專利名稱：一種生物強(qiáng)化修復(fù)景觀水體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種修復(fù)水體的方法。
背景技術(shù)：
景觀水體可以美化環(huán)境和調(diào)節(jié)小環(huán)境生態(tài)氣候，但因其中的水處于靜止或 流動性差的封閉緩流狀態(tài)，所以自身凈化能力差，污染度高。
為了修復(fù)受污染景觀水體目前國際上采用的技術(shù)有化學(xué)方法、物理方法 和生物-生態(tài)方法?；瘜W(xué)方法加入化學(xué)藥劑殺藻，加入鐵鹽促進(jìn)磷的沉淀， 加入石灰脫氮等；雖然化學(xué)方法可以在短時間內(nèi)產(chǎn)生凈水效果，但對后期水生 生態(tài)產(chǎn)生不良影響，而且增加了水體其它污染負(fù)荷。物理方法疏挖底泥，機(jī) 械除藻，引水沖淤等；但存在費(fèi)用高、耗時耗能、維持時間很短的缺陷，而且 不適合大面積景觀水體修復(fù)。生物-生態(tài)方法投加微生物制劑抑制藻類生長， 放養(yǎng)控藻型生物和構(gòu)建水生植被；生物-生態(tài)方法除污速度慢，而且易產(chǎn)生內(nèi) 源性污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決目前景觀水體修復(fù)中存在的化學(xué)藥劑影響水生 生態(tài)、增加水體其它污染負(fù)荷，物理方法費(fèi)用高、耗時耗能、維持時間很短以 及生物-生態(tài)方法除污速度慢、且易產(chǎn)生內(nèi)源性污染的缺陷，而提供的一種生 物強(qiáng)化修復(fù)景觀水體的方法。
生物強(qiáng)化修復(fù)景觀水體按以下步驟進(jìn)行a.功能菌篩選從需要修復(fù)的污 染水體中篩選亞硝酸氧化菌、氨氧化菌和聚磷菌；b.功能菌馴化亞硝酸氧化 菌、氨氧化菌和聚磷菌分別先用普通牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基培養(yǎng)，然后用馴化培 養(yǎng)基培養(yǎng)；C.功能菌擴(kuò)大培養(yǎng)與覆掛將經(jīng)過馴化的亞硝酸氧化菌、氨氧化菌
和聚磷菌按l :2:1的數(shù)量比混合后擴(kuò)大培養(yǎng)，混合功能菌菌群數(shù)為1()8個/mL
覆掛于濾床基質(zhì)上；d.凈化動態(tài)或靜態(tài)凈化，即可出水；其中步驟b中馴化 培養(yǎng)基是用污染水體水逐步替代牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，直至完全用污染水體水 作為培養(yǎng)基。
本發(fā)明修復(fù)景觀水體的方法不添加化學(xué)藥劑和微生物制劑，不僅節(jié)約了水 體修復(fù)成本，而且不影響水生生態(tài)、不增加其它污染負(fù)荷。本發(fā)明修復(fù)景觀水 體的方法運(yùn)行成本低、省時節(jié)能、除污速度快，且抑制內(nèi)源污染釋放，阻斷削 弱外源污染，可循環(huán)使用，長期保持水體質(zhì)量，是一種具有高效凈化及多層次 景觀水體的修復(fù)方法。


圖1是本發(fā)明濾床結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是具體實(shí)施方式
十一中對比試驗(yàn) 皿4+-^^濃度檢測圖，圖2中" "曲線為第一組各取樣點(diǎn)檢測曲線，"□"為 第三組各取樣點(diǎn)檢測曲線，"△"為第三組各取樣點(diǎn)檢測曲線；圖3是具體實(shí) 施方式十一中對比試驗(yàn)N02—-N濃度檢測圖，圖3中" "曲線為第一組各取 樣點(diǎn)檢測曲線，"□"為第三組各取樣點(diǎn)檢測曲線，"△"為第三組各取樣點(diǎn)檢 測曲線；圖4是具體實(shí)施方式
十一中對比試驗(yàn)TN濃度檢測圖，圖4中"^" 曲線為第一組各取樣點(diǎn)檢測曲線，"□"為第三組各取樣點(diǎn)檢測曲線，"△"為 第三組各取樣點(diǎn)檢測曲線；圖5是具體實(shí)施方式
十一中對比試驗(yàn)TP濃度檢測 圖，圖5中" "曲線為第一組各取樣點(diǎn)檢測曲線，"□"為第三組各取樣點(diǎn) 檢測曲線，"△"為第三組各取樣點(diǎn)檢測曲線。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式生物強(qiáng)化修復(fù)景觀水體按以下步驟進(jìn)行a. 功能菌篩選從需要修復(fù)的污染水體中篩選亞硝酸氧化菌、氨氧化菌和聚磷菌; b.功能菌馴化亞硝酸氧化菌、氨氧化菌和聚磷菌分別先用普通牛肉膏蛋白胨 培養(yǎng)基培養(yǎng)，然后用馴化培養(yǎng)基培養(yǎng)；C.功能菌擴(kuò)大培養(yǎng)與覆掛將經(jīng)過馴化
的亞硝酸氧化菌、氨氧化菌和聚磷菌按1:2:1的數(shù)量比混合后擴(kuò)大培養(yǎng)，混
合功能菌菌群數(shù)為10S個/mL覆掛于濾床基質(zhì)上；d.凈化動態(tài)或靜態(tài)凈化， 即可出水；其中步驟b中馴化培養(yǎng)基是用污染水體水逐步替代牛肉膏蛋白胨培 養(yǎng)基，直至完全用污染水體水作為培養(yǎng)基。
