CN102765817A - 一种用于黑臭及富营养化水体的生物修复治理的生物制剂配方 - Google Patents

Abstract

一种用于黑臭及富营养化水体的生物修复治理的生物制剂配方，包括生物复合酶生物制剂和由多种微生物组成的复合微生物制剂，其中生物复合酶生物制剂和复合微生物制剂的重量比为20：1-1：1。使用时按比例配制生物制剂，并将其投加于待处理水体中，对黑臭和富营养化的水体治理有明显的效果，操作简单、无二次污染。

Description

一种用于黑臭及富营养化水体的生物修复治理的生物制剂配方

技术领域

本发明涉及黑臭及富营养化河道、湖泊等水体的生物修复治理所需用到的生物制剂的组合配方，本发明的制剂尤其用于由于有机污染物或者氮磷等营养盐超标排放而导致的黑臭及富营养化的河道、湖泊等水体的治理。

背景技术

地表水（河道、湖泊）由于有机污染物排入水体，水环境受到污染。污水排入水体后，一方面对水体产生污染，另一方面水体本身有一定的净化污水的能力，即经过水体的物理、化学与生物的作用，使污水中污染物的浓度得以降低，并在微生物的作用下进行分解，从而使水体由不洁恢复为清洁，经过一段时间后，水体往往能恢复到受污染前的状态，这一过程称为水体的自净过程。但自净作用有一定的限度，在水体自净作用限度内能够容纳的污染物的最大数量，称为该水体的自净容量。当污染物的排放总量超过了其自净容量时，水体则不能自行恢复至原有的状态，水体的整个环境系统出现失衡，水体内的污染物增多，导致某些以这些污染物为物质、能量来源的优势藻类大量繁殖，出现不同的优势藻类种群，并连带出现各种不同类型的水生生物种类的失衡，使水生生态系统遭到严重破坏，水质恶化，导致水体富营养化。而在水体的自净能力下降时，如果外源污染没有切断，则水体的污染负荷将越来越重，水体内的污染物也越积越多，这些有机污染物本身就需要消耗水体的溶解氧，其直接后果就是水体的溶氧量也随着污染负荷的提升而降低，当水体溶氧量低至0.5mg/L以后，水体开始出现黑臭，好氧微生物在水体内的菌群优势被厌氧微生物所取代。而水体内的污染物也越积越多，其中相当大一部分以黑臭底泥的形式存在。

针对上述这类的地表水污染类型的治理方法目前主要依靠截污清淤、换水等市政工程手段，但是这样的治理手段存在着成本高、清除淤泥易引起二次污染，治标不治本等缺点，也有进行投加化学试剂进行修复的，但是投加化学试剂仅仅是暂时的治理了水体的污染，并不能够从根本上改变水质，并且采用投加化学试剂不当，很容易引起二次污染，对水体的治理会有更加严重的后果。而本发明运用生物方法对水体黑臭及富营养化治理，基本上采用了纯生物制剂，安全无污染，并且操作简单、效果显著，完全不会有上述缺点。

发明内容

本发明的目的是公开一种黑臭及富营养化水体生物修复治理所使用的生物制剂配方，以解决由于有机污染和氮磷等营养物超标引起的地表水的黑臭及富营养化问题，恢复水体的生态环境、改善人居环境。

本发明的技术解决方案是：

一种用于黑臭及富营养化水体的生物修复治理的生物制剂配方，其特征在于：包括生物复合酶生物制剂和由多种微生物组成的复合微生物制剂，其中生物复合酶生物制剂和复合微生物制剂的重量比为20：1-1：1。这些生物制剂以不同的比例及投加方式并结合外部辅助措施即可达到治理黑臭及富营养化水体的目的。

其中配方中的所述的生物复合酶生物制剂由淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、脂肪酶及植酸酶制剂中的三种、四种、五种或六种组成。各种不同的酶根据需要按照不同比例进行混合调配而成的生物复合酶，主要是针对在短期内作用于水体，进行水体的污染负荷迅速削减。各种酶的具体组成或作用如下：

（1）配方里淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶类总称，包括α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶和异淀粉酶。

