CN110655204A - 一种用于黑臭水治理的微生物修复剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于黑臭水治理的微生物修复剂及其制备方法，本技术方案可以有效消除水体黑臭，其中包括高钙、水、膨润土、沸石粉、微生物菌种，微生物菌种应选用氧利用率高、对其它微氧好氧微生物和厌氧微生物抑制性强、分解作用力大(酶活指数高)的优势微生物，去高效去除底泥及水体中的污染物；因此本技术方案中选择了ERM菌；同时利用沸石和膨润土的吸附性作用，进一步提高黑臭水体的处理效果。本发明公开了一种用于黑臭水治理的微生物修复剂及其制备方法，工艺设计合理，操作简单，不仅有效解决了黑臭水治理，而且改善了水体及底泥中的溶解氧含量为底栖动物创造适生的底栖生态环境、为水生植物提供适生的底泥土壤条件。

Description

一种用于黑臭水治理的微生物修复剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及水体治理技术领域，具体是一种用于黑臭水治理的微生物修复剂及其制备方法。
背景技术
近年来，我国在黑臭水体治理方面做出许多努力，但因存量较大，黑臭水体的问题并未得到根治。《水污染防治行动计划》明确提出，黑臭水体治理目标要求：到2020年，地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10％以内；到2030年，城市建成区黑臭水体总体得到消除。从各地的工作计划来看，多数地区也将2020年前后设为黑臭水体整治的重要节点，届时城市水环境质量将得到大幅改善。总体来看，黑臭水体治理时间紧、任务重，加快治理进程是今后一段时间的必然选择。以消除城市黑臭水体为目标的水体环境生态修复服务，也将成为我国水污染治理环境服务业的新辟战场。
对于黑臭水体的处理方法一般包括物理法、化学法和生物法。物理方法包括环保疏浚、河道曝气、控源截污、调水工程等技术。利用物理方法可以加深河床，减少河道中积存的污染物，增强河流冲刷能力，有效削减黑臭；化学法主要有强化絮凝、活性炭、药剂杀藻等，其中利用絮凝沉淀的方式运用比较广泛；生物法用植物或微生物的代谢活动实现对水体污染物的转移与转化从而改善水质，水体态系统同时得以修复重建，从本质上治理黑臭。
针对上述情况，为了有效解决黑臭水体治理，我们需要设计一种用于黑臭水治理的微生物修复剂及其制备方法，不仅需要实现黑臭水治理，而且要节约成本，这是我们亟待解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于黑臭水治理的微生物修复剂及其制备方法，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于黑臭水治理的微生物修复剂，所述微生物修复剂各原料组分如下：以重量计，高钙16-60份、水45-160份、膨润土50-150份、沸石粉240-760份、微生物菌种8-32份。
较优化的方案，所述微生物修复剂各原料组分如下：以重量计，高钙50份、水150份、膨润土100份、沸石粉750份、微生物菌种31.25份。
众所周知，在自然的水体中，由于受人类的污染较小，水体及底泥中的溶解氧比较充沛，好氧微生物能够将有机物污染物分解为CO2、H2O、PO4 2-、NO3-等无机物；而当大量人为污染长期地排放在河道或湖、库后，导致大量的有机污染物等沉积于水底形成淤泥，由于好氧微生物在分解这些超量污染物时需要大量的溶解氧，但水体的溶氧速度远不及好氧微生物的耗氧速度，这就造成被污染水体及其底泥长期处于极度的缺氧状态，此时厌氧微生物成为了分解污染物的主体，有机污染物被厌氧微生物分解为有机酸、CO2、H2、CH4、H2S、NH3等无机物。
但由于厌氧反应会产生大量的硫化铁和硫化锰等黑色金属硫化物，黑色金属硫化物会吸附于底泥和悬浮污染物上形成黑色污染，同时厌氧反应还会产生大量的硫化氢、氨氮、沼气及挥发性有机酸等致臭气体，严重造成了环境污染。
