CN113735279B - 采用菌胶团微生物结合人工浮岛修复水体的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明采用菌胶团微生物结合人工浮岛修复水体的方法及装置，属于环保技术，所述方法的步骤如下：(1)在待处理水体中构建人工浮岛；(2)通过水泵(1‑1)向漏斗状中心反应器(1)中抽水，至其容积的二分之一；(3)按漏斗状中心反应器(1)中水量的1％～5％向所述漏斗状中心反应器(1)中投加由菌胶团形成菌和根际促生菌组成的菌剂，用曝气泵(1‑2)持续曝气进行菌剂复苏后，将漏斗状中心反应器(1)抽满水进行污水处理；(4)控制曝气泵(1‑2)和水泵(1‑1)交替运行控制曝气和进出水；本发明整合了人工浮岛的自然生态修复体系和活性污泥法处理污水的实用高效的特点。

Description

采用菌胶团微生物结合人工浮岛修复水体的方法及装置
技术领域
本发明属于环保技术，特别是一种采用菌胶团微生物结合人工浮岛修复水体的方法及装置。
背景技术
随着社会经济的快速发展，工业废水、生活污水、农业面源污染的无序排放导致大量的污染物排入江河、湖泊，造成水体污染，破坏水生态环境和景观，甚至危害居民健康。随着我国水生态环境保护工作的推进，在大多水污染治理过程中，水质提升和水生态改善是治理与保护工作的重点。一些水体除承纳较多污染物外，往往由于生态系统退化，水体自净能力较差，生态系统中物质循环过程放缓或受阻。在水生态修复工程中，常通过构建人工浮岛、种植水生植物、投加微生物菌剂、定期投放或捕捞虑食性鱼类等措施来促进水中鱼、藻、浮游动植物、挺水植物、水体微生物等的生长来加速物质循环，形成一种以拦截、削减和控制水体污染物为核心的水质改善技术体系，最终达到提升水体功能、改善水体健康状况的效果。
对于黑臭水体等重污染水域，因水生态系统破坏严重，水质恢复异常困难，除了常规截污纳管等外部措施外，内源污染物的生态治理措施一般采用投加水体净化菌剂或种植耐污水生植物等。对于现有净水菌剂，大多是通过能快速分解有机物和高效脱氮的菌株组合而成，这类菌大多仅能暂时去除水中部分COD和氮（通过呼吸作用将污染物转化成气体从水体中分离），但磷等难转化的物质依然在水体中循环，往往水质净化效果反复，治标不治本；而在水生植物生态治理工程中，往往由于水质、底质环境较差，水生植物难以定殖或生长缓慢，净水效果不明显，因而对所选用植物的耐污能力和环境适应能力也有较高要求。此外，引水冲污、动土清淤工程巨大，投加化学制剂等都耗费资金较高，不适合推广普及。
在常规污水生物处理中，活性污泥工艺以其处理效率高、出水稳定、成本低廉等优势得到广泛应用。活性污泥法是一种通过微生物将水体中污染物质吸附、转化、降解而最终净化水质的生物处理法。该方法中起关键作用的是一种由能分泌胞外多糖的菌胶团形成菌和少量丝状菌组成的绒絮状小泥粒。在曝气条件下，这种生物絮团能吸附包裹各种微生物形成共生体，能强化污染物的降解和转化，同时吸附水中颗粒物凝聚成较大的絮团而沉降，达到“浊进清出”的效果。
菌胶团微生物是指一类能分泌大量胞外多聚物的微生物，与生物膜不同，这类微生物无需附着生长，在曝气的条件下能形成包裹各种细菌、藻类、浮游动植物等的聚合体，利用不同生态位强化生物絮团对污染物的降解和转化。同时，在污水处理过程中，菌胶团形成菌的特殊生理形态，不仅可抵抗原生动物摄食和环境胁迫，提高生存几率、维持一定的生物量，还能通过简单的物理沉降收集，极大提高了泥水分离效率，显著降低了水处理成本。菌胶团形成菌广泛存在于在自然界中，在污水处理厂的污泥中尤为丰富，水产养殖水体、富营养和中营养的河湖中也有较高丰度，甚至是在贫营养生境中也可以发现它们的踪迹。近年来，在水产养殖行业中，开发了一种以菌胶团形成菌为基础的微生物生物絮团技术，该技术通过微生物絮团吸收利用氮磷等营养物质，净化水质的同时形成的絮团能为鱼类提供饵料，以此促进养殖系统资源的循环利用，形成了一种低碳环保的新型养殖模式。
人工浮岛技术是生态修复工程中常见生物手段，该技术主要通过人工建造供水生植物生长的水面悬浮平台，构建由水生植物、水生动物、植物根际微生物等组成的水面生态系统，充分利用不同生态位对水体中的污染物吸收与降解，加强水中营养物质的循环，净化水体，最终达到修复和重建水体生态系统的目的。该技术有较好的生态治理效果，成本低廉且能美化环境等优点。此外，城市园林景观建设正朝着更高层次高品位的方向发展，生态绿道等概念也广受大众欢迎，水面绿化景观的效果生动新颖，这使得人工浮岛也越来越引起人们的兴趣。
