CN111689587A - 一种微生物集成生态修复对河道治理的方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环境生物环境技术领域，尤其是一种微生物集成生态修复对河道治理的方法具体包括步骤如下：河流底泥污染指标的测定；对黑臭河中功能性微生物进行分离、富集培养，筛选对环境有益的土著菌株；对土著菌株进行扩大培养，并根据相应的配方比例进行复配得到复合菌1和复合菌2；多指标水质提升控制：降解COD、脱除N素、消减P素、去除硫化物；对受污染河道进行微生物中试处理；监测污染物降解情况。本发明还提供了一种微生物集成生态修复对河道治理的方法在黑臭河治理中的应用。本发明通过复合微生物的协同作用，降低水体中氮、磷营养盐水平，通过改善水体理化环境，促进浮游动物种群的生长，控制藻类的生长。

Description

一种微生物集成生态修复对河道治理的方法及其应用
技术领域
本发明涉及环境生物技术领域，尤其涉及一种微生物集成生态修复对河道治理的方法及其应用。
背景技术
随着生产技术的发展和人民生活水平的提高，水体富营养化问题愈加严重。氮、磷是使湖泊、水库、浅滩等流速较缓慢水体产生富营养化的主要限制因素。近来也有一些研究认为，含磷、氮浓度较高的急速水域也能产生富营养化。黑臭问题已严重影响城市环境。由此引发的生态环境问题已经对人类居家环境和城市形象。黑臭气体主要来源为氨气、硫化氢、甲烷、硫醚、有机酸等物质的挥发。这些气体不仅给居民生活带来诸多不便，而且对人体的健康产生重要影响。
现有除臭技术主要采取包含化学法、物理法、生物法。化学法除臭效率最高，但实际投入成本最高，其产出二次污染；物理法多为掩盖，不能从根本解决问题。微生物法是从根源上通过微生物代谢对臭味气体进行分解转化，从根本上达到脱臭效果。
微生物集成修复控制方案的优点在于实施简单，而且可去除多种黑臭物质。其实施的难点在如何寻找到高效脱臭菌株，保持其高效且适应条件广泛的菌株，以及如何复配菌种。
发明内容
本发明目的在于提供一种微生物集成生态修复对河道治理的方法及其应用，以解决如何寻找到高效脱臭菌株，保持其高效且适应条件广泛的菌株，以及如何复配菌种。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计一种微生物集成生态修复对河道治理的方法，具体包括步骤如下：
S1、河流底泥污染指标的测定；
S2、对黑臭河中功能性微生物进行分离、富集培养，筛选对环境有益的土著菌株；
S3、对土著菌株进行扩大培养，并根据相应的配方比例进行复配得到复合菌1和复合菌2；
S4、多指标水质提升控制：降解COD、脱除N素、消减P素、去除硫化物；
S5、对受污染河道进行微生物中试处理；
S6、监测污染物降解情况。
进一步的，在S2中，所述土著菌株包括枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母、植物乳杆菌、脱硫硫杆菌、反硝化细菌、脱硫硫杆菌、硝化杆菌、亚硝化细菌。其以脱硫硫杆菌为核心，配以其他菌作为辅助。
进一步的，在S3中，复合菌1包括枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母、植物乳杆菌、脱硫硫杆菌、反硝化细菌，其中，菌株按重量比为1-2：1-3：2-3：4-5：1-3。复合菌1为在各自的独立的培养体系中培养，得到纯种发酵液。
更进一步的，所述枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母、植物乳杆菌、脱硫硫杆菌、反硝化细菌的菌株比重为2：1：2：4：1。
进一步的，在S3中，复合菌2包括脱硫硫杆菌、硝化杆菌、亚硝化细菌、反硝化菌，其中，菌株按重量比为2：1：3：4；复合菌2为液体制剂，在降解黑臭的同时可提升对N素的降解。复合菌2制备包括以下步骤：四种菌在独立的培养体系中培养，培养结束后按照菌株重量比复配，使得总体活菌数＞10亿cfu/ml。
进一步的，在S5中，对受污染河道进行微生物中试处理包括三个阶段具体为：
一、前期阶段：完成项目辅助工程设施，河道设置多组曝气设备和水面曝气扬水设备；
二、中期阶段：为生物深度修复治理期，加设多组生物浮岛，完成复合菌1和复合菌2的挂膜；
三、后期阶段：生态调节修复期，对水体进行调控、监测、修整系统各组成单元，从而能优化河道指标。
更进一步的，所述生物浮岛中种植美人蕉、铜钱草、绿萝，种植密度为10株/平方米。
本发明还提供了一种微生物集成生态修复对河道治理的方法在黑臭河治理中的应用，具体为降解COD、脱除N素、消减P素的复合菌1和复合菌2在黑臭河治理的应用。
进一步的，所述复合菌1在污水污染物的降解的应用，具体方法包括：
