CN115417508A - 一种底泥高效微生物修复剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种底泥高效微生物修复剂及其制备方法，该修复剂包括以下组分：无机载体、微生物菌群、酶制剂和培养基质，且上述组分包含以下重量份：10‑50份无机载体、5‑30份微生物菌群、1‑10份酶制剂和10‑40份培养基质。其目的是：用来解决背景技术中指出的现在的原位修复水体过程中，普通的带有微生物的修复剂在修复黑臭底泥过程中，微生物大部分直接混合在一起，导致微生物相互竞争，使部分微生物没有发挥相应的作用，从而导致治理效果不佳的问题。

Description

一种底泥高效微生物修复剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种底泥高效微生物修复剂及其制备方法。

背景技术

因农业面源污染、工业污染和生活污水未经处理或不达标排放到自然水体中，使自然水体中出现大量的有机质、N、P等污染物，使水体富营养化，从而使水体出现黑臭水体淤泥，发黒发臭的水体及淤泥，严重威胁到了水体生态系统及人居环境。

目前，原位修复受污染水体和底泥是环保领域新近发展起来的一项技术，是利用微生物、物理、化学或电化学等方法处理污水体与底泥中的污染物，无需将受污染的水体和底泥引出，可对受污染水体和底泥进行原位处理，减少了治理成本和二次污染，前景较好。在原位修复过程中，底泥修复剂的种类主要有两种，一种是具有吸附固化功能的修复剂，另一种修复剂是带有微生物的修复剂。常用的具有吸附固化功能的修复剂的原理是运用物理化学方法通过吸附、固化、絮凝等作用减少底泥污染物以及向水体中释放的量。但这种修复剂指标不治本，其仅能对底泥内部进行固化，确保对内部污染物形成固锁而不析出，但并没有彻底消减污染物。为消除污染物，通常会采用叠加化学方法的方式，利用化合反应清楚底泥或修复剂吸附的化学污染物，但化学试剂的大量使用会造成环境以及水体的二次污染。对于带有微生物的修复剂，黑臭底泥环境是个复杂的环境，不同微生物在不同环境中作用效果不同，绝大多数的微生物菌针对性不强，造成治理效果不佳。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种底泥高效微生物修复剂及其制备方法，用来解决背景技术中指出的现在的原位修复水体过程中，普通的带有微生物的修复剂在修复黑臭底泥过程中，微生物大部分直接混合在一起，导致微生物相互竞争，使部分微生物没有发挥相应的作用，从而导致治理效果不佳的问题。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种底泥高效微生物修复剂，包括以下组分：无机载体、微生物菌群、酶制剂和培养基质。

进一步，所述组分包含以下重量份：10-50份无机载体、5-30份微生物菌群、1-10份酶制剂和10-40份培养基质。

通过先将微生物菌群与酶制剂以及培养基质负载在无机载体内，使无机载体能够分层缓释微生物菌群，从而使相应的微生物均能起到作用，避免微生物相互竞争，导致的部分微生物死亡，使的微生物对黑臭水体以及底泥的治理效果更佳。

进一步，所述无机载体为改性电气石、改性沸石、改性硅藻土和活性炭中的一种或多种。

改性电气石、改性沸石、改性硅藻土和活性炭均具有吸附性能，使无机载体能够将微生物菌群、酶制剂和培养基质吸附，一方面，便于保存，更一方面，使修复剂在工作时，无机载体能够分层缓释微生物菌群，从而更有利于微生物菌群对底泥的修复。

进一步，所述无机载体为改性硅藻土和活性炭的混合物，所述改性硅藻土的粒径为 300-800目，所述活性炭的粒径为500-1500目，所述改性硅藻土和活性炭的混合比例为1： (1-2)。

通过选用不同粒径的改性硅藻土和活性炭，一方面，使改性硅藻土能够将活性炭吸附，便于无机载体沉入底泥中，另一方面，通过活性炭将微生物菌群、酶制剂和培养基质吸附，不会损伤微生物菌群的活性。

进一步，所述改性硅藻土的具体步骤如下：将硅藻土置于稀酸溶液中，超声10min，超声完成后，去离子水浸泡，捞出、干燥，将干燥后的硅藻土加入钛酸酯偶联剂，于50℃的条件下，搅拌10min，搅拌完成后，烘干，得到改性硅藻土。