人工浮岛以其诸多优势被广泛应用于河湖水体生态修复工程，尽管相比直接在受污染水体中种植水生植物，人工浮岛所用植物种类更广，但依然会受到目标水体水质的限制。此外，近些年人工浮岛技术有了较多改进，但大多人工浮岛的设计仅通过简单的改变形状或添加一些附属部件，以增加浮岛稳定性，辅助提高净水效果等，在结构上仍以植物及其根系为主体对水体进行净化，没能从根本上提升净水效率。
因此，有必要开发对污染水体适应性强、净水效率高，且能解决水体对水生植物种类的限制的人工浮岛应用技术。
发明内容
基于河湖水体生态修复的技术需求，考虑到人工浮岛的结构和养护特点与活性污泥法处理污水的优势，本发明进行了特别的设计，巧妙地结合了人工浮岛和活性污泥法处理污水的优势，能较好地完成对污染水体的生态修复，兼具提升水生态环境质量、改善生态景观的功能。具体如下：
本发明的一个方面，提供一种采用菌胶团微生物结合人工浮岛修复水体的方法，步骤如下，
（1）在待处理水体中构建至少一个人工浮岛；
所述人工浮岛由漏斗状中心反应器（1）和多个浮岛模块单元（2-1）以拼装方式构成；
所述漏斗状中心反应器（1）的底部外侧设置有水泵（1-1），内侧设置有曝气泵（1-2），所述水泵（1-1）用于向漏斗状中心反应器（1）的腔室内抽水，曝气泵（1-2）用于对漏斗状中心反应器（1）中的污水进行曝气；
所述浮岛模块单元（2-1）以拼装方式相互连接，并以拼装方式固定在所述漏斗状中心反应器（1）的上沿周围，漏斗状中心反应器（1）的上沿设置有导流结构（1-3），使得从所述漏斗状中心反应器（1）上沿溢出的水流入到所述浮岛模块单元（2-1）内；
所述浮岛模块单元（2-1）的本体为栽培容器，其底部具有出水口（2-2），外壁设置有拼接结构（2-3）用于固定周围的浮岛模块单元（2-1），在其内腔中放置栽培基质和种植水生植物；
（2）通过所述水泵（1-1）向漏斗状中心反应器（1）中抽水，至其容积的二分之一；
（3）按漏斗状中心反应器（1）中水量的1%~5%向所述漏斗状中心反应器（1）中投加菌剂，用曝气泵（1-2）持续曝气10-15小时进行菌剂复苏，将漏斗状中心反应器（1）抽满水；其中所述菌剂由菌胶团形成菌和根际促生菌组成；
（4）控制曝气泵（1-2）和水泵（1-1）交替运行：在菌剂所形成的生物絮团沉降至低于反应池二分之一深度时，开启水泵（1-1）进水使漏斗状中心反应器（1）中的上层水溢流排出并流入所述浮岛模块单元（2-1），溢流出的水中所含少量生物絮团被栽培基质截流，从而保证排出水的水质，并维持漏斗状中心反应器（1）中生物絮团的浓度，其中的根际促生菌促进所述浮岛模块单元（2-1）中的水生植物生长和适应待处理水体。
优选地，所述的方法，其特征在于：所述漏斗状中心反应器（1）还具有固定在其上沿上的支架（1-4），所述支架（1-4）顶部通过活动连接件安装有太阳能电力装置（1-5），用于对所述水泵（1-1）和曝气泵（1-2）提供电能。
优选地，所述的方法，其特征在于：其中所述太阳能电力装置（1-5）具有智能控制模块（1-6），所述智能控制模块（1-6）具有信号接受和发送装置，用于控制所述支架（1-4）、水泵（1-1）和曝气泵（1-2），根据情况远程调整所述太阳能电力装置（1-5）中的太阳能板的倾斜方向以及所述水泵（1-1）和曝气泵（1-2）的开关。
优选地，所述的方法，其特征在于：所述漏斗状中心反应器（1）的外壁和浮岛模块单元（2-1）的外壁设置有相互配合的卡扣（1-7）将浮岛模块单元（2-1）拼装在漏斗状中心反应器（1）的周围。
优选地，所述的方法，其特征在于：所述导流结构（1-3）是指所述漏斗状中心反应器（1）上沿上设置的一圈向外且向下倾斜的凸沿；漏斗状中心反应器（1）的外壁上的卡扣（1-7）设置在所述凸沿下方，以确保与漏斗状中心反应器（1）通过卡扣（1-7）连接的所述浮岛模块单元（2-1）的边沿处于所述凸沿之下。
优选地，所述的方法，其特征在于：所述菌胶团形成菌由Zoogloea sp.、Thauerasp.、Shinella sp.、Dechloromonas sp.、Acidovorax sp.中的一种或多种组成；
