本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域，涉及凈化水質(zhì)的環(huán)保酵素，具體涉及一種凈化富營養(yǎng)化水質(zhì)的環(huán)保酵素及其制備方法。

背景技術(shù)：

水體富營養(yǎng)化(eutrophication)是指由于大量的氮、磷、鉀等元素排入到流速緩慢、更新周期長的地表水體，使藻類等水生生物大量地生長繁殖，使有機(jī)物產(chǎn)生的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過消耗速度，水體中有機(jī)物積蓄，破壞水生生態(tài)平衡的過程。水體富營養(yǎng)化會導(dǎo)致會造成水的透明度降低，使得陽光難以穿透水層，從而影響水中植物的光合作用，可能造成溶解氧的過飽和狀態(tài)。溶解氧的過飽和以及水中溶解氧少，都對水生動物有害，造成魚類大量死亡。在自然條件下，湖泊也會從貧營養(yǎng)狀態(tài)過渡到富營養(yǎng)狀態(tài)，不過這種自然過程非常緩慢。而人為排放含營養(yǎng)物質(zhì)的工業(yè)廢水和生活污水所引起的水體富營養(yǎng)化則可以在短時間內(nèi)出現(xiàn)。

對于水體富營養(yǎng)化治理，各個國家和地區(qū)采用不同的物理、化學(xué)、生物方法對其進(jìn)行預(yù)防、控制和修復(fù)?，F(xiàn)在主要的物理處理方法有底泥疏浚、引水沖洗、機(jī)械曝氣等，一方面工程量大、運行成本高，另一方面對污染嚴(yán)重的河湖進(jìn)行底泥疏浚，易導(dǎo)致底層的沉積物發(fā)生懸浮和擴(kuò)散，促進(jìn)了沉積物中的氮、磷營養(yǎng)鹽及其所吸附的金屬離子的釋放，從而使水體環(huán)境面臨受沉積物中釋放的重金屬離子及氮、磷營養(yǎng)鹽二次污染的風(fēng)險；化學(xué)方法有投加混凝劑和除藻劑等，雖然能在短期內(nèi)取得一定效果，但也存在著治理不徹底、成本高的問題，特別是會產(chǎn)生二次污染，引發(fā)新的生態(tài)問題；現(xiàn)流行的生物和生態(tài)修復(fù)，通過微生物降解和水生植物的吸收、轉(zhuǎn)移或生態(tài)浮床、濾床的過濾、吸附等措施來消減水體中的氨氮。此類方法雖避免了二次污染問題，但受自然環(huán)境影響大，要求條件苛刻，同時相對于其它處理技術(shù)而言，更有周期長、見效慢的缺點。因此大家一致在追尋一種治理成本低，不會產(chǎn)生二次污染，見效快的方法來處理水體富營養(yǎng)化。

利用水生高等植物治理和修復(fù)受污水體具有明顯的效果，而且投入少，效益好，已成為水體富營養(yǎng)化控制發(fā)展較快的一種手段。植物修復(fù)作用包括植物本身作用及根際微生物作用。根際微生物通過氨化-硝化-反硝化作用去除富營養(yǎng)化水體中的氮素，通過將富營養(yǎng)化水體中不同形式的磷的轉(zhuǎn)化為植物能夠吸收利用的磷。

目前市面上所述的環(huán)保酵素是對混合了糖、水、果皮、餐廚垃圾等經(jīng)厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的棕色液體的通俗稱法，酵素，英文名稱enzyme。酵素是酶在日本和臺灣地區(qū)的別稱，指具有生物催化功能的高分子物質(zhì)。幾乎所有的細(xì)胞活動進(jìn)程都需要酵素的參與，以提高效率。與其他非生物催化劑相似，酵素透過降低化學(xué)反應(yīng)的活化能來加快反應(yīng)速率。大多數(shù)的酵素可以將其催化的反應(yīng)之速率提高上百萬倍；事實上，酵素是提供另一條活化能需求較低的途徑，使更多反應(yīng)粒子能擁有不少于活化能的動能，從而加快反應(yīng)速率。酵素作為催化劑，本身在反應(yīng)過程中不被消耗，也不影響反應(yīng)的化學(xué)平衡。

中國海洋大學(xué)的趙曉芬老師研究了幾種濕地植物根際微生物的分離鑒定及其污水凈化效果，提出人工濕地是利用濕地系統(tǒng)凈化水質(zhì)這一功能而發(fā)展以來的一種新型的污水處理技術(shù)，其基本原理是利用基質(zhì)-水生植物-微生物這個復(fù)合系統(tǒng)的物理、化學(xué)和生物三重協(xié)調(diào)作用，通過過濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸收和微生物降解來實現(xiàn)對污水的高效凈化。微生物是人工濕地系統(tǒng)中的主要分解者，在污染物降解和水質(zhì)凈化過程中發(fā)揮著重要作用。文章中通過分離鑒定，了解幾種北方地區(qū)常見濕地植物根際微生物的種類組成，并通過測定它們對污水中cod、氨氮的去除率，篩選出具有高效去除水中cod和氨氮能力的菌株。