1)、复合菌株的活化：枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母、植物乳杆菌、脱硫硫杆菌、反硝化细菌按比例复合后，溶解于2.5％的糖蜜中，曝气处理2H，得到复合活化液；
2)、实际修复应用：按照千分之一的比例投加上述复合菌1，应用于黑臭水体的修复，进行水体污染物的降解。
进一步的，所述复合菌2在污水污染物的降解的应用，具体方法包括：复合完全的复合菌2，按照千分之一的比例投加上述复合菌2，进行水体修复，目标水域的溶解氧控制在4mg/ml左右。复合菌2主要应用于水体中氨氮及总氮的降解，以及硫化物的去除。
生物修复机理：微生物具有培养周期短、生长繁殖迅速、适应能力强和转化效率高等特点，因此在治理黑臭水体的过程中起着不可替代的作用。微生物从以下几个方面对河道黑臭水体进行净化：
对有机污染物的去除：1)菌体的同化作用会转化部分有机污染物为自身物质。2)微生物分泌的胞外酶能快速降解大分子有机物，实现对水体有机污染物的降解和去除。
对氮素的去除：通过氨化细菌、硝化细菌及反硝化细菌的作用，实现水体中氮素的生物地球化学循环过程，并最终使水体中过量的氮素以气态的形式逸出水体。
对磷素的去除：1)微生物的代谢作用可以降低水体中磷素浓度。2)某些微生物能通过同化作用，将水体中的有效磷转化为菌体自身的有机磷，通过食物链的传递作用，去除水体中的磷素。
对藻类的抑制：1)通过复合微生物的协同作用，降低水体中氮、磷营养盐水平，通过营养竞争的方式抑制藻类的生长。2)通过改善水体理化环境，促进浮游动物种群的生长壮大，以浮游动物捕食藻类的方式控制藻类的生长。
复合菌1和2利用不同菌之间的协同作用，降解硫化物和其他污染物，且该复合菌群结构更加稳定，适应性更强，更能适应黑臭水体，从而在很大程度上提高生物降解率，且对环境的抗逆性和适应性更加强劲。
本发明提出的一种微生物集成生态修复对河道治理的方法及其应用，有益效果在于：
1、本发明在去除水体硫化物的去除效率上优异，在实际使用中降解率高达90％，可有效去除水体气味。
2、本发明在去除水体氨氮和P素的去除效率上优异，在实际使用中降解率高达60％、65％，可有效去除污染物，修复水体，控制底泥的营养元素释放。
3、本发明解决在黑臭水体中，总氮和P素去除低的问题，其在去除硫化物的同时也可去除大部分P素和N素。
4、本发明本同时通过复合微生物的协同作用，降低水体中氮、磷营养盐水平，通过营养竞争的方式抑制藻类的生长。通过改善水体理化环境，促进浮游动物种群的生长，控制藻类的生长。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明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。
实施例1
城市内河黑臭河的治理，某小区外围河道长约3500米，宽约7-10米，水深1-1.5米，底泥厚度0.5-0.8米。长期以来由于周边小区大量生活污水排入，河水已受严重污染。水体出现水华严重，藻类滋生呈富营养化，水体明显黑臭，透明度相对较低，河底淤泥发黑发臭及其他污染物污染的问题。
根据项目实施方案，在对该河道进行治理前，首先将整个工程治理周期大约分三个阶段，共计8个月。前期阶段，约2个月时间完成项目辅助工程设施，河道设置多组曝气设备，河道长度的1/15处设置河道底部曝气设备，保证微生物溶氧量。剩余长度每80米设置水面曝气扬水设备，该类曝气设备在水中形成循环水流，曝气增氧，除臭，大幅度降低污染指标包括氮素、磷素等污染物水平以及改善水质。同时，另外完成微生物的筛选及菌株复配工作，对河道进行预处理，实时激活河道底部环境因子。
中期阶段，总时间约4个月，为生物深度修复治理期，采用复合微生物菌剂分解、吸收、转化河道中的污染物，处理河道污染，利用微生物的协同作用将水中的有机废物降解为二氧化碳和水，有效地转化为有益生物量，进行反硝化、短程硝化反应，同时进行脱硫除臭。
中期阶段前2个月，加设生物浮岛，完成挂膜，浮岛面积为2平方米，相邻的浮岛单元之间间距为1米，浮岛连续长度达河道总长的1/15，设在底部曝气装置后，主要用以辅助微生物全面处理污水，降低水体有机质，高效脱氮除磷脱硫，进一步清理污水；后期阶段，2个月时间为生态调节修复期，对水体进行调控、监测、修整系统各组成单元，从而能优化河道指标，平衡水质及保持各生物菌群的和谐稳定，增加系统的生物多样性，构建生态圈，促进物质能量循环，提高系统抗干扰能力，使水生生态系统结构更加稳定。
本发明所提供的一种微生物集成生态修复对河道治理的方法，具体包括步骤如下：
1、河流底泥污染指标的测定；
2、对黑臭河中功能性微生物进行分离、富集培养；筛选对环境有益的土著菌株，主要包括：枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母、植物乳杆菌、脱硫硫杆菌、反硝化细菌、脱硫硫杆菌、硝化杆菌、亚硝化细菌；
