CN110835168A

CN110835168A - 一种用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂及其制备方法

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Publication number: CN110835168A
Application number: CN201911027461.7A
Authority: CN
Inventors: 方凌; 张东; 丁洁; 陆游; 田培培
Original assignee: Dongzhu Ecological Environment Protection Co Ltd
Current assignee: Dongzhu Ecological Environment Protection Co Ltd
Priority date: 2019-10-23
Filing date: 2019-10-23
Publication date: 2020-02-25

Abstract

一种用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂及其制备方法，所述生物促进剂，按质量份数计，由以下组分构成：酵母浸膏40~50份、调理剂30‑40份、色氨酸25‑35份、天冬氨酸5‑10份、维生素H 2~5份、氯化纳1~2份、6‑边基嘌呤1~2份、微量元素1~2份；所述调理剂，按质量份数计，由以下组分构成：水分调理剂30~40份、营养调节剂20‑30份、重金属钝化剂10‑20份。本发明所述的用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂及其制备方法，富含能量物质，可以剌激垂直流人工湿地中关键酶活性以及提高微生物活性，促进微生物的新陈代谢，促使微生物在较差的环境里快速生长，制备方法简单，应用前景广泛。

Description

一种用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂及其制备方法

技术领域

本发明属于水质净化技术领域，具体涉及一种用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂及其制备方法。

背景技术

近年来，诸多污水处理系统己被广泛应用于生活污水的处理，如稳定塘、生物滤池、人工湿地等，而在这些现有的污水处理系统中，人工湿地由于建设运行费用低、出水水质好以及维护管理方便等优点而得到广泛的应用。人工湿地是处理生活污水最有效的生态系统之一，特别是垂直流人工湿地，其系统充氧更加充分，有利于好氧微生物的生长和硝化反应的进行，井在氮磷等污染物质的去除过程中起着重要的作用。污水在通过垂直流人工湿地系统中多孔基质的过程中，在湿地植物以及微生物的作用下而得到净化。因此，湿地系统中基质、植物以及微生物是人工湿地发挥净化作用的3个主要因素，污染物通过一系列复杂的物理、化学、生物作用而得到去除。

在污水处理过程中，大分子有机物降解为小分子的营养物质，主要是微生物通过一系列广泛的机制进行的。在垂直流人工湿地系统中，微生物对有机物的降解同样发挥着重要作用。但是高浓度高负荷的生活污水，垂直流人工湿地的净化性能有限，通过向系统中添加生物促生剂来提高系统中微生物活性进而提高系统对污染物的净化能力是从根本上解决这一问题的重要手段之一。

生物促生剂是一种富含能量物质、无毒表面活性剂、电子受体、酶等的复合制剂，可以刺激系统中关键酶活性以及提高微生物活性。生物促生剂包含的多种成分，如多肤、氨基酸、激素，可以促进微生物的新陈代谢，促使微生物在较差的环境里快速生长。现有技术中，还未见到将生物促生剂应用于人工湿地系统中，用以提高系统中微生物活性进而提高系统对污水降解能力的应用。

中国专利申请号为CN201010131610.7公开了一种生物促进剂及其制备方法，该促进剂包括以下组分及重量份含量：酵母膏48-65、氨基酸25-36、维生素10-17、细胞分裂素0.8-4、氯化钠1-7、微量元素0.06-0.1，作为污水处理的辅助工艺，不是专门用于垂直流人工湿地水质净化，具有一定的局限性。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂及其制备方法，将生物促生剂应用于垂直流人工湿地，可以剌激垂直流人工湿地系统中关键酶活性以及提高微生物活性，促进微生物的新陈代谢，促使微生物在较差的环境里快速生长，提高了垂直流人工湿地系统对污水降解能力，进而提高对污染物的净化能力，具有优秀的水质净化效果，制备方法简单，应用前景广泛。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂，其特征在于，所述生物促进剂，按质量份数计，由以下组分构成：酵母浸膏40～50份、调理剂30-40份、色氨酸25-35份、天冬氨酸5-10份、维生素H2～5份、氯化纳1～2份、6-边基嘌呤1～2份、微量元素1～2份；所述调理剂，按质量份数计，由以下组分构成：水分调理剂30～40份、营养调节剂20-30份、重金属钝化剂10-20份。

人工湿地是处理生活污水最有效的生态系统之一，特别是垂直流人工湿地，其系统充氧更加充分，有利于好氧微生物的生长和硝化反应的进行，井在氮磷等污染物质的去除过程中起着重要的作用。但是，对于高浓度高负荷的生活污水，垂直流人工湿地的净化性能有限，通过向垂直流人工湿地中添加生物促生剂来提高垂直流人工湿地中微生物活性进而提高系统对污染物的净化能力是从根本上解决这一问题的重要手段之一。

