一種黑臭水體的原位處理工藝的製作方法
2023-09-18 21:38:30
本發明屬於汙水治理領域，具體涉及一種黑臭水體原位處理工藝。
背景技術：
黑臭水體由臭水和水底的臭泥兩個部分組成。城市黑臭水體是指城市建成區內，呈現令人不悅的顏色(黑色或泛黑色)和(或)散發出令人不適氣味(臭或惡臭)的水體的統稱。
我國城市水體汙染現象早在20世紀70年代就已經開始顯現，少數城市水體開始發黑、變臭。特別是近年來，城市水體普遍遭到嚴重汙染，水體黑臭問題突出。黑臭水體存在的較大的危害：比如破壞城市景觀；破壞水體功能和價值；破壞水體生態系統；影響居民生活，危害人體健康。黑臭水體的治理，對於有效改善城市生態環境，提升人居環境質量，保障公眾身體健康，推進生態文明建設，促進經濟社會可持續發展等具有重要意義。
然而，在黑臭水體治理實踐中，仍面臨諸多技術方面的問題。黑臭水體治理的難點：黑臭水體成因複雜，影響因素眾多，是水環境汙染治理的難點。採取有效技術措施，短時間內能消除黑臭現象，但其難點在於治理後的水質長效保持，保證黑臭不反彈。許多黑臭水體治理工程，因重治理輕保持、重短期輕長效而導致水體返黑，水質反覆惡化。根本原因：沒有掌握水質變化的規律。城市黑臭水體的治理，需要建立長效保持機制，有效整治城市黑臭水體。
水體中存在著大量有機物質，主要為可溶性有機物、懸浮有機物和沉積有機物質3大類。有機物質主要由C、H、O、N、P、S等元素組成，其生物化學組成極其複雜。黑臭水體的上述特性為生物處理技術提供了基礎、豐富的有機質，為微生物的生理活動提供了營養源。針對此，趙亞勳、歐陽吾燁、李燕平等人公開了一種微生物對黑臭河道處理及原位生態修復的方法，它是從汙水中篩選出有針對性的目的菌種，與現有菌種進行匹配組合成複合微生物菌劑，然後使用匹配的複合微生物菌劑對河道汙水進行處理，其中複合微生物菌劑包含有光合細菌、枯草芽孢桿菌、側孢芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、反硝化細菌、乳酸菌和酵母菌，但是其菌體直接採用菌劑投加的方式進行處理，這種處理黑臭水體方法的弊端是：用量較大，投資成本高，並且其治理時間較長、見效慢，效果不太穩定。
綜上所述，現有技術中對於具有深水區和淺水區的黑臭水體的有效治理上，尚缺乏有效的解決方案。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本發明提供一種黑臭水體原位處理工藝，該處理工藝有效降低水體中COD、NH3-N、TP、水體色度與臭度，從而改善黑臭水體的水質。
本發明採用的技術方案是：
一種黑臭水體原位處理工藝，包括以下步驟：
將控釋菌體產品與人工水草按照設定比例同時設置至待治理的黑臭水體中；其中，所述控釋菌體產品為具有多孔結構的固體產品，包括以下重量份的組分製成：火山灰25～45份、粉煤灰20～30份、纖維素10～20份、十二烷基硫酸鈉0.5～1份、石膏5～15份和複合菌液15～30份；其中，所述複合菌液包括光合細菌、硝化細菌、反硝化細菌、氨化細菌和聚磷菌，活菌數分別為：光合細菌1～2×109CFU/mL，硝化細菌3～4×109CFU/mL，反硝化細菌2～3×109CFU/mL，氨化細菌4～6×109CFU/mL，聚磷菌5～10×109CFU/mL；所述人工水草在投放至待治理的黑臭水體前，採用複合菌液對其浸泡。
基於技術穩定、經濟可行、管理簡便的設計原則，綜合考慮水質淨化與生態保護相協調、環境效益和經濟效益並重、工程建設和人工湖正常使用相統一，確定採用「控釋菌體+人工水草床」工藝。通過載有經篩選及培育的控釋菌體產品、填料(人工水草)，改變水體的厭氧狀態和以厭氧微生物為優勢種群的現狀，實現生態治理和經濟效益的雙豐收。經過試驗驗證，本發明中的固體控釋菌體產品與人工水草相結合對治理黑臭水體的效果更加優異。
本發明中的人工水草的組成物質並沒有特別的限定，可以採用現有技術中的物質，比如，塑料片、玻璃纖維片、聚苯乙烯網片、甘蔗渣等。從有效吸附複合菌液和治理黑臭水體的效果來講，優選的，本發明選用高分子材料聚苯乙烯網片組成的人工水草。
優選的，所述待治理的黑臭水體包括淺水區和深水區，其中在淺水區中的底泥中設置控釋菌體產品，在深水區中設置人工水草。本發明採用高效控釋菌體產品，黑臭水體不清淤、不換水，採用生物技術在原位對底泥投放控釋菌體；深水區安裝人工水草對水體進行淨化。
