淨化景觀水環境的泥陶球及其製備方法

2023-09-16 03:09:15

專利名稱：淨化景觀水環境的泥陶球及其製備方法
技術領域：
本發明涉及水處理技術領域，具體地說涉及景觀水的淨化處理。
背景技術：
城市景觀水體(湖泊水，河道水等)多是由雨水、雪水匯集或滲透而成的自然水體，近年來也有用再生水補充部分景觀用水的。由於景觀水體基本上處於不流動的封閉狀態，其所含的有機物常常會導致富營養化，尤其是在夏季溫度高，水份蒸發快，水面形成大量藍綠藻漂浮，水體散發出臭味。水質惡化，嚴重影響景觀水體的功能。常規的治理辦法一是排乾水，清淤，把底泥的有機物大部分去除；二是大量補充新水，以稀釋原水中的有機物。這兩種方法都需要大量人力、物力。第一種方法，在清淤的第一年有些效果，時間再長就無效果；第二種方法在北方缺水的城市，飲用水就嚴重不足，不可能再調撥水補充景觀水體。

發明內容
要解決的技術問題將吸附、固定活性菌的泥陶球投入水—底泥交界處，促進形成新的微生物生態系統，達到轉化、降解水中有機物，淨化水質，防治景觀水體富營養化的目的。採用泥陶球吸附、固定高效活性菌，活化、促進底泥的硝化—反硝化菌群，轉化、降解水中的有機物，從而淨化水質，防治富營養化的產生是本發明的核心。
本發明的技術方案為其工藝過程高溫製備泥陶球—→吸附、固定活性菌—→包被脂溶性薄膜—→投入水體。
(1)高溫製備泥陶球將30％～40％的黃粘土粉，30％～50％的鉀長石粉與10％～40％褐媒粉充分混合後，圓盤造粒，放入高溫爐(750℃～850℃)煅燒2～3h。煅燒後的泥陶球呈磚紅色，內部和表面布滿大小不等孔隙。
(2)吸附、固定活性菌將經三級擴大培養的多粘芽孢桿菌(Bacillus polymyxa)和巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)(購於中科院微生物所菌種保存中心)1∶1(體積比)混合後(有效菌數達到1×1010個/mL，)與製備的泥陶球按1kg球與0.5L菌液的比例混合，旋轉、攪拌。使菌液均勻的吸附、固定在泥陶球的孔隙中。
(3)包被脂溶性薄膜將含複合胺基酸的蛋白質水解液(製革廢水的水解液)再與(2)已經吸附、固定菌體的泥陶球混合，旋轉、攪拌，按1kg球與0.5L蛋自質水解液的比例，使蛋白質水解液均勻的包被在泥陶球的孔隙中，形成脂溶性薄膜。
(4)投入水體使用時按0.5～1kg.m2均勻地投入水—泥交界處。由於重力的作用泥陶球會部分浸入泥中，部分裸露於水中，以促進水—泥交界處的碳、氮、氧的循環。
本發明的有益效果為
(1)泥陶球所用原料易得、價廉，製備過程簡便，成本低，約是活性碳的1/4。活性炭僅有吸附功能，而包被活性菌和脂溶性薄膜的泥陶球不僅有吸附功能，還有離子交換和聚集菌群、活化菌群以及降解、轉化有機物的功能。每一個泥陶球通過它們表面和內部的大大小小的孔隙實際上起到多層次的膜反應器的作用。
(2)利用黃粘土和鉀長石中豐富的礦物質不僅可以促進水-泥交界處的微生物的群集和生長，還可以促進交界處的離子交換。褐煤粉的加入一是利用其燃燒值加快泥陶球的煅燒，二是在褐煤粉燃燒炭化後會在原褐煤粉的位置即泥陶球的內部和外部形成大小不等的孔隙。
(3)在泥陶球上吸附固化的兩種芽孢桿菌都是好氧菌，能夠高效轉化、降解有機物，同時由於改變了水-泥交界的生態條件，所以激活、促進微生物活化，儘快形成新的生態平衡。另外，泥陶球在水中還起到生物島的作用即大部分水生生物群集於球周圍。
具體實施例方式
實施例1黃黏土30kg，鉀長石粉40kg，褐煤粉30kg，用攪拌混合機充分混合後，噴霧加入少量水轉盤造粒。在轉爐內750℃～850℃下煅燒2～3h.出爐放冷後按球1kg，菌液0.5L和球1kg，蛋白質水解液0.5L的比例，分別包被活性菌和脂溶性薄膜。
效果測定(1)硝化-反硝化菌群的檢測在投入泥陶球後，分別於第2周、第3周後取水-沉積物交界層的泥樣，按10的指數稀釋樣品，將稀釋樣品分別用硝化菌和反硝化菌的培養液培養，用最大概率數法(MPN)檢測硝化-反硝化菌群的變化菌落數/g(溼泥)。硝化菌群包括氨氧化菌和亞硝酸菌。
結果2周後 對照組硝化菌群1.3×102+1.7×106反硝化菌群1.3×106實驗組硝化菌群3.5×103+2.2×106反硝化菌群2.2×1063周後 對照組硝化菌群2.2×103+1.7×106反硝化菌群1.3×105實驗組硝化菌群3.5×103+3.5×107反硝化菌群2.7×106(2)葉綠素a的測定測定方法按國家環保總局與《水和廢水監測分析方法》編委會編著的水和廢水監測分析方法(第四版)規定的方法(第670頁)測定。3周後測定水中藻的時綠素a。葉綠素a的含量可以表示水中藻類的生物量。