所述根际促生菌由Bacillus sp.、Staphylococcus sp.、Pseudomonas sp.、 Enterobacter sp.、Burkholderia sp中的一种或多种菌株组成；
优选地，所述的方法，其特征在于：所述菌剂是菌胶团形成菌与根际促生菌以4:1体积比混合而成；
其中菌胶团形成菌是将各菌胶团形成菌菌株分别在R2A或ZM培养基中扩大培养至稳定期，将菌液静置半小时，待其自然沉降后弃去上清，将各菌株的浓缩菌液以等体积比混合得到；
其中根际促生菌是各根际促生菌菌株在R2A或蒙金娜无机磷细菌液体培养基中扩大培养至稳定期，按体积比等比例混合后，离心收集菌体得到。
优选地，所述的方法，其特征在于：在步骤（3）中，在投入所述菌剂时，添加稀释的R2A或蒙金娜无机磷细菌液体培养基对菌剂进行复苏。
本发明的另一方面，提供上述方法中构建的人工浮岛，其特征在于：由漏斗状中心反应器（1）和多个浮岛模块单元（2-1）以拼装方式构成；
所述漏斗状中心反应器（1）的底部外侧设置有水泵（1-1），内侧设置有曝气泵（1-2），所述水泵（1-1）用于向漏斗状中心反应器（1）的腔室内抽水，曝气泵（1-2）用于对漏斗状中心反应器（1）中的污水进行曝气；
所述浮岛模块单元（2-1）以拼装方式相互连接，并以拼装方式固定在所述漏斗状中心反应器（1）的上沿周围，漏斗状中心反应器（1）的上沿设置有导流结构（1-3），使得从所述漏斗状中心反应器（1）上沿溢出的水能够流入到所述浮岛模块单元（2-1）内；
所述浮岛模块单元（2-1）的本体为栽培容器，其底部具有出水口（2-2），外壁设置有拼接结构（2-3）用于固定周围的浮岛模块单元（2-1），其内腔用于盛放栽培基质和承托水生植物。
优选地，所述的人工浮岛，其特征在于：所述漏斗状中心反应器（1）还具有固定在其上沿上的支架（1-4），所述支架（1-4）顶部通过活动连接件安装有太阳能电力装置（1-5），用于对所述水泵（1-1）和曝气泵（1-2）提供电能。
优选地，所述的人工浮岛，其特征在于：其中所述太阳能电力装置（1-5）具有智能控制模块（1-6），所述智能控制模块（1-6）具有信号接受和发送装置，用于控制所述支架（1-4）、水泵（1-1）和曝气泵（1-2），随时根据情况远程调整所述太阳能电力装置（1-5）中的太阳能板的倾斜方向以及所述水泵（1-1）和曝气泵（1-2）的开关。
优选地，所述的人工浮岛，其特征在于：所述漏斗状中心反应器（1）的外壁和浮岛模块单元（2-1）的外壁设置相互配合的卡扣（1-7）用于将浮岛模块单元（2-1）拼装在漏斗状中心反应器（1）的周围。
优选地，所述的人工浮岛，其特征在于：所述导流结构（1-3）是指所述漏斗状中心反应器（1）上沿上设置的一圈向外且向下倾斜的凸沿；漏斗状中心反应器（1）的外壁上的卡扣（1-7）设置在所述凸沿下方，以确保与漏斗状中心反应器（1）通过卡扣（1-7）连接的所述浮岛模块单元（2-1）的边沿处于所述凸沿之下。
本发明采用菌胶团微生物结合人工浮岛修复水体的方法，对构成人工浮岛的漏斗状中心反应器和浮岛结构及它们的相互配合方式上进行了特殊设计，确保能够实现本发明设计的水体处理过程：
在待处理水体中构建该人工浮岛后，从漏斗状中心反应器底部抽入待处理水，接种菌剂，通过对菌剂原位曝气使之快速形成适应受污染水体的微生物菌胶团，以此富集能高效降解污染物的微生物群落；抽满水后，曝气条件下微生物迅速生长繁殖，菌胶团形成菌通过吸附、包裹等方式原位富集能高效吸收、降解污染物质的微生物，并以微生物生物质的形式富集污染物中的碳、氮、磷和硫等元素从而净化漏斗状中心反应器中的水体；一段时间后暂停曝气泵，静置一段时间以确保菌胶团大部分沉降到漏斗状中心反应器的中下部，这时候启动水泵（1-1）从漏斗状中心反应器（1）底部抽入新的待处理水，同时漏斗状中心反应器（1）上部的水经漏斗状中心反应器（1）的导流结构（1-3）溢流至浮岛单元中，浮岛植物根系和栽培基质的过滤作用能够截留溢流出水中残余的生物絮团从而进一步提高出水水质，同时截留物中所含的根际促生菌促进浮岛植物对污染水体的适应性。
