利用微生物原位循環培養治理水體汙染的方法及其裝置的製作方法

2023-06-03 14:24:16

專利名稱：利用微生物原位循環培養治理水體汙染的方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種河道汙染水體治理技術，尤其是一種利用河道原位培養、循環、馴化高效微生物治理淨化汙染水體水質、實現生態清淤的綜合治理技術即利用微生物原位循環培養治理水體汙染的方法及其裝置，屬於環境保護和治理領域。
背景技術：
近些年來，隨著經濟的快速發展，人口的快速增長，我國城市化進程不斷加快，部分河道被變道填平，流域形態直線化、橫斷面規則化、河床材料硬質化，河流的水量、環境容量減少，生物群落多樣遭到破壞，自淨能力降低或是喪失；另一方面，隨著工農業生產的發展和人民生活水平的提高，大量城市生活汙染、工業化汙染、農業面源汙染物進入河道，超出了水體的自淨能力，造成河道水體汙染物積累，出現了或出現過不同程度的富營養化問題，甚至出現發黑髮臭現象。水體的供水、維護生態平衡及旅遊觀光的重要作用迅速下降， 使之成為制約社會經濟發展的一個重要瓶頸。目前，治理河道汙染的方法主要有物理法、化學法、生物-生態法。物理法打撈、清淤、引水稀釋置換等治理技術成本高昂，勞動力消耗大，或者治理速度趕不上汙染速度，適應範圍有限。化學法治標不治本，而且會帶來難以彌補的二次汙染。生物法(種植水生植物、投放濾食性魚類等)更適用於預防性治理，而且存在治理周期長的缺點。微生物法通過投放特定類型微生物治理汙染，生態環保無二次汙染；但是，投放的外來微生物存在要適應水體本土的問題，如果本土環境不適宜，外來微生物無法大量繁殖，不易在水中形成優勢物種，或繁殖速度受限，造成顯效速度慢甚至看不到效果，降低了微生物對河道汙染物的治理效果。而且存在大量投放的微生物隨水體流動而流失易損失的特點，不能循環利用，影響治理效果的連續性；而為保證治理效果，就需要不間斷的、大量的向水體中補充微生物，從而直接提高了河道治理的整體運營成本。另外也有在河道內建設微生物處理系統，但是卻存在處理系統水下設備安裝需要將河道中水抽乾，將設備固定安裝在河道中，造成安裝比較麻煩、可移動性差等缺陷。

發明內容
本發明的目的就是針對現有技術的不足，提供一種新型的用於河道汙染水體的強化原位生態修複方法，高效、穩定地改善汙染水體水質、實現生態清淤，構建合理生態系統， 徹底解決河道水體汙染問題。該方法能夠提高微生物的適應能力、除汙能力、耐衝擊負荷能力，且安裝方便、可移動性強，運行成本低，可應用於富營養化嚴重的汙染河道水體，消除水體水華、黑臭等現象。為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為一種利用微生物原位循環培養治理水體汙染的方法，步驟包括(I)將高效微生物菌種先放在微生物培養罐中，利用河道自身的汙水為培養基在微生物培養罐中對微生物進行原位培養、馴化，待將高效微生物菌種培養到對數增長期後，通過菌管分流至各水下生物培養器中進行擴大培養，然後水下生物發生器中微生物菌種與河水之間進行交換，高效微生物菌種進入河水中降解汙染物，從而提高微生物的適應性、高效性；同時利用抽水泵從河道中抽取出攜帶有高效微生物菌種的河水再次進入微生物培養罐中與存留的高效微生物菌種一起繼續在培養罐中培養、馴化，然後繼續分流入水下生物發生器中，實現微生物的循環馴化，從而達到降低河道水體治理成本的目的；(2)同時採用鼓風機向微生物培養罐、水下生物發生器中增氧，採用曝氣機、攪拌機向河道水體中增氧，為微生物提供良好生活環境；(3)同時採用攪拌機擾動水體底泥，使底泥汙染物進入水中、利用微生物吸收、降解，實現生態清淤。本發明還提供一種上述利用微生物原位循環培養治理水體汙染的方法所採用的裝置，該裝置包括設置於河岸上的抽水泵、至少一個微生物培養罐、鼓風機、控制系統，設置於水層中的多個水下生物發生器、攪拌機、用於給水層增氧的曝氣機；所述抽水泵的進水口通過水管延伸入河道水體中與水相通；所述抽水泵的出水口通過管道與微生物培養罐的一側相連通；所述微生物培養罐通過菌管與水下生物發生器相連通，所述的水下生物發生器通過菌管並聯；所述鼓風機通過氣管分別與微生物培養罐和水下生物發生器中的曝氣頭相連通；所述的攪拌機、鼓風機、曝氣機和抽水泵與控制系統電連接。