通过先将硅藻土用稀酸溶解，有利于打开硅藻土的空间，在通过钛酸酯偶联剂的改性，有利于对活性炭的牢固吸附。

进一步，所述微生物菌群包括酵母菌、芽孢杆菌、硝化细菌、反硝化细菌、丁酸梭菌和 EM菌中的一种或多种。

进一步，所述酶制剂为蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶中的一种或多种。

进一步，所述培养基质为天然培养基、合成培养基、半合成培养基的一种或多种。

本申请还公开了一种底泥高效微生物修复剂的制备方法，包括上述所述的原料，还包括以下步骤：

S1、将硝化细菌和培养基质混合，于25-28℃的条件下培养3-5天，再加入酶制剂均匀洒在培养基质上，并将培养后的硝化细菌和培养基质并制备成微粒，在于低温条件下，静置 6-24h，备用；

S2、将反硝化细菌、酵母菌、芽孢杆菌和丁酸梭菌分别和培养基质混合，于25-28℃的条件下培养过夜，再加入酶制剂均匀洒在每个每个培养基质上，再将培养后的反硝化细菌、酵母菌、芽孢杆菌和丁酸梭菌和培养基质分别制备成微粒，于低温条件下，静置6-24h，备用；

S3、将活性炭置于清水中，将酵母菌微粒加入清水中，超声5-10min，再将活性炭捞出，再置于清水中，将丁酸梭菌微粒加入清水中，再次超声3-5min，再加入芽孢杆菌微粒，再次超声1-3min，再次加入反硝化细菌微粒，超声1-3min，将酵母菌微粒、丁酸梭菌微粒、芽孢杆菌微粒和反硝化细菌微粒依次分层吸附在活性炭内，备用；

S4、将改性硅藻土置于清水中，加入S3步骤中的活性炭和硝化细菌微粒，超声1-3min，超声后，抽滤，将抽滤后的沉淀置于阴凉处，低温阴干，得到修复剂。

通过先将微生物菌培养，使微生物繁殖达到最大量，再通过加入酶制剂，并将微生物菌与酶制剂通过培养基质制备成微粒，使微生物具有能量基质，在保存过程中，微生物不会死亡，再通过活性炭依次将酵母菌微粒、丁酸梭菌微粒、芽孢杆菌微粒和反硝化细菌微粒吸附，使酵母菌微粒、酸梭菌微粒、芽孢杆菌微粒和反硝化细菌微粒分层吸附在活性炭内，从而使微生物在治理底泥及黑臭水体时，能够分层释放，并通过酶制剂促进微生物菌对底泥以及黑臭水体的降解，从而使每一层的微生物均能够对底泥以及黑臭水体进行降解，从而达到治理效果更佳的效果，再通过改性硅藻土将活性炭吸附，使修复剂能够沉入水底，从而对底泥以及黑臭水体能够修复，且不会带来副作用。

本发明的有益效果：

通过酵母菌能够分解单糖、多糖等有机物，丁酸梭菌不仅能够降解氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等有毒有害物质，还能够分解淤泥、消除恶臭、降低COD，芽孢杆菌能够分解纤维素、硫化氢，并能够产生蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶、淀粉酶等，硝化细菌和反硝化细菌，能够将有机氮、磷和氨氮降解，并分解成氮气等无害气体，通过将酵母菌微粒、丁酸梭菌微粒、芽孢杆菌微粒和反硝化细菌微粒依次吸附在活性炭内，再将硝化细菌微粒吸附在硅藻土和活性炭内，使修复剂能够沉入底泥中，使修复剂在工作时，硝化细菌微粒能够先工作，将有机氮、磷和氨氮降解成亚硝酸盐，再通过反硝化细菌微粒将亚硝酸盐分解为氮气，再通过芽孢杆菌微粒降解纤维素等沉降的植物残渣，再通过丁酸梭菌微粒将再次降解氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等，并使底泥形成稳定黄色稳定层，最后再通过酵母菌分解剩下的糖类的物质，从而使修复剂能够有效的降低底泥中有机质、总氮和硫化物等有害物质，并能形成稳定的黄色稳定层，底泥高效微生物修复剂不仅能快速降低底泥污染物，遏制内源污染，还能提高水中有机物、氨氮等的去除能力，尤其针对工业发达地区河涌湖泊等黑臭水体中不易分解的各类成分，能快速消除河涌湖泊等黑臭水体淤泥等，不产生硫化氢，可减除毒性臭气。