因此，本技术方案公开了一种用于黑臭水治理的微生物修复剂及其制备方法，有效消除水体黑臭，其中包括高钙、水、膨润土、沸石粉、微生物菌种，微生物菌种应选用氧利用率高、对其它微氧好氧微生物和厌氧微生物抑制性强、分解作用力大(酶活指数高)的优势微生物，去高效去除底泥及水体中的污染物；因此本技术方案中选择了ERM菌；同时利用沸石和膨润土的吸附性作用，进一步提高黑臭水体的处理效果。
较优化的方案，所述微生物菌种为ERM菌。
ERM菌是由多种对水污染治理与水生态修复具有特效的微生物复合而成，这些微生物具有极高的生物活性和氧利用率，能分泌大量的酶活很强的胞外酶和胞内酶，它们协同作战，可高效的分解有机污染物及人工合成的有机污染物消除其毒害、能吸附矿化无机污染物、能吸收吸附富集转化重金属等金属化合物减少其毒害，能快速消除水体及底泥黑臭、提升水质、修复生态。它可将大分子分解为小分子供植物吸收利用，其自身菌体及其分泌物又富含营养，是水生动物的理想饵料。
本技术方案中还添加了膨润土和沸石粉，其中沸石粉具有吸附性、离子交换性、催化和耐酸耐热等性能，因此被广泛用作吸附剂、离子交换剂和催化剂，也可用于气体的干燥、净化和污水处理等方面；膨润土的吸附性较强，可有效用于污水处理领域。
沸石可以改良土壤的机理可分为物理性和化学性两种.物理性能是指沸石的加入能改变土壤的渗透性能。其原因由于沸石粉具有多孔晶体结构和吸附水的特性，当渗透量过大的土壤如沙土，加入沸石可以减少渗透量，即有些大的孔隙被沸石粉所充填。相反，对渗透性小，即渗透不良的士壤如板结黏土，施用沸石后，由于沸石的多孔结构可以增大土壤的孔隙度，可以通过毛细管作用改善它的透农性能。所以无论是沙土还是黏土，渗透性过强的土壤还是渗透性不良的土壤，施用沸石对改善土壤渗透性均有好处.化学机理主要是沸石的离子变换作用。土壤的阳离子交换量是衡量土壤保肥能力的一个重要指标。
沸石之所以成为土壤改良剂，就在于它强大的盐基交换作用，除了吸收水分之外，对于肥料有效成分的附着率也很高，如氨的吸附量为85.5％，磷的吸附率为90％，钾为80％，有机物为90％。天然沸石的盐类交换量为182.6mg/100g，因而它的报废能力较强。因此，许多盐基交换量低，保肥性差的土壤，施用沸石后提高了土壤肥力，致使农作物高产。
较优化的方案，所述微生物修复剂为颗粒剂、水剂、粉剂中的任意一种。
在实际操作中，当修复剂为颗粒剂时，可通过人工直接投放，也可在船上安装颗粒机进行投放；当修复剂为水剂时，可人工喷洒或用水泵喷洒，并在黑臭河道治理时多采用点滴投放；当修复剂为粉剂时，可兑水搅拌后人工直接投放，也可在般上安装兑水搅拌机进行投放。
较优化的方案，一种用于黑臭水治理的微生物修复剂的制备方法，包括以下步骤：
1)装置准备及初步检查；
2)物料混合搅拌；
3)造粒；
4)干燥；
5)结束操作。
较优化的方案，包括以下步骤：
1)装置准备及初步检查；
a)生产前对所有设备进行单机开机运行检查，确保各单机正常工作，再进行系统联合运行检查，确保整个装置正常工作；
b)按比例称取高钙、水、膨润土、沸石粉、微生物菌种，备用；步骤1)中进行原料的准备，并将高钙、膨润土和沸石粉进行粉碎研磨，以提高后续物料搅拌效果；
2)物料混合搅拌：取准备好的高钙、膨润土、沸石粉和微生物菌种，送入高速混合机中进行混合，混合时间为1-5min，转速为100rpm-2000rpm；再投入准备好的水，继续混合2-4min，得到混合物料；
3)造粒：取步骤2)制备的混合物料，投入造粒机中造粒，得到所述微粒，其中造粒时间为10min-20min，粒径为1-1.5mm；步骤2)、步骤3中分别进行物料混合，利用造粒机造粒；
4)冷却干燥：造粒结束后，将微粒放置在冷却塔中冷却，冷却后进行干燥，得到所述微生物修复剂；
5)生产完成后，清洁设备及地面，结束操作。
较优化的方案，所述步骤4)中，冷却温度为(-20)-(-25)℃，冷却时间为20-30min。
较优化的方案，所述步骤4)中，干燥温度为10-20℃，干燥时间为4-6h。