3、对土著菌株进行扩大培养，并根据相应的配方比例进行复配得到复合菌1和复合菌2；
4、多指标水质提升控制：降解COD、脱除N素、消减P素、去除硫化物；
5、对受污染河道进行微生物中试处理；
6、监测污染物降解情况。
更进一步的，生物浮岛的组成为：美人蕉、铜钱草、绿萝，种植密度为10株/平方米。浮岛的基质包含复合微生物制剂，微生物菌剂的投加比重为基质重量的千分之三。浮岛空隙中种植植物，其中美人蕉、铜钱草、绿萝，种植密度为10株/平方米。
本发明将复合微生物菌剂直接用于黑臭河水的治理中，期间3个月实现水体水质指标大幅度下降、臭味大减，透明度提升。第8个月时，水体水质的各项指标均接近了国家地表水V类水质标准。
Figure BDA0002601165040000071
由上表可知，通过本发明技术的生物治理，在河道污染物无明显变化情况下，受污染的水体污染物军表现出较明显的去除率，效果显著，其中在为期8个月的监测中，色度、硫化物、氨氮、COD的平均去除率分别是98.2％、97.5％、94.6％、98.1％
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微生物集成生态修复对河道治理的方法，其特征在于，具体包括步骤如下：
S1、河流底泥污染指标的测定；
S2、对黑臭河中功能性微生物进行分离、富集培养，筛选对环境有益的土著菌株；
S3、对土著菌株进行扩大培养，并根据相应的配方比例进行复配得到复合菌1和复合菌2；
S4、多指标水质提升控制：降解COD、脱除N素、消减P素、去除硫化物；
S5、对受污染河道进行微生物中试处理；
S6、监测污染物降解情况。
2.根据权利要求1所述的微生物集成生态修复对河道治理的方法，其特征在于，在S2中，所述土著菌株包括枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母、植物乳杆菌、脱硫硫杆菌、反硝化细菌、脱硫硫杆菌、硝化杆菌、亚硝化细菌。
3.根据权利要求1所述的微生物集成生态修复对河道治理的方法，其特征在于，在S3中，复合菌1包括枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母、植物乳杆菌、脱硫硫杆菌、反硝化细菌，其中，菌株按重量比为1-2：1-3：2-3：4-5：1-3。
4.根据权利要求3所述的微生物集成生态修复对河道治理的方法，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母、植物乳杆菌、脱硫硫杆菌、反硝化细菌的菌株比重为2：1：2：4：1。
5.根据权利要求1所述的微生物集成生态修复对河道治理的方法，其特征在于，在S3中，复合菌2包括脱硫硫杆菌、硝化杆菌、亚硝化细菌、反硝化菌，其中，菌株按重量比为2：1：3：4。
6.根据权利要求1所述的微生物集成生态修复对河道治理的方法，其特征在于，在S5中，对受污染河道进行微生物中试处理包括三个阶段具体为：
一、前期阶段：完成项目辅助工程设施，河道设置多组曝气设备和水面曝气扬水设备；
二、中期阶段：为生物深度修复治理期，加设多组生物浮岛，完成复合菌1和复合菌2的挂膜；
三、后期阶段：生态调节修复期，对水体进行调控、监测、修整系统各组成单元，从而能优化河道指标。
7.根据权利要求6所述的微生物集成生态修复对河道治理的方法，其特征在于，所述生物浮岛中种植美人蕉、铜钱草、绿萝，种植密度为10株/平方米。
8.根据权利要求1-7任一项所述的微生物集成生态修复对河道治理的方法在黑臭河治理中的应用，其特征在于，降解COD、脱除N素、消减P素的复合菌1和复合菌2在黑臭河治理的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述复合菌1在污水污染物的降解的应用，具体方法包括：
1)、复合菌株的活化：枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母、植物乳杆菌、脱硫硫杆菌、反硝化细菌按比例复合后，溶解于2.5％的糖蜜中，曝气处理2H，得到复合活化液；
2)、实际修复应用：按照千分之一的比例投加上述复合菌1，应用于黑臭水体的修复，进行水体污染物的降解。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述复合菌2在污水污染物的降解的应用，具体方法包括：复合完全的复合菌2，按照千分之一的比例投加上述复合菌2，进行水体修复，目标水域的溶解氧控制在4mg/ml左右。
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