進一步優選的，經過發明人的研究發現，為提高深水區的淨化效果，人工水草包括兩種長度規格，較長人工水草和較短人工水草，所述的較長的人工水草是相對較短的人工水草而言的，所述較長的人工水草的長度是較短的人工水草的1.5～2倍，所述較長人工水草和較短人工水草相互交替排列設置。經過試驗驗證，相比於只設置一種長度的人工水草，交替設置不同長度的人工水草的淨化效果更加突出。
根據黑臭水體的汙染現狀及水質檢測指標數據，對汙染較輕的按每10m2投放一個菌體產品設計；對汙染較重的則按每5m2投放一個菌體產品設計，每個菌體產品的質量為2～4kg。對於淺水區水域，只需投加控釋菌體，即可起到淨化汙染物的作用。對於深水區，使用人工水草，利用支架將人工水草底部固定在水體底部，對頂部不加任何限制，放任其隨河水搖擺，這樣既能減少人工水草對河道洩洪的不利影響，又能增強生物膜與河水中汙染物的接觸能力，使汙染物能更好的擴散到生物膜上，得到降解。
本發明中淺水區是指小於等於1.5m深的水體區域，深水區是指大於1.5m深的水體區域。
對於控釋菌體來講：
進一步的，所述控釋菌體產品，包括以下重量份的組分製成：
火山灰30～40份、粉煤灰20～25份、纖維素10～15份、十二烷基硫酸鈉0.5～0.8份、石膏5～12份和複合菌液15～20份。
更進一步的，所述控釋菌體產品，包括以下重量份的組分製成：
火山灰35份、粉煤灰25份、纖維素12份、十二烷基硫酸鈉0.8份、石膏8份和複合菌液20份。
其中，所述控釋菌體產品的製備方法，包括以下步驟：
(1)菌種的富集、分離和/或馴化擴大培養：從黑臭水體中富集、分離和/或馴化擴大培養得到光合細菌、硝化細菌、反硝化細菌、氨化細菌和聚磷菌；
(2)先將十二烷基硫酸鈉和石膏溶解於複合菌液中，然後加入火山灰、粉煤灰和纖維素混合均勻，再經過壓製成型，乾燥，得到該控釋菌體產品。
步驟(1)中，所述光合細菌的富集、分離和馴化擴大培養方法的步驟是：從黑臭水體中的汙泥採樣，於含有光合細菌富集培養基的無菌三角瓶中，混勻，在光照、28～30℃下培養，當培養液轉變為紅色時，用接種針取紅色培養液於分離培養基上劃線培養，反覆挑選出單菌落即為光合細菌；將得到的光合細菌接種到擴大培養基上，接種後於28～32℃、光照條件下擴大培養3～5d。最終得到的活菌數可達1～2×109CFU/mL。
所述硝化細菌為亞硝酸細菌，其富集、分離和馴化擴大培養的方法為：從黑臭水體中的汙泥中採樣，於含有亞硝酸細菌富集培養基的無菌三角瓶中，混勻，28～30℃培養，5～7d後傳代培養，經4～6次富集培養後，每隔3～5d持續供給4～6％的硫酸銨溶液4ml；用塗布方法吸取亞硝酸細菌富集營養液於分離培養基上，於28～30℃培養18-20d，反覆挑選出單菌落即為亞硝酸細菌；將得到的硝化細菌接種到擴大培養基上，接種後於25～35℃、200r/min的震蕩培養箱中擴大培養3～5d。最終得到的活菌數可達3～4×109CFU/mL。
所述反硝化細菌的馴化擴大培養方法的步驟是：直接將市售的反硝化細菌接種到反硝化細菌培養基，該培養基的配方為：KNO3 2g、MgSO4 0.2g、K2HPO4 0.4g、酒石酸鉀鈉15g，黑臭水體100～200mL加入蒸餾水定容至1000mL；接種後於28～32℃、200r/min的震蕩培養箱中擴大培養3～5d。最終得到的活菌數可達2～3×109CFU/mL。
所述氨化細菌的富集、分離和馴化擴大培養方法的步驟是：從黑臭水體中的汙泥中採樣，於含有氨化細菌富集培養基的無菌三角瓶中，混勻，28～30℃培養，5～7d後傳代培養，經4～6次富集培養後，用塗布方法吸取氨化細菌富集營養液於分離培養基上，於28～30℃培養18～20d，反覆挑選出單菌落即為氨化細菌；將得到的氨化細菌接種到擴大培養基上，接種後於25～35℃、200r/min的震蕩培養箱中擴大培養3～5d。最終得到的活菌數可達4～6×109CFU/mL。
所述聚磷菌的馴化擴大培養方法的步驟是：直接將市售的聚磷菌接種到聚磷菌培養基，該培養基的配方為：酵母浸膏2g、蛋白腖2g、氯化鈉3g，黑臭水體100～200mL加入蒸餾水定容至1000mL，pH＝7.2；接種後於28～32℃、200r/min的震蕩培養箱中擴大培養3～5d。最終得到的活菌數可達5～10×109CFU/mL。