α-淀粉酶能够切开淀粉链内部的α-1,4-糖苷键，将淀粉水解为麦芽糖、含6个葡萄糖单位的寡糖和带有支链的寡糖。

β-淀粉酶能够从淀粉分子非还原性末端切开1,4-糖苷键，生成麦芽糖。

糖化酶作用于淀粉分子的非还原性末端，以葡萄糖为单位，依次作用于淀粉分子中的α-1，4-糖苷键的寡糖；作用于直链淀粉后的产物几乎全部是葡萄糖。

异淀粉酶作用于支链淀粉分子分支点处的α-1，6-糖苷键，将支链淀粉的整个侧链切下变成直链淀粉。

（2）配方里的蛋白酶是催化分解蛋白质肽键的一类酶的总称，它作用于蛋白质，将其分解为蛋白胨、多肽及游离氨基酸。

（3）配方里的纤维素酶是降解纤维素β-1,4-葡萄糖苷键的一类酶的总称，这里包括C1酶（内切葡聚糖酶）、CX酶（外切葡聚糖酶）和β-葡萄糖苷酶。

C1酶主要作用于天然纤维素，将其转变成水合非结晶纤维素；CX酶分为CX1酶和CX2酶，CX1酶是内断型纤维素酶，它从水合非结晶纤维素分子内部作用于β-1,4-糖苷键，生成纤维糊精和纤维二糖， CX2酶为外断型纤维素酶，它从水合非结晶纤维素分子的非还原性末端作用于β-葡萄糖苷酶，作用于纤维二糖，生成葡萄糖。这些酶协同作用可将纤维素彻底降解为还原糖-葡萄糖。纤维素酶可破解富含纤维的细胞壁，使其包含的蛋白质、淀粉等营养物质释放出来并加以利用。

（4）配方里的半纤维素酶是分解半纤维素（包括各种降戊糖与聚己糖）的一类酶的总称。主要包括β-葡聚糖酶、半乳聚糖酶、木聚糖酶和甘露聚糖酶。

（5）配方里的果胶酶是分解果胶的酶的通称，这里的果胶酶包括原果胶酶、果胶甲酯水解酶、果胶酸酶三种酶。三种酶的联合作用可使果胶质完全分解。天然的果胶质在原果胶酶作用下，被转化成水溶性的果胶；果胶被果胶甲酯水解酶催化去掉甲酯基因，生成果胶酶；果胶酸酶切断果胶酸中的α-1,4-糖苷键，生成半乳糖醛酸，半乳糖醛酸进入糖代谢途径被分解放出能量。

（6）配方里的脂肪酶是一类具有多种催化能力的酯键水解酶，可以催化三酰甘油酯及其他一些水不溶性酯类的水解、醇解、酯化、转酯化及酯类的逆向合成反应。其主要作用于甘油三酯的酯键，使甘油三酯降解为甘油二酯、单甘油酯、甘油和脂肪酸。主要是针对有生活油污污染的地表水的强化治理。主要包括脂肪甘油三酯脂肪酶、激素敏感性脂肪酶和单脂脂肪酶。

（7）配方里的植酸酶是催化植酸及其盐水解的酶。植酸酶可将植酸和植酸盐水解成肌醇和磷酸盐。对于强化治理后期降解水体内的磷的含量有着较好的效果。

    其中的所述的复合微生物制剂由芽孢杆菌、氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌、解磷菌、聚磷菌、乳酸菌、酵母菌以及光合细菌中的至少三种组成。这些微生物在其生长过程中产生的各种物质及其分泌物形成相互生长的基质和原料，并通过相互共生、增殖关系能够形成一个组成复杂、结构稳定、功能广泛的具有多种多样细菌的微生物群落。

    这些复合微生物制剂是在污染水体经过生物复合酶的强化治理后污染负荷下降的时候对水体内的污染物含量进一步降低，同时，以复合微生物制剂与生物复合酶的搭配进行底泥内的有机污染物的进一步削减。

    其中，根据水体的污染负荷及水体的更新速率的实际情况——当水体的污染负荷在运用生物复合酶强化治理后水体的富营养化指数仍然大于60或者当水体的更新速率过快（水体更新时间短于5天）时，根据需要结合曝气设备对水体进行充氧，所采用的曝气设备优选为蹼式四轮曝气机。