本发明所述的用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂，包括酵母浸膏、调理剂、色氨酸、天冬氨、维生素H、氯化纳、6-边基嘌呤、微量元素，富含能量物质，可以剌激垂直流人工湿地中关键酶活性以及提高微生物活性，促进微生物的新陈代谢，促使微生物在较差的环境里快速生长。其中，调理剂的添加能够保持养分，降低氨的挥发作用，减少氮元素的消耗，同时增加其他营养成分；钝化金属形态，降低重金属对微生物或植物的毒害，调理剂还能够调节C/N比，使其更好的满足需求。

进一步的，上述的用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂，所述水分调理剂为木屑、花生壳、稻壳、作物秸秆的一种或几种的混合。

水分调理剂的添加可以帮助调节水分，增加空隙度，帮助生物促进剂的水分分布比较均匀从而改善透气性，本发明所述的水分调理剂可以是木屑、花生壳、稻壳、作物秸秆秆的一种或几种的混合，并增加其碳源。将木屑、花生壳、稻壳、作物秸秆秆等废物利用，变废为宝，具有较好的环境、经济和社会效益。

进一步的，上述的用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂，所述营养调节剂为硬木片、软木片、纸屑、泥炭、锯末、废弃农作物的一种或几种的混合。

垂直流人工湿地的碳氮比通常比较低，营养调节剂中丰富的有效营养能够帮助微生物加快繁殖，本发明所述的营养调节剂为硬木片、软木片、纸屑、泥炭、锯末、废弃农作物的一种或几种的混合，将泥炭、锯末、废弃农作物等废物利用，变废为宝，具有较好的环境、经济和社会效益。

进一步的，上述的用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂及，所述重金属钝化剂为粉煤灰、磷矿粉，石灰、沸石、草炭的一种或几种的混合。

污水中的重金属元素的存在，对生态的影响也很大，重金属钝化剂则可以有效帮助重金属形态发生变化，阻碍植物吸收重金属元素，降低对微生物的毒害，，本发明所述的重金属钝化剂有粉煤灰、磷矿粉，石灰、沸石、草炭的一种或几种的混合。

进一步的，上述的用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂及，所述微量元素为Cu、Zn、Cr、Fe、Mn、Ca、Mg、Pb的一种或几种的混合。

进一步的，上述的用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂及，所述酵母浸膏，按质量份数计，由以下组分构成：啤酒废酵基质20～25份、葡萄糖15-20份、蛋白胨15-20份、牛肉膏15-20份、尿素5-10份、NaCl 4-7份。

本发明还涉及所述用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂及其制备方法，包括以下步骤：

(1)制备酵母浸膏：按上述比例，向啤酒废酵基质、葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏、NaCl、尿素、酵母浸膏中加蒸馏水，调pH值至7-8，温度设置为120～130℃，高压蒸汽灭菌30min，得到所述酵母浸膏；

(2)制备生物促进剂：按上述比例，称取酵母浸膏、调理剂、色氨酸、天冬氨、维生素H、氯化纳、6-边基嘌呤、微量元素，混合并溶解于蒸馆水中，过滤后弃去残渣，得到所述生物促进剂；

(3)保存：在4℃的环境下真空包装保存。

进一步的，上述的用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂及其制备方法，所述真空包装的含水率为40％。

含水率为40％的真空包装的生物促进剂，有机质含量最高，生物活性最高，保存时间较长。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明公开的用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂，通过对生物促进剂的配方进行改进，更富含能量物质，可以更好的剌激垂直流人工湿地中关键酶活性以及提高微生物活性，大大促进微生物的新陈代谢，促使微生物在较差的环境里快速生长，，提高了垂直流人工湿地系统对污水降解能力，进而提高对污染物的净化能力，具有优秀的水质净化效果；

(2)本发明公开的用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂，调理剂的添加能够保持养分，降低氨的挥发作用，减少氮元素的消耗，同时增加其他营养成分；钝化金属形态，降低重金属对微生物或植物的毒害，调理剂还能够调节C/N比，使其更好的满足需求，并且将木屑、花生壳、稻壳、作物秸秆秆、泥炭、废弃农作物等废物利用，变废为宝，具有较好的环境、经济和社会效益；

(3)本发明提出的用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂及其制备方法，制备方法简单且具有很高的灵活性，应用前景广泛。

