一種用於黑臭水體治理的廣譜生物製劑及其使用方法與流程

2023-09-18 21:33:45

本發明涉及汙水處理技術領域，特別涉及一種用於黑臭水體治理的廣譜生物製劑及其使用方法。

背景技術：

當河道、湖泊、水庫等地表水體排入有機物汙染物時，水體經過一系列的生物、化學反應，可以降低有機物汙染物濃度，使水體恢復到之前的狀態，這就是水體的自淨過程。但是，當汙染物的排放總量超出了水體的自淨容量時，水體供氧和耗氧速率失衡，環境中不同藻類種群以大量有機汙染物為能源供給迅速繁殖，造成水生生物種類的失衡，進而水質出現惡化，水體富營養化。隨著汙染負荷的增加，水體中的溶氧量進一步降低至0.5mg/L以下時，水體開始出現黑臭，部分過量的汙染物以黑臭底泥的形式在水體底部聚集。黑臭水體的形成，嚴重汙染了居民的生活環境，影響了城市形象。

目前國內外用於黑臭水體治理的技術主要為：物理方法、化學方法和生物方法。物理方法包括截汙清淤、活水引調等手段，後續仍需要生物法進行根治；化學方法採用化學試劑對汙染水體進行快速修復，但無法從根本上改變水質且易造成二次汙染；生物方法是國內外近年迅速發展的一種技術，可以從根本上恢復黑臭水體的生態功能。現有發明技術中，汙水處理用複合酶製劑及其施加方法，是將複合酶和礦物質水混合復配。使用時先與水按比例稀釋，然後按照汙水處理量約8ppm的比例直接投加於汙水中處理。該發明不僅提高了汙水廠的處理能力和降低了運行費用，而且基本達到了剩餘有機汙泥零排放，防止汙泥處理的環境二次汙染，同時提高了汙水廠出水的自淨能力，防止出水二次富營養化。處理城市湖水汙染的微生物製劑，是將四種微生物按比例混合。使用時先與沸石粉混合然後直接灑向湖水中。該發明能很好的淨化水質和改良底質，優化和保全生態環境。養水、保水、穩定水色、治濁水、水濃、水紅、水黑、底臭、藻類老化、調節和穩定水體pH的作用明顯。

但是，目前用於處理黑臭水體的生物製劑都存在一定的弊端：厭氧微生物在環境中生長所需時間較長，導致水體處理效率緩慢。而隨著環境中含氧量逐步增加，厭氧微生物活性逐步降級甚至失活，導致水體處理效果不佳；複合酶菌劑可快速降解環境中有機汙染物，但隨著降解過程的進行會產生大量二級產物改變環境pH，導致複合酶菌劑活性降低甚至失活，進而影響水體處理效果。

技術實現要素：

本發明提供一種用於黑臭水體治理的廣譜生物製劑及其使用方法，解決了現有技術中生物方法處理黑臭水體效率低，效果差的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種用於黑臭水體治理的廣譜生物製劑，包括：複合微生物群落以及生物複合酶製劑；

其中，所述微複合微生物群落包括：厭氧細菌和好氧細菌。

進一步地，所述複合微生物群落包括：硝化細菌、反硝化細菌、氨化細菌、固氮菌、脫氮硫桿菌、嗜酸乳酸菌以及解磷菌中的任意五種或者以上。

進一步地，所述生物複合酶製劑包括：脂肪酶、蛋白酶、纖維素酶、半纖維素酶、澱粉酶、果膠酶中的任意三種或者以上。

進一步地，所述生物複合酶製劑包括：脂肪酶、蛋白酶、纖維素酶、半纖維素酶、澱粉酶以及果膠酶；按照質量配比，所述生物複合酶製劑中，脂肪酶、蛋白酶、纖維素酶、半纖維素酶、澱粉酶、果膠酶的配比為：1.7:2.5:0.8:0.5:2.8:1.4。