所述的菌管上設有控制菌種進出的閥門，該閥門的開啟、關閉也由控制系統控制， 以方便調節。採用本發明的上述裝置，攪拌機、鼓風機的加入一方面增加水中汙染物含量，利於水中微生物吸收而大量增殖，並大量降解泥水中汙染物，另一方面使河底汙泥量逐漸減少， 一般情況下一年可實現清除底泥30公分以上，在不需要進行底泥常規疏浚的情況下實現生態清淤；水體中的增氧裝置、攪拌機在一定範圍內可移動，通過合理布點實現連續性的區域性治理而非間斷的點狀治理效果。作為優選，所述的微生物培養罐、抽水泵、鼓風機、控制系統可拆式連接於河岸；所述的水下生物發生器、曝氣機、攪拌機可拆式連接於河道內，其中水下設備均可在正常水位時安裝、拆除。因此，系統安裝、拆裝方便，可以實現裝置的再利用。所述的微生物培養罐安裝在岸上，利用抽水泵抽水將汙染河道的汙水作為培養基將投加的高效微生物進行原位培養、馴化成優勢高效微生物菌種，培養至對數生長期後分配到水下生物發生器，從而提高其適應能力，使其進入河道後能迅速增殖、顯效；所述的水下生物發生器分散安裝在水下，有利於實現河道中微生物的持續多點投加，提高水體中微生物量的穩定性和均勻性；微生物進入水下生物發生器後，一部分釋放到水體，一部分在水下生物發生器內擴大培養後釋放水體。本發明所述的高效微生物菌種是指從自然界存活幾百萬年的自然微生物中收集、 提純、馴化、濃縮的高效微生物，由十多種不同類型(如光合菌、乳酸菌、放線菌、酵母菌、真菌等均為行業常規菌種，根據水體的汙染環境不同，進行組合好或單獨使用)的、具有降解汙水中有機汙染物特殊功能的對人體無毒無害的微生物菌群集合在一起組成，所投加的高效微生物菌液可以是單一菌種或複合菌種的一種。當水體營養負荷較低，微生物培養罐內微生物生長較慢的情況下，可向微生物培養罐中投加一些營養物質作為補充，這些營養物質一般為糖類。所加糖類可以是單糖、雙糖、多糖的混合物或單一品種或含糖的其他物質，投加的糖類與投加的高效微生物菌液重量比例為I 5 I。作為優選，所述的微生物培養罐及水下生物發生器內填裝有生物填料，為高效微生物提供附著載體，利用微生物細胞的吸附特性讓其吸附在載體顆粒中，吸附河道原水中有機汙染物生長繁殖，增強其適應能力，同時防止水下發生器中微生物大量流失；所填加的生物填料一般為陶粒、煤渣等多孔材料的混合物或單一品種。本發明主要依據如下原理(I)利用河道水體汙水在微生物培養罐、水下生物發生器中原位培養、循環、馴化分離出來的高效微生物，篩選出優勢高效微生物並培養至對數增長期後投放水體，通過優勢高效微生物的吸收、分解、轉移去除水體汙染物；(2)採用曝氣機和鼓風機向培養罐、生物發生器及河道水體中增氧，為微生物提供良好環境；(3)採用攪拌裝置擾動水體底泥，使底泥汙染物進入水中，一方面利於微生物增殖，另一方面通過微生物的吸收、降解，實現生態清淤。本發明以生物技術為主體，形成科學合理的強化水體生化淨化汙染物過程的水體修復技術，應用於超量受納城鎮生活汙染物等導致嚴重汙染河道的治理，提升這類水體的汙染物自淨能力，提高汙染水體的抗衝擊能力，同時實現生態清淤，提高水體的環境容量。 較之於傳統微生物技術和其他治理方法，本發明具備以下顯著的四大優勢I、工藝簡單，裝置安裝方便，可移動性強。可實現全自動運行；裝置安裝、拆裝比較方便，所有設備均為組合式安裝，其中水下設備均可在正常水位安裝、拆裝，一個河道治理好後可移動到另一河道使用。2、治汙效率高，利用需要淨化的汙染水體對高效微生物進行原位培養、馴化，提高了微生物的適應能力，利用高效微生物一方面可將有機酸迅速分解，將二氧化硫轉化為硫酸鹽，除臭效果明顯，另一方面能夠去除脂肪和油脂，提高對惰性有機物質的分解能力；水下生物發生器多點持續投加微生物，使工程效果可長期維持，抗幹擾能力強，大大提高了河道汙染的治理效率。3、治理範圍廣，不僅可以在較短的時間內使河道水質變清，而且可以使河底汙泥逐步減少，在不需要進行底泥常規疏浚的情況下實現生態清淤，一般情況下一年可實現清除底泥30公分以上。4、維護成本低，利用高效微生物進行河道汙染治理與修復，維護成本比較低。若次年水體再產生汙染，則將處理系統再運行一個月左右即可，不需重新投資，一次投入，長期受益。