实际处理过程中，通过控制水泵、曝气泵的运行，使人工浮岛周围的待处理水体处于“被抽入漏斗状中心反应器（1）-净化-过滤-排回至水体”的循环处理过程中，大部分污染物在中心反应器（1）被胶菌团吸附、包裹等方式原位富集和降解，溢出的处理水中的污染物经过植物根系进一步截留，实现高效净化修复效果。如图1中，箭头表示水流方向。
实际处理过程中，一段时间后，通过更换浮岛植物和栽培基质来清除截留的生物絮团，保证浮岛的过滤能力和截留能力。
本发明的方法一方面能快速适应受污染严重的水体，并保证植物的正常生长；另一方面，通过菌胶团形成菌能原位富集土著高效脱氮除磷微生物，利用微生物的高效去除污染物的能力提升人工浮岛的净水效果，本发明所采用的菌胶团形成菌原位采集于待处理水体，避免了使用化学净水剂的二次污染，也无需担心位筛选的菌种的生物安全性；相比常规大量消耗菌剂的应急治污手段，本发明的特殊设计具有菌剂消耗低、效果持续稳定、能彻底去除污染物的优点。
在优选实施方案中，通过在漏斗状中心反应器（1）上空设置太阳能电力装置，使得本发明的方法能够自动运行和远程控制。
现有技术中，人工浮岛装置主要是通过改变形状、添加挂膜装置或通过增添加简单曝气系统来对浮岛的水处理性能进行改进，效果不明显，且难以达到预期需求。本发明的人工浮岛通过结合活性污泥法，接种菌剂后可用于净化大多污染水体，不仅能提高浮岛植物适应环境的能力，促进植物生长，而且能高效处理污水，将污染物彻底从水中去除，在应对局部污染修复方面效果明显。
本发明的方法及其采用的人工浮岛的设计整合了人工浮岛的自然生态修复体系和结构与活性污泥法处理污水的实用高效的特点，具有结构简单，操作便捷，适用植物范围宽泛，能较好地完成对污染水体的生态修复，兼具提升水生态环境质量、改善生态景观的功能。
附图说明
图1.是菌胶团微生物强化水体生态修复的人工浮岛结构示意图及应用原理示意；
图2.是菌胶团微生物强化水体生态修复的人工浮岛顶视示意图；
图3.是浮岛模块单元的主视图；
其中
1-漏斗状中心反应器、1-1 水泵、1-2 曝气泵、1-3导流结构、1-4支架、1-5太阳能电力装置、1-6智能控制模块、1-7卡扣；
2-1 浮岛模块单元、2-2出水口、2-3拼接结构；
其中带箭头线条表示水流方向。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1.菌剂的制备与净化效果测试
1-1.菌胶团形成菌筛选与鉴定
（1）样品采集与菌种的筛选：采集市政污水处理厂生化段的活性污泥或黑臭水体的底泥，用无菌水梯度稀释样品后，取10-3-10-6浓度的稀释液100μL涂布在R2A或ZM固体平板培养基上；将培养基置于25-30℃培养48-72小时，挑取培养后的平板上的单菌落接种至装有R2A或ZM液体培养基的好氧培养管中，于25-30℃、150-250rpm摇床中培养24-48小时，选取该条件下产絮状态良好的菌株，在R2A或ZM固体培养基上采用平板划线法获得纯化后菌种。
R2A培养基配方为（g/L）：酵母提取物0.5、可溶性淀粉0.5、蛋白胨0.5、丙酮酸钠0.3、酸水解酪素0.5、磷酸氢二钾0.3、葡萄糖0.5、无水硫酸镁0.024，pH为7.0±0.2；固体培养基添加1.5%的琼脂粉，经121℃高温高压灭菌20min制成。
ZM培养基配方为（g/L）：酵母提取物5.0、酸水解酪素5.0、磷酸氢二钾2.0、磷酸二氢钾1.0，pH为7.0±0.2；固体培养基添加1.5%的琼脂粉，经121℃高温高压灭菌20min 制成。
（2）菌种的鉴定：测定纯化后菌株的16S rRNA基因序列，经NCBI Blast比对确定其分类种属，筛选得到的菌胶团形成菌株包含Zoogloea sp 、Thauera sp.、Pelomonas sp.、Duganella sp., Mitsuararia sp.，Aquincola sp.、Shinella sp.、Dechloromonas sp.、Acidovorax sp.、Ideonella sp.、Inhella sp.、Undibacterium sp.和Microbacterium sp 。
（3）菌剂制备：将上述筛选的菌胶团形成菌株分别在R2A或ZM液体培养基中扩大培养至稳定期，将菌液静置30分钟，待其自然沉降后弃去上清，将各菌株的浓缩菌液以等体积比混合，即得到菌胶团形成菌的菌液。
1-2.菌胶团形成菌对污水的净化效果
