CN106754514B

CN106754514B - 一种可持续清淤除黑臭水体的微生物菌剂制备方法

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Publication number: CN106754514B
Application number: CN201611203122.6A
Authority: CN
Inventors: 钟华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2019-08-13
Anticipated expiration: 2036-12-23
Also published as: CN106754514A

Abstract

本发明公开了一种可持续清淤除黑臭水体的微生物菌剂制备方法，包括以下步骤：在种植绿叶类植物的土壤中添加种植用矿石粉，将长出的绿叶类植物采集并和无菌纯净水混合，粉碎搅拌得到植物培养基；准备以下重量份数的原料：10.2～36.0份的100～300目的培养用矿石粉、0.5～5.5份的植物培养基、0.3～2.5份的植物源微生物和56.0～89.0份的培养用无菌纯净水；利用上述原料制备微生物菌液，并将微生物菌液与待处理的原河涌中采集并驯化完成的植物源微生物菌液按照重量份数比为3:7的比例融合，最后再与矿石碎粒混合制成成品。本发明，即时沉降起效，能够快速在河床底部定植扩繁，可在3～6个月的时间内持续生物除臭、清淤和净水，生态环保，适用于河涌黑臭水体的整治。

Description

一种可持续清淤除黑臭水体的微生物菌剂制备方法

技术领域

本发明涉及生物净化剂，具体涉及一种可持续清淤除黑臭水体的微生物菌剂制备方法。

背景技术

城市河流不仅具备供水功能，同时也已成为城市工业废水、居民生活污水的主要排放场所。随着工业废水和生活污水的大量排放，河体会呈现黑臭特点，黑臭的成因为：当大量的有机污染物进入水体，在好氧微生物的生化作用下，消耗了水体中大量的氧气，使水体转化成缺氧状态,致使厌氧细菌大量繁殖，有机物腐败、分解、发酵使水体变黑、变臭，有机污染、氨氮、总磷含量过高、重金属污染、垃圾污染、工业废水和生活污水、底泥污染等多种形式均可导致黑臭，因此目前河流的污染清淤处理是环境污染的治理的重要部分，清淤方法具有多种，但都不能达到良好的效果。如：

(1)传统清淤方法，用清淤船和机械操作复杂，工程浩大，成本高，一次性操作，实际能够捞起来的都是沙子和河涌实泥，无法真正把河涌底泥、淤泥和浮泥起捞起来清走，有时还需要配合人工截断河涌，进行抽干水清淤，严重影响河涌水景，此方法多临时起效，但不能持续清淤除臭；

(2)向河涌曝气增氧的方式，需要铺设大量的管道，氧气量耗费巨大，每天都需要大量的电源维持，成本高，会对河道自身的结构产生影响，也会影响雨季排涝功能；

(3)喷洒微生物菌剂，操作简单，相对于前两种方式具有明显的优势，微生物会分解水中的有机质和无机质作为自身养分使用，从而达到净化水质的作用，不会产生二次环境污染，因此是目前世界上最先进的水质净化技术。但现有的微生物水质净化剂存在以下一些缺点：

1)产品的形态通常为液体或是粉末状固体。当投放到水深达到1米以上的场合时应用，容易随着河涌的退涨潮或者雨水被冲走，从而达不到分解去除淤泥,净化水质的目的；

2)通常使用的微生物都是好氧菌,所以在溶存氧很少的情况下必须使用曝气装置,因此无法对大范围的环境污染进行净化；

有鉴于此，急需要对现有的微生物净化菌剂进行改进，使其可以应于很深的港湾、水坝、湖沼、河道、景观池以及公园水沟等场所，并且适应性强,起效快。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是是微生物净化菌剂应用场所有限、易被冲走的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供了一种可持续清淤除黑臭水体的微生物菌剂制备方法，包括以下步骤：