附图说明

图1是本发明一种底泥高效微生物修复剂修复胭脂湖的黑臭水体以及底泥时的结果图；

图2是本发明一种底泥高效微生物修复剂修复胭脂湖的黑臭水体以及底泥时的测试结果图；

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：

实施例1，底泥高效微生物修复剂的制备方法一

本申请实施例中，选用5质量份的孔径为200-300nm，粒径为300目的硅藻土，5质量份的孔径在100-200nm，粒径为500目的活性炭、0.5质量份的巴斯酵母菌、1质量份的枯草芽孢杆菌、1.5质量份的丁酸梭菌、1.5质量份的反硝化细菌和1.5质量份的硝化细菌、0.2质量份的淀粉酶制剂、0.3质量份的蛋白酶制剂、0.3质量份的脂肪酶制剂、0.25质量份的纤维素酶制剂和0.4质量份的糖化酶制剂、10质量份的普通琼脂培养基。

硅藻土改性时，具体包括以下步骤：将10质量份的硅藻土置于0.1mol/L的稀盐酸溶液中，超声10min，超声完成后，去离子水浸泡20min，捞出、于100℃的条件下置于烘箱内干燥，将干燥后的硅藻土加入2质量份的钛酸酯偶联剂，于50℃的条件下，搅拌10min，搅拌完成后，烘干，得到改性硅藻土。

S1、将1.5质量份的硝化细菌置于2质量份的琼脂培养基中，于25-28℃的条件下培养 3-5天，再加入0.2质量份的淀粉酶制剂、0.3质量份的蛋白酶制剂、0.3质量份的脂肪酶制剂和0.4质量份的糖化酶制剂均匀洒在琼脂培养基上，并将培养后的硝化细菌和琼脂培养基制备成微粒，使琼脂培养基将硝化细菌以及酶制剂包裹，在于5℃的条件下，静置6h，备用；

S2、将1.5质量份的反硝化细菌、0.5质量份的巴斯酵母菌、1质量份的枯草芽孢杆菌和 1.5质量份的丁酸梭菌分别置于2质量份的琼脂培养基上，于25-28℃的条件下培养过夜，再加入0.2质量份的淀粉酶制剂、0.3质量份的蛋白酶制剂、0.3质量份的脂肪酶制剂、0.25质量份的纤维素酶制剂和0.4质量份的糖化酶制剂，均匀洒在每个琼脂培养基上，再将培养后的反硝化细菌、酵母菌、芽孢杆菌和丁酸梭菌和培养基质分别制备成微粒，使琼脂培养基将每种微生物以及酶制剂包裹，于5℃的条件下，静置6h，备用；

S3、将5质量份的活性炭置于足量清水中，将S2步骤中的酵母菌微粒加入清水中，于100W 的条件下，超声5min，再将活性炭捞出，再置于足量清水中，将S2步骤中的丁酸梭菌微粒加入清水中，再次于100W的条件下超声3min，再加入S2步骤中的芽孢杆菌微粒，再次于100W 的超声1min，再次加入S2步骤中的反硝化细菌微粒，于100W的条件下超声1min，从而将酵母菌微粒、丁酸梭菌微粒、芽孢杆菌微粒和反硝化细菌微粒依次分层吸附在活性炭内，备用；

S4、将5质量份的改性硅藻土置于清水中，加入S3步骤中的活性炭和硝化细菌微粒，于 100W超声1min，超声后，抽滤，将抽滤后的沉淀置于阴凉处，低温阴干，得到修复剂。

实施例2，底泥高效微生物修复剂的制备方法二

本实施例中，选用10质量份的孔径为200-300nm，粒径为300目的硅藻土，20质量份的孔径在100-200nm，粒径为500目的活性炭、1质量份的巴斯酵母菌、1.5质量份的枯草芽孢杆菌、2质量份的丁酸梭菌、2质量份的反硝化细菌和2质量份的硝化细菌、0.5质量份的淀粉酶制剂、0.5质量份的蛋白酶制剂、0.5质量份的脂肪酶制剂、0.4质量份的纤维素酶制剂和0.6质量份的糖化酶制剂、17.5质量份的普通琼脂培养基。

本实施例中，硅藻土的改性方法与实施例一中的改性方法相同，不同之处在于硅藻土的量不同。

S1、将2质量份的硝化细菌置于3.5质量份的琼脂培养基中，于25-28℃的条件下培养 3-5天，再加入0.5质量份的淀粉酶制剂、0.5质量份的蛋白酶制剂、0.5质量份的脂肪酶制剂和0.6质量份的糖化酶制剂均匀洒在琼脂培养基上，并将培养后的硝化细菌和琼脂培养基制备成微粒，使琼脂培养基将硝化细菌以及酶制剂包裹，在于5℃的条件下，静置10h，备用；