具体实施方式

下面将结合具体实验数据，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

以下实施例提供了一种用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂及其制备方法，所述生物促进剂，按质量份数计，由以下组分构成：酵母浸膏40～50份、调理剂30-40份、色氨酸25-35份、天冬氨酸5-10份、维生素H2～5份、氯化纳1～2份、6-边基嘌呤1～2份、微量元素1～2份；所述调理剂，按质量份数计，由以下组分构成：水分调理剂30～40份、营养调节剂20-30份、重金属钝化剂10-20份。

进一步的，所述水分调理剂为木屑、花生壳、稻壳、作物秸秆的一种或几种的混合；所述营养调节剂为硬木片、软木片、纸屑、泥炭、锯末、废弃农作物的一种或几种的混合；所述重金属钝化剂为粉煤灰、磷矿粉，石灰、沸石、草炭的一种或几种的混合。

进一步的，所述微量元素为Cu、Zn、Cr、Fe、Mn、Ca、Mg、Pb的一种或几种的混合。

进一步的，所述酵母浸膏，按质量份数计，由以下组分构成：啤酒废酵基质20～25份、葡萄糖15-20份、蛋白胨15-20份、牛肉膏15-20份、尿素5-10份、NaCl 4-7份。

实施例1

(1)制备酵母浸膏：所述酵母浸膏，按质量份数计，由以下组分构成：啤酒废酵基质20份、葡萄糖20份、蛋白胨20份、牛肉膏20份、尿素6份、NaCl 7份，向啤酒废酵基质、葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏、NaCl、尿素、酵母浸膏中加蒸馏水，调pH值至7.2，温度设置为120℃，高压蒸汽灭菌30min，得到所述酵母浸膏；

(2)制备生物促进剂：所述生物促进剂，按质量份数计，由以下组分构成：酵母浸膏50份、调理剂30份、色氨酸25份、天冬氨酸8份、维生素H 2份、氯化纳1份、6-边基嘌呤1份、微量元素1份；所述调理剂，按质量份数计，由以下组分构成：水分调理剂35份、营养调节剂25份、重金属钝化剂15份；所述水分调理剂为稻壳、作物秸秆的的混合物，所述营养调节剂为泥炭、废弃农作物的混合物，所述重金属钝化剂为粉煤灰、草炭的混合物；称取上述酵母浸膏、调理剂、色氨酸、天冬氨、维生素H、氯化纳、6-边基嘌呤、微量元素，混合并溶解于蒸馆水中，过滤后弃去残渣，得到所述生物促进剂；

(3)保存：在4℃的环境下真空包装保存，所述真空包装的含水率为40％。

实施例2

(1)制备酵母浸膏：所述酵母浸膏，按质量份数计，由以下组分构成：啤酒废酵基质22份、葡萄糖20份、蛋白胨28份、牛肉膏15份、尿素8份、NaCl 7份，向啤酒废酵基质、葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏、NaCl、尿素、酵母浸膏中加蒸馏水，调pH值至7.2，温度设置为120℃，高压蒸汽灭菌30min，得到所述酵母浸膏；

(2)制备生物促进剂：所述生物促进剂，按质量份数计，由以下组分构成：酵母浸膏45份、调理剂35份、色氨酸30份、天冬氨酸5份、维生素H 5份、氯化纳1份、6-边基嘌呤1份、微量元素1份；所述调理剂，按质量份数计，由以下组分构成：水分调理剂35份、营养调节剂25份、重金属钝化剂15份；所述水分调理剂为花生壳、稻壳的混合物，所述营养调节剂为锯末、废弃农作物的混合物，所述重金属钝化剂为石灰、沸石的混合物；称取上述酵母浸膏、调理剂、色氨酸、天冬氨、维生素H、氯化纳、6-边基嘌呤、微量元素，混合并溶解于蒸馆水中，过滤后弃去残渣，得到所述生物促进剂；

实施例3

(1)制备酵母浸膏：所述酵母浸膏，按质量份数计，由以下组分构成：啤酒废酵基质23份、葡萄糖18份、蛋白胨15份、牛肉膏15份、尿素9份、NaCl 5份，向啤酒废酵基质、葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏、NaCl、尿素、酵母浸膏中加蒸馏水，调pH值至7.2，温度设置为120℃，高压蒸汽灭菌30min，得到所述酵母浸膏；

(2)制备生物促进剂：所述生物促进剂，按质量份数计，由以下组分构成：酵母浸膏45份、调理剂40份、色氨酸25份、天冬氨酸10份、维生素H 2份、氯化纳1份、6-边基嘌呤1份、微量元素1份；所述调理剂，按质量份数计，由以下组分构成：水分调理剂35份、营养调节剂25份、重金属钝化剂15份；所述水分调理剂为花生壳、稻壳、作物秸秆的混合物，所述营养调节剂为纸屑、泥炭、废弃农作物的混合物，所述重金属钝化剂为石灰、沸石、草炭的混合物；称取上述酵母浸膏、调理剂、色氨酸、天冬氨、维生素H、氯化纳、6-边基嘌呤、微量元素，混合并溶解于蒸馆水中，过滤后弃去残渣，得到所述生物促进剂；