專利“一種利用綠狐尾藻處理污水廠尾水的方法”專利號：cn201510609596.x公開的是利用綠狐尾藻處理污水廠尾水的方法：形成根際微生物凈化、水生植物吸收等脫氮除磷模式，實現(xiàn)尾水氮和磷的出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到地表iv類水標(biāo)準(zhǔn)以上。專利“環(huán)保酵素在防治湖泊藻類水華危害方面的應(yīng)用”專利號：cn201510578065.9公開的環(huán)保酵素是通過將水果或蔬菜，以及水、糖類，按比例放入密閉容器中發(fā)酵而制的，具有抑制因藻類增殖引起tn異常升高的作用；具有抑制因藻類增殖引起ph異常升高的作用；具有在藻類增殖作用下改善水體環(huán)境水質(zhì)的作用。目前環(huán)保酵素多數(shù)是以果皮，餐廚垃圾為主要原料，還沒有用富營養(yǎng)化水生植物藻類為原料，接種特定微生物發(fā)酵劑來制備環(huán)保酵素用于凈化富營養(yǎng)化水質(zhì)的研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決兩個技術(shù)問題，一是富營養(yǎng)化水質(zhì)引起的大量水生植物藻類無法處理，造成環(huán)境污染；二是富營養(yǎng)化造成的水體污染問題；提供一種凈化富營養(yǎng)化水質(zhì)的環(huán)保酵素，從水生高等植物的根際中篩選分離出的微生物菌群復(fù)配制備發(fā)酵劑，利用富營養(yǎng)化水生植物藻類為主要發(fā)酵原料，添加發(fā)酵助劑，經(jīng)過前處理，接種，需氧培養(yǎng)，厭氧發(fā)酵后得到環(huán)保酵素，不僅能充分的利用富營養(yǎng)化水生植物藻類，同時能改善富營養(yǎng)化水質(zhì)。

為達(dá)到上述目的本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種凈化富營養(yǎng)化水質(zhì)的環(huán)保酵素，采用水生高等植物的根際中篩選分離出的微生物菌群復(fù)配制備發(fā)酵劑，以富營養(yǎng)化水生植物藻類為主要發(fā)酵原料，添加發(fā)酵助劑，經(jīng)過前處理，接種，需氧培養(yǎng)，厭氧發(fā)酵后得到環(huán)保酵素，所述的環(huán)保酵素發(fā)酵原料的質(zhì)量份數(shù)如下：富營養(yǎng)化水生植物藻類60-70份，發(fā)酵劑0.5-1份，水10-20份，發(fā)酵助劑5-10份。

這種凈化富營養(yǎng)化水質(zhì)的環(huán)保酵素制備方法的步驟如下：

a.制備發(fā)酵劑：稱取50-100g水生高等植物根須，加入到盛有200-400ml無菌水的三角瓶中，震蕩5-10分鐘，使菌群均勻地分散在無菌水中，即為微生物菌群懸浮液，分別取0.5-1ml微生物菌群懸浮液接種到牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，淀粉瓊脂培養(yǎng)基，馬丁氏瓊脂培養(yǎng)基三種培養(yǎng)基平板中，在28℃-30℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)至長出菌落為止，挑取菌落中的微生物，采用相應(yīng)的液體培養(yǎng)基擴(kuò)大培養(yǎng)后，將水生高等植物根須打漿后加入到液體培養(yǎng)基中發(fā)酵培養(yǎng)，然后加入保護(hù)劑后凍干得到發(fā)酵劑；

b.原料前處理：將富營養(yǎng)化水體中的植物藻類，經(jīng)過清水沖洗后，在沸水中浸泡5-10分鐘后，采用高速打漿機(jī)打漿備用；

c.接種發(fā)酵：將步驟b中得到的富營養(yǎng)化水生植物藻類漿液裝入到塑料桶內(nèi)，按照配方：富營養(yǎng)化水生植物藻類60-70份，加入步驟a得到發(fā)酵劑0.5-1份，水10-20份，發(fā)酵助劑5-10份，在有氧條件下培養(yǎng)24-48小時；然后密封發(fā)酵桶，在無氧條件下培養(yǎng)，每隔5天攪拌一次，發(fā)酵6-10個月，液體澄清后即發(fā)酵結(jié)束；采用紗網(wǎng)過濾后得到環(huán)保酵素。