進一步地，所述生物複合酶製劑的質量大於等於所述複合微生物群落的質量。

進一步地，所述廣譜生物製劑還包括：乾粉助劑；

按照質量份數配比，所述複合微生物群落為25～45份、所述生物複合酶製劑為45～65份、所述乾粉助劑為5～10份。

進一步地，所述乾粉助劑包括：十二烷基硫酸鈉、羧甲基纖維素鈉以及碳酸鈣；並按照1.5:1:0.4重量比均勻混合。

一種用於黑臭水體治理的廣譜生物製劑的使用方法，將所述用於黑臭水體治理的廣譜生物製劑投入到待處理黑臭水體中。

本申請實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：

本申請實施例中提供的用於黑臭水體治理的廣譜生物製劑，生物複合酶製劑與複合微生物群落配合應用，保持黑臭水體處理過程始終保持良好的處理效果；具體來說，生物複合酶製劑能夠在投入之初即可實現高效處理，但是，經過一段時間的處理，因為生物複合酶製劑的加入，環境中會產生大量的二級產物，改變環境pH，從而降低生物複合酶製劑活性甚至導致其失活。此時，廣譜生物製劑中的多種微生物已逐步適應新的環境，當環境中溶氧量較低時，厭氧細菌快速增值成為優勢菌種，迅速降解環境中的有機汙染物。而隨著環境中溶氧量逐步增加，好氧細菌逐漸繁殖為優勢菌種，從而代替厭氧細菌，繼續降解環境中的有機汙染物。在整個處理過程中，不同組分協同工作，保持整體的高效水體處理效果，快速恢復水體的生態環境和水體生態系統。不僅如此，在使用過程中，還可以根據實際情況，搭配不同組分的比例，增加生物複合酶製劑的用量，適應不同汙染程度的黑臭水體處理需求。

進一步地，通過乾粉助劑與生物複合酶製劑和複合微生物群落配合應用，使得生物複合酶製劑和複合微生物群落能均勻分散、快速溶解於環境中並發揮功效；進一步提升水體處理效果。

具體實施方式

本申請實施例通過提供一種用於黑臭水體治理的廣譜生物製劑及其使用方法，解決了現有技術中生物方法處理黑臭水體效率低，效果差的技術問題；達到了保持生物複合酶製劑的活性和複合微生物群落處理效果，提升針對黑臭水體的整體處理效率的技術效果。

為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書以及具體的施方式對上述技術方案進行詳細說明，應當理解本發明實施例以及實施例中的具體特徵是對本申請技術方案的詳細的說明，而不是對本申請技術方案的限定，在不衝突的情況下，本申請實施例以及實施例中的技術特徵可以相互組合。

一種用於黑臭水體治理的廣譜生物製劑，包括：複合微生物群落以及生物複合酶製劑。

其中，所述複合微生物群落包括：厭氧細菌和好氧細菌。

在投入黑臭水體執行水體處理操作時，所述生物複合酶製劑和厭氧細菌能夠在低溶氧量的黑臭水體環境中，獲得良好的水體處理效率。同時，所述複合微生物群落在黑臭水體中逐步生長。

隨著黑臭水體執行水體處理操作，生物複合酶製劑處理操作產生的二級產物改變了水體pH值，抑制生物複合酶製劑的活性。

隨著生物複合酶製劑和厭氧細菌的處理操作，黑臭水體的含氧量逐步升高，厭氧細菌的活性受到抑制，處理能力降低；好氧細菌的處理能力逐步上升，彌補了厭氧細菌處理能力的缺失。使得，整個水體處理過程中，都保持良好的處理效率。

具體來說，所述生物複合酶製劑的質量大於等於所述複合微生物群落的質量；處理之初，保持良好的處理效果；且在後續的過程中，隨著複合微生物群落的生長，處理能力提升，整體達到高效的處理效果。還可以根據實際情況，增加生物複合酶製劑的用量，適應不同汙染程度的黑臭水體處理需求。

一般來說，根據黑臭水體的汙水來源，汙染物種類；所述複合微生物群落包括：硝化細菌、反硝化細菌、氨化細菌、固氮菌、脫氮硫桿菌、嗜酸乳酸菌以及解磷菌中的任意五種或者以上；根據實際需要選取。