为检测各菌株对污染河道的污水实际降解效果，实验中选取Zoogloea sp.、 Thauera sp.、Shinella sp.、Dechloromonas sp.、Acidovorax sp.为代表，以10倍稀释后的市政污水模拟污染河道污水，灭菌后分别按1%体积比例接种各菌株的稳定期菌液，在28℃，180rpm的培养条件下，培养24h后检测总磷、总氮、氨氮、COD的去除率，结果如表1所示。
表1 不同菌胶团形成菌对污水的净化效果
菌胶团形成菌 TN NH4+ TP COD
Zoogloea sp. 69% 52% 26% 77%
Thauera sp. 85% 68% 17% 88%
Shinella sp. 66% 46% 21% 94%
Dechloromonas sp. 57% 41% 11% 91%
Acidovorax sp. 83% 74% 14% 87%
其中Zoogloea sp.是市政活性污泥中的主要菌胶团形成菌，Thauera sp.、 Shinella sp.、Dechloromonas sp.在常规工业废水处理工艺中占比较高，对难降解有机物有较强的去除效果，Acidovorax sp.菌体形态较多，大多能脱氮除磷，且对众多水体异味物质和重金属有较好的去除效果。根据以上数据可知，各菌株对水体中主要污染物都有较好的去除效果，可以应对不同污染状况的污水。
1-3.菌胶团形成菌对黑臭水体异味物质的降解作用
为检测菌剂对黑臭水体异味物质的降解作用，实验中以黑臭水体中主要异味物质土腥素、2-甲基异茨醇、β-紫罗兰酮、β-环柠檬醛为唯一碳源配制无机盐培养基M9，以Zoogloea sp.、Shinella sp. 、Acidovorax sp.为试验菌株，分别按1%体积比例接种于含有5mg/L土腥素、5mg/L 2-甲基异茨醇、20mg/L β-紫罗兰酮和20mg/L β-环柠檬醛的M9培养基中，在28℃，180rpm的培养条件下培养24h后，取上清检测培养液中各异味物质的浓度，降解效果如表2。
M9培养成分为（g/L）：NH4Cl 1.0、NaCl 0.5、KH2NPO4 3.0、Na2PO4·7H2O 12.8、MgSO4·7H2O 0.5、CaCl2·2H2O 0.15。
表2 不同菌胶团形成菌对黑臭水体异味物质的降解作用
降解效率 Zoogloea sp. Shinella sp. Acidovorax sp.
二甲基异茨醇（2-MIB） 56% 87% 81%
β-环柠檬醛（β-Cyclocitral） 49% 99% 88%
土腥素（GSM） 63% 76% 85%
β-紫罗兰酮（β- Ionone） 47% 99% 75%
以上三种菌株对常见水体异味物质都有较好的降解作用，相比常用的向黑臭水体中投加化学药剂，采用微生物降解吸附的作用较温和，更符合生态环保的需求，适用于本发明。
在实际应用本发明的技术时，可以采用上述方法从待处理水体中的活性污泥中分离菌胶团形成菌种，即原位采集微生物菌种。
实施例2.根际促生菌的筛选及降解效果测试
2-1.根际促生菌筛选及鉴定：
（1）菌株的初筛：采集适量美人蕉根系和根际土壤样品置于含无菌水和玻璃珠的锥形瓶中，在25℃下150-250rpm震荡培养30min得到菌悬液，将菌液梯度稀释后涂布于R2A或蒙金娜无机磷细菌固体培养基上，置于25-30℃培养48-96h后，挑取培养后的平板上的单菌落接种至R2A或蒙金娜无机磷细菌液体培养基中，在25-30℃，150-250rpm摇床中培养24-48h，筛选出该培养条件下长势较好的菌株，编号保存。
所述蒙金娜无机磷细菌培养基成分为（g/L）：葡萄糖 10.0、(NH4)2SO4 0.5、MgSO4·7H2O 0.3、MnSO4·4H2O 0.03、KCl 0.3、FeSO4·7H2O 0.03、NaCl 0.3、Ca3(PO4)210.0、琼脂15.0；培养皿内pH为7.0-7.5。
（2）菌株的复筛：通过以下指标筛选出具有促生能力的优势菌株。
①溶磷能力定性测定：各待测菌株在LB培养基中活化，然后采用滴下法分别点接到蒙金娜无机磷固体培养基上，28℃恒温培养10天，根据溶磷圈直径与菌落直径的比值（D/d），判定各菌株溶磷能力强弱。