附圖本發明用於河道汙染治理的微生物循環馴化裝置的結構示意圖。如圖所示11.微生物培養罐，12.水下生物發生器，13.菌管，14.閥門，21.抽水泵，22.水管，31.鼓風機，32.氣管，33.曝氣機，42.攪拌機，51.控制系統;A.河岸，B.水層 (即河道水體層)，C.泥區(即河道底部汙泥區)。
具體實施方案下面結合實施例對本發明實施方式作進一步詳細描述
如附圖所示，為本發明的一個實施例本發明是一種用於河道汙染水體的原位生態修復系統，其目的是利用河道汙水原位培養、馴化高效微生物，提高微生物的適應性和高效性，保證治理效果的高效性、連續性， 降低河道汙染治理的整體運營成本，其採用的裝置包括設置於河岸上的抽水泵21、至少一個微生物培養罐11、鼓風機31、控制系統51 (行業常規控制系統,控制攪拌機、曝氣機、抽水泵、和菌管閥門的開啟、關閉等)，設置於水層B中的多個水下生物發生器12、攪拌機42、用於給水層增氧的曝氣機33 ;所述抽水泵21的進水口通過水管22延伸入河道水體中與水相通；所述抽水泵21的出水口通過管道與微生物培養罐11的一側相連通；所述微生物培養罐11通過菌管13與水下生物發生器12相連通，所述的水下生物發生器12通過菌管13並聯，菌管13上設有閥門14控制菌種的進出；所述鼓風機31通過氣管32分別與微生物培養罐11和水下生物發生器12中的曝氣頭(行業常規曝氣頭)相連通；所述的攪拌機42、鼓風機31、曝氣機33和抽水泵21與控制系統51電連接以方便控制開啟，圖中箭頭方向為水流方向。採用這種結構，將高效微生物菌種先放在微生物培養罐11中原位培養、馴化一段時間，待將篩選出的優勢高效微生物菌種培養到對數增長期後，通過菌管13分流至各水下生物培養器12中進行擴大培養，通過水下生物發生器12與河水的交換，優勢高效微生物進入河水中降解汙染物，從而提高微生物的適應性、高效性，通過抽水泵再次從河道抽取出的河水中攜帶的以及微生物培養罐中存留的高效微生物菌種繼續在培養罐中培養、馴化，繼續分流入水下生物發生器中，實現微生物的循環馴化，從而達到降低河道水體治理成本的目的；鼓風機31向培養罐11、生物發生器12充氧，曝氣機41給水體充氧、造流，攪拌機42 使底層汙泥即泥區C中與水混合，實現河道水體治理的高效性、強去汙能力、生態清淤。在本實施例中，為保證微生物培養罐11中優勢高效微生物的培養、分離以及水下生物發生器12中優勢微生物的擴大培養，微生物培養罐11、水下生物發生器12中填裝陶粒、煤渣等多孔性生物填料為微生物提供附著載體；並在微生物培養罐11、水下生物發生器12中安裝曝氣頭,通過氣管32與鼓風機31相連,為微生物曝氣提供氧氣。在本實施例中，當水體的營養負荷較低時，為保證培養罐11中微生物的快速繁殖，還可根據需要額外投加一些營養物，投加的營養物種類、數量應根據水質情況而定，一般為糖類，包括單糖、雙糖、多糖的混合物或單一品種或含糖的其他物質。在本實施例中，為很好的發揮河道水中微生物的作用，通過給水體增氧、造流，活化水體，改善微生物的生長環境；安裝設置攪拌機42使河道上層底泥與水混合，一方面增加水中汙染物濃度，為微生物提供充足營養源，另一方面實現減少底泥含量的目的。在本實施例中，為保證系統的自動化程度減少人員操作，降低運營成本，安裝自動控制系統51，所述的微生物培養罐11通往水下生物發生器12的菌管13上安裝閥門14通過信號線路與自動控制系統相連即電連接；同時，曝氣機、攪拌裝置等的運行也通過信號線路與自動控制系統相連；本實施例的工作過程啟動抽水泵21，將河道汙水注入投加有高效微生物菌種的微生物培養罐11中，進行原位培養、馴化、分離，優勢高效微生物培養至對數增長期後經過菌管13分流入水下生物發生器12中進行擴大培養；水下生物發生器12和河水不斷交換， 微生物進入水中，降解水中汙染物；與此同時,鼓風機31向培養罐11、生物發生器12中通氧，攪拌機和曝氣機增加水體擾動，提高水中溶解氧濃度，促進微生物的生長、繁殖；攪拌機42增加水體擾動、促進上層底泥和水、河水與從水下微生物發生器12出來的含高濃度微生物的水、不同水層間的水等混合，使微生物與水中汙染物充分接觸，降解消除汙染物，實現對河道水體汙染的治理。本實施例在工程中的實驗結果如下表I工程中微生物循環馴化處理工藝效果
