CN111777194B - 一种鳌合纳米铁水域净化球及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水质净化技术领域，具体涉及一种鳌合纳米铁水域净化球及其制备方法，该净化球由益生菌扩繁液、固体益生菌菌剂以及河泥组成；益生菌扩繁液由益生菌经过污水驯化得到，固体益生菌菌剂由米糠、麦麸、豆粕、纳米铁粉、益生菌扩繁液、糖蜜和水共同发酵而成，益生菌包括植物乳杆菌、酿酒酵母、沼泽红假单胞菌、枯草芽孢杆菌、粪产碱杆菌组成。本发明的净化球有效活菌数多，净化污水时起效快，净化彻底，不易反复，无二次污染，运行成本低。

Description

一种鳌合纳米铁水域净化球及其制备方法

技术领域

本发明属于水质净化技术领域，具体涉及一种鳌合纳米铁水域净化球及其制备方法。

背景技术

水是生命之源。随着社会经济迅猛发展，地表水的污染越来越严重。污水主要来源为生活污水以及含大量农药化学的农业污水，随着时间的延长，水库水受到自然污染，水质也逐渐变坏，富营养化致使藻类繁殖大幅上升，藻类细胞死亡腐败致使水质进一步恶化，直至臭味严重，水体有害菌大量繁殖。目前我国饮用水采用的水源净化措施主要以常规处理工艺进行净化，去除水中有机物、氨氮、亚硝酸盐氮和藻类，效果相对较差。一方面，水厂的混凝剂消耗量加大，过滤周期缩短，同时，过高的加氯使致突变前体物增加，影响人体健康；另一方面，这些污染物质又给水厂的生产带来诸多不利影响。随着人民生活水平的日益提高，对水质的要求越来越高，国家的水质标准也越来越严格。水处理厂面对这样的原水，又要证饮用水安全，却无法找到相应的先进的水处理技术

CN 103881929 B公开一净化用复合菌制剂及其制备方法，其方法是将啤酒酵母、植物乳酸杆菌、嗜酸乳杆菌、枯草芽孢杆菌、腊状芽孢杆菌、放射形根瘤菌按比例混合后，在温度28～35℃范围内进行多菌种复合发酵。将好氧菌、厌氧菌进行复合培养，经过先进工业发酵技术，制备得到净化用复合益生菌剂，该菌剂在臭味解决上效果明显，但不能解决污水净化及池塘底泥处理问题。

CN 108249583 A公开一种底泥净化球及其制备方法。该净化球由波卡西、益生菌以及粘土组成，益生菌由30％乳酸菌、30％酵母菌、10％光合细菌以及30％的其他菌组成，波卡西为米糠、麦麸、玉米粉、饼粕按比例复配得到，在制作净化球的过程中，将波卡西和粘土以1:9的比例混合，调配的益生菌和泥，做成泥丸，自然晾干后制得，其制作工艺中只是几种原料的简单复配，以黏土为菌剂载体投入水体后受水流冲刷不利于菌剂的定植，净化效果不持久。

因此，亟需开发一种对污水净化效果较佳的物质。

发明内容

为解决以上技术难题，本发明提供了一种鳌合纳米铁水域净化球及其制备方法，该净化球对生活污水及轻度污染的工业废水和底泥都有非常好的净化效果，该净化球具有活菌数高，应用范围广泛，无二次污染。

本发明采用的技术方案如下：

一种鳌合纳米铁水域净化球，按质量百分数计，所述净化球由5-8％固体益生菌菌剂、1-3％益生菌扩繁液和与余量河泥组成；所述固体益生菌剂由米糠、麦麸、豆粕、纳米铁粉、益生菌扩繁液、糖蜜和水共同发酵而成。

优选地，净化球由6％固体益生菌菌剂、92％河泥和2％益生菌扩繁液组成。

优选地，益生菌扩繁液的制备方法：按质量百分数计，将污水5-10％、益生菌5-10％、糖蜜5-10％、余量水，放置于密闭发酵设备，在25-37℃环境温度培养5-7天，发酵过程中注意排气，以pH达4.0以下、污水臭味消失并有醇香发酵酸味后发酵结束。益生菌经过扩繁和驯化后，提高菌种污水处理效果，节约了使用成本。进一步优选地，益生菌扩繁液包括污水10％、益生菌5％、糖蜜5％、水80％；其中，各个菌剂在制备扩繁液时，需要对益生菌进行三级扩大培养。