较优化的方案，所述步骤1)的b)操作时，将高钙、膨润土、沸石粉分别通过球磨机研磨，研磨时间为10-20min，过200目筛后备用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本技术方案工作时，首先在生产前需对所有设备进行单机开机运行检查，确保各单机正常工作，再进行系统联合运行检查，有效保证整个制备工艺的正常运转；接着按比例称取原料，并利用球磨机对原料进行研磨，降低原料粒径，提高各物料搅拌混合效果；再通过将物料搅拌混合，造粒得到修复剂，接着进行冷却干，保证微生物活性，后续水体治理效果。
本技术方案实施时，当颐尔酶颗粒投入水中之后，可以强力抑制底泥中的厌氧反应、消除黑臭(一周除臭、一月除黑)；快速削减底泥中的有机污染物，3-6个月的削减量达50％以上；吸收、吸附、富集、转化及矿化底泥中的重金属及无机污染物；降低底泥的含水率、增加底泥密度、沙化底泥；阻止深层底泥污染向水体中释放；氧化底泥，改善水体及底泥中的溶解氧含量；强力抑制粪大肠菌群等致病微生物；为底栖动物创造适生的底栖生态环境、为水生植物提供适生的底泥土壤条件。
在实际实施过程中，配合以下几种方法共同进行水体治理：
1、增氧曝气技术，即微孔曝气、纳米曝气、膜曝气、推流曝气、喷泉曝气、超饱和溶氧等，目的是增加溶解氧、抑制厌氧反应消除黑臭；增氧曝气技术可以强化水体中溶解氧的含量，增加优势微生物的生物活性，推动底泥及水体中的厌氧反应向好氧反应转化，消除黑臭、提升水质。
2、水生植物技术，主要是沉水植物种植技术和挺水植物浮床技术，目的是利用植物对污染营养物的吸收消耗作用和对县浮污染物、微生物、藻类及原生动物的吸附共生作用去消减水体和底泥污染，改善透明度、提升水质、修复生态；
3、载体及人工水草技术，主要是利用生态基、仿生水草、生态带等载体所具有的巨大的比表面积对县浮污染物、微生物、藻类及原生动物等的吸附共生作用去消减水体污染，提升水质；
4、点源污染处理技术，主要有超磁分离技术、活性碳过滤技术、膜过滤技术等工作站处理方式，能快速提升水质，但不能去除底泥内源污染
5、水生动物操纵技术，主要利用滤食性水生动物去控制藻类爆发、用食草性水生动物去控制水生植物的疯长、用肉食性水生动物去平衡其它水生动物的种群和数量。
本发明公开了一种用于黑臭水治理的微生物修复剂及其制备方法，工艺设计合理，操作简单，不仅有效解决了黑臭水治理，而且改善了水体及底泥中的溶解氧含量为底栖动物创造适生的底栖生态环境、为水生植物提供适生的底泥土壤条件，具有较高的实用性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
S1：装置准备及初步检查；生产前对所有设备进行单机开机运行检查，确保各单机正常工作，再进行系统联合运行检查，确保整个装置正常工作；按比例称取高钙、水、膨润土、沸石粉、微生物菌种，将高钙、膨润土、沸石粉分别进行破碎研磨，过200目筛后备用；
S2：物料混合搅拌，取准备好的高钙、膨润土、沸石粉和微生物菌种，送入高速混合机中进行混合，混合时间为1min，转速为100rpmrpm；再投入准备好的水，继续混合2min，得到混合物料；
S3：造粒：取步骤2)制备的混合物料，投入造粒机中造粒，得到所述微粒，其中造粒时间为10min，粒径为1mm；
S4：冷却干燥：造粒结束后，将微粒放置在冷却塔中冷却，冷却后进行干燥，得到所述微生物修复剂；其中冷却温度为(-20)℃，冷却时间为20min；干燥温度为10℃，干燥时间为4h；
S5：生产完成后，清洁设备及地面，结束操作。
本实施例中，所述微生物修复剂各原料组分如下：以重量计，高钙16份、水45份、膨润土50份、沸石粉240份、微生物菌种8份；所述微生物菌种为ERM菌；所述微生物修复剂为颗粒剂。
实施例2：
S1：装置准备及初步检查；生产前对所有设备进行单机开机运行检查，确保各单机正常工作，再进行系统联合运行检查，确保整个装置正常工作；按比例称取高钙、水、膨润土、沸石粉、微生物菌种，将高钙、膨润土、沸石粉分别进行破碎研磨，过200目筛后备用；
