CN107827240B - 一种利用稀脉浮萍根系负载假单胞菌联合处理劣质水体的原位修复方法 - Google Patents

一种利用稀脉浮萍根系负载假单胞菌联合处理劣质水体的原位修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用稀脉浮萍根系负载假单胞菌联合处理劣质水体的原位修复方法，具体涉及一种利用浮萍与好氧反硝化菌联合处理的生物方法，属于污水处理技术领域。包括以下步骤(1)高有机负荷稀脉浮萍的驯化和扩大化培养7～21d；(2)将驯化后的浮萍置于含有3×106～3×108CFU/mL菌体浓度的假单胞菌菌液中培养10～24d；(3)根际负载完成后，将根际负载反硝化菌的浮萍以50～80％覆盖率投放于受污染水体中，处理15～30d；(4)浮萍处理过程中，对浮萍进行定期收集；(5)联合处理完成后，回收所有的浮萍。本发明方法简单、绿色、低成本。CODCr、氨氮、总磷、硝态氮的去除率均达90％以上。处理过程中收集的浮萍可作为饲料和生物能源的原料，并可作为高价值营养成分的提取源。

Description

一种利用稀脉浮萍根系负载假单胞菌联合处理劣质水体的原 位修复方法
技术领域
本发明属于污水生物处理技术领域，具体涉及一种利用浮萍与反硝化菌联合处理劣质水体的原位修复方法
背景技术
随着我国国民经济和工农业的快速发展，各种有毒有害的有机污染物和重金属等都通过不同的途径进入生态环境，对江河湖泊等各种水体造成严重的污染，从而使得劣质水体数量不断增大。劣质水体使得生态系统遭到破坏，严重影响人类的正常生活、航运和工农业生产，加剧了水资源危机，时刻威胁着周围居民的健康。
目前劣质水体的治理修复技术主要有以利用格栅、筛网等降低悬浮物含量以及通过滤膜过滤等为主的物理修复法；通过投加生物促进剂、菌剂和建立生物氧化塘等为主的微生物修复技术；通过投加药剂进行中和、沉淀、除臭等的化学修复技术；以及通过栽种不同类型的植物建造人工湿地为主的生物生态法。但目前大多数方法均存在成本高、易引入二次污染等问题，因此开发经济、环保的劣质水体的原位处理方法是十分必要的。
浮萍作为生长速率快、分布广的小型水生植物，具备优良的氨氮、总磷降解能力，而且易进行收割回收以实现固液分离等优良特点。假单胞菌属是好氧反硝化菌中对有机污染物有高效降解能力的一种。生长周期短、对环境适应性强，并且存在明显的根际效应即其在根际周围的浓度高于周围水体的浓度。通过稀脉浮萍的根际负载可引入适量的高效好氧反硝菌以增强水体硝态氮、亚硝态氮和难降解有机物的处理效果，以弥补浮萍趋于利用氨氮带来的不足。
本发明利用浮萍根际负载好氧反硝化菌处理劣质水体，其特点在于利用浮萍根系分泌有机质，为微生物提供碳源，并通过浮萍的根呼吸和根际沉降调节根周围的氧气分压，为好氧反硝化菌提供良好的生存环境，从而促进污染物的降解效率。两者的联合应用可极大提高水质净化效果和净化速率。此外，浮萍作为优良的动物饲料，可供鱼类和家禽类动物食用；并且含有大量淀粉、纤维素等成分可作为生物能源；此外，浮萍中还含有维生素、蛋白质、氨基酸和脂肪酸等高营养价值成分，污染水体完成水质净化后收集的浮萍可实现资源化利用。
发明内容
本发明提供一种利用稀脉浮萍根系负载假单胞菌联合处理劣质水体的原位修复方法，使不同类型的污染物均得到原位净化，极大地提高了污水处理效率，同时收集的浮萍可进一步资源化利用。
一种利用稀脉浮萍根系负载假单胞菌联合处理劣质水体的原位修复方法：
步骤1)高有机负荷稀脉浮萍的驯化和扩大化培养7～14d；
步骤2)将驯化后的浮萍置于含有3×106～3×108CFU/mL菌体浓度的假单胞菌菌液中培养10～24d；
步骤3)根际负载完成后，将根际负载反硝化菌的浮萍以50～80％面积覆盖率投放于受污染水体中，处理15～30d；
步骤4)浮萍处理过程中，对浮萍进行定期收集，保持其50～80％的面积覆盖率；
步骤5)浮萍和好氧反硝化菌联合处理完成后，回收所有的浮萍。
优选的，步骤1)所述浮萍的种属为Lemna aequinoctialis，具有良好的氨氮、磷去除效果；富含淀粉、蛋白质、脂肪酸、氨基酸等营养成分，在温度较低(4～5℃)的恶劣条件下亦能良好生长，其根系长度可达1～4cm，在水体中彼此可相互交联，可为好氧反硝化菌提供良好的生存环境。
进一步优选，步骤1)所述的稀脉浮萍进行高浓度氨氮和总磷的耐受驯化，在40～120mg/L氨氮和7.75～22mg/L总磷浓度范围内逐步提高培养液浓度，以提高稀脉浮萍的有机负荷能力。
进一步优选，步骤2)所述的好氧反硝化菌种属为假单胞菌属(Pseudomonas)，除了良好的硝态氮、亚硝态氮去除效果；可耐受好氧条件也能在厌氧条件下进行反硝化作用，除了含有膜硝酸盐还原酶(NAR)外，还含有对氧气抑制不敏感的周质硝酸盐还原酶(NAP)，可在较大的溶解氧含量区间内(0.1～7.0mg/L)良好生存。
本发明净化水体的原理：利用具备优良氮磷降解效果的稀脉浮萍在含有好氧反硝化菌液的营养液中培养一定时间，使得反硝化菌实现良好的根际负载。再将负载细菌的浮萍投放进入污染水体，通过好氧反硝化菌的反硝化作用，降低污染水体的有机物、硝态氮和亚硝态氮的浓度，同时利用稀脉浮萍达到氨氮、总磷和有机物的有效去除。两者联合作用，可极大提高水体COD、NH4 +-N、NO3-N、NO2-N和TP的处理效果和速率。
与现有技术相比，本发明具有以下有效益果：
(1)本发明运用浮萍和好氧反硝化菌的联合处理，极大地提高了污水的净化效果；
(2)本发明中的好氧反硝化菌可去除水体中的有机物、硝态氮和亚硝态氮；浮萍可有效去除氨氮、总磷；
(3)本发明中的稀脉浮萍的根系可为好氧反硝化菌提供良好的生存环境；
(4)本发明中的浮萍在水质净化完成后可重新进行资源化利用；
(5)本发明操作简单、成本低廉、绿色无污染
附图说明
图1为本发明方法的简易流程图
图2为浮萍和好氧反硝化菌处理过程中水体中COD、氨氮和总磷的去除效果图
图3为浮萍和好氧反硝化菌处理过程中水体中硝态氮和亚硝态氮的去除效果图
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例：
选取面积约为80m2的受污染池塘作为实验对象，水深为4.5m左右。测得该污染池塘氨氮、COD、总磷、硝态氮、亚硝态氮浓度分别为为49.3mg/L，121.5mg/L，6.02mg/L，108.9mg/L，101.8mg/L，属于劣Ⅴ类水体。
(1)配制浮萍驯化营养液配方MgSO4·7H2O:246mg/L，Ca(NO3)2·4H2O:543mg/L，KH2PO4:34mg/L，KNO3:303mg/L，H3BO3:1.43mg/L，MnCl2·4H2O:0.91mg/L，ZnSO4·7H2O:0.11mg/L，Na2MoO4·2H2O:0.045mg/L，CuSO4·5H2O:0.045mg/L，FeSO4·7H2O:9.92mg/L，Na2EDTA:30mg/L。并按40、60、80mg/L的氨氮浓度梯度和8、9、11mg/L的总磷浓度梯度逐步提高培养液中氨氮和总磷的浓度，以7d为一个驯化阶段，对稀脉浮萍进行耐高浓度氨氮和总磷的驯化。
(2)步骤(1)得到的浮萍置于含有3×107CFU/mL菌体浓度的假单胞菌液中培养17d，以形成根际好氧反硝化菌。
(3)将步骤(2)得到的浮萍以70％左右的面积覆盖率投放于该池塘中，处理19d。并在处理期间对浮萍进行定期收割，保持其浮萍面积覆盖率约为70％。
(4)19d后在测得该水塘COD浓度为3.2mg/L；氨氮浓度为2.8mg/L；总磷浓度为0.2mg/L；硝态氮浓度为4.5mg/L；亚硝态氮浓度为3.6mg/L。去除率依次达到97％，94％，96％，95％，96％。处理效果图如附图2和3所示。
(4)完成水体处理后，利用浮萍收集装置将全部浮萍收集打捞，为其资源化处理提供材料。