进一步优选地，污水为生活污水。

优选地，益生菌，按质量百分数计，包括植物乳杆菌20-35％，酿酒酵母10-20％，沼泽红假单胞菌15-25％，枯草芽孢杆菌10-20％，粪产碱杆菌5-15％。进一步优选地，益生菌包括植物乳杆菌35％，酿酒酵母15％，沼泽红假单胞菌20％，枯草芽孢杆菌20％，粪产碱杆菌10％。关于益生菌的选择，可以根据实际的需要选择其他菌种。

优选地，固体益生菌菌剂，按照质量百分数计，由米糠20-40％，麦麸10-15％，豆粕10-16％，益生菌扩繁液1-5％，糖蜜1-5％，纳米铁粉5-10％，余量水组成，原料放到密封发酵设备，30-33℃发酵2周，发酵结束后酸香味浓郁得到固体益生菌菌剂。进一步优选地，固体益生菌菌剂包括米糠40％，麦麸15％，豆粕16％，益生菌扩繁液1％，糖蜜1％，纳米铁粉5％，水22％。

优选地，密闭发酵设备可以为带盖的塑料桶。

优选地，河泥自然晾干后，粉碎过80目，备用。

优选地，纳米铁粉的粒径为20-200nm。

优选地，净化球粒径为5-10cm。

一种鳌合纳米铁水域净化球，具体步骤如下：

将固体益生菌菌剂、河泥、益生菌扩繁液，做成泥丸子，放入有空隙的框子里，置于阴凉处，3天后见表面白毛丛生，自然干燥后，得到净化球。

本发明提供过的鳌合铁净化球采用的益生菌为复合益生菌，各种微生物群在其生长过程中产生的物质及其分泌物质，成为微生物群体相互生长的基质和原料，通过相互间的这种共生增殖关系，形成了一个复杂而稳定的微生物系统，发挥多种功能；在制备益生菌扩繁液时，经过污水驯化后，菌群各组分的数量发生相对变化，使复合菌的降解更具有针对性，降解效果更加明显。

含有铁原子的酶是氧化还原反应的电子受体，在把氨氮还原成硝酸离子的过程中，铁氧化还原酶起着重要的作用，但是铁在一般环境中自身容易被氧化，变成铁锈，而失去电子受体的作用。本发明为了解决这一问题，把铁原子螯合化，先使铁不被氧化，这样才能让铁原子在氧化还原反应中起到电子受体的作用，本发明的将铁原子螯合是利用有机酸发酵，螯合后的铁原子储存在固体有机酸物质中而不失效。此外，纳米铁粉还可作为益生菌菌剂的载体，使菌剂能够更充分更均匀的混入净化球中，利于缩短菌剂投入水体后的定植时间，且纳米铁粉对水体中的重金属具有一定的净化的作用。

本发明制备的净化球，固体益生菌菌剂为净化球的关键成分，配方中加入了纳米铁，在发酵过程中纳米铁与有机酸充分鳌合；净化球中含有的米糠、麦麸等原料可为益生菌繁殖提供营养，净化球含有的有机酸螯合纳米铁粉增强了水质净化功能；该净化球沉入池底后，净化球中的益生菌对底泥中的有机物进行分解，对底泥具有一定的清除作用；该净化球有效活菌数多，净化污水时起效快，净化彻底，不易反复，无二次污染，运行成本低。在使用过程中，将净化球扔进水底淤泥层即可；如果淤泥层很薄，可以降低泥丸子的大小，泥丸子含有多种有益微生物，在淤泥中分解有机质和污染物，效果极为明显；还可将益生菌扩繁液，喷洒于污染水面，可加速水质净化。

本发明提供了一种鳌合纳米铁水域净化球及其制备方法，该净化球对生活污水及轻度污染的工业废水都有非常好的净化效果，该净化球具有活菌数高，应用范围广泛，无二次污染，该净化球的制备方法，简单易于操作，相对于其他净化球制备方法工艺简单，成本小，适合工业话的应用。

具体实施方式

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围，除特殊说明外，下述实施例中均采用常规现有技术完成。

菌种来源与组成

通过污水净化试验效果对比，选取了植物乳杆菌，酿酒酵母，沼泽红假单胞菌，枯草芽孢杆菌，粪产碱杆菌作为益生菌菌种组成，上述菌株分别购自于北纳生物菌种库(BNCC)及中国农业微生物保藏中心(ACCC)，5种微生物的菌种编号及质量百分比如表1所示

表1益生菌的菌株来源

下述实施例中河泥为当地河泥自然晾干后，粉碎过80目；纳米铁粉的粒径为20-200nm。

实施例1

一种鳌合纳米铁水域净化球，按质量百分数计，净化球由5％固体益生菌菌剂、93％河泥和2％益生菌扩繁液组成；

固体益生菌菌剂，按照质量百分数计，由米糠20％，麦麸15％，豆粕10％，益生菌扩繁液5％，糖蜜1％，纳米铁粉5％，余量水组成，原料放到密封发酵设备，30℃发酵2周，发酵结束后酸香味浓郁得到固体益生菌菌剂；