步骤10，制备植物培养基：在施种绿叶类植物的土壤中添加100～300目的种植用矿石粉，将长出的绿叶类植物采集并和无菌纯净水混合，通过粉碎搅拌得到植物培养基，高温消毒，降温至30～40℃，备用，加入营养物质使植物培养基中的碳源浓度为1g/L～13g/L，氮源浓度为0.1g/L～1g/L；

步骤20，准备以下重量份数的原料：10.2～36.0份的100～300目的培养用矿石粉、0.5～5.5份的植物培养基、0.3～2.5份的植物源微生物和56.0～89.0份的培养用无菌纯净水，其中，所述植物源微生物包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、纳豆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、光合细菌、多粘芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、土壤短芽孢杆菌、酵母菌、EM菌、粪链球菌、海洋红酵母、噬菌蛭弧菌、蜡样芽孢杆菌、乳酸菌、植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、硝化细菌、反硝化细菌、放线菌、假单孢杆菌、黑曲霉、米曲霉、木霉菌、铜绿假单胞菌、解脂假丝酵母、脱氮副球菌、施氏假单胞菌、酿酒酵母、短小芽孢杆菌、积磷小月菌和俊片菌；

步骤30，利用步骤20中的原料制备微生物菌液，具体制备步骤如下：

在发酵容器中加入培养用无菌纯净水，并在发酵容器的底部铺占总重量的培养用矿石粉，静置15～30min；

加入植物源培养基，搅拌均匀，再加入植物源微生物，搅拌均匀，恒温35℃发酵24～48h，发酵过程中每15～30min充氧曝气一次，发酵容器中液体的pH值保持在5.0～6.5之间；

加入占总重量的培养用矿石粉,恒温30℃发酵8～24h，发酵过程中每30～60min充氧曝气一次，发酵容器中液体的pH值保持在5.0～6.5之间；

加入剩余的培养用矿石粉，自然发酵12～16h，发酵过程中每120～240min充氧曝气一次，发酵容器中液体的pH值保持在5.0～6.5之间；

步骤40，利用待处理的原河涌中采集的水体样本得到厌氧微生物和好氧微生物的重量份数比为1：1的驯化完成的植物源微生物菌液，将步骤30中得到的微生物菌液与驯化完成的植物源微生物菌液按照重量份数比为3:7的比例融合，制成可持续清除黑臭水体的微生物净化菌液；

步骤50，将步骤40中得到的微生物净化菌液与20～60目的矿石碎粒混合制成成品，其中微生物净化菌液的质量比例范围为

在上述方案中，步骤10中，绿叶类植物完成一个成长周期后进行采集，且植物培养基通过无损植物液生成的搅拌器的高速真空旋转得到。

在上述方案中，所述绿叶类植物为空心菜和西洋菜。

在上述方案中，所述种植用矿石粉、所述培养用矿石粉和所述矿石碎粒的组分相同，包括陶粒、石英砂、火山石、火山岩、沸石、鹅卵石、麦饭石、电气石、石榴石、稀土瓷砂、蛇纹石、高岭土、纳米二氧化钛，纳米银，纳米铜、石墨烯、磁铁矿石中的至少三种。

在上述方案中，步骤30中，所述发酵容器中液体的pH值为6.0。

本发明制得的微生物净化菌剂，可直接投放，操作简单，即时沉降起效，能够快速在河床底部定植扩繁，可在3～6个月的时间内持续生物除臭、清淤和净水，生态环保，无需能源，成本低，适用于河涌黑臭水体的整治。

具体实施方式

本发明提供了一种一种可持续清淤除黑臭水体的微生物菌剂制备方法，采用此制备方法制得的菌剂，可直接投放入河，操作简单，沉降起效，能够重新快速繁殖，可在半年时间内持续除臭、清淤和净水，适于有生活污水特别是化粪池污水、重金属较多的河涌、工业废水较多的河涌、氮氮和总氮超标的河涌等。下面结合具体实施例对本发明予以详细说明。