步驟(2)中，壓製成型的壓力為60～200MPa，使得能夠得到一定強度的固體產品。經檢測，抗折強度為1MPa以上，產品中的孔隙豐富，孔徑大小在0.5～50μm之間。
本發明選擇的火山灰、粉煤灰、纖維素和石膏原料被壓緊成型能力優異，並且，由於粉料的形狀不規則，表面粗糙，使堆積壓緊起來的粉料顆粒存在大量的孔隙，為菌體的緩釋功能提供良好的基礎；另外，為保證有足夠的孔隙結構，本發明還使用了少量十二烷基硫酸鈉。
本發明在考慮控釋菌體產品自身性能方面的同時，各組分發揮協同作用共同促進該產品在黑臭水體中降解汙染物。其中：
火山灰是火山噴出的直徑小於等於2毫米的多孔碎石和礦物質粒子，它是巖漿冷卻形成的。本發明選用火山灰的理由包括：(1)碎石內氣孔分布均勻，該結構為菌體的緩釋提供良好的基礎；(2)火山灰的多孔結構，使得該產品具有吸附脫色的作用；(3)吸附黑臭水體中有機物質，更加有利於產品內的微生物使用和降解；(4)充當菌體的載體，有利於微生物的附著。
粉煤灰是從煤燃燒後的煙氣中收捕下來的細灰。本發明中粉煤灰的加入，不僅能夠提高該產品的內部粘結強度，使得產品具有一定的強度；還能使得該產品具有吸附脫色的作用；並且粉煤灰還充當菌體的載體，有利於微生物的附著。
本發明中纖維素的作用是：為部分微生物提供養分，同時在消耗養分後使產品形成孔隙結構，便於微生物釋放進水體中。
本發明選擇十二烷基硫酸鈉為致孔劑，目的是使得產品坯體形成大量較大孔隙，再經過壓實後形成豐富的較小和均勻的孔隙，便於微生物菌體的緩釋和生長。經過試驗驗證，採用此致孔劑能夠使得產品在壓製成型後仍具有較豐富的孔隙結構。
從保證產品孔隙度和利於微生物的生長兩個方面來講，本發明選擇石膏作為粘結劑，目的是使得產品具有一定的強度，使得產品在水體中不易變形。
本發明中的控釋菌體產品，各個原料組分是一個有機整體，缺一不可。發明人在研發過程中發現，減少上述組合物中的任何一種組分，或以相似性質的組分對本發明中的原料進行替換，則該產品的整體的作用效果顯著降低，其中，所述產品的整體的作用效果包括兩個方面，一是產品自身的強度和孔隙結構方面；二是處理黑臭水體的效果方面。
控釋菌體產品是採用原位生物處理技術對黑臭水體進行修復。原位生物處理技術是指汙染水體不經搬動或輸送，在其原位和易殘留部位之間進行原位處理，其處理過程主要依賴於被汙染地自身微生物的自然降解能力和人為創造的合適降解條件。
一方面，由於產品的多孔隙結構，使得產品中的微生物經過產品中的孔隙緩慢的釋放到水體或底泥中，防止微生物瞬間流失，可保證其持續長效地起到微生物源的作用；另一方面，由於採用了火山灰和粉煤灰，使得產品具有一定的吸附作用，從而能夠吸附黑臭水體中的部分有機營養物質，供給微生物利用，從而起到降解汙染物的作用。
本發明的菌種是經過嚴格篩選出來的，經過黑臭水體的富集、分離和/或馴化，篩選得到的這5類菌種其含有多種酶體系，能夠分泌較多的蛋白酶、澱粉酶、纖維素酶和脂酶等，相互協同地快速分解水中有機質，它們可以在不同的底物(蛋白質、氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽、大分子有機物、小分子有機物等)條件下，在一定的時間(一般為10～20個小時)和一定的啟動濃度值時達到不同的酶體系，進行不同的生化反應，適應性強，且耐鹽度高(海水中同樣運行)，能夠高效處理黑臭水體。該產品可促使水體向潔淨好氧生態系統演替，使食物鏈延長，並穩定系統，提高耐衝擊力，使汙染環境從根本上得到逐步改善，水體中溶解氧逐漸升高，有助於好氧微生物區系的建立，競爭性地抑制了耐汙型微生物。
根據上述的黑臭水體原位處理工藝，本發明還提供一種優化後的應用於景觀水域的黑臭水體的原位處理系統，所述景觀水域是由淺水區和深水區組成，所述原位處理系統包括控釋菌體產品、人工水草以及相應的固定支架，其中，在所述的淺水區的底泥中設置第一固定支架，所述第一固定支架上設有若干控釋菌體；在所述的深水區的底泥中設有第二固定支架，所述第二固定支架上設有若干具有一定排列組合的人工水草，所述人工水草包括較長的人工水草和較短的人工水草，所述排列組合是指較長的人工水草和較短的人工水草相互交替排列。
