CN110342650A - 一种用复合微生物菌剂治理黑臭水体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种用复合微生物菌剂治理黑臭水体的方法，包括以下步骤：a、复合微生物菌剂配置，以好氧菌和厌氧菌配置复合微生物菌剂，b、复合微生物菌剂驯化，将浓度为2g/L的复合微生物菌剂加入到装有纯水的容器中，并向容器中曝气，然后向容器中添加一定量的葡萄糖溶液，驯化8h，在驯化过程中对菌种进行振荡处理；c、将驯化后的复合微生物菌剂投加到需要处理的黑臭水体中反应12‑72h，并采用曝气泵对黑臭水体进行曝气。本发明驯化后的菌种对黑臭水体的处理效果好，CODcr、氨氮、总磷的去除率能够达到83.15％、70％、50％以上，并且黑臭水体的透明度提高70％以上。

Description

一种用复合微生物菌剂治理黑臭水体的方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是一种用复合微生物菌剂治理黑臭水体的方法。
背景技术
随着社会经济的快速发展，城市面积不断扩展，人口流量增加，城市污水排放量也持续增长，生态环境遭到破坏，水体黑臭现象大面积出现，水体的有机污染物如糖类、氨基酸、蛋白质、油脂等分解为小分子物质，消耗大量的溶解氧；无机污染物如易被氧化的FeS和MnS，造成了水体的黑色；氨氮、硫化物等浓度升高，造成了臭味现象，水体黑臭是严重的水污染现象，使水体完全丧失使用功能，严重影响城市形象和市民生活。
城镇区域黑臭水体不仅给市民带来了极差的感官体验，也直接影响市民生活突出的水环境问题。当务之急，就是要认清其成因并采取有效治理措施，消除黑臭。
目前对于黑臭水体的治理，主要有三类方法。第一类黑臭水体的治理方法是物理修复。目前主要的物理处理方法包括截污、调水、清淤等水利工程，以及机械除藻、引水稀释、人工造流、河道曝气。物理修复的应用范围较广，可以用于各类水体黑臭，如城市黑臭水体和河道湖泊黑臭水体。但该类治理需要大型设备，且工程量巨大，治理成本高且效率低。
第二类黑臭水体的治理方法为化学修复。化学修复是指在黑臭水体中加入一些化学试剂，来减轻或去除引发水体黑臭物质的方法。具体的化学修复方法有化学絮凝处理技术、加入铁盐促进磷的沉淀、加入石灰脱氮等，这些方法虽然见效快、效率高，但是易造成二次污染。
第三类黑臭水体的治理方法是生物修复。现阶段的生物修复技术比较繁多，大致可分为植物修复，动物修复，微生物修复。其中微生物修复技术近几年来发展迅速，具有实施管理简单、能耗低、处理效果好等诸多优点，己经成为一种经济效益和环境效益俱佳的、解决复杂环境污染问题的有效手段。
复合微生物菌剂属于一种生物强化技术，通过针对性的菌剂组合，充分利用微生物代谢降解有机物，达到处理废水的目的。复合微生物菌剂中生物量高，单位质量或浓度下的有效菌数通常高达上亿，可以在河道底泥和水体中快速成为优势功能菌种。在曝气增氧的条件下，复合微生物菌剂中的功能微生物会有效促进河道底泥和水体中的有毒有害污染物的分解或去除，对复杂多样的污染物具有极强的专一性和环境耐受性，能够明显改善水体的土著微生物群落结构，提高水体自净能力，相对于物理法和化学法，该技术具有高效、便捷，成本相对较低，占地面积小，无污染等优点。但目前用于黑臭水体的复合菌剂，生物活性较低，黑臭污染物的处理效果较差。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种用复合微生物菌剂治理黑臭水体的方法，以解决现有用于黑臭水体的复合菌剂生物活性较低，黑臭污染物的处理效果较差的问题，以提高黑臭水体的处理效率。
本发明的技术方案为：一种用复合微生物菌剂治理黑臭水体的方法，包括以下步骤：
S1)、复合微生物菌剂配置，选取好氧菌和厌氧菌的优势菌种并按照一定比例在适当条件下配置成复合微生物菌剂，其中，所述的好氧菌至少包括枯草芽孢杆菌、硝化细菌、固氮菌、沼泽红假单胞菌；所述的厌氧菌至少包括红螺菌、幽门螺旋杆菌、反硝化细菌、乳酸杆菌；