本實(shí)施方式生物強(qiáng)化修復(fù)景觀水體的方法遵循生態(tài)學(xué)原則，從物質(zhì)的輸入 和輸出兩方面同時進(jìn)行生態(tài)調(diào)控，通過物理吸附、氧化分解和生境調(diào)控去除水 體中的污染物。本發(fā)明修復(fù)景觀水體所用的功能菌經(jīng)過人工馴化(強(qiáng)化)，提 高了生物轉(zhuǎn)化降解污染物的能力。
本實(shí)施方式功能菌篩選
1、 氨氧化菌
將菌株接種于亞硝化液體培養(yǎng)基，在17。C的條件下培養(yǎng)7 14天，然后向 培養(yǎng)基中滴加1滴加格里斯試劑(Griess reagent)甲液和1滴加格里斯試劑乙 液，有亞硝酸存在的培養(yǎng)基呈現(xiàn)紅色，證明該培養(yǎng)基中的菌株為氨氧化菌。
2、 亞硝酸氧化菌
去除培養(yǎng)物中的N(V，并在培養(yǎng)物中加入5 8滴醋酸使之酸化，再加入 3 4?；前匪?對氨基苯磺酸)，當(dāng)培養(yǎng)液中無氣體生成時再加入1粒磺胺酸 (培養(yǎng)液中N(V全部轉(zhuǎn)化為N2逸去)；滴加格里斯試劑，選擇不呈現(xiàn)紅色的 培養(yǎng)液向其中滴加二苯胺試劑，培養(yǎng)液為藍(lán)色的證明該培養(yǎng)基中的菌株為亞硝 酸氧化菌。
3、 聚磷菌
在33。C條件下培養(yǎng)進(jìn)行好氧吸磷試驗(yàn)，分別取培養(yǎng)24h的菌液10mL過濾， 取無菌濾液利用鉬銻抗分光光度法測定接種后總磷含量的變化；選擇吸磷率 60%以上菌株作為聚磷功能菌。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是:步驟c中濾床基質(zhì)從上至下由厚4 5cm的砂子層1 、厚25 27cm 的沸石層2和厚5 6cm的爐渣層3組成，在濾床中間縱向設(shè)有隔板4，隔板4 貫穿砂子層1和沸石層2。其它歩驟及參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
爐渣主要成分為石英、菱鐵礦、氧化鈣和方解石，對磷酸鹽有較強(qiáng)的吸附 性能。爐渣通過化學(xué)結(jié)合使磷酸鹽鈍化、沉淀，達(dá)到去除景觀水體中磷酸鹽污 染物的目的。
砂子可以阻擋大體積固體污染物堵塞濾床。
本實(shí)施方式砂子層1的平均孔隙率為47.8%，密度為1.35g/m3;爐渣層3 的平均孔隙率為35.6%，密度為1.80g/m3。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二的不同點(diǎn)是步驟c中砂 子的粒徑為0.5 lmm，爐渣的粒徑為5~10mm，沸石層2由粒徑為2~4 mm和 4 8mm的單斜晶系沸石按1 : 1的體積比混合。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式二 相同。
本實(shí)施方式中的沸石為單斜晶系沸石，硬度為3.5 4，比重為2.2。由于本 實(shí)施方式采用的沸石由Si02和A1203四面體單元交錯排列成空間網(wǎng)絡(luò)，晶體結(jié) 構(gòu)具有開放性，所以含有許多大小不均勻的孔道和空腔(3-llA)。
本實(shí)施方式中的沸石具有良好的熱穩(wěn)定性、耐酸性、可脫水性，導(dǎo)電性、 化學(xué)反應(yīng)的催化裂化性，耐輻射性和低堆密度、多孔性等特性；對,+-1^具 有很強(qiáng)的選擇性吸附作用。沸石的多孔狀結(jié)構(gòu)為功能菌的生長和繁殖提供了良 好的場所。
本實(shí)施方式沸石層2的平均孔隙率為67.8%，密度為1.12g/m3。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟b中的 普通牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基按以下比例由3g牛肉膏、10g蛋白胨、5gNaCl、15 20g 瓊脂和1000mL蒸餾水制成，普通牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基pH值為7.0 7.6。其它 步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟c功能 菌覆掛將功能菌菌群數(shù)為10S個/mL的擴(kuò)大培養(yǎng)液注入濾床，淹沒濾床基質(zhì) 浸泡60 72h，然后用自來水循環(huán)沖洗濾床基質(zhì)2 3次。其它步驟及參數(shù)與實(shí) 施方式一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
五的不同點(diǎn)是步驟C擴(kuò)大
培養(yǎng)液淹沒、浸泡濾床基質(zhì)的同時采用曝氣12h、間歇12h的間歇性悶曝法曝 氣60 72h。其,步驟及參數(shù)與實(shí)施方式五相同。
具體實(shí)施方式
七結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟d動態(tài)凈化需要修復(fù)的污染水體經(jīng)下向流依次流過隔板