其中所述的水生高等植物包括：蘆葦，香蒲，水葫蘆，燈芯草，鳳眼蓮其中的一種或兩種組合；所述的發(fā)酵助劑的組成按照重量份數(shù)計：白糖20-40份，食鹽3-5份，碳酸氫鈉1-3份，檸檬酸1-3份，淀粉40-60份。所述的發(fā)酵劑中總活菌落總數(shù)為3-8×10⁷cfu/g，其中細(xì)菌(bacteria)的活菌數(shù)為總活菌數(shù)的60-70％、真菌(fungus)的活菌數(shù)為總活菌數(shù)的10-20％、放線菌(actinomycete)的活菌數(shù)為總活菌數(shù)的10-20％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將水生高等植物根系中篩選得到的根際微生物經(jīng)過擴(kuò)大培養(yǎng)后得到發(fā)酵劑，采用富營養(yǎng)化水生植物藻類為原料，接種根際微生物發(fā)酵劑做成環(huán)保酵素應(yīng)用到富營養(yǎng)水體污染的治理中，不僅解決了富營養(yǎng)化水生植物藻類的利用問題，同時治理了富營養(yǎng)造成的水質(zhì)污染，達(dá)到了以污染物治理污染的目的。

細(xì)菌在污水凈化過程中起著巨大作用，使復(fù)雜的有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為可供植物和微生物利用的無機(jī)化合物；真菌是一種特別重要的微生物,一般生長在死亡或腐爛的植物上，能引起纖維素、木質(zhì)素、果膠等的分解，它的作用產(chǎn)生的大部分碳源和營養(yǎng)物質(zhì)被植物所利用；放線菌是有機(jī)污染物分解的積極參與者,同時形成抗生物質(zhì)維持濕地生物群落的動態(tài)平衡，因此本發(fā)明采用不同的培養(yǎng)基從水生高等植物根系中篩選這三種微生物，制備所述環(huán)保酵素的發(fā)酵劑，利用這三種微生物的生物降解作用達(dá)到凈化富營養(yǎng)化水質(zhì)的目的。

為了進(jìn)一步的本發(fā)明所制得的環(huán)保酵素的凈化水質(zhì)效果，發(fā)明人做了如下實對比驗，從被富營養(yǎng)化水生綠藻覆蓋的湖泊中取三份10l的污水到三個塑料桶中，其中a桶加入500ml的本發(fā)明所制備的環(huán)保酵素，b桶加入500ml的純凈水，c桶中種植了一簇水生植物水葫蘆，然后在3天，5天，7天，9天，11天后檢測三個塑料桶中污水cod的濃度，得出結(jié)果見附圖2。

從附圖2中可知，，a桶和c桶中cod的濃度都有顯著的下降，說明本發(fā)明和水生植物水葫蘆都有降解污水中化學(xué)需氧量(cod)的作用的，加入本發(fā)明的環(huán)保酵素的a桶在第7的時候cod的濃度已經(jīng)降到200mg/l以下，而種植了水生植物水葫蘆的c桶要到第11天的時候cod的濃度才能降到200mg/l以下，所以說通過環(huán)保酵素將微生物篩選擴(kuò)大培養(yǎng)后效果要比直接種植水生植物的降解效率快，對比試驗加入500ml的純凈水的b桶，cod的濃度在后期又有所上升，因此，進(jìn)一步的證實了本發(fā)明的環(huán)保酵素具有凈化富營養(yǎng)水質(zhì)的功效。

附圖說明

圖1本發(fā)明環(huán)保酵素的制備工藝流程圖；

圖2本發(fā)明環(huán)保酵素降解富營養(yǎng)化污水中化學(xué)需氧量(cod)效果曲線圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明一種凈化富營養(yǎng)化水質(zhì)的環(huán)保酵素及其制備方法作進(jìn)一步描述。

實施例1

將富營養(yǎng)化水體中的植物藻類，經(jīng)過清水沖洗后，在沸水中浸泡5分鐘后，采用高速打漿機(jī)打漿后，按照配方：富營養(yǎng)化水生植物藻類60份，發(fā)酵劑0.5份，水10份，發(fā)酵助劑5份，在有氧條件下培養(yǎng)24小時；然后密封發(fā)酵桶，在無氧條件下培養(yǎng)，每隔5天攪拌一次，發(fā)酵6-10個月，液體澄清后即發(fā)酵結(jié)束；采用紗網(wǎng)過濾后得到環(huán)保酵素。

