CN111762893A

CN111762893A - 一种水体净化材料制备方法及其应用

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Publication number: CN111762893A
Application number: CN202010617397.4A
Authority: CN
Inventors: 孔德起
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-07-01
Filing date: 2020-07-01
Publication date: 2020-10-13
Anticipated expiration: 2040-07-01
Also published as: CN111762893B

Abstract

本发明公开了一种水体净化材料制备方法，通过在陶瓷表面涂抹特殊釉料，经高温处理后，浸泡在高碳氮比的植物发酵液中制的水体净化材料。将其放入到水体中后，高碳氮比发酵液随水流不断释放在陶瓷周围，调节陶瓷附近水体碳氮比，促进陶瓷内部和水体中优质藻相、菌相以及陶瓷中优质乳酸菌活菌和环保菌株等均相的繁殖和占比，促进水体生态系统的恢复、稳定。

Description

一种水体净化材料制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种水体净化材料制备方法及其应用，具体涉及城市河道水体净化材料制备方法及其应用，属于河道净化领域。

背景技术

城市河流通常指流经人类居住的城市段，受到城市化和人类活动的干扰。随着城市化和工业化的飞速发展，作为城市血脉的河流却肆意的被当作城市的排污渠道，遭受日益严重的污染。河流具有天然自净功能，在自然环境下，通过微生物氧化、物理化学作用，以及植物吸收等途径除去各类污染物。然而当城市河流受纳的污染物总量远远超出河流自身的环境容量，致使河流的纳污能力骤降，出现严重的富营养化问题，破坏了河流原有的生态平衡，部分河流完全沦为臭水沟。

治理城市河流污染是一项复杂的系统工程，目前治理技术主要包括物理、化学和生物-生态3类方法：物理方法主要有人工增氧、机械除藻和底泥疏浚等，但这些方法往往治标不治本,污染物只得到了转移而并没有消除；化学方法主要是采用向河流投入大量化学药剂，如加入化学药剂杀藻、加入铁盐等促进磷的沉淀等方法，但这些方法往往因为化学药剂的投入而对环境造成污染；生物-生态法主要包括水生植物、生物膜、浮岛技术、河流专门化或修建净水湖等方法，这些方法虽然具有处理效果好、耗能低、运行成本低等优点，但前期工程量较大，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种水体净化材料，以达到辅助城市河道逐渐恢复天然自净功能的目的。

第一个目的是提供一种水体净化材料制备方法，包括如下步骤：

S1：植物发酵液制备：按重量份数计，将50～100份植物料粉碎后，加入10～20份糖、1～5份碳酸钙、1～5份碳酸镁、10～20份发酵剂和300～800份水，混合搅拌均匀，发酵至pH＝4～5；

S2：釉料制备：按重量份数计，1～5份硫酸铁、1～5份氧化铁、1～10份纳米二氧化钛、1～5份纳米造孔剂、1～5份负离子粉、0.5～2份混合菌种、50～100份低熔点二氧化硅、1～2份聚乙二醇和30～50份水；

S3：陶瓷处理，包括如下步骤：

S31：釉料处理：将釉料喷涂或涂抹在陶瓷表面，自然干燥；

S32：高温处理：用高温加热处理S31的陶瓷，冷却；

S33：将S32的陶瓷浸泡在所述植物发酵液中5～10h，自然干燥。

进一步的，所述陶瓷为球体或椭圆体，直径范围在10～50cm；

所述陶瓷也可以为微小粒子状。使用时，可将陶瓷放入带孔的容器中，如网兜、编织袋等。

更进一步的，所述陶瓷的孔隙率在15％以上，优选为25～50％。

进一步的，所述植物发酵液为高碳氮比发酵液。

进一步的，所述植物料为玉米、红薯或木薯中至少一种。

进一步的，所述植物料为植物胚芽和植物新芽相混合。

进一步的，所述植物胚芽与植物新芽的重量份比为1：5～10。

进一步的，所述发酵剂组分包括纤维素酶、木聚糖酶、蛋白酶、酿酒酵母、高效破壁酶、粪肠球菌、屎肠球菌、酵母菌。

进一步的，所述植物发酵液中还包括光合细菌；更优的，按质量份数计为0.5～10份。光合细菌繁殖释放能吸收降低氨氮和亚硝酸盐，能处理硫化氢等，可分解有机碎屑，清爽水质，间接增加溶解氧。

进一步的，所述发酵剂组分按重量份数计，1～5份纤维素酶、1～5份木聚糖酶、1～5份蛋白酶、1～3份酿酒酵母、1～2份高效破壁酶、0.1～0.5份粪肠球菌、0.2～0.5份屎肠球菌、1～10份酵母菌。