本發明中所述的較長的人工水草是相對較短的人工水草而言的，優選的，所述較長的人工水草的長度是較短的人工水草的1.5～2倍。本發明經過試驗驗證，通過長短人工水草交替設置的這種結構治理黑臭水體的效果更加優異，原因如下：一是由於不同的水深，水的溶氧程度不同，一般來講，水越深溶氧度越低，水越淺溶氧度越高，而複合微生物的既有好氧細菌又有兼性厭氧細菌，比如處理氨氮的硝化細菌為好氧細菌在溶氧度較高的水層較易成活，在水體的上層，而反硝化細菌為兼性厭氧細菌，在溶氧度低的水層較易成活，在水體的下層，將人工水草在水中進行不同高度的設置，滿足不同種類的微生物的消耗氧的需求，使得不同需氧量的微生物更容易附著和成活；二是，人工水草在水中擺動作用較強的部位是人工水草的中上部分(頂端擺動最強烈)，人工水草擺動較強所起到的作用是增加人工水草和水的表面的剪切力，使人工水草表面的老化的微生物及時脫落，而附著在人工水草中上部分表面相比於其下部表面的微生物具有較高的活性，從而能夠提高對水中汙染物的降解效率，所以長短人工水草的交替設置，使得較高活性的微生物菌群在水中能夠進行全面覆蓋，更加有利於黑臭水體的治理。
優選的，較長的人工水草的長度為1.5～3m，選用時根據水深進行選擇。
優選的，所述淺水區為低於等於1.5m的水域，所述深水區為大於1.5m的水域。
優選的，所述控釋產品的形狀為圓柱狀、圓筒狀或長方體狀。
優選的，底部較為平整的淺水區中設置的第一固定支架為方形結構，方形結構上設有控釋菌體產品。在運行時，可將帶有控釋菌體產品的第一固定支架固定在淺水區中的底泥中。
進一步優選的，所述控釋菌體產品通過綁紮的方式固定在第一固定支架上。
優選的，底部較為平整的深水區中設置的第二固定支架為方形結構，方形結構上設有交替排列的較長的人工水草和較短的人工水草。在運行時，可將帶有人工水草的第二固定支架固定在深水區中的底泥中。
進一步優選的，所述人工水草通過綁紮的方式固定在第二固定支架上。
優選的，在淺水區，每5～10m2投加1個控釋菌體產品，所述控釋菌體產品的質量為1.5kg～2kg，尺寸為圓筒狀，內徑為6～8cm，壁厚2～2.5cm，高度為25～30cm。
為了得到更好的水體淨化效果，優選的，每條人工水草的間隔為0.2～0.4m。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
(1)對於黑臭水體的處理，本發明選擇自製的控釋菌體產品和浸泡菌液後的人工水草相結合，處理效率高、佔地少、投資成本低，無能耗、無運行成本；汙泥量少，抗衝擊負荷能力強，系統穩定、使用壽命長；系統操作管理簡單，無噪音、無惡臭。建造汙水處理系統的同時打造了景觀。相比於只採用本發明的控釋菌體產品，該方法治理黑臭水體的成本更加低廉和有效。
(2)本發明中的控釋菌體產品是一種天然有機的、含多種酶類的複合產品。主要是幫助細菌分解不能直接分解吸收的大分子量複雜有機化合物。該菌體產品可有效地促進有機物在水體中的乳化和溶解，並刺激和加速自然的生物反應，激發土著微生物的活性，加速微生物的生長和繁殖，同時對浮遊生物和環境無害，從而可以快速有效地促進受汙染水體向良性生態系統演替，使得水體中的DO得以恢復，COD、BOD5、NH3-N等汙染指標迅速下降，水體的黑臭異味現象得以快速消除。
另外，該控釋菌體產品還具有緩釋效果，微生物經過產品中的孔隙緩慢的釋放到水體或底泥中，防止微生物瞬間流失，可保證其持續長效地起到微生物源的作用，從而使得水體中的有益菌落群長時間穩定有效。由於控釋菌體產品的作用，可長時間穩定水體質量，大量減少汙泥或最終實現無汙泥。
附圖說明
圖1是實施例1的用於黑臭水體原位處理的控釋菌體產品的照片圖。
圖2是實施例2的用於黑臭水體原位處理的控釋菌體產品的照片圖。
圖3.1和3.2是一種黑臭水體原位處理工藝系統示意圖。
圖3.3是第二固定支架結構示意圖。
圖4是水體中透明度隨時間的變化曲線。
圖5是水體中DO隨時間的變化曲線。
圖6是水體中BOD5隨時間的變化曲線。
圖7是水體中CODCr隨時間的變化曲線。
其中，圖3一種黑臭水體原位處理工藝系統示意圖中：1、黑臭水體淺水底泥區；2、黑臭水體深水區；3、底泥；4、控釋菌體產品；5、人工水草；6、固定支架。
1、淺水區，2、深水區，3、控釋菌體產品，4、人工水草，4-1、較長的人工水草，4-2、較短的人工水草，5、第二固定支架，6、第一固定支架，
具體實施方式
應該指出，以下詳細說明都是示例性的，旨在對本發明提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本發明所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。