S2、将2质量份的反硝化细菌、1质量份的巴斯酵母菌、1.5质量份的枯草芽孢杆菌、2 质量份的丁酸梭菌分别置于3.5质量份的琼脂培养基上，于25-28℃的条件下培养过夜，再加入0.5质量份的淀粉酶制剂、0.5质量份的蛋白酶制剂、0.5质量份的脂肪酶制剂、0.4质量份的纤维素酶制剂和0.6质量份的糖化酶制剂，均匀洒在每个琼脂培养基上，再将培养后的反硝化细菌、酵母菌、芽孢杆菌和丁酸梭菌和培养基质分别制备成微粒，使琼脂培养基将每种微生物以及酶制剂包裹，于5℃的条件下，静置10h，备用；

S3、将20质量份的活性炭置于足量清水中，将S2步骤中的酵母菌微粒加入清水中，于110W的条件下，超声7min，再将活性炭捞出，再置于足量清水中，将S2步骤中的丁酸梭菌微粒加入清水中，再次于110W的条件下超声4min，再加入S2步骤中的芽孢杆菌微粒，再次于110W的超声2min，再次加入S2步骤中的反硝化细菌微粒，于110W的条件下超声2min，从而将酵母菌微粒、丁酸梭菌微粒、芽孢杆菌微粒和反硝化细菌微粒依次分层吸附在活性炭内，备用；

S4、将10质量份的改性硅藻土置于清水中，加入S3步骤中的活性炭和硝化细菌微粒，于 110W超声2min，超声后，抽滤，将抽滤后的沉淀置于阴凉处，低温阴干，得到修复剂。

实施例3，底泥高效微生物修复剂的制备方法三

本实施例中，选用20质量份的孔径为200-300nm，粒径为300目的硅藻土，30质量份的孔径在100-200nm，粒径为500目的活性炭、2质量份的巴斯酵母菌、3质量份的枯草芽孢杆菌、3质量份的丁酸梭菌、3质量份的反硝化细菌和3质量份的硝化细菌、0.8质量份的淀粉酶制剂、0.8质量份的蛋白酶制剂、0.8质量份的脂肪酶制剂、0.6质量份的纤维素酶制剂和1质量份的糖化酶制剂、25质量份的普通琼脂培养基。

本实施例中，硅藻土的改性方法与实施例一中的改性方法相同，不同之处在于硅藻土的量不同。

S1、将3质量份的硝化细菌置于5质量份的琼脂培养基中，于25-28℃的条件下培养3-5 天，再加入0.8质量份的淀粉酶制剂、0.8质量份的蛋白酶制剂、0.8质量份的脂肪酶制剂和 1质量份的糖化酶制剂均匀洒在琼脂培养基上，并将培养后的硝化细菌和琼脂培养基制备成微粒，使琼脂培养基将硝化细菌以及酶制剂包裹，在于5℃的条件下，静置12h，备用；

S2、将3质量份的反硝化细菌、2质量份的巴斯酵母菌、3质量份的枯草芽孢杆菌、3质量份的丁酸梭菌分别置于5质量份的琼脂培养基上，于25-28℃的条件下培养过夜，再加入0.8 质量份的淀粉酶制剂、0.8质量份的蛋白酶制剂、0.8质量份的脂肪酶制剂、0.8质量份的纤维素酶制剂和1质量份的糖化酶制剂，均匀洒在每个琼脂培养基上，再将培养后的反硝化细菌、酵母菌、芽孢杆菌和丁酸梭菌和培养基质分别制备成微粒，使琼脂培养基将每种微生物以及酶制剂包裹，于5℃的条件下，静置12h，备用；

S3、将30质量份的活性炭置于足量清水中，将S2步骤中的酵母菌微粒加入清水中，于 120W的条件下，超声10min，再将活性炭捞出，再置于足量清水中，将S2步骤中的丁酸梭菌微粒加入清水中，再次于120W的条件下超声5min，再加入S2步骤中的芽孢杆菌微粒，再次于120W的超声3min，再次加入S2步骤中的反硝化细菌微粒，于120W的条件下超声3min，从而将酵母菌微粒、丁酸梭菌微粒、芽孢杆菌微粒和反硝化细菌微粒依次分层吸附在活性炭内，备用；