具體來說，配方中所述的多種功能的複合微生物群落由硝化細菌、反硝化細菌、氨化細菌、固氮菌、脫氮硫桿菌、嗜酸乳酸菌以及解磷菌等微生物中的至少五種組成。這些微生物包含厭氧細菌、好氧細菌，可以針對黑臭水體不同水層溶氧量的不同，進行分工協作，在不同時段共同治理，通過相互共生及增殖，在環境中形成一個種類繁多，功能齊全、結構穩定的廣譜微生物群落。

多種功能的複合微生物群落的製備方法，包括一下步驟：

S1：好氧細菌在LB平板劃線活化，挑取單菌落轉接於5.0mL LB試管中，30℃，120rpm培養24h。再以1.0％體積比轉接於搖瓶中，30℃，120rpm培養24h，得到單株細菌發酵液。

S2：厭氧細菌，嗜酸乳桿菌在MRS平板劃線活化，37℃，靜止培養24～48h。挑取單菌落轉接於5.0mL MRS試管37℃，靜止培養24～48h。最後1.0％體積比轉接於三角瓶中，37℃，靜止培養24～48h，得到單株細菌發酵液。

S3：厭氧細菌，脫氮脫硫桿菌在脫氮脫硫桿菌培養基平板劃線活化，30℃，48～96h。挑取單菌落轉接於5.0mL脫氮脫硫杆培養基試管30℃，48～96h。最後1.0％體積比轉接於三角瓶中，37℃，24～48h，得到單株細菌發酵液。

S4：好氧細菌發酵液按照1:1比例混合為好氧混合細菌種子發酵液，用於發酵罐混合發酵。

S5：將好氧混合細菌種子發酵液以2.5％體積比接種於好氧液體發酵罐混合培養製備好氧混合微生物發酵液，其中菌數≥2×1010cfu/mL。

S6：將兩株厭氧細菌的發酵液分別以5.0％體積比接種於厭氧液體發酵罐製備厭氧微生物發酵液，其中菌數≥2×109cfu/mL。

S7：分別將微生物發酵液離心濃縮，按照每株菌株重量1:1比例混合，得到複合微生物群落混合發酵液。

S8：以硅藻土，與S7得到的複合微生物群落混合發酵液按1:1比例混合，攪拌均勻。30℃乾燥至含水率≤5.0％，機械粉碎過200目篩，得到混合微生物粉劑，其中菌數≥300億cfu/g。

其中，所述步驟S1中用於好氧細菌活化的LB培養基：蛋白腖10.0g，酵母提取物5.0g，氯化鈉5.0g，蒸餾水1000.0mL，pH 7.0，121℃，15min。其中固體培養基加1.0～2.0％瓊脂粉。

所述步驟S2中用於厭氧細菌活化的MRS培養基：葡萄糖20.0g，蛋白腖10.0g，牛肉粉8.0g，乙酸鈉5.0g，酵母粉4.0g，檸檬酸三銨2.0g，磷酸氫二鉀2.0g，吐溫80 1.0g，硫酸鎂0.2g，硫酸錳50.0mg，蒸餾水1000.0mL。pH 6.2±0.2，121℃，15min。其中固體培養基加1.0～2.0％瓊脂粉。

所述步驟S3中脫氮脫硫桿菌活化培養基：五水硫代硫酸鈉5.0g，硝酸鉀2.0g，碳酸氫鈉2.0g，磷酸二氫鉀2.0g，六水硫酸鎂0.5g，氯化銨0.5g，氯化鈣5.0mg，蒸餾水1000.0mL。pH 7.0，121℃，15min。其中固體培養基加1.0～2.0％瓊脂粉。

所述步驟S5中用於好氧混合細菌種子發酵液在好氧液體發酵罐中發酵的培養基：玉米粉22.0g/L，澱粉18.0g/L，魚粉12.0g/L，磷酸二氫鉀2.0g/L，氯化鎂80.0mg/L，pH 7.0，121℃，15min。

所述步驟S6中用於厭氧細菌在厭氧液體發酵罐中發酵的培養基與厭氧細菌活化培養基相同。

所述的生物複合酶製劑包括：脂肪酶、蛋白酶、纖維素酶、半纖維素酶、澱粉酶、果膠酶等生物活性酶中的至少三種，按照1.7:2.5:0.8:0.5:2.8:1.4比例混合均勻組成。針對黑臭水體的汙染情況，對不同種類的酶進行混合調配，製成生物複合酶製劑，作用於黑臭水體中，對黑臭水體進行綜合治理，短期內快速削減汙染負荷，淨化水質，恢復水體生態系統。