需要注意的是，這裡所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本發明的示例性實施方式。如在這裡所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括複數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語「包含」和/或「包括」時，其指明存在特徵、步驟、操作和/或它們的組合。
本發明中採用的原料火山灰、粉煤灰和纖維素均可通過常規的商業途徑購買得到。
反硝化細菌、聚磷菌為常規市售產品，比如，反硝化細菌可購自德豐生物技術有限公司；聚磷菌可購自揚州市海城生物技術有限公司。
為了使得本領域技術人員能夠更加清楚地了解本發明的技術方案，以下將結合具體的實施例與對比例詳細說明本發明的技術方案。
實施例1
一種用於黑臭水體原位處理的控釋菌體產品，該控釋菌體產品呈固體狀，疏鬆多孔，包括以下重量份的組分製成：
火山灰35份、粉煤灰25份、纖維素12份、十二烷基硫酸鈉0.8份、石膏8份和複合菌液20份。
其中，所述複合菌液包括光合細菌、硝化細菌、反硝化細菌、氨化細菌和聚磷菌，活菌數分別為：光合細菌2×109CFU/mL，硝化細菌4×109CFU/mL，反硝化細菌3×109CFU/mL，氨化細菌6×109CFU/mL，聚磷菌10×109CFU/mL。
本實施例用於黑臭水體原位處理的控釋菌體產品的製備方法，包括以下步驟：
(1)菌種的富集、分離和/或馴化擴大培養：從黑臭水體中富集、分離和/或馴養得到光合細菌、硝化細菌、反硝化細菌、氨化細菌和聚磷菌；
所述光合細菌的富集、分離和馴化擴大培養方法的步驟是：從黑臭水體中的汙泥採樣，於含有光合細菌富集培養基(富集培養基可參照現有技術中的配方，例如：酵母膏0.01g、碳酸氫鈉0.1g、磷酸氫二鉀0.02g、醋酸鈉0.1～0.5克、硫酸鎂0.02g、氯化鈉0.1g、生長因子1mL、蒸餾水97mL、微量元素溶液1mL。其中：碳酸氫鈉為水溶液，質量濃度5％。過濾除菌之後加入2mL到無菌的培養液中。生長因子：維生素B1 0.001mg、乙尼克丁酸0.1mg、對氨基苯甲酸0.1mg。微量元素：硫酸鐵5mg、五水硫酸銅0.05mg、硼酸1mg、四水氯化錳0.05mg、七水硫酸鋅1mg、六水硝酸鈷0.5mg。以上的藥品分別溶於蒸餾水定容1000ml)的無菌三角瓶中，混勻，在光照、28～30℃下培養，當培養液轉變為紅色時，用接種針取紅色培養液於分離培養基(該分離培養基可參照現有技術中的配方，例如：酵母膏0.1g/L、醋酸鈉3.0g/L、丙酸鈉0.3g/L、氯化鈉1.0g/L、硫酸鎂0.2g/L、蛋白腖0.01g/L、穀氨酸0.2×10-3g/L、磷酸氫二鈉0.3g/L、磷酸二氫鈉0.5g/L、氯化鈣0.05g/L、氯化錳0.003g/L、硫酸亞鐵0.005g/L、瓊脂粉20g/L，pH＝7.2)上劃線培養，反覆挑選出單菌落即為光合細菌；將得到的光合細菌接種到擴大培養基上，擴大培養基按照下述重量百分比配製：碳酸鈉0.1％、乙酸鈉0.2％、酵母膏0.1％、磷酸二氫鉀0.03％、氯化銨0.1％、食鹽0.1％、六水氯化鎂0.02％、黑臭水體20％，餘量為蒸餾水，pH為7.2，接種後於28～32℃，光照條件下擴大培養3～5d。最終得到的活菌數可達1～2×109CFU/mL。
所述硝化細菌為亞硝酸細菌，富集、分離方法為，從黑臭水體中的汙泥中採樣，於含有亞硝酸細菌富集培養基(富集培養基可參照現有技術中的配方，例如，按照下述重量百分比配製：(NH4)2SO4 0.2％、MgSO4 0.05％、FeSO4 0.04％、NaCl 0.2％、K2HPO4 0.1％、CaCO30.5％，餘量為水，pH為7.2)的無菌三角瓶中，混勻，28～30℃培養，5-7d後傳代培養，經4～6次富集培養後，每隔3～5d持續供給4～6％的硫酸銨溶液4ml。用塗布方法吸取亞硝酸細菌富集營養液於分離培養基(該分離培養基為矽膠平板培養基，其製備方法可採用現有技術中常規的方法)上，於28～30℃培養18～20d，反覆挑選出單菌落即為獲得的亞硝酸細菌。將挑選的硝化細菌菌種接種到擴大培養基上，擴大培養基按照下述重量百分比配製：葡萄糖0.5％、(NH4)2SO4 0.2％、NaCl 0.2％、FeSO4 0.04％、K2HPO4 0.1％、MgSO4 0.05％、黑臭水體20％，餘量為蒸餾水，pH值7.2；接種後於25～35℃、200r/min的震蕩培養箱中擴大培養5d。最終得到的活菌數可達3～4×109CFU/mL。
