天，重复（2）~（5）步骤，直至河道水体符合要求；

所述复合微生物菌剂，其特征在于，包括基质、鼻疽诺卡氏菌、珊瑚诺卡氏菌、弗氏柠檬酸杆菌、乳酸菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌、硝化菌和生物酶制剂。

所述的复合微生物菌剂，按重量份数由以下组分组成：

硅藻土 40，

琼脂 35，

鼻疽诺卡氏菌 50，

珊瑚诺卡氏菌 45，

弗氏柠檬酸杆菌 50，

乳酸菌 30，

枯草芽孢杆菌 20，

地衣芽孢杆菌 30，

沼泽红假单胞菌 20，

硝化菌 20，

生物酶制剂 60。

所述的生物酶制剂，按重量份数由以下组分组成：

酸性蛋白酶 50，

淀粉酶 15，

纤维素酶 15，

脂肪酶 20。

在本实施例中，具有强大的生命力的水生植物水芹菜，水芋头和水蓼在河道中的人工浮床先生长起来，之后菌剂和酶类协同水生植物和水生动物进行富营养化河道水体生态修复，使水体生物多样性，达到增强水体的自净能力和增强水体物质循环的技术效果。

本实施例中的乳酸菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌和硝化菌在发挥降解作用的同时，在水体协同酸性蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和脂肪酶形成一个良性的局部酸性微环境，为鼻疽诺卡氏菌、珊瑚诺卡氏菌和弗氏柠檬酸杆菌降解有机物、金属合金提供了帮助。

菌剂在对污染物降解后，水体中的污染物减少了，有效地解决了水体富营养化的问题，水体逐步变清，色度逐步变浅，臭味逐渐减弱，水质得到了改善，又为水生动物和水生植物的生存创造条件。

本实施例还将星子鱼引入水体生态修复工程，采用放养这种鱼类的方法来清除附着在水生植物植株或水底其他物质上的藻类、微生物和絮状有机物，达到生物多样性的目的。之后，河流水体中的生物族群开始繁荣，鱼类也逐渐变多，浮床和岸边的植物生长速度加快，河道恢复了生物多样性。在对河道生态修复15天后和30天后，检测河道水体的污染指标，结果如下：

表1 实施例1水体生态修复结果

由表1可知，河道水体的水质随着本发明的生态修复方法介入之后，几个污染指标COD、总氮量、总磷量、色度和水中悬浮物的检测结果逐步下降，尤其是COD检测结果，从2000mg/L下降到30天后的90mg/L,效果显著。这表明，本发明的方法可以从根本上修复生态，对自然界自我恢复能力、自净能力进行强化，同时还具有运行成本低、工程造价低和治污效果显著的优点。

以上为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种富营养化河道水体的生态修复方法，包括以下步骤：

（1）检测富营养化河道水体的污染指标；

（2）搭建人工浮床，种植水生植物；

（3）将10~20ppm复合微生物菌剂投放到水体中；

（4）向河道投放水生动物；

（5）检测富营养化河道水体的污染指标；

（6）间隔10-20天，重复（2）~（5）步骤，直至河道水体符合要求；

所述水生植物包括水芹菜，水芋头，水蓼，菖蒲，莲，萍；

所述复合微生物菌剂，其特征在于，包括基质、鼻疽诺卡氏菌、珊瑚诺卡氏菌、弗氏柠檬酸杆菌、乳酸菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌、硝化菌和生物酶制剂。

2.根据权利要求1所述的富营养化河道水体的生态修复方法，其特征在于，所述的复合微生物菌剂，按重量份数由以下组分组成：

基质 30~80

鼻疽诺卡氏菌 20~50，

珊瑚诺卡氏菌 10~45，

弗氏柠檬酸杆菌 20~50，

乳酸菌 5~30，

枯草芽孢杆菌 10~30，

地衣芽孢杆菌 5~30，

沼泽红假单胞菌 8~25，

硝化菌 20~45，

生物酶制剂 20~60。

3.根据权利要求1或2所述的富营养化河道水体的生态修复方法，其特征在于，所述的基质为硅藻土、琼脂、海藻酸钠的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的富营养化河道水体的生态修复方法，其特征在于，所述的生物酶制剂为酸性蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和脂肪酶的混合物。

5.根据权利要求4所述的富营养化河道水体的生态修复方法，其特征在于，所述的生物酶制剂，按重量份数由以下组分组成：

酸性蛋白酶 30~50，

淀粉酶 5~20，

纤维素酶 10~20，

脂肪酶 20~30。

6.根据权利要求1所述的富营养化河道水体的生态修复方法，其特征在于，所述的水生动物包括星子鱼、螺蛳、鲶鱼。