注意：本发明中所指的植物源微生物是指以植物为养分的微生物。

本发明提供的一种可持续清淤除黑臭水体的微生物菌剂制备方法，包括以下步骤：

步骤10，制备植物培养基：在施种绿叶类植物的土壤中添加100～300目的种植用矿石粉，将长出的绿叶类植物采集并和无菌纯净水混合，通过粉碎搅拌得到植物培养基，高温消毒，降温至30～40℃，备用，其中植物培养基中的碳源浓度为1g/L～13g/L，氮源浓度为0.1g/L～1g/L。本发明采用矿石粉来种植绿叶类植物，可在植物的成长过程中使其富集较多的微量元素，而且微量元素的含量比例符合植物自身的需要，作为植物培养基，也更利于植物源微生物的培养和繁殖，无需人为额外加入微量元素，操作简便。

优选地，绿叶类植物为空心菜和西洋菜，成长周期较短，节约试验成本，并可富集较多的微量元素，也可以根据实际情况采用其他绿叶类的蔬菜植物。

优选地，绿叶类植物完成一个成长周期后进行采集，且植物培养基通过无损植物液生成的搅拌器的高速真空旋转得到。

步骤20，准备以下重量份数的原料：10.2～36.0份的培养用矿石粉、0.5～5.5份的植物培养基、0.3～2.5份的植物源微生物和56.0～89.0份的培养用无菌纯净水。其中，植物源微生物包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、纳豆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、光合细菌、多粘芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、土壤短芽孢杆菌、酵母菌、EM菌、粪链球菌、海洋红酵母、噬菌蛭弧菌、蜡样芽孢杆菌、乳酸菌、植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、硝化细菌、反硝化细菌、放线菌、假单孢杆菌、黑曲霉、米曲霉、木霉菌、铜绿假单胞菌、解脂假丝酵母、脱氮副球菌、施氏假单胞菌、酿酒酵母、短小芽孢杆菌、积磷小月菌和俊片菌。

步骤30，利用上述原料制备微生物菌液，具体制备步骤如下：

加入剩余的培养用矿石粉，自然发酵12～16h，发酵过程中每120～240min充氧曝气一次，发酵容器中液体的pH值保持在5.0～6.5之间。

优选地，发酵容器中液体的pH值为6.0，更适宜微生物菌液中的微生物的繁殖。

步骤40，利用待处理的原河涌中采集的水体样本得到厌氧微生物和好氧微生物的重量份数比为1：1的驯化完成的植物源微生物菌液，将步骤30中得到的微生物菌液与驯化完成的植物源微生物菌液按照重量份数比为3:7的比例融合，制成可持续清除黑臭水体的微生物净化菌液。其中驯化完成的植物源微生物可由本专利申请人另外一个已经授权的专利得到，其专利号为201410114144.X，发明创造名称为“污水净化用动物源微生物驯化成植物源微生物的方法”，驯化完成的植物源微生物恢复了微生物原有的野性，可快速的生存、适应、扩繁。

步骤50，将步骤40中得到的微生物净化菌液与20～60目的矿石碎粒混合制成成品，其中微生物菌液的质量比例范围为

优选地，种植用矿石粉、培养用矿石粉和矿石碎粒的组分相同，包括陶粒、石英砂、火山石、火山岩、沸石、鹅卵石、麦饭石、电气石、石榴石、稀土瓷砂、蛇纹石、高岭土、纳米二氧化钛，纳米银，纳米铜、石墨烯、磁铁矿石中的至少三种。

下面通过几个实施例来详细说明步骤30中的微生物菌液的制备。各个实施例的原料的重量份数如下表所示：

实施例一

本实施例采用的原料组分为：10.2份的培养用矿石粉、0.5份的植物培养基、0.3份的植物源微生物和89.0份的无菌水。

在发酵容器中加入89.0份的培养用无菌纯净水，发酵容器的底部铺3.4份的培养用矿石粉，静置15～30min；加入0.5份的植物源培养基，搅拌均匀；加入0.3份的植物源微生物，搅拌均匀，恒温35℃发酵24～48h，每15～30min充氧曝气一次；发酵容器中液体的pH值保持在5.0～6.5之间。