其中所述的發(fā)酵劑按照以下方法制得：稱取50g蘆葦根須，加入到盛有200ml無菌水的三角瓶中，震蕩5分鐘，使菌群均勻地分散在無菌水中，即為微生物菌群懸浮液，分別取0.5ml微生物菌群懸浮液接種到牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，淀粉瓊脂培養(yǎng)基，馬丁氏瓊脂培養(yǎng)基三種培養(yǎng)基平板中，在28℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)至長出菌落為止，挑取菌落中的微生物，采用相應(yīng)的液體培養(yǎng)基擴(kuò)大培養(yǎng)后，將蘆葦根須打漿后加入到液體培養(yǎng)基中發(fā)酵培養(yǎng)，然后加入保護(hù)劑后凍干得到發(fā)酵劑；將發(fā)酵劑活化后，其中總活菌落總數(shù)為3×10⁷cfu/g，其中細(xì)菌(bacteria)的活菌數(shù)為總活菌數(shù)的70％、真菌(fungus)的活菌數(shù)為總活菌數(shù)的10％、放線菌(actinomycete)的活菌數(shù)為總活菌數(shù)的20％。

其中所述的水生高等植物為蘆葦；所述的發(fā)酵助劑的組成按照重量份數(shù)計：白糖20份，食鹽5份，碳酸氫鈉1份，檸檬酸3份，淀粉40份。

實施例2

將富營養(yǎng)化水體中的植物藻類，經(jīng)過清水沖洗后，在沸水中浸泡8分鐘后，采用高速打漿機(jī)打漿后，按照配方：富營養(yǎng)化水生植物藻類65份，發(fā)酵劑0.8份，水15份，發(fā)酵助劑8份，在有氧條件下培養(yǎng)36小時；然后密封發(fā)酵桶，在無氧條件下培養(yǎng)，每隔5天攪拌一次，發(fā)酵8個月，液體澄清后即發(fā)酵結(jié)束；采用紗網(wǎng)過濾后得到環(huán)保酵素。

其中所述的發(fā)酵劑按照以下方法制得：稱取100g水葫蘆根須，加入到盛有400ml無菌水的三角瓶中，震蕩8分鐘，使菌群均勻地分散在無菌水中，即為微生物菌群懸浮液，分別取1ml微生物菌群懸浮液接種到牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，淀粉瓊脂培養(yǎng)基，馬丁氏瓊脂培養(yǎng)基三種培養(yǎng)基平板中，在28℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)至長出菌落為止，挑取菌落中的微生物，采用相應(yīng)的液體培養(yǎng)基擴(kuò)大培養(yǎng)后，將水葫蘆根須打漿后加入到液體培養(yǎng)基中發(fā)酵培養(yǎng)，然后加入保護(hù)劑后凍干得到發(fā)酵劑；所述的發(fā)酵劑中總活菌落總數(shù)為5×10⁷cfu/g，其中細(xì)菌(bacteria)的活菌數(shù)為總活菌數(shù)的60％、真菌(fungus)的活菌數(shù)為總活菌數(shù)的20％、放線菌(actinomycete)的活菌數(shù)為總活菌數(shù)的20％。

所述的發(fā)酵助劑的組成按照重量份數(shù)計：白糖30份，食鹽4份，碳酸氫鈉2份，檸檬酸2份，淀粉50份。

實施例3

將富營養(yǎng)化水體中的植物藻類，經(jīng)過清水沖洗后，在沸水中浸泡10分鐘后，采用高速打漿機(jī)打漿后，按照配方：富營養(yǎng)化水生植物藻類70份，發(fā)酵劑1份，水10份，發(fā)酵助劑10份，在有氧條件下培養(yǎng)48小時；然后密封發(fā)酵桶，在無氧條件下培養(yǎng)，每隔5天攪拌一次，發(fā)酵10個月，液體澄清后即發(fā)酵結(jié)束；采用紗網(wǎng)過濾后得到環(huán)保酵素。

其中所述的發(fā)酵劑按照以下方法制得：稱取100g水生高等植物根須，加入到盛有400ml無菌水的三角瓶中，震蕩10分鐘，使菌群均勻地分散在無菌水中，即為微生物菌群懸浮液，分別取1ml微生物菌群懸浮液接種到牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，淀粉瓊脂培養(yǎng)基，馬丁氏瓊脂培養(yǎng)基三種培養(yǎng)基平板中，在30℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)至長出菌落為止，挑取菌落中的微生物，采用相應(yīng)的液體培養(yǎng)基擴(kuò)大培養(yǎng)后，將水生高等植物根須打漿后加入到液體培養(yǎng)基中發(fā)酵培養(yǎng)，然后加入保護(hù)劑后凍干得到發(fā)酵劑；所述的發(fā)酵劑中總活菌落總數(shù)為8×10⁷cfu/g，其中細(xì)菌(bacteria)的活菌數(shù)為總活菌數(shù)的70％、真菌(fungus)的活菌數(shù)為總活菌數(shù)的15％、放線菌(actinomycete)的活菌數(shù)為總活菌數(shù)的15％。

其中所述的水生高等植物包括：香蒲和鳳眼蓮兩種按照等量組合而成；

所述的發(fā)酵助劑的組成按照重量份數(shù)計：白糖40份，食鹽3份，碳酸氫鈉3份，檸檬酸1份，淀粉60份。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變換材質(zhì)、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。