进一步的，所述混合菌种按重量份数计，1～2份芽孢杆菌和1～2份大肠杆菌。

更进一步的，所述高温处理的条件为1000～1300℃，处理0.5～2h。

本发明另一个目的是提供一种上述制备方法所获得的水体净化材料。所述水体净化材料包含植物发酵液，尤其是高碳氮比的植物发酵液。植物发酵液的好处在于，在本发明发酵剂的作用下，蛋白质彻底分解成小肽和氨基酸，不但避免了大分子蛋白质成为残饵或腐败因子，滋生有害细菌，而且成为藻类和水体培育有益细菌的优质氮源；发酵过程产生的多种碳源、有机酸和小分子糖类：碳源为反硝化细菌提供了优先和优质的碳源，可显著促进反硝化细菌的活性，助推氮循环进程；有机酸不仅是碳源，而且还是络合重金属的有机络合剂或叫解毒剂，辅助降低城市河流中的重金属含量；小分子糖类包括短链多糖、低糖和寡糖：短链多糖、低糖由淀粉发酵分解获得，它们是缓释碳源，使得微生物利用效率和时间更长；非淀粉多糖经发酵后产生寡糖，成为城市河流中益生菌的伴侣，如乳酸菌等；同时，发酵后产生海量的乳酸菌活菌和环保菌株，如脱氮菌等，维护生态平衡的能力。

碳酸钙和碳酸镁的加入，发酵后，将生成各种优质的调节钙镁含量的产品，如乳酸钙，有机酸镁等，可以通过其极微量的含量及比例对多种矿物质进行最适合的分配，并改变水的性质(从群体中使水分子游离出来)，还具有促进特殊菌增殖的环境。

釉料配方中含有硫酸铁和混合菌种，其中硫酸铁中铁离子带有正电荷和混合菌种表面带负电荷，铁离子以团簇形式分布在陶瓷表面，在高温条件下，体系中有机质和纳米造孔剂碳化形成孔隙，体系中熔点二氧化硅保证孔隙完整，同时铁离子氧化生成氧化铁分布在陶瓷表面。釉料处理后形成釉面层与陶瓷孔隙形成相互连通的网状微通道。

当处理后的陶瓷浸泡在植物发酵液中，植物发酵液吸附于具有网状微通道的陶瓷内形成水体净化材料。

本发明第三个目的是提供水体净化材料制备方法制得的水体净化材料在城市河道中的应用。

将水体净化材料投入到城市河道浅水区或缓流区，就能够简单实现水体净化功能。更优的，可以通过工程设置实现水体净化功能。

将水体净化材料放入河流当中后，高碳氮比发酵液随水流不断释放，调节陶瓷附近水体碳氮比，促进陶瓷内部优质藻相、菌相的繁殖以及水体中优质藻相、菌相以及陶瓷中优质乳酸菌活菌和环保菌株等均相的繁殖和占比，促进水体生态系统的恢复、稳定。

附图说明

图1本发明水体净化材料在城市河道中的应用示例1；

图2本发明水体净化材料在城市河道中的应用示例2

1、城市河道水体；2、水体隔断；3、水体净化区；31、水体净化材料层；32、石砾层；33、隔离网。

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的一部分实施例，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

一种水体净化材料，通过如下步骤制得：

S1：植物发酵液制备：按重量份数计，将100份玉米植物胚芽与玉米植物新芽的重量份比为1：5，加入20份糖、1份碳酸钙、1份碳酸镁、10份发酵剂和800份水，混合搅拌均匀，发酵至pH＝4～5；所述发酵剂组分按重量份数计，1份纤维素酶、1份木聚糖酶、1份蛋白酶、1份酿酒酵母、1份高效破壁酶、0.1份粪肠球菌、0.2份屎肠球菌、1份酵母菌；

S2：釉料制备：按重量份数计，1份硫酸铁、1份氧化铁、1份纳米二氧化钛、1份纳米造孔剂、1份负离子粉、0.5份混合菌种、50份低熔点二氧化硅、1份聚乙二醇和30份水；所述混合菌种按重量份数计，2份芽孢杆菌和1份大肠杆菌；

S3：陶瓷处理，包括如下步骤：

S31：釉料处理：将釉料涂抹在10cm陶瓷球体表面，自然干燥；

S32：高温处理：在1000℃条件下，加热S31釉料处理后陶瓷，时间2h，冷却；

S33：将S32的陶瓷浸泡在所述植物发酵液中5～10h，自然干燥形成水体净化材料。

实施例2

一种水体净化材料，通过如下步骤制备：

S1：植物发酵液制备：按重量份数计，将50份玉米和红薯(玉米和红薯比例为5：1)混合物粉碎后，加入10份糖、5份碳酸钙、1份碳酸镁、20份发酵剂、光合细菌0.5份和300份水，混合搅拌均匀，发酵至pH＝4～5；所述发酵剂组分按重量份数计，5份纤维素酶、5份木聚糖酶、5份蛋白酶、3份酿酒酵母、2份高效破壁酶、0.5份粪肠球菌、0.5份屎肠球菌、10份酵母菌；

