CN109399809A - 一种治理水体污染的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种治理水体污染的方法，包括：(1)采用微生物沉淀技术将矿物载体微生物撒布水面，所述矿物载体微生物下沉到水体污泥层的底部，所述矿物载体微生物包括重量百分比为2％～4％的酵母菌、6％～8％的乳酸菌、51％～53％放线菌、24％～26％的光合细菌、7％～9％的反硝化聚磷菌、以及4％～6％的红平红球菌；(2)制备载体生物基并投入水体；(3)将曝气装置安装在离所述水体污泥层10‑30mm上。采用独特比例微生物菌种的矿物载体微生、以及采用载体生物基技术有机的结合起来，有效地将底泥中污染有机物得到分解转化为二氧化碳和水等物质，降低河道泥层，代替清淤环节，使水体在短时间内得到修复。

Description

一种治理水体污染的方法
技术领域
本发明涉及河道污染水体治理技术领域，特别涉及一种治理水体污染的方法。
背景技术
目前我国主要流域水质未发生根本转变，水污染防治形势仍十分严峻。从近三年国控断面水质情况可以发现，劣Ⅴ类水质比例有逐年下降的趋势，但同时Ⅰ类水的占比也有下降的趋势，2016年Ⅳ类及差于Ⅳ类的水质比例仍然有32.3％的高占比，水污染防治形势仍十分严峻。
我国目前对河道、湖泊、水库等地表水流域的治理方法基本采用市政截污工程手段、清淤换水、投加微生物菌种及水草种植等，这些方法对水质净化很有好处，可投资巨大，净化工艺单一，一旦遇到外源污染水体将会再恶化，治标不治本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种治理水体污染的方法，采用独特比例微生物菌种的矿物载体微生、以及采用载体生物基技术有机的结合起来，有效地将底泥中污染有机物得到分解转化为二氧化碳和水等物质，降低河道泥层，代替清淤环节，使水体在短时间内得到修复。
本发明是这样实现的：
本发明的目的在于提供一种治理水体污染的方法，具体包括如下步骤：
步骤1、采用微生物沉淀技术将矿物载体微生物撒布水面，所述矿物载体微生物下沉到水体污泥层的底部，所述矿物载体微生物包括重量百分比为2％～4％的酵母菌、6％～8％的乳酸菌、51％～53％放线菌、24％～26％的光合细菌、7％～9％的反硝化聚磷菌、以及4％～6％的红平红球菌；
步骤2、制备载体生物基并投入水体：每个所述载体生物基包括中心绳、多个多孔丝条、以及设置在所述多孔丝条上的生物质炭，所述多个多孔丝条呈立体均匀排列辐射状态固定在所述中心绳上，多个载体生物基在水体呈方阵排列；将每一载体生物基上方连接一浮球，并按水流系纵向投入水体底部，使得矿物载体微生物附着在所述多孔丝条及生物质炭上；
步骤3、将曝气装置安装在离所述水体污泥层10-30mm上，所述曝气装置为微孔曝气、射流曝气、水泵增压曝气、推流式曝气中的一种或多种。
所述矿物载体微生物的活菌数量不小于100亿个。所述矿物载体微生物可直接覆盖水体中的藻类上，迅速阻隔藻类见光，仰制藻类生长，促进藻类老化死亡，快速使水体清澈见底。每平米河道水深1.5米，底泥0.5-1.5米，需投加载体微生物0.5-1.5公斤。
优选地，所述步骤1中撒布所述矿物载体微生物前，先将所述矿物载体微生物放在微生物培养罐中培养、驯化一段时间，待培养到对数增长期后再撒布水面。
(1)载体生物基内部生长厌氧菌，产生反硝化作用，可以脱氮；外部生长好氧菌，进行好氧分解有机物。所以同步存在着硝化与反硝化的作用。该载体生物基具有高比表面积的三维结构，其中包括大量的纤维和疏松的空隙，超级编织技术在表层形成的微A/O环境，从而为硝化、反硝化作用的细菌群落繁殖以及藻类生长创造适宜的条件。氮在自然界以各种形态进行着循环转换，生物基上生长的藻类能利用水中多种无机氮，在光合过程以及随后的同化过程中，逐步形成各种含氮有机物，有机氮如蛋白质经水解为氮基酸。在微生物作用下分解为氨氮，氨氮在硝化细菌作用下转化为亚硝酸氮和硝酸盐氮。另外，NO2-和NO3-在厌氧条件下在脱氮菌作用下转化为氮气逸到大气中；一部分被藻类吸收，而藻类又会被底栖动物及鱼类食用，从而到达高效的去除总氮的目的。