Claims (2)

1.一种利用稀脉浮萍根系负载假单胞菌联合处理劣质水体的原位修复方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤1）高有机负荷稀脉浮萍的驯化和扩大化培养7~21 d，所述稀脉浮萍的种属为Lemnaaequinoctialis；
步骤2）将驯化后的浮萍置于含有3×106~3×108CFU/mL菌体浓度的反硝化菌菌液中培养10~24 d；
步骤3）根际负载完成后，将根际负载反硝化菌的浮萍以50~80%面积覆盖率投放于受污染水体中，处理15~30 d，所述反硝化菌为好氧反硝化菌，种属为假单胞菌属（Pseudomonas）；所述污染水体为劣质水体，其CODCr为40~250 mg/L，氨氮为12~120 mg/L，硝态氮为30~150 mg/L，亚硝态氮为35~140 mg/L，总磷为3~22 mg/L；
步骤4）浮萍处理过程中，对浮萍进行定期收集，保持其50~80%的面积覆盖率；
步骤5）浮萍和好氧反硝化菌联合处理完成后，回收所有的浮萍。
2.在根据权利要求1所述的一种利用稀脉浮萍根系负载假单胞菌联合处理劣质水体的原位修复方法，其特征在于：步骤1）中稀脉浮萍的驯化营养液配方为MgSO4·7H2O:246 mg/L，Ca(NO3)2·4H2O:543 mg/L，KH2PO4:34 mg/L，KNO3:303mg/L，H3BO3:1.43 mg/L，MnCl2·4H2O:0.91 mg/L，ZnSO4·7H2O:0.11mg/L，Na2MoO4·2H2O:0.045 mg/L，CuSO4·5H2O:0.045mg/L，FeSO4·7H2O:9.92 mg/L，Na2EDTA:30 mg/L；并在40~120 mg/L氨氮和7.75~22 mg/L总磷的浓度范围内逐步提高培养液中氨氮和总磷的浓度，以达到驯化浮萍的效果。
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