S4、将20质量份的改性硅藻土置于清水中，加入S3步骤中的活性炭和硝化细菌微粒，于 120W超声3min，超声后，抽滤，将抽滤后的沉淀置于阴凉处，低温阴干，得到修复剂。

实施例1-3中均能够制备出的本申请实施例中的修复剂，其中，实施例2为最佳实施例，以实施例2中制备出的修复剂对试验室内对黑臭水体以及底泥进行修复，结果如图1所示，表明，本实施例中制备出的修复剂能够有效的降低底泥中有机质、总氮和硫化物等有害物质，并能形成稳定的黄色稳定层，底泥高效微生物修复剂不仅能快速降低底泥污染物，遏制内源污染，还能提高水中有机物、氨氮等的去除能力，尤其针对工业发达地区河涌湖泊等黑臭水体中不易分解的各类成分，能快速消除河涌湖泊等黑臭水体淤泥等，不产生硫化氢，可减除毒性臭气。

对实施例2在黑臭水体以及底泥进行修复时，对氨氮、COD、总氮进行测试，测试结果如图2所示，通过图2表格中的数据可知，本申请制备出的修复剂能够有效降低黑臭水体中的氨氮、COD和总氮，进而能够说明，通过本申请中的修复剂的制备方法，能够使微生物菌群分层释放相应的微生物，使微生物对黑臭水体以及底泥进行有效修复。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.一种底泥高效微生物修复剂，其特征在于，包括以下组分：无机载体、微生物菌群、酶制剂和培养基质。

2.根据权利要求1所述的一种底泥高效微生物修复剂，其特征在于，所述组分包含以下重量份：10-50份无机载体、5-30份微生物菌群、1-10份酶制剂和10-40份培养基质。

3.根据权利要求1所述的一种底泥高效微生物修复剂，其特征在于，所述无机载体为改性电气石、改性沸石、改性硅藻土和活性炭中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的一种底泥高效微生物修复剂，其特征在于，所述无机载体为改性硅藻土和活性炭的混合物，所述改性硅藻土的粒径为300-800目，所述活性炭的粒径为500-1500目，所述改性硅藻土和活性炭的混合比例为1：(1-2)。

5.根据权利要求3所述的一种底泥高效微生物修复剂，其特征在于，所述改性硅藻土的具体步骤如下：将硅藻土置于稀酸溶液中，超声10min，超声完成后，去离子水浸泡，捞出、干燥，将干燥后的硅藻土加入钛酸酯偶联剂，于50℃的条件下，搅拌10min，搅拌完成后，烘干，得到改性硅藻土。

6.根据权利要求1所述的一种底泥高效微生物修复剂，其特征在于，所述微生物菌群包括酵母菌、芽孢杆菌、硝化细菌、反硝化细菌、丁酸梭菌和EM菌中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种底泥高效微生物修复剂，其特征在于，所述酶制剂为蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种底泥高效微生物修复剂，其特征在于，所述培养基质为天然培养基、合成培养基、半合成培养基的一种或多种。

9.一种底泥高效微生物修复剂的制备方法，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的原料，还包括以下步骤：

S1、将硝化细菌和培养基质混合，于25-28℃的条件下培养3-5天，再加入酶制剂均匀洒在培养基质上，并将培养后的硝化细菌和培养基质并制备成微粒，在于低温条件下，静置6-24h，备用；

S2、将反硝化细菌、酵母菌、芽孢杆菌和丁酸梭菌分别和培养基质混合，于25-28℃的条件下培养过夜，再加入酶制剂均匀洒在每个培养基质上，再将培养后的反硝化细菌、酵母菌、芽孢杆菌和丁酸梭菌和培养基质分别制备成微粒，于低温条件下，静置6-24h，备用；

S3、将活性炭置于清水中，将酵母菌微粒加入清水中，超声5-10min，再将活性炭捞出，再置于清水中，将丁酸梭菌微粒加入清水中，再次超声3-5min，再加入芽孢杆菌微粒，再次超声1-3min，再次加入反硝化细菌微粒，超声1-3min，将酵母菌微粒、丁酸梭菌微粒、芽孢杆菌微粒和反硝化细菌微粒依次分层吸附在活性炭内，备用；

S4、将改性硅藻土置于清水中，加入S3步骤中的活性炭和硝化细菌微粒，超声1-3min，超声后，抽滤，将抽滤后的沉淀置于阴凉处，低温阴干，得到修复剂。

10.根据权利要求9所述的一种底泥高效微生物修复剂的制备方法，其特征在于，所述S3和S4步骤中，超声的功率为100-120W。

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