②吲哚乙酸(IAA)产生能力定性测定：各待测菌株分别接种到含有L-色氨酸（200mg/L）的LB液体培养基中，在28℃中180r/min 条件下震荡培养4天。取50μL菌悬液滴于白色陶瓷板上，同时加入等体积Salkowski比色液，将白色陶瓷板25℃暗光保存30min,如果颜色变红，表明能够产生IAA。
③1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶活力定性测定：各待测菌株接种于SMA固体培养基，选取传代5次仍能在以ACC为唯一氮源生长的菌株，即为具有ACC脱氨酶活力。
根据以上三个指标，选取所筛选的菌株中溶磷能力较强，能够产生IAA，且具有ACC脱氨酶活力的菌株，根据菌落大小、生长快慢等表型筛选具有促生能力的优势株。
（3）菌种的鉴定：测定纯化后菌株的16S rRNA基因序列，经NCBI Blast比对确定其分类种属，筛选得到的菌胶团形成菌株包含Bacillus sp.、Staphylococcus sp.、 Pseudomonas sp.、Enterobacter sp.和Burkholderia sp.。
2-2.根际促生菌的促生指标的定性检测
对筛选的菌株的促生指标的进行定性测定，判断筛选菌株是否具有相应促生能力。检测结果如下：
菌种 促生指标 溶磷能力 IAA产生能力 ACC脱氨酶活性
Bacillus sp. + + +
Staphylococcus sp. + + +
Pseudomonas sp. + + +
Enterobacter sp. + + +
Burkholderia sp. + + +
注：+表示阳性，-表示阴性。
实施例3. 人工浮岛的构建和应用
将实施例1所筛选的菌胶团形成菌株分别在R2A或ZM液体培养基中扩大培养至稳定期，静置沉淀菌体，弃去上清后按体积比等比例混合配制成菌剂A；
将实施例2所筛选的根际促生菌在R2A或蒙金娜无机磷细菌液体培养基中扩大培养至稳定期，按体积比等比例混合后，离心收集菌体得到菌剂B；
将菌剂A和菌剂B按稳定期的体积以4:1进行混合得到本实施例所需菌剂。
本发明处理污染水体的方法，具体步骤如下，
（1）在待处理水体中构建至少一个人工浮岛；
所述人工浮岛由漏斗状中心反应器（1）和多个浮岛模块单元（2-1）以拼装方式构成；
所述漏斗状中心反应器（1）的底部外侧设置有水泵（1-1），内侧设置有曝气泵（1-2），所述水泵（1-1）用于向漏斗状中心反应器（1）的腔室内抽水，曝气泵（1-2）用于对漏斗状中心反应器（1）中的污水进行曝气；
所述浮岛模块单元（2-1）以拼装方式相互连接，并以拼装方式固定在所述漏斗状中心反应器（1）的上沿周围，漏斗状中心反应器（1）的上沿设置有导流结构（1-3），使得从所述漏斗状中心反应器（1）上沿溢出的水流入到所述浮岛模块单元（2-1）内；
所述浮岛模块单元（2-1）的本体为栽培容器，其底部具有出水口（2-2），外壁设置有拼接结构（2-3）用于固定周围的浮岛模块单元（2-1），在其内腔中放置栽培基质和种植水生植物；
（2）通过所述水泵（1-1）向漏斗状中心反应器（1）中抽水，至其容积的二分之一；
（3）按漏斗状中心反应器（1）中水量的1%~5%向所述漏斗状中心反应器（1）中投加菌剂，用曝气泵（1-2）持续曝气10-15小时进行菌剂复苏，将漏斗状中心反应器（1）抽满水；其中所述菌剂由菌胶团形成菌和根际促生菌组成；
（4）控制曝气泵（1-2）和水泵（1-1）交替运行：在菌剂所形成的生物絮团沉降至低于反应池二分之一深度时，开启水泵（1-1）进水使漏斗状中心反应器（1）中的上层水溢流排出并流入所述浮岛模块单元（2-1），溢流出的水中所含少量生物絮团被栽培基质截流，从而保证排出水的水质，并维持漏斗状中心反应器（1）中生物絮团的浓度，其中的根际促生菌促进所述浮岛模块单元（2-1）中的水生植物生长和适应待处理水体。
在一些优选实施方案中，所述漏斗状中心反应器（1）还具有固定在其上沿上的支架（1-4），所述支架（1-4）顶部通过活动连接件安装有太阳能电力装置（1-5），用于对所述水泵（1-1）和曝气泵（1-2）提供电能。进一步地，其中所述太阳能电力装置（1-5）具有智能控制模块（1-6），所述智能控制模块（1-6）具有信号接受和发送装置，用于控制所述支架（1-4）、水泵（1-1）和曝气泵（1-2），根据情况远程调整所述太阳能电力装置（1-5）中的太阳能板的倾斜方向以及所述水泵（1-1）和曝气泵（1-2）的开关。