所述反硝化細菌的馴化擴大培養方法的步驟是：直接將市售的反硝化細菌接種到反硝化細菌培養基，該培養基的配方為：KNO3 2g、MgSO4 0.2g、K2HPO4 0.4g、酒石酸鉀鈉15g，黑臭水體200mL加入蒸餾水定容至1000mL；接種後於28～32℃、200r/min的震蕩培養箱中擴大培養3～5d。最終得到的活菌數可達2～3×109CFU/mL。
所述氨化細菌的富集、分離和馴化擴大培養方法的步驟是：從黑臭水體中的汙泥中採樣，於含有氨化細菌富集培養基(該培養基配方為：牛肉膏3.0g、蛋白腖10.0g、NaCl 5.0g，蒸餾水定容至1000ml，pH 7.4～7.6)的無菌三角瓶中，混勻，28～30℃培養，5～7d後傳代培養，經4～6次富集培養後，用塗布方法吸取氨化細菌富集營養液於分離培養基(該分離培養基為：蛋白腖5g/L、NaCl 0.25g/L、KC1 0.3g/L、MgS04 0.5g/L、FeS04 0.1g/L、瓊脂粉20g/L)上，於28～30℃培養18～20d，反覆挑選出單菌落，將挑選的菌接種於培養基中，28～30℃恆溫培養2d，取少量培養液，加1～2滴萘氏試劑檢驗培養液中NH-N4+的產生情況，如呈現黃色沉澱，表示有氨存在，可判定為氨化細菌；將判定為氨化細菌接種到擴大培養基上，該擴大培養基的配方為：蛋白腖2g、NaCl 0.25g、MgS04 0.5g、FeS04 0.1g、黑臭水體200mL，蒸餾水定容至1000mL，pH＝7.2；接種後於25～35℃、200r/min的震蕩培養箱中擴大培養3～5d。最終得到的活菌數可達4～6×109CFU/mL。
所述聚磷菌的馴化擴大培養方法的步驟是：直接將市售的聚磷菌接種到聚磷菌培養基，該培養基的配方為：酵母浸膏2g、蛋白腖2g、氯化鈉3g，黑臭水體100～200mL加入蒸餾水定容至1000mL，pH＝7.2；接種後於28～32℃、200r/min的震蕩培養箱中擴大培養3～5d。最終得到的活菌數可達5～10×109CFU/m L。
(2)先將十二烷基硫酸鈉和石膏溶解於複合菌液中，然後加入火山灰、粉煤灰和纖維素混合均勻，再經過壓製成型，壓力為60MPa，風乾(溫度為10～40℃)，得到該控釋菌體產品，抗折強度為1MPa左右，產品中的孔隙豐富，孔徑大小在0.5～50μm之間。製備得到的產品如圖1所示，該產品為具有多孔結構的圓筒狀產品，內徑為8cm，壁厚2cm，高度為30cm。
實施例2
一種用於黑臭水體原位處理的控釋菌體產品，該控釋菌體產品呈固體狀，疏鬆多孔，包括以下重量份的組分製成：
火山灰30份、粉煤灰25份、纖維素15份、十二烷基硫酸鈉0.6份、石膏10份和複合菌液18份。
其中，所述複合菌液包括光合細菌、硝化細菌、反硝化細菌、氨化細菌和聚磷菌，活菌數分別為：光合細菌1.5×109CFU/mL，硝化細菌3.5×109CFU/mL，反硝化細菌2.5×109CFU/mL，氨化細菌5×109CFU/mL，聚磷菌7.5×109CFU/mL。
該實施例產品的製備方法與實施例1中的相同。製備得到的產品如圖2所示，經檢測，抗折強度為1.2MPa左右，該產品為具有多孔結構的圓筒狀產品，其中圓筒狀產品裡面設有實施例1中製備的圓柱狀的產品，在製備時也可改變產品的形狀或高度，滿足不同河道黑臭水體中的應用。產品中的孔隙豐富，孔徑大小在0.5～50μm之間。產品顏色不一致是由於選用的火山灰和粉煤灰的顏色不一致。
實施例3
一種用於黑臭水體原位處理的控釋菌體產品，該控釋菌體產品呈固體狀，疏鬆多孔，包括以下重量份的組分製成：
火山灰40份、粉煤灰25份、纖維素18份、十二烷基硫酸鈉1份、石膏10份和複合菌液20份。
其中，所述複合菌液包括光合細菌、硝化細菌、反硝化細菌、氨化細菌和聚磷菌，活菌數分別為：光合細菌1×109CFU/mL，硝化細菌4×109CFU/mL，反硝化細菌3×109CFU/mL，氨化細菌5.5×109CFU/mL，聚磷菌8×109CFU/mL。該實施例產品的製備方法與實施例1中的相同。