S2：釉料制备：按重量份数计，1～5份硫酸铁、1～5份氧化铁、1～10份纳米二氧化钛、1～5份纳米造孔剂、1～5份负离子粉、0.5～2份混合菌种、50～100份低熔点二氧化硅、1～2份聚乙二醇和30～50份水；所述混合菌种按重量份数计，1份芽孢杆菌和2份大肠杆菌；

S3：陶瓷处理，包括如下步骤：

S31：釉料处理：将釉料喷涂在陶瓷表面，所述陶瓷为微小粒子状，陶瓷孔隙率为25％，自然干燥；

S32：高温处理：用高温加热处理S31的陶瓷，冷却；高温处理条件为温度1300℃，处理0.5h。

S33：将S32的陶瓷浸泡在所述植物发酵液中5～10h，自然干燥。

实施例3

如图1所示，将实施例1水体净化材料设置于该城市河道水体中，城市河道水体经过水体隔断2处后，受到阻碍，通过支路进入水体净化区3，水流经过石砾层32，过滤掉浮游物以及大颗粒物；随后经隔离网33进入水体净化材料层31，水体净化材料层中高碳氮比发酵液随水流不断释放，调节陶瓷附近水体碳氮比，促进水体中优质藻相、菌相以及陶瓷中优质乳酸菌活菌和环保菌株等均相的繁殖和占比，促进水体生态系统的恢复、稳定。

水体处理效果见表1：

监测项目	水体净化区(1天后)	水体净化区前
			pH	7.3	7.2
DO(mg/L)	4.1	5.3
			COD(mg/L)	17	22
BOD(mg/L)	28	35
			SS(mg/L)	51	30

通过表1所见，在水体净化材料的净化作用1天后，水体的COD和BOD均有所下降，起到了较好的净化作用。

实施例4

如图2所示，将实施例1水体净化材料设置于该城市河道水体中，城市河道水体经过水体隔断2处后，受到阻碍，直接进入水体净化区3，水流经过石砾层32，过滤掉浮游物以及大颗粒物；随后进入水体净化材料层31，水体净化材料层中高碳氮比发酵液随水流不断释放，调节陶瓷附近水体碳氮比，促进水体中优质藻相、菌相以及陶瓷中优质乳酸菌活菌和环保菌株等均相的繁殖和占比，促进水体生态系统的恢复、稳定。

水体处理效果见表2：

监测项目	水体净化区(1个月)	水体净化区前
			DO(mg/L)	12	3.7
COD(mg/L)	9.3	32
			BOD(mg/L)	6	15
SS(mg/L)	9	48

通过表2所见，在水体净化材料的净化作用1个月时间后，水体的COD、BOD和SS的指标有大幅度的所下降，水体净化效果明显而且长久，水体逐渐恢复自我修复机能。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种水体净化材料制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：

S3：陶瓷处理，包括如下步骤：

S31：釉料处理：将釉料喷涂或涂抹在陶瓷表面，自然干燥；

S32：高温处理：用高温加热处理S31的陶瓷，冷却；

S33：将S32的陶瓷浸泡在所述植物发酵液中5～10h，自然干燥。

2.根据权利要求1所述的水体净化材料制备方法，其特征在于：所述植物发酵液为高碳氮比发酵液。

3.根据权利要求1所述的水体净化材料制备方法，其特征在于：所述植物料为玉米、红薯或木薯中至少一种。

4.根据权利要求1所述的水体净化材料制备方法，其特征在于：所述植物料为植物胚芽和植物新芽相混合。

5.根据权利要求4所述的水体净化材料制备方法，其特征在于：所述植物胚芽与植物新芽的重量份比为1：5～10。

6.根据权利要求1所述的水体净化材料制备方法，其特征在于：所述发酵剂组分包括纤维素酶、木聚糖酶、蛋白酶、酿酒酵母、高效破壁酶、粪肠球菌、屎肠球菌、酵母菌。

7.根据权利要求6所述的水体净化材料制备方法，其特征在于：所述发酵剂组分按重量份数计，1～5份纤维素酶、1～5份木聚糖酶、1～5份蛋白酶、1～3份酿酒酵母、1～2份高效破壁酶、0.1～0.5份粪肠球菌、0.2～0.5份屎肠球菌、1～10份酵母菌。

8.根据权利要求1所述的水体净化材料制备方法，其特征在于：所述混合菌种按重量份数计，1～2份芽孢杆菌和1～2份大肠杆菌。

9.根据权利要求1所述的水体净化材料制备方法，其特征在于：所述高温处理的条件为1000～1300℃，处理0.5～2h。

10.一种根据权利要求1所述的水体净化材料制备方法制得的水体净化材料在城市河道中的应用。