S2)、复合微生物菌剂驯化，将浓度为2g/L的复合微生物菌剂加入到装有纯水的容器中，并向容器中曝气，然后向容器中添加一定量的葡萄糖溶液，并对容器进行振荡处理，驯化8h；
S3)、将驯化后的复合微生物菌剂投加到需要处理的黑臭水体中反应12-72h，并采用曝气泵对黑臭水体进行曝气，曝气量为1-5mg/L，反应温度控制在25℃，其中，所述复合微生物菌剂的投加量以水体中浓度计为0.5-1.5mg/L。
优选的，步骤S1)中，将上述好氧菌和厌氧菌各取80ml置于培养瓶，加入4L纯水，搅拌，投加20g葡萄糖，曝气48小时，分别对菌种进行扩大培养；然后将扩大培养后的两种菌液按照等质量比例混合均匀，最终获得复合微生物菌剂的种子菌液，所述种子菌液浓度为470～490mg/L；并将种子菌液逐级扩培，最后得到复合微生物菌剂。
优选的，步骤S1)中，所述复合菌种的各菌种质量百分含量如下：枯草芽孢杆菌11-15％、硝化细菌12-15％、固氮菌10-15％、沼泽红假单胞菌15-20％、红螺菌7-10％、幽门螺旋杆菌 5-8％、反硝化细菌7-10％、乳酸杆菌3-5％。
优选的，步骤S2)中，所述的曝气量为4-6mg/L。
优选的，步骤S2)中，添加的葡萄糖的碳氮比10：1。
优选的，步骤S2)中，按照150r/h对容器进行振荡处理。
优选的，步骤S3)中，所述的黑臭水体的COD为30-117mg/L；氨氮为0.55-16.18mg/L，总磷为0.46-1.1mg/L，PH值为5-9。
进一步的，治理黑臭水体，采用喷洒的方式向黑臭水体中添加驯化后的菌种，并每天投加一次复合微生物菌剂，连续2～3次，CODcr、氨氮和总氮的去除率达到60.％、59.％、42％以上，第4-5天继续连续加菌种，每天添加1-2次，每次添加的菌种的量相对1-3天有所减少，之后每隔两天或者五天投加一次复合微生物菌剂，最终CODcr、氨氮和总氮的去除率分别为；83.15％、70％、50％以上，透明度提高了70％以上。
进一步的，所述CODcr采用重铬酸盐氧化法测定(GB 11914－89)；NH4+-N采用纳氏试剂比色法测定(GB 7479－87)；总磷采用过硫酸钾氧化-钼锑抗分光光度法测定(GB11893－ 89)；透明度采用目视比色法测定(GB/T 605-2006)。
本发明的有益效果为：
1、本发明以尖孢镰孢菌和沼泽红假单胞菌的优势菌种作为复合菌种，并按照500倍比例进行扩培；
2、本发明通过曝气、葡萄糖、振荡的方式对复合菌种进行驯化，驯化后的菌种对黑臭水体的处理效果好，CODcr、氨氮、总磷的去除率能够达到83.15％、70％、50％以上，并且黑臭水体的透明度得到了很大的改善；
3、本发明提供的菌种能够改善水质，降解有机物污染，治理效果好，并且治理成本较低。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明：
实施例1
用复合微生物菌剂的配置，包括以下步骤：
S1)、复合微生物菌剂配置，选取好氧菌和厌氧菌的优势菌种各80ml置于培养瓶，加入 4L纯水，搅拌，投加20g葡萄糖，曝气48小时，分别对菌种进行扩大培养；然后将扩大培养后的两种菌液按照等质量比例混合均匀，最终获得复合微生物菌剂的种子菌液，所述种子菌液浓度为470～490mg/L；并将种子菌液逐级扩培，最后得到复合微生物菌剂；
S2)、复合微生物菌剂驯化，在常温条件下，将浓度为2g/L的复合微生物菌剂加入到装有1L的纯水的容器中，并向容器中曝气，曝气量控制在4-6mg/L，然后向容器中添加一定量的葡萄糖溶液，添加的葡萄糖的的碳氮比10：1；驯化8h，并且在驯化过程中，定时对容器进行振荡处理，振荡速率为150r/min。
实施例2-6
为了探讨驯化条件对复合微生物菌剂活性的影响，本发明设置实施例2-6，方法同实施例 1，实施例2-6的驯化条件如表1；
表1实施例2-6菌剂驯化实施方式
实施例7-12
用复合微生物菌剂治理黑臭水体