在一些优选实施方案中，所述漏斗状中心反应器（1）的外壁和浮岛模块单元（2-1）的外壁设置有相互配合的卡扣（1-7）将浮岛模块单元（2-1）拼装在漏斗状中心反应器（1）的周围。
在一些优选实施方案中，所述导流结构（1-3）是指所述漏斗状中心反应器（1）上沿上设置的一圈向外且向下倾斜的凸沿；漏斗状中心反应器（1）的外壁上的卡扣（1-7）设置在所述凸沿下方，以确保与漏斗状中心反应器（1）通过卡扣（1-7）连接的所述浮岛模块单元（2-1）的边沿处于所述凸沿之下。
在一些优选实施方案中，所述菌胶团形成菌由Zoogloea sp.、Thauera sp.、 Shinella sp.、Dechloromonas sp.、Acidovorax sp.中的一种或多种组成；
所述根际促生菌由Bacillus sp.、Staphylococcus sp.、Pseudomonas sp.、 Enterobacter sp.、Burkholderia sp中的一种或多种菌株组成；
在一些优选实施方案中，所述菌剂是菌胶团形成菌与根际促生菌以4:1体积比混合而成；
其中菌胶团形成菌是将各菌胶团形成菌菌株分别在R2A或ZM培养基中扩大培养至稳定期，将菌液静置半小时，待其自然沉降后弃去上清，将各菌株的浓缩菌液以等体积比混合得到；
其中根际促生菌是各根际促生菌菌株在R2A或蒙金娜无机磷细菌液体培养基中扩大培养至稳定期，按体积比等比例混合后，离心收集菌体得到。
在一些优选实施方案中，在步骤（3）中，在投入所述菌剂时，添加稀释的R2A或蒙金娜无机磷细菌液体培养基对菌剂进行复苏。
需要说明的是，上述实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (12)

1.一种采用菌胶团微生物结合人工浮岛修复水体的方法，步骤如下，
（1）在待处理水体中构建人工浮岛；
所述人工浮岛由漏斗状中心反应器（1）和多个浮岛模块单元（2-1）以拼装方式构成；
所述漏斗状中心反应器（1）的底部外侧设置有水泵（1-1），内侧设置有曝气泵（1-2），所述水泵（1-1）用于向漏斗状中心反应器（1）的腔室内抽水，曝气泵（1-2）用于对漏斗状中心反应器（1）中的污水进行曝气；
所述浮岛模块单元（2-1）以拼装方式相互连接，并以拼装方式固定在所述漏斗状中心反应器（1）的上沿周围，漏斗状中心反应器（1）的上沿设置有导流结构（1-3），使得从所述漏斗状中心反应器（1）上沿溢出的水流入到所述浮岛模块单元（2-1）内；
所述导流结构（1-3）是指所述漏斗状中心反应器（1）上沿上设置的一圈向外且向下倾斜的凸沿；
所述浮岛模块单元（2-1）的本体为栽培容器，其底部具有出水口（2-2），外壁设置有拼接结构（2-3）用于固定周围的浮岛模块单元（2-1），在其内腔中放置栽培基质和种植水生植物；
（2）通过所述水泵（1-1）向漏斗状中心反应器（1）中抽水，至其容积的二分之一；
（3）按漏斗状中心反应器（1）中水量的1%~5%向所述漏斗状中心反应器（1）中投加菌剂，用曝气泵（1-2）持续曝气10-15小时进行菌剂复苏，将漏斗状中心反应器（1）抽满水；其中所述菌剂由菌胶团形成菌和根际促生菌组成；
（4）控制曝气泵（1-2）和水泵（1-1）交替运行：在菌剂所形成的生物絮团沉降至低于反应池二分之一深度时，开启水泵（1-1）进水使漏斗状中心反应器（1）中的上层水溢流排出并流入所述浮岛模块单元（2-1），溢流出的水中所含生物絮团被栽培基质截流，从而保证排出水的水质，其中的根际促生菌促进所述浮岛模块单元（2-1）中的水生植物适应待处理水体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述漏斗状中心反应器（1）还具有固定在其上沿上的支架（1-4），所述支架（1-4）顶部通过活动连接件安装有太阳能电力装置（1-5），用于对所述水泵（1-1）和曝气泵（1-2）提供电能。