效果验证：

对由上述实施例1、实施例2、实施例3得到的用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂进行性能检测。

首先，本发明以垂直流人工湿地系统作为研究对象。试验中的垂直流人工湿地系统是采用内径为250mm的PVC管制成，管高920mm，填料高度为600mm，装置从下到上依次填入粒径为5-8mm粗砾石100mm高，粒径为3-5mm细砾石300mm高以及粒径为1-2mm石英砂200mm高，系统中种植己放入自来水中稳定半月的美人蕉。

实验系统共分为4组，分别是实施例1、实施例2、实施例3、空白样，其中空白样为对照组，不添加任何生物促生剂，实施例1、实施例2、实施例3为实验组，分别添加上述实施例1、实施例2、实施例3得到的用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂于进水中混合均匀，然后通过蠕动泵经布水器均匀输送至人工湿地系统中。

系统进水采用自配污水，实际配置的污水化学需氧量(COD)浓度为(406.7土17.4)mg/L，总氮(TN)浓度为(44.90土1.87)mg/L，总磷(TP)浓度为(6.02土0.49)mg/L，氨氮(NH4+-N)浓度为(20.01土1.85)mg/L，水温(28.03土1.0 1)℃，pH为7.06士0.06。

系统采用间歇式进水，单个系统进水量为15L，200mm/d，水力停留时间为3d。系统建成后，稳定2月后开始本实验。

所有系统在装置进水采样口和出水采样口进行采样，水样采样频率为每3天1次，基质采样频率为每9天1次。TN采用碱性过硫酸饵消解紫外分光光度法；NH4+-N采用纳氏试剂分光光度法；TP采用锢酸镀分光光度法；COD采用快速消解分光光度法，均参照《水和废水监测分析方法》进行。

表1为4组实验系统的污染物平均去除率。

表1

样品	TN(％)	NH4+-N(％)	TP(％)	COD(％)
					空白样	20.9	63.6	26.9	70.2
实施例1	92.9	94.1	38.9	86.9
					实施例2	93.8	94.6	40.1	91.0
实施例3	92.3	92.1	34.1	86.4

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂，其特征在于，所述生物促进剂，按质量份数计，由以下组分构成：酵母浸膏40~50份、调理剂30-40份、色氨酸25-35份、天冬氨酸5-10份、维生素H2~5份、氯化纳1~2份、6-边基嘌呤1~2份、微量元素1~2份；所述调理剂，按质量份数计，由以下组分构成：水分调理剂30~40份、营养调节剂20-30份、重金属钝化剂10-20份。

2.根据权利要求1所述的用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂，其特征在于，所述水分调理剂为木屑、花生壳、稻壳、作物秸秆的一种或几种的混合。

3.根据权利要求1所述的用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂，其特征在于，所述营养调节剂为硬木片、软木片、纸屑、泥炭、锯末、废弃农作物的一种或几种的混合。

4.根据权利要求1所述的用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂，其特征在于，所述重金属钝化剂为粉煤灰、磷矿粉，石灰、沸石、草炭的一种或几种的混合。

5.根据权利要求1所述的用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂，其特征在于，所述微量元素为Cu、Zn、Cr、Fe、Mn、Ca、Mg、Pb的一种或几种的混合。

6.根据权利要求1所述的用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂，其特征在于，所述酵母浸膏，按质量份数计，由以下组分构成：啤酒废酵基质20~25份、葡萄糖15-20份、蛋白胨15-20份、牛肉膏15-20份、尿素5-10份、NaCl 4-7份。

7.根据权利要求1至6任一项所述用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备酵母浸膏：按上述比例，向啤酒废酵基质、葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏、NaCl、尿素、酵母浸膏中加蒸馏水，调pH值至7-8，温度设置为120~130℃，高压蒸汽灭菌30 min，得到所述酵母浸膏；

（2）制备生物促进剂：按上述比例，称取酵母浸膏、调理剂、色氨酸、天冬氨、维生素H、氯化纳、6-边基嘌呤、微量元素，混合并溶解于蒸馆水中，过滤后弃去残渣，得到所述生物促进剂；

（3）保存：在4℃的环境下真空包装保存。

8.根据权利要求7所述用于垂直流人工湿地水质净化的生物促进剂的制备方法，其特征在于，所述真空包装的含水率为40%。