測定結果3周後 對照組0.122μg/L實驗組0.028μg/L(3)化學耗氧量(CODCr)的測定測定方法按國家環保總局與《水和廢水監測分析方法》編委會編著的水和廢水監測分析方法(第四版)規定的方法(第211頁)測定。3周後測定水的CODCr。測定結果對照組290.6mg/L實驗組102.3mg/L實施例2黃黏土120kg，鉀長石粉90kg，褐煤粉90kg，用攪拌混合機充分混合後，噴霧加入少量水轉盤造粒。在燒磚窯內750℃～850℃下煅燒1～2天.出爐放冷後按球1kg，菌液0.5L和球1kg，蛋白質水解液0.5L的比例，分別包被活性菌和脂溶性薄膜。
效果測定(1)硝化-反硝化菌群的檢測在投入泥陶球後，分別於第2周、第3周後取水-沉積物交界層的泥樣，按10的指數稀釋樣品，將稀釋樣品分別用硝化菌和反硝化菌的培養液培養，用最大概率數法(MPN)檢測硝化-反硝化菌群的變化菌落數/g(溼泥)。硝化菌群包括氨氧化菌和亞硝酸菌。
結果2周後 對照組硝化菌群1.3×102+1.7×106反硝化菌群1.3×106實驗組硝化菌群3.6×103+2.2×106反硝化菌群2.5×1063周後對照組硝化菌群2.2×103+1.7×106反硝化菌群1.3×105實驗組硝化菌群3.8×103+3.5×107反硝化菌群2.8×106(2)葉綠素a的測定3周後測定水中藻的葉綠素a。葉綠素a的含量可以表示水中藻類的生物量。
測定結果3周後 對照組0.162μg/L實驗組0.021μg/L
(3)化學耗氧量CODCr的測定3周後測定水的CODCr。測定結果對照組290.6mg/L實驗組102.3mg/L實施例3黃黏土90kg，鉀長石粉150kg，褐煤粉60kg，用攪拌混合機充分混合後，噴霧加入少量水轉盤造粒。在燒磚窯內750℃～850℃下煅燒1～2天.出爐放冷後按球1kg，菌液0.5L和球1kg，蛋白質水解液0.5L的比例，分別包被活性菌和脂溶性薄膜。
效果測定(1)硝化-反硝化菌群的檢測在投入泥陶球後，分別於第2周、第3周後取水-沉積物交界層的泥樣，按10的指數稀釋樣品，將稀釋樣品分別用硝化菌和反硝化菌的培養液培養，用最大概率數法(MPN)檢測硝化-反硝化菌群的變化菌落數/g(溼泥)。硝化菌群包括氨氧化菌和亞硝酸菌。
結果2周後 對照組硝化菌群1.3×102+1.7×106反硝化菌群1.3×106實驗組硝化菌群3.6×103+2.2×106反硝化酶群2.5×1063周後 對照組硝化菌群2.2×103+1.7×106反硝化菌群1.3×105實驗組硝化菌群3.7×103+3.5×107反硝化菌群2.9×106(2)葉綠素a的測定3周後測定水中藻的葉綠素a。葉綠素a的含量可以表示水中藻類的生物量。
測定結果3周後 對照組0.152μg/L實驗組0.026μg/L(3)化學耗氧量CODCr的測定3周後測定水的CODCr。測定結果對照組300.6mg/L 實驗組100.2mg/L
權利要求
1.一種淨化景觀水環境的泥陶球的製備方法，其特徵在於製備的工藝過程為高溫製備泥陶球—→吸附、固定活性菌—→包被脂溶性薄膜—→投入水體(1)高溫製備泥陶球將30％～40％的黃粘土粉，30％～50％的鉀長石粉與10％～40％褐媒粉充分混合後，圓盤造粒，放入高溫爐在750℃～850℃煅燒2～3h。煅燒後的泥陶球呈磚紅色，內部和表面布滿大小不等孔隙；(2)吸附、固定活性菌將經三級擴大培養的多粘芽孢桿菌(Bacillus polymyxa)和巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)1∶1的體積比混合後與製備的泥陶球按1kg球與0.5L菌液的比例混合，進行旋轉、攪拌，使菌液均勻的吸附、固定在泥陶球的孔隙中；(3)包被脂溶性薄膜將含複合胺基酸的蛋白質水解液再與上述(2)已經吸附、固定菌體的泥陶球混合，旋轉、攪拌，按1kg球與0.5L蛋白質水解液的比例，使蛋白質水解液均勻的包被在泥陶球的孔隙中，形成脂溶性薄膜；(4)投入水體使用時按0.5～1kg.m2均勻地投入水-泥交界處。
2.一種權利要求1所述的方法製備的淨化景觀水環境的泥陶球。
全文摘要
本發明涉及水處理技術領域，具體地說涉及景觀水的淨化處理。本發明的工藝過程高溫製備泥陶球—→吸附、固定活性菌—→包被脂溶性薄膜—→投入水體。本發明的有益效果為泥陶球所用原料易得、價廉，製備過程簡便，成本低，約是活性碳的1/4。活性炭僅有吸附功能，而包被活性菌和脂溶性薄膜的泥陶球不僅有吸附功能，還有離子交換和聚集菌群、活化菌群以及降解、轉化有機物的功能。每一個泥陶球通過它們表面和內部的大大小小的孔隙實際上起到多層次的膜反應器的作用。
文檔編號C04B33/04GK1944283SQ20061001617
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月20日 優先權日2006年10月20日
發明者張清敏, 孫紅文, 周湘婷, 吉雪瑩, 崔合香, 鍾歡 申請人:南開大學