(2)反硝化聚磷菌：在载体生物基的水生态系统中，水体中磷可通过两条途径去除。一方面磷被细菌、藻类和水生植物吸收，细菌和藻类又被底栖动物或鱼类所摄食，最后鱼类的捕捞将磷从水中去除；另一方面，高反硝化聚磷菌过量摄取水体中的磷并将其同化为自身结构或转化为稳定的矿化组织，随着生物膜的剥落沉积在底泥中，通过底泥的清除把磷彻底从水中去除。
(3)红平红球菌S-1(Rhodococcuserythvopolissp-1)生产的生物絮凝剂NOC-1：一方面，微生物载体生态基阵表面附着的大量微生物在与污染物充分接触过程中不断吸收和富集重金属；另一方面，微生物载体表面的生物膜产生大量的生物絮凝剂，将重金属充分絮集。但必须强调的是，生物基在处理重金属污染水体时，系统中的水生植物和鱼类不宜食用，需谨慎处理。
(4)对BOD5去除原理：污水和生物基阵表面接触过程中，通过对有机营养物的吸附、生物氧化等环节，对水体中的溶解性有机物进行降解。有机物一部分被微生物分解和转化，最终形成各种代谢产物，同时为微生物的生长和代谢提供能量；另一部分被微生物同化，形成新的微生物组合。生物膜及矿化物在生物基表面不断累积和脱落，为水底微生物、水生植物对水体的进一步生物净化提供条件，最终高效去除水体中的BOD5。
优选地，所述步骤2中载体生物基的制备具体包括：
S1、将载体生物基复合原料混合均匀，然后转入双螺杆挤出机中，进行挤出造粒，制备成直径为50-150mm的丝条；
S2、将所述丝条打孔，孔内填充生物质炭；
S3、将所述多个多孔丝条呈立体均匀排列辐射状态固定在所述中心绳上。
优选地，所述载体生物基复合原料包括如下重量份数的原料：聚氨酯与聚酰胺嵌段共聚物70～80份，纤维素5～10份，十二烷基苯磺酸钠2～5份，二氧化锰5～10份，亚磷酸酯抗氧剂5～10份。
优选地，所述S1中，所述生物基复合材料置于高速混合机中在100℃～120℃下混合25～35min。双螺杆挤出机温度设置为130～150℃，螺杆转速为60r/min；注射成型机温度设置为130～150℃，螺杆转速为60r/min。
优选地，所述S2中，孔径直径为2-40mm，孔距为5-60mm。
大量的有机污染物、氮、磷进入水体后，主要靠水体中微生物包括藻类来降解，这些初级的生产者是食物链中最重要、最基础的一环。但是这些微生物在没有介质存在的情况下没法大量繁殖，致使整个降解的过程非常漫长。采用特殊成分来制备的载体生物基能为这些微生物提供巨大的比表面积(该载体生物基单面的比表面积可达450㎡/m3，双面比表面积高达900㎡/m3)，使数量巨大且种类丰富的微生物形成营业竞争状态，能够在短时间内降解水体的污染物，修复水生态系统。每平米载体生物基可净化5-30平米河面。
需要说明的是，本发明所用的聚氨酯与聚酰胺嵌段共聚物由二异氰酸酯、聚醚二元醇、二元酸及二元胺共聚制得，其中聚酰胺链段为硬段，所述聚酰胺嵌段的数均分子量为3500-4600，玻璃化转变温度为12～22℃；聚氨酯链段为软段，所述聚氨酯链段的数均分子量1800-2400，玻璃化转变温度Tg为-30～-20℃。
本发明所用聚氨酯与聚酰胺嵌段共聚物所述聚氨酯与聚酰胺嵌段共聚物中聚氨酯链段摩尔数占嵌段共聚物中聚氨酯链段与聚酰胺链段总摩尔数中不少于15％；聚酰胺链段摩尔数占嵌段共聚物中聚氨酯链段与聚酰胺链段总摩尔数中不少于50％。
本发明所用聚氨酯与聚酰胺嵌段共聚物的胺值为20～25mgKOH/g。
本发明具有以下有益效果：
本申请通过研究发现，选用的矿物载体微生物之间存在很好的共生作用，且能协同去氮、去磷、去重金属、以及去除水体中的BOD5，治理水体污染效果好。
附图说明
图1为本发明提供的治理水体污染的方法使用时的结构示意图；
图中，1、水体污泥层；2、矿物载体微生物；3、载体生物基；4、曝气装置。
具体实施方式
实施例1
一种治理水体污染的方法，具体包括如下步骤：
步骤1、采用微生物沉淀技术将矿物载体微生物撒布水面，所述矿物载体微生物下沉到水体污泥层的底部，所述矿物载体微生物包括重量百分比为3％的酵母菌、7％的乳酸菌、52％放线菌、25％的光合细菌、8％的反硝化聚磷菌、以及5％的红平红球菌；