益生菌扩繁液的制备方法：按质量百分数计，将生活污水5％、益生菌10％、糖蜜5％、余量水，放置于密闭发酵设备，在25℃环境温度培养7天，发酵过程中注意排气，以pH达4.0以下、污水臭味消失并有醇香发酵酸味后发酵结束；益生菌在制备扩繁液时，需要进行三级扩大培养。

益生菌按质量百分数计，包括植物乳杆菌35％，酿酒酵母20％，沼泽红假单胞菌15％，枯草芽孢杆菌20％，粪产碱杆菌10％；

具体制备方法如下：

将固体益生菌菌剂、河泥、益生菌扩繁液，做成泥丸子，放入有空隙的框子里，置于阴凉处，3天后见表面白毛丛生，自然干燥后，得到粒径为5cm净化球。

实施例2

一种鳌合纳米铁水域净化球，按质量百分数计，净化球由7％固体益生菌菌剂、92％河泥和1％益生菌扩繁液组成；

固体益生菌菌剂，按照质量百分数计，由米糠40％，麦麸10％，豆粕16％，益生菌扩繁液5％，糖蜜3％，纳米铁粉10％，余量水组成，原料放到密封发酵设备，31℃发酵2周，发酵结束后酸香味浓郁得到固体益生菌菌剂；

益生菌扩繁液的制备方法：按质量百分数计，将生活污水10％、益生菌5％、糖蜜8％、余量水，放置于密闭发酵设备，在37℃环境温度培养6天，发酵过程中注意排气，以pH达4.0以下、污水臭味消失并有醇香发酵酸味后发酵结束；益生菌在制备扩繁液时，需要进行三级扩大培养。

益生菌按质量百分数计，包括植物乳杆菌30％，酿酒酵母15％，沼泽红假单胞菌25％，枯草芽孢杆菌15％，粪产碱杆菌15％；

具体制备方法如下：

将固体益生菌菌剂、河泥、益生菌扩繁液，做成泥丸子，放入有空隙的框子里，置于阴凉处，3天后见表面白毛丛生，自然干燥后，得到粒径为10cm净化球。

实施例3

一种鳌合纳米铁水域净化球，按质量百分数计，净化球由6％固体益生菌菌剂、92％河泥和2％益生菌扩繁液组成；

固体益生菌菌剂，按照质量百分数计，由米糠40％，麦麸15％，豆粕16％，益生菌扩繁液1％，糖蜜1％，纳米铁粉5％，余量水组成，原料放到密封发酵设备，33℃发酵2周，发酵结束后酸香味浓郁得到固体益生菌菌剂；

益生菌扩繁液的制备方法：按质量百分数计，将生活污水10％、益生菌5％、糖蜜5％、余量水，放置于密闭发酵设备，在27℃环境温度培养7天，发酵过程中注意排气，以pH达4.0以下、污水臭味消失并有醇香发酵酸味后发酵结束；益生菌在制备扩繁液时，需要进行三级扩大培养。

益生菌按质量百分数计，包括植物乳杆菌35％，酿酒酵母15％，沼泽红假单胞菌20％，枯草芽孢杆菌20％，粪产碱杆菌10％；

具体制备方法如下：

将固体益生菌菌剂、河泥、益生菌扩繁液，做成泥丸子，放入有空隙的框子里，置于阴凉处，3天后见表面白毛丛生，自然干燥后，得到粒径为8cm净化球。

1.使用方法

将鳌合铁净化球抛入水中，平均每平方米1个。为了增加净化效果，将益生菌扩繁液直接泼洒于水面，每亩水面约200～400公升。如底部淤泥较多，可在干塘清淤时将益生菌扩繁液直接注入底泥中。

2.技术性指标及安全性评价

检测结果表明，上述三个实施例制备得到的净化球的有效活菌数≥10.0×10⁹cfu/g，通过ICP发射光谱仪检测重金属结果显示，五种重金属元素均符合GBT23349-2009肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标。