为探讨实施例1-6驯化的菌剂对黑臭水体的治理效果，本发明设置实施例7-12，其中，黑臭水体取自长沙某黑臭水体，COD为117mg/L；氨氮为16.18mg/L，总磷为1.1mg/L，PH值为7.21。
测试仪器包括：紫外分光光度计、超净工作台、高压灭菌锅、生化培养箱、曝气机、分析天平、恒温摇床。
测量方法为：CODcr采用重铬酸盐氧化法测定(GB 11914－89)；NH4+-N采用纳氏试剂比色法测定(GB 7479－87)；TP采用过硫酸钾氧化-钼锑抗分光光度法测定(GB11893－89)；色度采用目视比色法测定(GB/T 605-2006)。
具体方法为：取25L黑臭水体，分别将实施例2-6驯化的复合微生物菌剂以2‰浓度添加到25L黑臭水体中，分别对应于实施例8-12，并且采用曝气泵曝气，控制水体DO为4mg/L左右，环境温度25℃，分别在反应12h、24h、36h、及72h取污水水样检测氨氮浓度，然后测量废水中的氨氮去除率，具体见表2：
表2不同驯化方式的菌剂对于菌剂黑臭水体氨氮去除率的影响
由表2可知，6种驯化方式中，曝气、恒温振荡、投加葡萄糖这三种驯化方式的菌剂经废水处理72h后，氨氮去除率为57.11％、52.19％、60.49％，驯化方式曝气+葡萄糖及恒温振荡+葡萄糖72h后氨氮去除率为67.11％、68.94％，处理效果最佳。说明充氧和营养元素双重作用下，微生物菌剂的生长最为有利，能够迅速大量繁殖。反应12h时，恒温振荡+葡萄糖驯化方式氨氮去除率相较于曝气+葡萄驯化较低，随着充氧量增加，氨氮去除率迅速上升。考虑恒温振荡+葡萄糖的驯化方式，不适用于驯化大量菌剂，实际工程效用有限，采用曝气+葡萄糖的方式驯化菌剂。
实施例13
不同浓度菌剂对黑臭水体的影响
取25L实施例7-12所述的黑臭水体，并将实施例1驯化后的菌剂分别以浓度为0‰、0.5‰、 1‰、2‰、4‰、8‰，并采用曝气泵曝气，控制水体DO为4mg/L左右,环境温度25℃，分别在反应12h、24h、36h、48h及72h取污水水样检测CODcr、氨氮、总磷3种指标，检测方法参见实施例7-12，结果参见表3-5。
表3不同浓度菌剂对黑臭河水COD的去除效果
表4不同浓度菌剂对黑臭河水总磷的去除效果
表5不同浓度菌剂对黑臭河水氨氮的去除效果
从表3-5可以看出，当反应时间经过72h后，投加量为2‰-4‰时，CODcr的去除率达到82.21％、89.95％，氨氮的去除率达到68.52％、73.15％，当反应时间经过72h后，投加量为2‰ -8‰时，总磷的去除率达到48.98％、55.65％、55.14％，由此可见，微生物菌剂对于黑臭水体的适应较好，反应速度快，CODcr处理率较高，具有一定的脱氮除磷的效果，适用于有机污染严重、有轻微富营养化的黑臭水体治理。实验研究中，随着菌剂投加量增加，CODcr、氨氮、总磷的去除率总体呈现先快速增加后缓慢稳定的趋势，唯有投加量为8％时，CODcr、氨氮的去除率相较于之前有所下降，是由于菌剂本身也是属于一种有机物，当投加量过高时，本身就会增加水体的有机物负荷，从而导致总体去除率下降。结合经济效益考虑，该复合微生物菌剂最佳投放量为2％。
实施例14
不同曝气量对黑臭水体的影响
各取实施例7-12所述的黑臭水体水样25L，添加浓度为2‰的实施例1中驯化的复合微生物菌剂，采用曝气泵曝气，同时做空白对照。投加量和DO条件组合实验：0‰+DO1mg/L、 2‰+DO1mg/L、0‰+DO2mg/L、2‰+DO2mg/L、0‰+DO3mg/L、2‰+DO3mg/L、0‰+DO4mg/L、2‰+DO4mg/L、0‰+DO5mg/L、2‰+DO5mg/L，环境温度25℃，实验反应72h取污水水样检测CODcr、氨氮、总磷3种指标，观察变化情况，测试方法同实施例7-12，结果见表6。
表6曝气量对黑臭河水CODcr、氨氮、总磷的影响
编号 CODcr去除率/％ 氨氮去除率/％ 总磷去除率/％
0‰+DO1mg/L 1.05 5.30 0.40
2‰+DO1mg/L 20.31 15.11 20.14
0‰+DO2mg/L 3.59 11.69 1.2
2‰+DO2mg/L 52.16 42.96 40.13