S2：物料混合搅拌，取准备好的高钙、膨润土、沸石粉和微生物菌种，送入高速混合机中进行混合，混合时间为3min，转速为1000rpm；再投入准备好的水，继续混合3min，得到混合物料；
S3：造粒：取步骤2)制备的混合物料，投入造粒机中造粒，得到所述微粒，其中造粒时间为15min，粒径为1.2mm；
S4：冷却干燥：造粒结束后，将微粒放置在冷却塔中冷却，冷却后进行干燥，得到所述微生物修复剂；其中冷却温度为(-23)℃，冷却时间为25min；干燥温度为15℃，干燥时间为5h；
S5：生产完成后，清洁设备及地面，结束操作。
本实施例中，所述微生物修复剂各原料组分如下：以重量计，高钙35份、水120份、膨润土100份、沸石粉360份、微生物菌种17份；所述微生物菌种为ERM菌；所述微生物修复剂为水剂。
实施例3：
S1：装置准备及初步检查；生产前对所有设备进行单机开机运行检查，确保各单机正常工作，再进行系统联合运行检查，确保整个装置正常工作；按比例称取高钙、水、膨润土、沸石粉、微生物菌种，将高钙、膨润土、沸石粉分别进行破碎研磨，过200目筛后备用；
S2：物料混合搅拌，取准备好的高钙、膨润土、沸石粉和微生物菌种，送入高速混合机中进行混合，混合时间为5min，转速为2000rpm；再投入准备好的水，继续混合4min，得到混合物料；
S3：造粒：取步骤2)制备的混合物料，投入造粒机中造粒，得到所述微粒，其中造粒时间为20min，粒径为1.5mm；
S4：冷却干燥：造粒结束后，将微粒放置在冷却塔中冷却，冷却后进行干燥，得到所述微生物修复剂；其中冷却温度为(-25)℃，冷却时间为30min；干燥温度为20℃，干燥时间为6h；
S5：生产完成后，清洁设备及地面，结束操作。
本实施例中，所述微生物修复剂各原料组分如下：以重量计，高钙60份、水160份、膨润土150份、沸石粉760份、微生物菌种32份；所述微生物菌种为ERM菌；所述微生物修复剂为粉剂。
实施例4：
S1：装置准备及初步检查；生产前对所有设备进行单机开机运行检查，确保各单机正常工作，再进行系统联合运行检查，确保整个装置正常工作；按比例称取高钙、水、膨润土、沸石粉、微生物菌种，将高钙、膨润土、沸石粉分别进行破碎研磨，过200目筛后备用；
S2：物料混合搅拌，取准备好的高钙、膨润土、沸石粉和微生物菌种，送入高速混合机中进行混合，混合时间为3min，转速为1000rpm；再投入准备好的水，继续混合3min，得到混合物料；
S3：造粒：取步骤2)制备的混合物料，投入造粒机中造粒，得到所述微粒，其中造粒时间为15min，粒径为1.2mm；
S4：冷却干燥：造粒结束后，将微粒放置在冷却塔中冷却，冷却后进行干燥，得到所述微生物修复剂；其中冷却温度为(-23)℃，冷却时间为25min；干燥温度为15℃，干燥时间为5h；
S5：生产完成后，清洁设备及地面，结束操作。
本实施例中，所述微生物修复剂各原料组分如下：以重量计，高钙50份、水150份、膨润土100份、沸石粉750份、微生物菌种31.25份；所述微生物菌种为ERM菌；所述微生物修复剂为颗粒剂。
实施例5：
S1：装置准备及初步检查；生产前对所有设备进行单机开机运行检查，确保各单机正常工作，再进行系统联合运行检查，确保整个装置正常工作；按比例称取高钙、水、膨润土、沸石粉、微生物菌种，将高钙、膨润土、沸石粉分别进行破碎研磨，过200目筛后备用；
S2：物料混合搅拌，取准备好的高钙、膨润土、沸石粉和微生物菌种，送入高速混合机中进行混合，混合时间为5min，转速为2000rpm；再投入准备好的水，继续混合4min，得到混合物料；
S3：造粒：取步骤2)制备的混合物料，投入造粒机中造粒，得到所述微粒，其中造粒时间为20min，粒径为1.5mm；
S4：冷却干燥：造粒结束后，将微粒放置在冷却塔中冷却，冷却后进行干燥，得到所述微生物修复剂；其中冷却温度为(-25)℃，冷却时间为30min；干燥温度为20℃，干燥时间为6h；
S5：生产完成后，清洁设备及地面，结束操作。