步骤2、制备载体生物基并投入水体：每个所述载体生物基包括中心绳、多个多孔丝条、以及设置在所述多孔丝条上的生物质炭，所述多个多孔丝条呈立体均匀排列辐射状态固定在所述中心绳上，多个载体生物基在水体呈方阵排列；制备载体生物基具体包括：
S1、聚氨酯与聚酰胺嵌段共聚物75份，纤维素10份，十二烷基苯磺酸钠2份，二氧化锰7份，亚磷酸酯抗氧剂6份，置于高速混合机中在100℃～120℃下混合25～35min，然后转入双螺杆挤出机中，进行挤出造粒，双螺杆挤出机温度设置为130～150℃，螺杆转速为60r/min；注射成型机温度设置为130～150℃，螺杆转速为60r/min，制备成直径为50-150mm的丝条；
S2、将所述丝条打孔，孔径直径为2-40mm，孔距为5-60mm，孔内填充生物质炭；
S3、将所述多个多孔丝条呈立体均匀排列辐射状态固定在所述中心绳上；
将制备好的载体生物基按水流系纵向投入水体底部，使得矿物载体微生物附着在所述多孔丝条及生物质炭上；
步骤3、将曝气装置安装在离所述水体污泥层10-30mm上，所述曝气装置为微孔曝气、射流曝气、水泵增压曝气、推流式曝气中的一种或多种。
实施例2
一种治理水体污染的方法，具体包括如下步骤：
步骤1、采用微生物沉淀技术将矿物载体微生物撒布水面，所述矿物载体微生物下沉到水体污泥层的底部，所述矿物载体微生物包括重量百分比为2％的酵母菌、8％的乳酸菌、51％放线菌、26％的光合细菌、7％的反硝化聚磷菌、以及6％的红平红球菌；
步骤2、制备载体生物基并投入水体：每个所述载体生物基包括中心绳、多个多孔丝条、以及设置在所述多孔丝条上的生物质炭，所述多个多孔丝条呈立体均匀排列辐射状态固定在所述中心绳上，多个载体生物基在水体呈方阵排列；制备载体生物基具体包括：
S1、聚氨酯与聚酰胺嵌段共聚物70份，纤维素5份，十二烷基苯磺酸钠5份，二氧化锰10份，亚磷酸酯抗氧剂10份，置于高速混合机中在100℃～120℃下混合25～35min，然后转入双螺杆挤出机中，进行挤出造粒，双螺杆挤出机温度设置为130～150℃，螺杆转速为60r/min；注射成型机温度设置为130～150℃，螺杆转速为60r/min，制备成直径为50-150mm的丝条；
S2、将所述丝条打孔，孔径直径为2-40mm，孔距为5-60mm，孔内填充生物质炭；
S3、将所述多个多孔丝条呈立体均匀排列辐射状态固定在所述中心绳上；
将制备好的载体生物基按水流系纵向投入水体底部，使得矿物载体微生物附着在所述多孔丝条及生物质炭上；
步骤3、将曝气装置安装在离所述水体污泥层10-30mm上，所述曝气装置为微孔曝气、射流曝气、水泵增压曝气、推流式曝气中的一种或多种。
实施例3
一种治理水体污染的方法，具体包括如下步骤：
步骤1、采用微生物沉淀技术将矿物载体微生物撒布水面，所述矿物载体微生物下沉到水体污泥层的底部，所述矿物载体微生物包括重量百分比为4％的酵母菌、6％的乳酸菌、53％放线菌、24％的光合细菌、9％的反硝化聚磷菌、以及4％的红平红球菌；
步骤2、制备载体生物基并投入水体：每个所述载体生物基包括中心绳、多个多孔丝条、以及设置在所述多孔丝条上的生物质炭，所述多个多孔丝条呈立体均匀排列辐射状态固定在所述中心绳上，多个载体生物基在水体呈方阵排列；制备载体生物基具体包括：
S1、聚氨酯与聚酰胺嵌段共聚物80份，纤维素7份，十二烷基苯磺酸钠3份，二氧化锰5份，亚磷酸酯抗氧剂5份，置于高速混合机中在100℃～120℃下混合25～35min，然后转入双螺杆挤出机中，进行挤出造粒，双螺杆挤出机温度设置为130～150℃，螺杆转速为60r/min；注射成型机温度设置为130～150℃，螺杆转速为60r/min，制备成直径为50-150mm的丝条；
S2、将所述丝条打孔，孔径直径为2-40mm，孔距为5-60mm，孔内填充生物质炭；
S3、将所述多个多孔丝条呈立体均匀排列辐射状态固定在所述中心绳上；
将制备好的载体生物基按水流系纵向投入水体底部，使得矿物载体微生物附着在所述多孔丝条及生物质炭上；
步骤3、将曝气装置安装在离所述水体污泥层10-30mm上，所述曝气装置为微孔曝气、射流曝气、水泵增压曝气、推流式曝气中的一种或多种。
应用例