3.试验

为了更好的证明净化球的污水处理效果，开展了净化球各组分降解污水中亚硝酸盐和氨氮的效果评价。

实验污水为当地一条受污染河道的污水，主要由当地生活污水以及少量工业废水组成；利用水泵分别吸取约180kg污水至4个200L的蓝桶内，并进行编号1-4，4个蓝桶内分别进行不同的处理，具体如下，实验组：桶1加入500g的螯合纳米铁净化球，对照组1：桶2加入450g河泥，对照组2：桶3加入50g固体益生菌菌剂，空白组：桶4加入500mL自来水作为空白对照。将材料置于污水塑料内中，充分搅拌均匀，每周测量污水中氨氮、亚硝酸盐含量变化。实验污水的初始氨氮与COD分别为20mg/L和835mg/L，分别与实验后的1d、7d及14d分别进行取样检测，实验结果见表2，

表2不同处理的污水氨氮及COD降解结果

实验组和对照组2中氨氮和COD随着实验的进行成下降趋势，其中实验组效果更明显，14d后氨氮含量为8.7mg/L，14d降解率达56.50％，14d后COD含量为46.35mg/L，14d降解率达94.45％，且在取样过程中观察到实验组的水体中悬浮杂质较少，水体净化效果明显；对照组1和空白组，氨氮浓度和COD逐渐升高；初始亚硝酸盐含量为3.5mg/L，四个处理的亚硝酸盐含量随着时间的延长，也在逐渐的降低，其中实验组和对照组2效果较为明显。

从整个污水处理过程中的指标变化来看，本发明提供的螯合铁净化球的污水处理效果要优于其他处理，其中，对照组2降解效果也很明显，进一步说明了固体益生菌菌剂发挥着重要作用，同时，河泥在降解亚硝酸方面也发挥着一定的作用，各组分之间协同增效，不可缺少，否则会影响污水处理效果。

本发明提供了一种鳌合纳米铁水域净化球及其制备方法，该净化球对生活污水及轻度污染的工业废水都有非常好的净化效果，该净化球具有活菌数高，应用范围广泛，无二次污染，该净化球的制备方法，简单易于操作，相对于其他净化球制备方法工艺简单，成本小，适合工业话的应用。

Claims (7)

1.一种鳌合纳米铁水域净化球，其特征在于，按质量百分数计，所述净化球由5-8％固体益生菌菌剂、1-3％益生菌扩繁液和余量河泥组成；

其中：

所述益生菌扩繁液的制备如下：按质量百分数计，将污水5-10％、益生菌5-10％、糖蜜5-10％和余量水，放置于密闭发酵设备，在25-37℃环境温度培养5-7天，发酵过程中注意排气，以pH达4.0以下，污水臭味消失并有醇香发酵酸味后发酵结束；

所述益生菌包括植物乳杆菌20-35％，酿酒酵母10-20％，沼泽红假单胞菌15-25％，枯草芽孢杆菌10-20％，粪产碱杆菌5-15％；

所述固体益生菌菌剂的制备如下：按照质量百分数计，原料由米糠20-40％，麦麸10-15％，豆粕10-16％，益生菌扩繁液1-5％，糖蜜1-5％，纳米铁粉5-10％，余量水组成，将上述原料放到密封发酵设备，30-33℃发酵2周，发酵结束后得到固体益生菌菌剂。

2.根据权利要求1所述的一种鳌合纳米铁水域净化球，其特征在于，所述益生菌扩繁液的制备：按质量百分数计，将污水10％、益生菌5％、糖蜜5％和余量水，放置于密闭发酵设备，在25-37℃环境温度培养5-7天，发酵过程中注意排气，以pH达4.0以下，污水臭味消失并有醇香发酵酸味后发酵结束。

3.根据权利要求1所述的一种鳌合纳米铁水域净化球，其特征在于，按质量百分数计，益生菌包括植物乳杆菌35％，酿酒酵母15％，沼泽红假单胞菌20％，枯草芽孢杆菌20％，粪产碱杆菌10％。

4.根据权利要求1所述的一种鳌合纳米铁水域净化球，其特征在于，所述固体益生菌菌剂，按照质量百分数计，原料由米糠40％，麦麸15％，豆粕16％，益生菌扩繁液1％，糖蜜1％，纳米铁粉5％，余量水组成，将原料放到密封发酵设备，30-33℃发酵2周，发酵结束后得到固体益生菌菌剂。

5.根据权利要求1所述的一种鳌合纳米铁水域净化球，其特征在于，所述河泥自然晾干后，粉碎过80目，备用；纳米铁粉的粒径为20-200nm。

6.根据权利要求1所述的一种鳌合纳米铁水域净化球，其特征在于，所述净化球粒径为5-10cm。

7.权利要求1-6任一项所述的一种鳌合纳米铁水域净化球的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：将固体益生菌菌剂、河泥、益生菌扩繁液，做成泥丸子，放入有空隙的框子里，置于阴凉处，3天后见表面白毛丛生，自然干燥后，得到净化球。