0‰+DO3mg/L 6.21 15.95 1.31
2‰+DO3mg/L 78.36 60.15 43.64
0‰+DO4mg/L 9.62 18.51 1.51
2‰+DO4mg/L 83.15 67.19 47.13
0‰+DO5mg/L 10.98 20.04 1.61
2‰+DO5mg/L 85.01 70.11 51.12
由表6可知，在菌剂投加量为2‰，溶解氧为5mg/L时，CODcr、氨氮及总磷的去除效果最佳，分别达到85.01％、70.11％及51.12％。随着水体中溶解氧的增加，废水CODcr、氨氮和总磷的去除率逐渐增加，菌剂+曝气的处理效果明显优于单纯曝气，由此可以说明，曝气一方面对于黑臭水体污染物降解存在一定作用，另一方面主要是促进微生物的繁殖，与微生物一起协同作用于黑臭水体。综合考虑经济效益和实际情况，选取适宜的DO为3-4mg/L。
实施例15
本实施例选取溆浦县夏家溪片区黑臭水体作为治理对象，并根据治理需求以及地形地貌情况，从河道截取一段，采用围岩封堵，试验段长约50m，宽约9m，渠深约3.5m，渠底沉积淤泥约0.65m厚，水容量约1300m3。沿道两侧雨水污水排管均接入该水体，经过长期污染，水体已成浑浊的黑褐色，水面漂浮有各类垃圾早已超出水体自净能力，复氧能力小于好氧能力，水体发出令人不悦的气味。
河道水质：氨氮为10.15mg/L，DO为1.15mg/L，ORP为-102mV，透明度10.7cm。
具体实施过程：
1)垃圾清理。
2)安装2台功率为2.2KW的曝气增氧机，约每隔16m放置一台。
3)在河岸进行微生物驯化，计算得菌剂用量为26kg。
4)曝气24h溶解氧上升后，微生物菌剂喷洒使用。
5)每隔24h取样检测氨氮、DO、ORP及透明度四个指标。治理总时长为96h。结果如表7所示。
表7菌剂对夏家溪片区黑臭水体去除效果
由表7可知，氨氮的去除率随着反应进行逐渐增长，仅曝气时去除率为2.15％，喷洒菌剂24h后去除率为15.13％，有小幅度的上升，此时的菌种尚在适应阶段，在48h后去除率迅速增加达到40.22％，最终反应72h后去除率为51.69％。安装曝气设备后，DO和ORP的值呈现规律升高的趋势，达到4.54mg/L和78.8mV。透明度开始时有所降低，第二天后随着菌剂+曝气对于水体的协同作用，透明度得到改善，在第四天后达到37.9cm。
实施例16
本实施例选取衡阳西湖公园水域作为治理对象，衡阳西湖公园水域面积约96亩，64000m2，湖岸总长度约2620m，深度均小于5m，湖底泥深度超过1m，水体浑浊，藻类大量繁殖，透明度很低。西湖周边市政污水、若干个公厕污水、两个幼儿园及其它居民生活污水未经处理直排入湖，造成水体过量纳污，加上西湖属封闭水体，流动性差，进入水体的污染物无法得到及时有效分解，导致水体自然生态系统被破坏，自净能力完全丧失。西湖公园水质在CODCr、 TP、NH4+-N三项指标超出《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中V类水所对应的指标，属于劣V类的水体。
水质数据：CODcr为57.5mg/L，氨氮为7.05mg/L，总磷0.46mg/L，透明度40cm，pH值为8.9。
本实施例主要用于治理湖泊、湿地类型的黑臭水体的处理效果，采用围堰的方式，得到实验场地。实验水域面积约400m2，水深平均约为2.5m，底泥深度约为0.6m，水容量约760m3。现场实验进度安排如表8所示，实验开始后每隔24h取样一次，检测CODCr、TP、NH4+-N三个指标,实验数据见表9所示。
表8现场实验进度安排表
表9菌剂对于西湖公园水体各个指标去除率
由表9可知，在河道架设曝气机及喷洒菌剂后,微生物迅速繁殖，CODcr、氨氮、总磷等污染物质在微生物和曝气的作用逐步分解，反应3d后去除率分别达到61.55％、59.96％、42.12％， CODcr达到处理要求。氨氮和总磷数据反应3d后仍处于超标的状态，进行菌剂补加，补加菌剂相对初次投加菌剂减少投加量。菌剂补投24h后，氨氮、总磷的去除率达到71.23％、50.66％。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (9)