加入4.2份的培养用矿石粉,恒温30℃发酵8～24h，每30～60min充氧曝气一次，发酵容器中液体的pH值保持在5.0～6.5之间。

加入余下2.6份的培养用矿石粉，自然发酵12～16h，每120～240min充氧曝气一次，发酵容器中液体的pH值保持在5.0～6.5之间。

其中除了培养用矿石粉分了三次加入发酵容器中，其余原料均一次加入。

实施例二：

本实施例采用的原料组分为：15.0份的培养用矿石粉、1.0份的植物培养基、0.5份的植物源微生物和60.0份的培养用无菌纯净水。

与实施例一的不同之处在于，发酵容器的底部铺5.0份的培养用矿石粉，然后加入6.0份的培养用矿石粉,最后加入余下4.0份的培养用矿石粉。

实施例三：

本实施例采用的原料组分为：21.0份的培养用矿石粉、2.0份的植物培养基、1.0份的植物源微生物和76.0份的培养用无菌纯净水。

与实施例一的不同之处在于，发酵容器的底部铺7.0份的培养用矿石粉，然后加入8.5份的培养用矿石粉,最后加入余下5.5份的培养用矿石粉。

实施例四：

本实施例采用的原料组分为：27.0份的培养用矿石粉、3.5份的植物培养基、1.5份的植物源微生物和68.0份的培养用无菌纯净水。

与实施例一的不同之处在于，发酵容器的底部铺9.0份的培养用矿石粉，然后加入11.0份的培养用矿石粉,最后加入余下7.0份的培养用矿石粉。

实施例五：

本实施例采用的原料组分为：30.0份的培养用矿石粉、5.0份的植物培养基、2.0份的植物源微生物和63.0份的培养用无菌纯净水。

与实施例一的不同之处在于，发酵容器的底部铺10.0份的培养用矿石粉，然后加入13.0份的培养用矿石粉,最后加入余下7.0份的培养用矿石粉。

实施例六

本实施例采用的原料组分为：36.0份的培养用矿石粉、5.5份的植物培养基、2.5份的植物源微生物和56.0份的培养用无菌纯净水。

与实施例一的不同之处在于，发酵容器的底部铺12.0份的培养用矿石粉，然后加入15.0份的培养用矿石粉,最后加入余下9.0份的培养用矿石粉。

上述实施例的试验结果如下表所示：

其中后期一栏中“～”代表与前期的对应实验数据相同。

由该表可看出，微生物菌液的pH在5.0～6.5之间均可生长，但最适生长的pH为6.0，参见后期一栏的PH可知。当pH控制在6.0、氧含量控制在5～21％之间，细胞密度可达1.8～2.1OD600，但活菌数比较低，但继续培养24h后，活菌数可达20亿cfu/ml～35亿cuf/ml。

将步骤50中得到的本发明的持续清除黑臭水体的微生物净化菌剂投放到待处理的河水中，进行整治猎德河涌试验。

在黑臭水体中，水体中常见处于氧化态(溶氧充足的状态)的物质有：O₂(氧气)；SO₄ ^2–(硫酸根)、NO₃ ^–(硝酸根)、PO₄ ^3–(磷酸根)和Fe³⁺(铁离子)、Mn⁴⁺(锰离子)、Cu²+(铜离子)、Zn²⁺(锌离子)等；常见处于还原态(缺氧状态)的物质：cl^-(氯离子)、N₂(氮气)、NH3(氨氮)、NO^2-(亚硝酸盐)、H₂S(硫化氢)、CH₄(甲烷)、Fe²⁺(亚铁离子)、多数有机化合物(包括我们的残饵、粪便、池底有机质淤泥)等。

氮在水体中存在的形式：一般未受污染的天然水域中，由于溶氧丰富，氮主要以NO^3-(硝酸根)存在；在养殖池水中氮通常有4种存在形态：NO^3-(硝酸根)、NO^2-(亚硝酸盐)、N₂(氮气)、NH₃(氨氮)。