權利要求
1.一種利用微生物原位循環培養治理水體汙染的方法，其特徵在於製備步驟包括(1)將高效微生物菌種先放在微生物培養罐中，利用河道自身的汙水在微生物培養罐中對微生物進行原位培養、馴化，待將分離出的優勢高效微生物菌種培養到對數增長期後， 通過菌管分流至各水下生物培養器中進行擴大培養，通過水下生物發生器與河水的交換， 優勢高效微生物進入河水中降解汙染物，從而提高微生物的適應性、高效性；利用抽水泵從河道中抽取出攜帶有高效微生物菌種的河水進入微生物培養罐中與存留的高效微生物菌種一起繼續在培養罐中培養、馴化，然後繼續分流入水下生物發生器中，實現微生物的循環馴化，從而達到降低河道水體治理成本的目的；(2)同時採用曝氣裝置向微生物培養罐、水下生物發生器及河道水體中增氧，為微生物提供良好生境；(3)同時採用攪拌裝置擾動水體底泥，使底泥汙染物進入水中，利用微生物吸收、降解， 實現生態清淤。
2.—種權利要求I所述的利用微生物原位循環培養治理水體汙染的方法所用的裝置， 其特徵在於該裝置包括設置於河岸上的抽水泵(21)、至少一個微生物培養罐(11)、鼓風機(31)、控制系統(51)，設置於水層中的多個水下生物發生器(12)、攪拌機(42)、用於給水層增氧的曝氣機(33);所述抽水泵(21)的進水口通過水管(22)延伸入河道水體中與水相通；所述抽水泵(21)的出水口通過管道與微生物培養罐(11)的一側相連通；所述微生物培養罐(11)通過菌管(13)與水下生物發生器(12)相連通，所述的水下生物發生器(12)通過菌管(13)並聯；所述鼓風機(31)通過氣管(32)分別與微生物培養罐(11)和水下生物發生器(12)中的曝氣頭相連通；所述的攪拌機(42)、鼓風機(31)、曝氣機(33)和抽水泵(21)與控制系統(51)電連接。
3.根據權利要求2所述的利用微生物原位循環培養治理水體汙染的裝置，其特徵在於所述的微生物培養罐(11)、水下生物發生器(12)中填裝有固定微生物菌種的生物填料。
4.根據權利要求2所述的利用微生物原位循環培養治理水體汙染的裝置，其特徵在於所述的微生物培養罐(11)、抽水泵(21)、鼓風機(31)、控制系統(51)可拆式連接於河岸；所述的水下生物發生器(12)、曝氣機(33)、攪拌機(42)可拆式連接於河道內。
5.根據權利要求2所述的利用微生物原位循環培養治理水體汙染的裝置，其特徵在於所述的水下生物發生器(12)、曝氣機(33)、攪拌機(42)均可在河道正常水位時安裝和拆除。
6.根據權利要求2所述的利用微生物原位循環培養治理水體汙染的裝置，其特徵在於所述的曝氣機(33)、攪拌機(42)為可移動式設置於河床內。
全文摘要
本發明公開一種利用微生物原位循環培養治理水體汙染的方法，(1)利用河道汙水在培養罐、生物發生器中原位培養、循環、馴化分離出微生物投放水體，通過微生物吸收、分解、轉移去除水體汙染；(2)採用曝氣裝置給培養罐、生物發生器及河道水體增氧，為其提供良好環境；(3)採用攪拌機擾動水體底泥，使底泥汙染物入水被微生物利用，實現生態清淤。本發明還公開了上述方法所採用裝置。本發明以河道汙水中的營養物作為菌種培養基，通過增氧、攪拌改善微生物環境，使投加的外來菌更適應水體、大量繁殖、分解能力強，提高顯效速度，來源穩定，以實現高效性、連續性、徹底性、低成本的目的，且裝置移動性強，安裝、拆裝方便，適用範圍廣。
文檔編號C02F3/34GK102531201SQ201210024858
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月6日 優先權日2012年2月6日
發明者任紅星, 孫繼輝, 王英 申請人:寧波天韻生態治理工程有限公司