本实施例中，所述微生物修复剂各原料组分如下：以重量计，高钙50份、水150份、膨润土100份、沸石粉750份、微生物菌种31.25份；所述微生物菌种为ERM菌；所述微生物修复剂为颗粒剂、水剂、粉剂中的任意一种。
结论：实施例1-5为本技术方案所制备的微生物修复剂，再从市面上购买现有的微生物修复剂，取黑臭水体样本500ml若干，进行编号1-6，再将实施例1-5、市面上购买的微生物修复剂分别投入样本1-6中，以一个星期为周期，观察样本情况。
样本1-5为本技术方案制备的微生物修复剂修复的黑臭水样本，一个星期后样本1-5的臭气消除，样本底部污泥内的有机污染物的削减量最高达到48％。
样本6为市面上购买的微生物修复剂修复的黑臭水样本，一个星期后样本6依旧存在较为明显的臭气，样本底部污泥内的有机污染物的削减量最高达到27％。
本发明公开了一种用于黑臭水治理的微生物修复剂及其制备方法，工艺设计合理，操作简单，不仅有效解决了黑臭水治理，而且改善了水体及底泥中的溶解氧含量为底栖动物创造适生的底栖生态环境、为水生植物提供适生的底泥土壤条件，具有较高的实用性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种用于黑臭水治理的微生物修复剂，其特征在于：所述微生物修复剂各原料组分如下：以重量计，高钙16-60份、水45-160份、膨润土50-150份、沸石粉240-760份、微生物菌种8-32份。
2.根据权利要求1所述的一种用于黑臭水治理的微生物修复剂，其特征在于：所述微生物修复剂各原料组分如下：以重量计，高钙50份、水150份、膨润土100份、沸石粉750份、微生物菌种31.25份。
3.根据权利要求1所述的一种用于黑臭水治理的微生物修复剂，其特征在于：所述微生物菌种为ERM菌。
4.根据权利要求1所述的一种用于黑臭水治理的微生物修复剂，其特征在于：所述微生物修复剂为颗粒剂、水剂、粉剂中的任意一种。
5.一种用于黑臭水治理的微生物修复剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)装置准备及初步检查；
2)物料混合搅拌；
3)造粒；
4)干燥；
5)结束操作。
6.根据权利要求5所述的一种用于黑臭水治理的微生物修复剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)装置准备及初步检查；
a)生产前对所有设备进行单机开机运行检查，确保各单机正常工作，再进行系统联合运行检查，确保整个装置正常工作；
b)按比例称取高钙、水、膨润土、沸石粉、微生物菌种，备用；
2)物料混合搅拌：取准备好的高钙、膨润土、沸石粉和微生物菌种，送入高速混合机中进行混合，混合时间为1-5min，转速为100rpm-2000rpm；再投入准备好的水，
继续混合2-4min，得到混合物料；
3)造粒：取步骤2)制备的混合物料，投入造粒机中造粒，得到所述微粒，其中造粒时间为10min-20min，粒径为1-1.5mm；
4)冷却干燥：造粒结束后，将微粒放置在冷却塔中冷却，冷却后进行干燥，得到所述微生物修复剂；
5)生产完成后，清洁设备及地面，结束操作。
7.根据权利要求6所述的一种用于黑臭水治理的微生物修复剂的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中，冷却温度为(-20)-(-25)℃，冷却时间为20-30min。
8.根据权利要求6所述的一种用于黑臭水治理的微生物修复剂的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中，干燥温度为10-20℃，干燥时间为4-6h。
9.根据权利要求6所述的一种用于黑臭水治理的微生物修复剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1)的b)操作时，将高钙、膨润土、沸石粉分别通过球磨机研磨，研磨时间为10-20min，过200目筛后备用。
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