實施例4
如圖3.1或3.2所示，一種應用於景觀水域的黑臭水體的原位處理系統，所述景觀水域是由淺水區1和深水區2組成，所述原位處理系統包括實施例1中的圓筒狀控釋菌體產品3、人工水草4以及相應的固定支架，其中，在所述的淺水區1的底泥中設置第一固定支架6，所述第一固定支架6上設有若干控釋菌體產品3；在所述的深水區2的底泥中設有第二固定支架5，所述第二固定支架5上設有若干具有一定排列組合的人工水草4，所述人工水草4包括較長的人工水草4-1和較短的人工水草4-2，所述排列組合是指較長的人工水草4-1和較短的人工水草4-2相互交替排列，如圖3.3，其中黑心圓點代表較長的人工水草4-1，空心圓點為較短的人工水草4-2。
進一步的，較長的人工水草的長度為1.5～3m，選用時根據水深進行選擇。
進一步的，所述淺水區為低於等於1.5m的水域，所述深水區為大於1.5m的水域。
進一步的，如圖3.1，底部較為平整的淺水區1中設置的第一固定支架6為方形結構，方形結構上設有按照一定順序排列的控釋菌體產品3。在運行時，可將帶有控釋菌體產品3的第一固定支架6固定在淺水區1中的底泥中。
更進一步的，所述控釋菌體產品3通過綁紮的方式固定在第一固定支架6上。
進一步的，底部較為平整的深水區2中設置的第二固定支架5為方形結構，方形結構上設有按照一定順序排列的人工水草4。在運行時，可將帶有人工水草4的第二固定支架5固定在深水區2中的底泥中。
更進一步，所述人工水草的底部4通過綁紮的方式固定在第二固定支架5上，而人工水草的頂部放任。利用第二固定支架5將人工水草4底部固定在底泥，對頂部不加任何限制，放任其隨河水搖擺，這樣既能減少人工水草對河道洩洪的不利影響，又能增強生物膜與河水中汙染物的接觸能力，使汙染物能更好的擴散到生物膜上，得到降解。
在淺水區，每5～10m2投加1個控釋菌體產品，所述控釋菌體產品的質量為1.5kg～2kg，尺寸為圓筒狀，內徑為6～8cm，壁厚2～2.5cm，高度為25～30cm。
為了得到更好的水體淨化效果，每條人工水草的間隔為0.2～0.4m。
對比例1
一種用於黑臭水體原位處理的控釋菌體產品，包括以下重量份的組分製成：
火山灰35份、粉煤灰25份、纖維素12份、十二烷基硫酸鈉0.8份、石膏8份和複合菌液20份。其中，所述複合菌液如實施例1中所述。該產品的製備方法包括以下步驟：將各原料混勻即可。
對比例2
本發明人在研發過程中對各原料的用量進行了考察和效果的研究，結果發現不合適的原料配比，產品的強度和處理黑臭水體的效果不理想。例如：將實施例1中的配方替換為：火山灰25份、粉煤灰45份、纖維素12份、十二烷基硫酸鈉0.8份、石膏8份和複合菌液20份。該配方中粉煤灰的含量較高而火山灰的含量較低，使得產品抗折強度較低，不能夠在水體中長期使用。再例如：將實施例1中的配方替換為：火山灰45份、粉煤灰15份、纖維素12份、十二烷基硫酸鈉0.8份、石膏20份和複合菌液20份。該配方中的火山灰含量和石膏的含量較高，雖然能夠提高該產品的抗折強度，但是產品的孔隙含量相對較少，在黑臭水體中不能很好的發揮緩釋的功能，影響治理效果。
對比例3
本發明在研發過程中對具有近似性質的原料進行了配伍關係的考察和效果的研究。結果發現，即使原料之間具有相似的性質，但是與本發明中的其他產品配方配伍後，其效果並不理想。例如：將實施例1中的具有粘結性質的石膏替換為砂漿。砂漿雖然也具有一定的粘結作用，但是與實施例1中的其它原料配伍後，降低了產品的有效孔隙含量，在黑臭水體中不能很好的發揮緩釋的功能，影響治理效果。這說明本發明的組合物中各組分之間具有協同促進作用，並非是具有相似性質的原料的簡單替換和組合。
實驗例1
某A景觀水體原位生態治理工程處理規模為100000m3，處理水域約45000㎡，水深為1～2.5m，底泥厚度0.5～0.8m。在淺水區(低於等於1.5m的水域)的底泥中每5m2投加2kg本實施例2中的產品，在深水區(高於1.5m的水域)中設置人工水草床，設置前，採用實施例2中的複合菌液對其浸泡1h。每條人工水草的間隔為0.2米，較長人工水草尺寸1500mm×50mm×10mm，較短人工水草尺寸750mm×50mm×10mm，兩種長度的人工水草交替排列，人工水草設置在水體底部固定支架上，每個支架2m×2m×0.5m。淺水區和深水區的體積比例為6：1。
通過以上設置，治理後感官和主要水質指標變化情況如下：