1.一种用复合微生物菌剂治理黑臭水体的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1)、复合微生物菌剂配置，选取好氧菌和厌氧菌的优势菌种并按照一定比例在适当条件下配置成复合微生物菌剂，其中，所述的好氧菌至少包括枯草芽孢杆菌、硝化细菌、固氮菌、沼泽红假单胞菌；所述的厌氧菌至少包括红螺菌、幽门螺旋杆菌、反硝化细菌、乳酸杆菌；
S2)、复合微生物菌剂驯化，将浓度为2g/L的复合微生物菌剂加入到装有纯水的容器中，并向容器中曝气，然后向容器中添加一定量的葡萄糖溶液，对菌种驯化8h，在驯化过程中对菌种进行振荡处理；
S3)、将驯化后的复合微生物菌剂投加到需要处理的黑臭水体中反应12-72h，并采用曝气泵对黑臭水体进行曝气，曝气量为1-5mg/L，反应温度控制为25℃；
其中，所述复合微生物菌剂的投加量以水体中浓度计为0.5-1.5mg/L。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S1)中，取尖孢镰孢菌和沼泽红假单胞菌各80ml置于培养瓶，加入4L纯水，搅拌，投加20g葡萄糖，曝气48小时，分别对菌种进行扩大培养；然后将扩大培养后的两种菌液按照等质量比例混合均匀，最终获得复合微生物菌剂的种子菌液，所述种子菌液浓度为470～490mg/L；
并将种子菌液逐级扩培，最后得到复合微生物菌剂。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S1)中，所述复合菌种的各菌种质量百分含量如下：枯草芽孢杆菌11-15％、硝化细菌12-15％、固氮菌10-15％、沼泽红假单胞菌15-20％、红螺菌7-10％、幽门螺旋杆菌5-8％、反硝化细菌7-10％、乳酸杆菌3-5％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S2)中，所述的曝气量为4-6mg/L。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S2)中，添加的葡萄糖的碳氮比10：1。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S2)中，采用恒温摇床对菌种进行振荡处理，振荡速率为150r/h。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于：步骤S3)中，所述方法治理的黑臭水体的COD为30-117mg/L；氨氮为0.55-16.18mg/L，总磷为0.46-1.1mg/L，PH值为5-9。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：在治理黑臭水体时，采用喷洒的方式向黑臭水体中添加驯化后的菌种，并每天投加一次复合微生物菌剂，连续2～3次，CODcr、氨氮和总氮的去除率达到60.％、59.％、42％以上，第4-5天继续连续加菌种，每天添加1-2次，每次添加的菌种的量相对1-3天有所减少，之后每隔两天或者五天投加一次复合微生物菌剂，最终CODcr、氨氮和总氮的去除率分别为；83.15％、70％、50％以上，透明度提高了70％以上。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述CODcr采用重铬酸盐氧化法测定(GB11914－89)；NH4+-N采用纳氏试剂比色法测定(GB 7479－87)；总磷采用过硫酸钾氧化-钼锑抗分光光度法测定(GB11893－89)；透明度采用目视比色法测定(GB/T 605-2006)。
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