1、浙江省乐清市苏吕村河道治理工程，2017年7月份投入使用至今，水体净化效果明显。从原先劣V水质现已提升到IV水质。该河道每平米河道水深1.5米，底泥1.5米，投加实施例1中的载体微生物1.5公斤。河水本底值COD测量后为380mg/L，氨氮为52mg/L，总磷在6.4mg/L。采用实施例1提供的治理水体污染的方法处理12h后，COD降低92.6％，氨氮降低95.2％，总磷降低62.5％。
2、湖北省黄石市铁金港臭黑河治理工程，2018年8月份使用该发明工艺，现在水质除总磷在IV类外，其他各项水质指标均达到III类水标准。该河道每平米河道水深1.5米，底泥1米，投加实施例2中的载体微生物1公斤。河水本底值COD测量后为365mg/L，氨氮为56mg/L，总磷在6.1mg/L。采用实施例2提供的治理水体污染的方法处理12h后，COD降低91.8％，氨氮降低93.1％，总磷降低61.2％。
3、湖北省黄石市铁金港臭黑河治理工程，2018年8月份使用该发明工艺，现在水质除总磷在IV类外，其他各项水质指标均达到III类水标准。该河道每平米河道水深1.5米，底泥1.5米，投加实施例3中的载体微生物1.5公斤。河水本底值COD测量后为383mg/L，氨氮为51mg/L，总磷在5.9mg/L。采用实施例3提供的治理水体污染的方法处理12h后，COD降低91.2％，氨氮降低93.8％，总磷降低61.5％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种治理水体污染的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1、采用微生物沉淀技术将矿物载体微生物撒布水面，所述矿物载体微生物下沉到水体污泥层的底部，所述矿物载体微生物包括重量百分比为2％～4％的酵母菌、6％～8％的乳酸菌、51％～53％放线菌、24％～26％的光合细菌、7％～9％的反硝化聚磷菌、以及4％～6％的红平红球菌；
步骤2、制备载体生物基并投入水体：每个所述载体生物基包括中心绳、多个多孔丝条、以及设置在所述多孔丝条上的生物质炭，所述多个多孔丝条呈立体均匀排列辐射状态固定在所述中心绳上，多个载体生物基在水体呈方阵排列；将每一载体生物基上方连接一浮球，并按水流系纵向投入水体底部，使得矿物载体微生物附着在所述多孔丝条及生物质炭上；
步骤3、将曝气装置安装在离所述水体污泥层10-30mm上，所述曝气装置为微孔曝气、射流曝气、水泵增压曝气、推流式曝气中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的沉水植物快速定植的方法，其特征在于，所述步骤1中撒布所述矿物载体微生物前，先将所述矿物载体微生物放在微生物培养罐中培养、驯化一段时间，待培养到对数增长期后再撒布水面。
3.根据权利要求1所述的沉水植物快速定植的方法，其特征在于，所述步骤2中载体生物基的制备具体包括：
S1、将载体生物基复合原料混合均匀，然后转入双螺杆挤出机中，进行挤出造粒，制备成直径为50-150mm的丝条；
S2、将所述丝条打孔，孔内填充生物质炭；
S3、将所述多个多孔丝条呈立体均匀排列辐射状态固定在所述中心绳上。
4.根据权利要2所述的沉水植物快速定植的方法，其特征在于，所述载体生物基复合原料包括如下重量份数的原料：聚氨酯与聚酰胺嵌段共聚物70～80份，纤维素5～10份，十二烷基苯磺酸钠2～5份，二氧化锰5～10份，亚磷酸酯抗氧剂5～10份。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S1中，所述生物基复合材料置于高速混合机中在100℃～120℃下混合25～35min。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S1中，双螺杆挤出机温度设置为130～150℃，螺杆转速为60r/min；注射成型机温度设置为130～150℃，螺杆转速为60r/min。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S2中，孔径直径为2-40mm，孔距为5-60mm。
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