(1)感官變化
經過控釋菌體和人工水草床的設計，3個月後黑臭水體透明度顯著增加(SD由15～20cm增加到55～60cm)，水體顏色由黑色變為灰白色最後轉為淡綠色，臭味基本消除。隨後，每月進行透明度指標檢測，檢測結果如圖4所示，從3個月後，透明度趨於平穩。
(2)DO含量和pH值變化
在汙染水體的治理和修復中，DO含量是黑臭水體向淨潔水體轉化的重要評價指標，水體中DO含量是藻類放氧、大氣復氧、汙染物耗氧的綜合平衡的結果。河水中DO含量增加到2.0mg/L以後，水體中好氧微生物逐漸增多，水體的自我淨化功能得以恢復，水體生態系統開始良性循環。
治理前水體DO平均只有0.2mg/L左右，3個月治理後的水體DO含量最高上升到3.0mg/L。隨後，每一個月進行DO指標檢測，檢測結果如圖5所示，從3個月後DO趨於平穩。
治理前水體pH值在7.5左右，綜合治理措施實施後水體pH值稍有增加。調查和監測結果表明，治理後河水環境質量逐漸改善，黑臭消除後水體中氮磷含量仍然較高，導致溫暖季節水體中浮遊藻類生長繁殖加快，藻類光合作用過程中利用了大量碳酸鹽和重碳酸鹽等，導致河水pH值有所升高。
(3)BOD5和CODCr濃度變化
治理前水體BOD5和CODCr分別230～280mg/L、460～510mg/L，3個月治理後，水體中BOD5和CODCr濃度顯著降低，隨後BOD5和CODCr濃度分別穩定在5～6mg/L和25～30mg/L，水體水質達到了《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)中規定的Ⅳ類水質標準。隨後，每一個月進行BOD5和CODCr指標檢測，檢測結果如圖6和7所示，從3個月後BOD5和CODCr都趨於平穩。
實驗例2
某B景觀水體原位生態治理工程處理水域約4000㎡，水深為1～2.5m，底泥厚度0.4～0.7m。在底泥中每5m2投加1個2kg本實施例2中的產品，淺水區和深水區的體積比例為1：5。
通過以上設置，治理後感官和主要水質指標變化情況如下：
(1)感官變化
經過控釋菌體和人工水草床的設計，6個月後黑臭水體透明度顯著增加(SD由15～20cm增加到55～60cm)，水體顏色由黑色變為灰白色最後轉為淡綠色，臭味基本消除。隨後，每月進行透明度指標檢測，檢測結果如圖4所示。
(2)DO含量和pH值變化
在汙染水體的治理和修復中，DO含量是黑臭水體向淨潔水體轉化的重要評價指標，水體中DO含量是藻類放氧、大氣復氧、汙染物耗氧的綜合平衡的結果。河水中DO含量增加到2.0mg/L以後，水體中好氧微生物逐漸增多，水體的自我淨化功能得以恢復，水體生態系統開始良性循環。
治理前水體DO平均只有0.22mg/L左右，6個月治理後的水體DO含量最高上升到3.0mg/L。隨後，每一個月進行DO指標檢測，檢測結果如圖5所示。
治理前水體pH值在7.3左右，綜合治理措施實施後水體pH值稍有增加。調查和監測結果表明，治理後河水環境質量逐漸改善，黑臭消除後水體中氮磷含量仍然較高，導致溫暖季節水體中浮遊藻類生長繁殖加快，藻類光合作用過程中利用了大量碳酸鹽和重碳酸鹽等，導致河水pH值有所升高。
(3)BOD5和CODCr濃度變化
治理前水體BOD5和CODCr分別220～260mg/L、410～500mg/L，6個月治理後，水體中BOD5和CODCr濃度顯著降低，檢測結果如圖6和7所示。
另外，本發明還採用對比例1中的產品對具有深水區和淺水區的景觀水體原位處理，方法與實驗例1相同，採用菌體和人工水草的模式，但是處理效果並不理想，主要表現在水質各項指標不穩定，黑臭水體發生反彈。這是由於投放的菌體產品形式與實驗例1中的不同，實驗例1較好的利用了本發明控釋菌體的緩釋功能。
在深水區投加本發明的控釋菌體，只能處理河底沉積淤泥，而生物菌體無法與水層的中部、上部汙染物接觸，短時間內無法起到淨化作用，淨化效果緩慢；若是要設計滿足深水區使用的控釋菌體產品，生產投資高，經濟效果不理想。
通過實驗例1和實驗例2表明，相比於單純採用本發明的控釋菌體投加至黑臭水體中，綜合治理效果和經濟成本，採用本發明中的固體控釋菌體產品和人工水草相結合，能夠短時間發揮作用，並使得治理後的水質長效穩定保持，保證黑臭不反彈。
上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。