4 一側(cè)砂子層1、沸石層2和爐渣層3，然后進(jìn)入隔板4另一側(cè)經(jīng)上向流依次 流過爐渣層3、沸石層2和砂子層1出水。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
七的不同點(diǎn)是步驟d動態(tài) 凈化中需要修復(fù)的污染水體在濾床中的流速為l~160L/min,在濾床中的停留 時間為1 2h。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式七相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟d靜態(tài) 凈化需要修復(fù)的污染水體注滿濾床，并停留l~4h。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施 方式一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟b中首 先用污染水體水替代20%牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，然后依次用污染水體水替代
40%、 60%、 80%的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，最后完全用污染水體水作為培養(yǎng)基。
其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
十一結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式生物強(qiáng)化修復(fù) 太陽島景觀水體按以下步驟進(jìn)行a.功能菌篩選從太陽島景觀污染水體中篩 選亞硝酸氧化菌、氨氧化菌和聚磷菌；b.功能菌馴化亞硝酸氧化菌、氨氧化 菌和聚磷菌分別先用普通牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基培養(yǎng)，然后用馴化培養(yǎng)基培養(yǎng)；
C.功能菌擴(kuò)大培養(yǎng)與覆掛將經(jīng)過馴化的亞硝酸氧化菌、氨氧化菌和聚磷菌按
1:2:1的數(shù)量比混合后擴(kuò)大培養(yǎng)，混合功能菌菌群數(shù)為1()S個/mL覆掛于濾 床基質(zhì)上，濾床基質(zhì)從上至下由厚5cm的砂子層1、厚26cm的沸石層2和厚 5cm的爐渣層3組成，砂子的粒徑為0.5 lmm，爐渣的粒徑為6 9mm，沸石 層2由粒徑為2~4mm和4~8 mm的單斜晶系沸石按1 : 1的體積比混合，在濾 床中間縱向設(shè)有隔板4，隔板4貫穿砂子層1和沸石層2; d.動態(tài)凈化太陽 島景觀污染水體在濾床中的流速為100L/min，在濾床中的停留時間為1.5h， 經(jīng)下向流依次流過隔板4 一側(cè)砂子層1、沸石層2和爐渣層3，然后進(jìn)入隔板 4另一側(cè)經(jīng)上向流依次流過爐渣層3、沸石層2和砂子層1出水；步驟b中首 先用太陽島污染景觀水體水替代20%牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，然后依次用太陽島 污染景觀水體水替代40%、 60%、 80%的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，最后完全用太 陽島污染景觀水體水作為培養(yǎng)基。
圖1中間頭表示需要修復(fù)的污染水體的流動方向。 在濾床A、 B、 C和D處設(shè)置檢測取樣點(diǎn)進(jìn)行對比試驗(yàn) 試驗(yàn)分為3組，第一組濾床基質(zhì)上不覆掛任何微生物，第二組濾床基質(zhì)上 覆掛本實(shí)施方式功能菌；第三組濾床基質(zhì)上覆掛太陽島景觀水體中原有未經(jīng)過 馴化的微生物。
經(jīng)過檢測3組A、 B、 C、 0四處1^4+-1^的濃度如圖2所示，3組A、 B、 C、 D四處N(V-N的濃度如圖3所示，3組A、 B、 C、 D四處TN(總氮)的 濃度如圖4所示，3組A、 B、 C、 D四處TP (總磷)的濃度如圖5所示。
檢測結(jié)果證明具有優(yōu)異的去污效果，而且可以有效的抑制內(nèi)源污染釋放。
權(quán)利要求
1、一種生物強(qiáng)化修復(fù)景觀水體的方法，其特征在于生物強(qiáng)化修復(fù)景觀水體按以下步驟進(jìn)行a.功能菌篩選從需要修復(fù)的污染水體中篩選亞硝酸氧化菌、氨氧化菌和聚磷菌；b.功能菌馴化亞硝酸氧化菌、氨氧化菌和聚磷菌分別先用普通牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基培養(yǎng)，然后用馴化培養(yǎng)基培養(yǎng)；c.功能菌擴(kuò)大培養(yǎng)與覆掛將經(jīng)過馴化的亞硝酸氧化菌、氨氧化菌和聚磷菌按1∶2∶1的數(shù)量比混合后擴(kuò)大培養(yǎng)，混合功能菌菌群數(shù)為108個/mL覆掛于濾床基質(zhì)上；d.凈化動態(tài)或靜態(tài)凈化，即可出水；其中步驟b中馴化培養(yǎng)基是用污染水體水逐步替代牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，直至完全用污染水體水作為培養(yǎng)基。