本发明的有益效果是：针对有机污染和氮磷等营养元素超标引起的地表水体污染的生物修复配方可改善水体的微生态系统，恢复水体生物多样性，提高水体的自净能力，有效改善水体水质。整个工艺不需要清淤，简单易行、效果显著，并且不会引起二次污染。与传统的治理方法相比，可短时间内消除河道、湖泊的黑臭、富营养化，恢复河道、湖泊的自净能力。

具体实施方式

本发明是一种黑臭及富营养化水体生物修复治理所使用的生物制剂配方，其具体实施方式如下：

（1）生物制剂的配制和投加方法

针对有机污染的黑臭及富营养化水体的实际情况，先分别配制生物复合酶生物制剂和复合微生物制剂：生物复合酶生物制剂由质量比为1：2.5：1：2的蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶和植酸酶，选取酶保护剂、稳定剂和防腐剂为0.1%质量分数的牛血清蛋白、80mmol/L的氯化钠溶液、0.05%质量浓度的苯甲酸，配制为一定浓度的生物复合酶生物制剂；复合微生物制剂：选取质量比例为1：1：0.75：1.25的硝化细菌、解磷菌、酵母菌和光合细菌，混合制备成复合微生物制剂，然后在喷洒前按照质量比为1：1的比例将生物复合酶生物制剂和复合微生物制剂混合配制高浓度生物制剂，按照20：1的比例配制低浓度生物制剂。

治理第1-5天，人工投加上述高浓度的生物制剂于受污染水体表面，并用泵将生物制剂泵入水体底部。治理第6天开始，运用高压力喷洒设备将上述低浓度生物制剂喷洒到水体内，其中生物复合酶需要用尽量高的压力将其尽可能地喷洒到水体的底部以增加其与水体的接触，同时，生物复合酶的投加需要均匀喷洒。当水体在强化治理30天后水体的污染负荷将会削减约40%。

复合微生物制剂的投加不需要将压力调的过大，同时在投加的时候要确保投加在水表的50厘米以内。在有曝气机的周围需要加大投加量（投加浓度是非曝气区域的两倍）。复合微生物制剂的投加对于稳定水体的微生态系统的稳定有着较好的作用。

（2）生物制剂的投加效果

在对地表水进行生物修复治理后，随着施工的进行，水体的臭味会在治理１０天后消除，而溶解氧也会在治理20天左右逐步上升至２ｍｇ／Ｌ以上，随后减量投加生物制剂，水体的表观会在４０天左右发生明显变化，会从黑色逐步变为灰色，最后恢复为正常的浅绿色，水体的各项水质指标将逐步提高至地表Ⅴ类水以上标准；而河道、湖泊的底泥会逐步降解、含水率会大大降低、底泥逐步减少，底泥颜色也会逐步由黑色恢复为浅黄色，最终，河道、湖泊的微生态系统将得到稳定，自净能力恢复。

Claims (6)

1.一种用于黑臭及富营养化水体的生物修复治理的生物制剂配方，其特征在于：包括生物复合酶生物制剂和由多种微生物组成的复合微生物制剂，其中生物复合酶生物制剂和复合微生物制剂的重量比为20：1-1：1。

2.根据权利要求１所述的用于黑臭及富营养化水体的生物修复治理的生物制剂配方，其特征在于，所述的生物复合酶生物制剂由淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、脂肪酶及植酸酶制剂中的三种、四种、五种或六种组成。

3.根据权利要求１所述的用于黑臭及富营养化水体的生物修复治理的生物制剂配方，其特征在于，所述的复合微生物制剂由芽孢杆菌、氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌、解磷菌、聚磷菌、乳酸菌、酵母菌以及光合细菌中的至少三种组成。

4.一种采用如权利要求１-3任一项所述的生物制剂配方进行水体治理的方法，其特征在于：按比例配制得到生物制剂，采用高压喷雾器将生物制剂喷洒于待处理水体的水面，同时用高压水泵将生物制剂打入待处理水体的水体底部。

5.一种如权利要求4所述的方法，其特征在于：喷洒生物制剂的同时，结合曝气设备对水体进行充氧。

6.一种如权利要求5所述的方法，其特征在于：所采用的曝气设备为蹼式四轮曝气机或射流曝气机。