处于氧化态的物质在适当的条件(缺氧)下可以被还原，例如无毒的硝酸盐被还原成有毒的亚硝酸盐和氨氮；同样处于还原态的物质在适当条件(富氧)下被氧化，例如硫化氢被氧化成硫酸根。

随着氧化还原电位的降低(尤其是底泥中的)，底泥中各种微生物的活性随之发生改变，首先表现在氮呼吸上，产生氨氮、亚硝酸盐；继续降低，进行铁锰呼吸，原本干塘晒塘时铁被氧化成三价铁，这种情况下逐渐被还原成二价铁，这个过程耗氧产酸，所以底泥PH下降；若继续降低，进行硫呼吸，原本存在的硫酸根被还原成硫化氢，硫化氢跟亚铁离子反应，土壤变黑；最后极度缺氧情况下，底泥中的有机质分解产生甲烷，有时候淤泥厚的池塘用竹竿捅一捅，水面都会冒气泡。

由于河涌底泥是微生物的大本营，其中存在着丰富的具有分解河涌污染物能力的土著微生物。而菌剂中还存在利用河水样本得到的驯化完成的植物源微生物，因此菌剂投放后，与河水中的土著微生物相结合，相互作用。本菌剂中存在多种微生物，具有除黑、除臭、降解有机物和吸收重金属等多种作用，投放之后，可快速吸收分解水体和淤泥里含有的氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、硫化氢、硫化合物以及其它营养成分、致臭物，当有机物被完全吸收分解之后，底泥表面就是一层不被吸收分解的无机物(沙、石)，泥面变为灰白色，从而消除污泥，同时修复水生生态，提高水体的自净自洁能力，迅速地改善水质。

将本发明的菌剂投放后的各主要阶段表现如下：

第一阶段：投放24h后，水表面及环境臭味降低50％左右。

第二阶段：投放72h后，河涌底淤泥像“面粉”一样，在本发明的菌剂的作用下发酵成“馒头”后浮起来，河涌淤浮泥层上浮水面，进入水体及底泥臭味消除和淤泥清除期。根据猎德涌底淤泥厚度及水流状态,该阶段的长短有差异，一般约14～20天，在此阶段水体及底淤泥效恶臭逐渐消除,可见大量底部底淤浮泥层上浮水面，水体悬浮物增加。

第三阶段：投放21～62天期间，初见成效,黑臭逐渐消除，河床水位变深，水体清透度提高,出现比较多的微型生物，水生动物在合适生存条件下会有所增加。

第四阶段：投放63～90天期间，水质水体好转，各种水生植物生物开始繁殖,各项水质指标变化率50％左右,底淤泥降低20cm左右。

第五阶段：投放6个月，消减淤泥30～40cm，底泥中的有机质分解掉。

第六阶段：投放3～6个月后补投，以后每年只需做简易维护可。遇到下雨或其他突发污染情况，可根据需要及时补投。

根据《城市黑臭水体整治工作指南》附件3的黑臭水体参考评价指标及方法对本发明制得的菌剂进行试验，参考标准：SPI≥70,差；45≤SPI＜70：较差；25≤SPI＜45：尚可；10≤SPI＜25：较好；SPI＜10：好。以下为本发明的试验和检测结果：

在8月份对一条污染河流的上游段进行本发明的菌剂的投放，9月份对这条污染河流的下游段进行本发明的菌剂的投放。投放之前，这条河流的上游段和下游段的污染情况均为：SPI＞80，水质差。

在9月份(上游段投放一个月后)对上游段进行水质检测，在11月份(下游段投放两个月后)对下游段进行水质检测。

本发明的《环境检测报告》由广东省微生物分析检测中心出具，其中9月份的报告编号为2016ES0553R01，于2016年09月18日采样，于2016年09月20日完成监测，检测结果如下:

可知，投放一个月后，上游段的表观污染指标SPI已经从原来“差”，改善到级别“尚可”，水质改善明显，在持续使用几个月后可达到更好的效果。

11月份的报告编号为2016ES0655R01，于2016年11月03日采样，于2016年11月07日完成监测，检测结果如下:

可知，投放二个月后，下游段的表观污染指标SPI已经从原来“差”，改善到级别“好”，水质改善明显。

9月份对23类水质指标检测的检测结果，报告编号为2016ES0552R01，检测结果如下：

由上表可知，除了4项(溶解氧、氨氮、总氮和粪大肠菌群)，共有19项指标达到V类水标准，本发明对改善水质具有显著作用。

11月份对23类水质指标检测的检测结果，报告编号为2016ES0655R01，检测结果如下：

由上表可知，11月份除了3项(氨氮、总氮和粪大肠菌群)，共有20项指标达V类水标准，本发明对改善水质具有显著作用。

本发明的菌剂具有如下优点：

1.无须人工截断河涌，不影响水景和河涌本身的功能；

2.可在岸上、船上或河涌中直接撒施，简单易作，安全快速；

3.能够快速生存、适应、扩繁，对环境要求低，沉降起效，河涌退涨潮或者雨水只能冲走部分，余下的菌剂能够重新快速繁殖；

4.无需人工长时间监管，可在3～6个月时间内持续除臭、清淤和净水；

5.河涌底淤泥经发酵后会浮起来，既降解减少河涌底泥，逐渐消除水体恶臭，又无需像传统清淤方式一样在河底打捞，节省人力物力，效果更好，成本更低；

6.河水在自然环境下引发的短暂污染，本发明的菌剂就能开始作用，如下雨时经雨污流进河涌的污泥、树叶和其它生活垃圾，连续3～5生物固液分离，垃圾树叶即时浮起，便于捕捞清走，避免在河床底下日积月累形成二次污染；

7.无需曝气增氧，节能环保，成本更低，不会损害景观，不需用电，撒后不需要任何的管理费；

8.适用范围广，适于整治所有的河涌黑臭水体，对河涌进行内源治理、修复河流生物栖息地和维护河流生态系统。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种可持续清淤除黑臭水体的微生物菌剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤20，准备以下重量份数的原料：10.2～36.0份的100～300目的培养用矿石粉、0.5～5.5份的植物培养基、0.3～2.5份的植物源微生物和56.0～89.0份的培养用无菌纯净水，其中，所述植物源微生物包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、纳豆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、光合细菌、多粘芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、土壤短芽孢杆菌、酵母菌、EM菌、粪链球菌、噬菌蛭弧菌、蜡样芽孢杆菌、乳酸菌、硝化细菌、反硝化细菌、放线菌、假单孢杆菌、黑曲霉、米曲霉、木霉菌、脱氮副球菌、短小芽孢杆菌、积磷小月菌和俊片菌；

2.如权利要求1所述的一种可持续清淤除黑臭水体的微生物菌剂制备方法，其特征在于，步骤10中，绿叶类植物完成一个成长周期后进行采集，且植物培养基的无损植物液通过搅拌器的高速真空旋转得到。

3.如权利要求1所述的一种可持续清淤除黑臭水体的微生物菌剂制备方法，其特征在于，所述绿叶类植物为空心菜和西洋菜。

4.如权利要求1所述的一种可持续清淤除黑臭水体的微生物菌剂制备方法，其特征在于，所述种植用矿石粉、所述培养用矿石粉和所述矿石碎粒的组分相同，包括陶粒、石英砂、火山石、火山岩、沸石、鹅卵石、麦饭石、电气石、石榴石、稀土瓷砂、蛇纹石、高岭土、纳米二氧化钛，纳米银，纳米铜、石墨烯、磁铁矿石中的至少三种。

5.如权利要求1所述的一种可持续清淤除黑臭水体的微生物菌剂制备方法，其特征在于，步骤30中，所述发酵容器中液体的pH值为6.0。