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：其中所述太阳能电力装置（1-5）具有智能控制模块（1-6），所述智能控制模块（1-6）具有信号接受和发送装置，用于控制所述支架（1-4）、水泵（1-1）和曝气泵（1-2），根据情况远程调整所述太阳能电力装置（1-5）中的太阳能板的倾斜方向以及所述水泵（1-1）和曝气泵（1-2）的开关。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述漏斗状中心反应器（1）的外壁和浮岛模块单元（2-1）的外壁设置有相互配合的卡扣（1-7）将浮岛模块单元（2-1）拼装在漏斗状中心反应器（1）的周围。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述漏斗状中心反应器（1）的外壁上的卡扣（1-7）设置在所述凸沿下方，以确保与漏斗状中心反应器（1）通过卡扣（1-7）连接的所述浮岛模块单元（2-1）的边沿处于所述凸沿之下。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述菌胶团形成菌由Zoogloea sp.、 Thauera sp.、Shinella sp.、Dechloromonas sp.、Acidovorax sp.中的一种或多种组成；
所述根际促生菌由Bacillus sp.、Staphylococcus sp.、Pseudomonas sp.、 Enterobacter sp.、Burkholderia sp.中的一种或多种菌株组成。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述菌剂是菌胶团形成菌与根际促生菌以4:1体积比混合而成；
其中菌胶团形成菌是将各菌胶团形成菌菌株分别在R2A或ZM培养基中扩大培养至稳定期，将菌液静置半小时，待其自然沉降后弃去上清，将各菌株的浓缩菌液以等体积比混合得到；
其中根际促生菌是各根际促生菌菌株在R2A或蒙金娜无机磷细菌液体培养基中扩大培养至稳定期，按体积比等比例混合后，离心收集菌体得到。
8.一种菌胶团微生物强化水体生态修复的人工浮岛，其特征在于：由漏斗状中心反应器（1）和多个浮岛模块单元（2-1）以拼装方式构成；
所述漏斗状中心反应器（1）的底部外侧设置有水泵（1-1），内侧设置有曝气泵（1-2），所述水泵（1-1）用于向漏斗状中心反应器（1）的腔室内抽水，曝气泵（1-2）用于对漏斗状中心反应器（1）中的污水进行曝气；
所述浮岛模块单元（2-1）以拼装方式相互连接，并以拼装方式固定在所述漏斗状中心反应器（1）的上沿周围，漏斗状中心反应器（1）的上沿设置有导流结构（1-3），使得从所述漏斗状中心反应器（1）上沿溢出的水能够流入到所述浮岛模块单元（2-1）内；
所述导流结构（1-3）是指所述漏斗状中心反应器（1）上沿上设置的一圈向外且向下倾斜的凸沿；
所述浮岛模块单元（2-1）的本体为栽培容器，其底部具有出水口（2-2），外壁设置有拼接结构（2-3）用于固定周围的浮岛模块单元（2-1），其内腔用于盛放栽培基质和承托水生植物。
9.根据权利要求8所述的人工浮岛，其特征在于：所述漏斗状中心反应器（1）还具有固定在其上沿上的支架（1-4），所述支架（1-4）顶部通过活动连接件安装有太阳能电力装置（1-5），用于对所述水泵（1-1）和曝气泵（1-2）提供电能。
10.根据权利要求9所述的人工浮岛，其特征在于：其中所述太阳能电力装置（1-5）具有智能控制模块（1-6），所述智能控制模块（1-6）具有信号接受和发送装置，用于控制所述支架（1-4）、水泵（1-1）和曝气泵（1-2），随时根据情况远程调整所述太阳能电力装置（1-5）中的太阳能板的倾斜方向以及所述水泵（1-1）和曝气泵（1-2）的开关。
11.根据权利要求9所述的人工浮岛，其特征在于：所述漏斗状中心反应器（1）的外壁和浮岛模块单元（2-1）的外壁设置相互配合的卡扣（1-7）用于将浮岛模块单元（2-1）拼装在漏斗状中心反应器（1）的周围。
12.根据权利要求11所述的人工浮岛，其特征在于：漏斗状中心反应器（1）的外壁上的卡扣（1-7）设置在所述凸沿下方，以确保与漏斗状中心反应器（1）通过卡扣（1-7）连接的所述浮岛模块单元（2-1）的边沿处于所述凸沿之下。
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