將S8步驟的混合微生物粉劑與生物複合酶製劑按照1:1得到普通型生物製劑；將將S8步驟的混合微生物粉劑與生物複合酶製劑按照1:2得到加強型生物製劑。

進一步地，所述廣譜生物製劑還包括：乾粉助劑；按照質量份數配比，所述複合微生物群落為25～45份、所述生物複合酶製劑為45～65份、所述乾粉助劑為5～10份。

通過乾粉助劑使得複合微生物群落以及生物複合酶製劑均勻分散、快速溶解於環境中並發揮功效；進一步提升水體處理效果。

具體來說，所述的乾粉助劑由十二烷基硫酸鈉：羧甲基纖維素鈉：碳酸鈣按照為1.5:1:0.4重量比例均勻混合組成。按照最終重量的5.0～10.0％添加乾粉助劑，分別與普通型生物製劑和加強型生物製劑混合均勻，製備普通型廣譜生物製劑和加強型廣譜生物製劑。該乾粉助劑的組成及比例是針對廣譜生物製劑特性優化而成，能確保廣譜生物製劑均勻的分散、溶解於環境中並快速發揮功效。

本實施例還提出基於上述廣譜生物製劑的處理方法。

一種用於黑臭水體治理的廣譜生物製劑的使用方法，將所述用於黑臭水體治理的廣譜生物製劑均勻投入到待處理黑臭水體中。

下面通過兩個具體的方案說明本發明。

案例1

某工業區周邊湖區面積大約2萬m2，因接納大量工業廢水和生活汙水，造成湖水大面積汙染，湖底沉積大量淤泥，並常年導致湖區處於黑臭狀態，對周邊居民的生活造成了嚴重危害。

用於治理湖區黑臭水體的多種功能的複合微生物群落由：施氏假單胞菌MCCC 1A00076；嗜酸乳桿菌CICC 22162；脫氮託硫桿菌ATCC 25259；全食副球菌ATCC 35512；蕈狀芽孢桿菌ATCC10206；巨大芽孢桿菌CICC 20665；巴西固氮螺菌ACCC 10109；門多薩假單胞菌CICC 20543，按照重量以1:1:1:1:1:1:1:1的比例組成。

用於治理湖區黑臭水體的生物複合酶製劑由：脂肪酶、蛋白酶、纖維素酶、半纖維素酶、澱粉酶、果膠酶，按照重量以1.7:2.5:0.8:0.5:2.8:1.4的比例混合均勻組成。

用於乾粉助劑的是十二烷基硫酸鈉：羧甲基纖維素鈉：碳酸鈣，按照重量以1.5:1:0.4的比例均勻混合組成。

多種功能的複合微生物群落通過以下步驟製備：

S1：好氧細菌在LB平板劃線活化，挑取單菌落轉接於5.0mL LB試管中，30℃，120rpm培養24h。再以1.0％體積比轉接於搖瓶中，30℃，120rpm培養24h，得到單株細菌發酵液。

S2：厭氧細菌，嗜酸乳桿菌在MRS平板劃線活化，37℃，靜止培養24～48h。挑取單菌落轉接於5.0mL MRS試管37℃，靜止培養24～48h。最後1.0％體積比轉接於三角瓶中，37℃，靜止培養24～48h，得到單株細菌發酵液。

S3:厭氧細菌，脫氮脫硫桿菌在脫氮脫硫桿菌培養基平板劃線活化，30℃，48～96h。挑取單菌落轉接於5.0mL脫氮脫硫杆培養基試管30℃，48～96h。最後1％體積比轉接於三角瓶中，37℃，24～48h，得到單株細菌發酵液。