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物強(qiáng)化修復(fù)景觀水體的方法，其特征在 于步驟c中濾床基質(zhì)從上至下由厚4 5cm的砂子層(1)、厚25~27cm的沸石 層(2)和厚5 6cm的爐渣層(3)組成，在濾床中間縱向設(shè)有隔板(4)，隔 板(4)貫穿砂子層(1)和沸石層(2)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種生物強(qiáng)化修復(fù)景觀水體的方法，其特征在 于步驟c中砂子的粒徑為0.5 lmm，爐渣的粒徑為5~10mm，沸石層(2)由 粒徑為2 4 mm和4~8 mm的單斜晶系沸石按1 : 1的體積比混合。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物強(qiáng)化修復(fù)景觀水體的方法，其特征在 于步驟b中的普通牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基按以下比例由3g牛肉膏、10g蛋白胨、 5gNaCl、 15 20g瓊脂和lOOOmL蒸餾水制成，普通牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基pH值 為7.0~7.6。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物強(qiáng)化修復(fù)景觀水體的方法，其特征在 于步驟c功能菌覆掛將功能菌菌群數(shù)為1()S個/mL的擴(kuò)大培養(yǎng)液注入濾床， 淹沒濾床基質(zhì)浸泡60~72h，然后用自來水循環(huán)沖洗濾床基質(zhì)2 3次。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種生物強(qiáng)化修復(fù)景觀水體的方法，其特征在 于步驟c擴(kuò)大培養(yǎng)液淹沒、浸泡濾床基質(zhì)的同時采用曝氣12h、間歇12h的間 歇性悶曝法曝氣60~72h。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物強(qiáng)化修復(fù)景觀水體的方法，其特征在 于步驟d動態(tài)凈化需要修復(fù)的污染水體經(jīng)下向流依次流過隔板(4) 一側(cè)砂 子層(l)、沸石層(2)和爐渣層(3)，然后進(jìn)入隔板(4)另一側(cè)經(jīng)上向流依 次流過爐渣層(3)、沸石層(2)和砂子層(1)層出水。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種生物強(qiáng)化修復(fù)景觀水體的方法，其特征在 于步驟d動態(tài)凈化中需要修復(fù)的污染水體在濾床中的流速為l~160L/min，在 濾床中的停留時間為l 2h。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物強(qiáng)化修復(fù)景觀水體的方法，其特征在 于步驟d靜態(tài)凈化需要修復(fù)的污染水體注滿濾床，并停留l 4h。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物強(qiáng)化修復(fù)景觀水體的方法，其特征在 于步驟b中首先用污染水體水替代20%牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，然后依次用污染 水體水替代40%、 60%、 80%的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，最后完全用污染水體水 作為培養(yǎng)基。
全文摘要
一種生物強(qiáng)化修復(fù)景觀水體的方法，它涉及一種修復(fù)水體的方法。它解決了目前景觀水體修復(fù)中存在的化學(xué)藥劑影響水生生態(tài)、增加水體其它污染負(fù)荷，物理方法費(fèi)用高、耗時耗能、維持時間很短以及生物-生態(tài)方法除污速度慢、且易產(chǎn)生內(nèi)源性污染的缺陷。本方法為a.功能菌篩選；b.功能菌馴化；c.功能菌擴(kuò)大培養(yǎng)與覆掛；d.凈化，即可出水。本發(fā)明修復(fù)景觀水體的方法不添加化學(xué)藥劑和微生物制劑，不僅節(jié)約了水體修復(fù)成本，而且不影響水生生態(tài)、不增加其它污染負(fù)荷。本發(fā)明修復(fù)景觀水體的方法運(yùn)行成本低、省時節(jié)能、除污速度快，且抑制內(nèi)源污染釋放，阻斷削弱外源污染，可循環(huán)使用，長期保持水體質(zhì)量。
文檔編號C02F3/32GK101113051SQ20071007246
公開日2008年1月30日 申請日期2007年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月6日
發(fā)明者劉書宇, 姜?dú)J鵬, 放 馬, 利 魏 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)