S4：好氧細菌發酵液按照1:1比例混合為好氧混合細菌種子發酵液，用於發酵罐混合發酵。

S5：將好氧混合細菌種子發酵液以2.5％體積比接種於好氧液體發酵罐混合培養製備好氧混合微生物發酵液，其中菌數≥2×1010cfu/mL。

S6：將兩株厭氧細菌的發酵液分別以5.0％體積比接種於厭氧液體發酵罐製備厭氧微生物發酵液，其中菌數≥2×109cfu/mL。

S7：分別將微生物發酵液離心濃縮，按照每株菌株重量1:1比例混合，得到複合微生物群落混合發酵液。

S8：以硅藻土，與S7得到的複合微生物群落混合發酵液按1:1比例混合，攪拌均勻。30℃乾燥至含水率≤5.0％，機械粉碎過200目篩，得到混合微生物粉劑，其中菌數≥300億cfu/g。

將S8步驟的混合微生物粉劑與生物複合酶製劑按照1:1得到普通型生物製劑；將S8步驟的混合微生物粉劑與生物複合酶製劑按照1:2得到加強型生物製劑.

按照最終重量的8.4％分別與普通型生物製劑和加強型生物製劑混合均勻，製備混合型廣譜生物製劑和加強型廣譜生物製劑。

具體使用方法：使用時，第一周按照15.0g/m2比例，兩次(間隔4天)將加強型廣譜生物製劑均勻投入黑臭水體中。第二周，按照同樣的方法分兩次(間隔4天)把加強型廣譜生物製劑和普通型廣譜生物製劑均勻投入黑臭水體中。第三周，按照同樣的方法，兩次(間隔4天)將普通型廣譜生物製劑均勻投入黑臭水體中。

經檢測，黑臭湖區處理前後有機汙染物含量比較，見下表：

*中華人民共和國地表水環境質量標準(GB3838-2002)

案例2

某公園內約1500m2自然水域，因常年疏於清理，長期處於黑臭狀態，嚴重影響遊客和附近居民生活、遊覽。

用於治理的普通型廣譜生物菌劑和加強型廣譜生物製劑的製備方法與實施案例1相同。

具體使用方法：使用時，第一周按照10.0g/m2比例，兩次(間隔4天)將加強型廣譜生物製劑均勻投入入黑臭水域中。第二周，按照同樣的方法分兩次(間隔4天)把普通型廣譜生物製劑均勻投入黑臭水域中。第三周，按照同樣的方法，將普通型廣譜生物製劑均勻投入黑臭水域中。

經檢測，公園黑臭水域處理前後有機汙染物含量比較，見下表：

*中華人民共和國地表水環境質量標準(GB3838-2002)

本發明針對地表水體因長期汙染而導致的黑臭問題，提出一種用於黑臭水體治理的廣譜生物製劑，能有效降低水體中COD、BOD5等的含量，同時能脫氮除磷，增加水體溶氧量，消除水體黑臭，酶製劑的加入，能提高微生物降解有機物的反應速度；使用時投加用量少，操作簡單，運行成本低，且無二次汙染，能快速、高效改善水體生態環境，恢復水體生態系統。

本申請實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：

本申請實施例中提供的用於黑臭水體治理的廣譜生物製劑，生物複合酶製劑與複合微生物群落配合應用，保持黑臭水體處理過程始終保持良好的處理效果；具體來說，生物複合酶製劑能夠在投入之初即可實現高效處理，但是，經過一段時間的處理，因為生物複合酶製劑的加入，環境中會產生大量的二級產物，改變環境pH，從而降低生物複合酶製劑活性甚至導致其失活。此時，廣譜生物製劑中的多種微生物已逐步適應新的環境，當環境中溶氧量較低時，厭氧細菌快速增值成為優勢菌種，迅速降解環境中的有機汙染物。而隨著環境中溶氧量逐步增加，好氧細菌逐漸繁殖為優勢菌種，從而代替厭氧細菌，繼續降解環境中的有機汙染物。在整個處理過程中，不同組分協同工作，保持整體的高效水體處理效果，快速恢復水體的生態環境和水體生態系統。不僅如此，在使用過程中，還可以根據實際情況，搭配不同組分的比例，增加生物複合酶製劑的用量，適應不同汙染程度的黑臭水體處理需求。進一步地，通過乾粉助劑與生物複合酶製劑和複合微生物群落配合應用，使得生物複合酶製劑和複合微生物群落均勻分散、快速溶解於環境中並發揮功效；進一步提升水體處理效果。

最後所應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。