專利名稱：用于大型水體污染治理的微生物掛膜生物浮島水體修復方法
技術領域：
本發明涉及水體污染治理技術，特別是一種用于大型水體污染治理的微生物掛膜生物浮島水體修復方法。
背景技術：
水體富營養化是目前我國湖泊、水庫、河道等天然水體面臨的最嚴重的污染問題，據統計，我國主要湖泊處于富營養化的占湖泊總數的60％左右。富營養化的不斷加劇與迅速發展，使水體喪失應有的功能，影響環境質量，影響經濟建設和社會發展。由于天然水體區域廣、面積大、地形復雜等因素的限制，在很大程度上制約了水質治理工作的開展。近年來我國在湖泊富營養化水體治理工作中投入了大量人力、物力和財力，加大了控污、治污工程的建設力度，為水體水質的改善提供了前提保障，但這些工程主要著重于點源污染控制，在控制有毒有害物質和氮、磷等污染物進入河道、湖泊方面起到了十分重要的作用。對于已經形成的富營養化水體的治理還沒有太多有效的措施，內源性污染依然很嚴重，水體的富營養化程度在許多湖泊中仍不斷加劇。根據我國湖泊富營養化發展現狀與原因，降低水體中氮磷含量、恢復和重建水生生態以提高湖泊自身自凈能力是解決湖泊富營養化問題、實現湖泊資源可持續利用的關鍵。微生物治理污染水體技術的成效是顯而易見的，但是，由于河道、湖泊水體面積較大，流動性大，微生物在水體中不能持續有效發揮應有的功效，以至于該項技術在應用過程中可操作性不強，成本較大。
發明內容
一種用于大型水體污染治理的微生物掛膜生物浮島水體修復方法，是利用培育馴化的植物種植及根區微生物系統對水體中污染物進行吸收、轉化及降解，其特征是，將生物復合菌接種在無土載培植物根系上進行復合微生物掛膜，使植物根系上形成微生物系統生物膜。
生物復合菌接種的方法是當植物根系長到10cm-50cm，將生物菌制成的菌液、菌粉或菌浮球，通過浸泡、噴灑或置于植物根系旁，再施微量生物活化酶。用生物復合菌液，浸泡植物根系20-36小時，或將生物復合菌菌粉噴灑植物根系上，1小時后再將植物放入水體中，或將生物復合菌浮球置于植物根系旁。復合菌加水攪拌均勻成為濃度20％的菌液；復合菌加入載體材料攪拌均勻成為菌粉；復合菌加入植物淀粉作為粘合劑制成直徑為2-30厘米的復合菌浮球。生物復合菌由光合菌、放線菌、酵母菌、假單孢菌屬、桿菌、硝化菌、亞硝化菌反硝化細菌、乳酸菌、芽胞桿菌中兩種或多種復合。施用的微量生物活化酶為植物淀粉酶，比例為生物菌的0.1-3％。如權利要求2所述的用于大型水體污染治理的微生物掛膜生物浮島水體修復方法，其特征是，生物浮島的面積一般占水域面積的5％-15％。所選用的無土載培植物根系長度至少為30厘米，優選植物為粉綠狐尾藻和香根草。
為了使微生物能夠持續發揮作用，必須在治理水域中建立載體。本發明提供了生物浮島無土載培植物根系微生物掛膜的方法，將復合微生物通過特殊方法在浮島無土載培植物根系上建立微生物系統，使微生物能夠持續有效發揮作用，結合植物凈化水質的功效，形成了一套池塘、河道、湖泊、水庫存污水治理的技術，對池塘河道、湖泊、水庫水體修復具有很好的作用。
本發明凈化水質基理在無土載培植物生長過程中，植物通過根系吸收水中富含的大量氮、磷等污染物質來降低富營養化水體中的氮、磷含量，植物根系對重金屬也具有一定的吸收作用。同時無土載培植物在生長過程中還能釋放出抑制藻類生長的元素，控制藍藻水華。無土載培浮島植物具有發達的根系，在根系周圍將形成具有很多浮游動植物的生物圈，生物圈中的浮游生物具有濾食藻類、懸浮顆粒物的作用，這進一步使水質得到改善。發達的植物根系作為微生物的載體，使復合微生物掛膜在植物根系載體上，形成微生物系統，使微生物能夠持續有效發揮作用，通過微生物的活動對水體中的有機污染物進行分解、降解、脫磷、去氮，建立良好的生態系統，植物根系吸收和微生物降解在生物浮島上得到了較好的結合，從而達到凈化水質和美化景觀的效果。本發明具有能有效改善水體生態系統的物質循環和能量流動，使生態系統進入良性循環；能有效降低現有富營養化水體中的總氮、總磷含量，可有效控制富營養化的加劇；能有效削減水體中的有機沉積物(底泥)；在短時間內能迅速消除水體臭味；在短時間內就可以看到水體透明度及溶解氧增加等特點，是一種新型的用于大型水體污染治理的微生物掛膜生物浮島水體修復方法。
具體實施例方式
微生物掛膜生物浮島主要采用先鋒植物香根草及粉綠狐尾藻作為浮島植物，并根據不同地區和不同水域，選擇一些土族水生植物，例如水蔥、香蒲、菖蒲、鳶尾、旱傘竹、大漂、鳳眼蓮、美人蕉、千屈菜、茭草、水芹菜和適當經過馴化的花卉植物。浮島植物在栽種前要根據植物習性在繁殖基地進行種苗的馴化培育，使之能適應目標污染水體的生長并有利于復合微生物掛膜。通過實驗證明，先鋒植物在水生植物中吸收氮、磷、重金屬能力最強，是水質凈化優選物種。浮島植物待苗生長到20cm高度時移入浮島無土載培培養基質，并放入治理水體，待浮島植物根系生長到30cm以上時，進行復合微生物的掛膜處理。首先，在進行微生物掛膜之前，針對地理環境、自然條件及具體的污染水體進行微生物組合，配制出針對特定水體治理的復合微生物。生物復合菌接種的方法是當植物根系長到10cm-50cm，將生物復合菌加水攪拌均勻成為濃度20％的菌液浸泡植物根系1-2小時，或將生物復合菌制成菌粉按比例加入載體材料如硅藻土、粘土等攪拌均勻，噴灑植物根系上，1小時后再將植物放入水體中，或復合菌加入植物淀粉如土豆淀粉、小麥淀粉等作為粘合劑制成直徑為2-30厘米的復合菌浮球，置于植物根系旁，生物菌浮球與水接觸后將粉碎并粘合在植物根系上。再施0.1-3％生物活化酶如植物淀粉酶。生物浮島以竹筏、PVC管(封閉或填充泡沫)、木材、廢舊輪胎或其它具有漂浮能力的不可溶環保材料作為漂浮框架，在漂浮框架內填充不可溶的環保材料如網片、竹籬、網狀結構材料等形成植物種植培養基質。
香根草是一種熱帶濕生植物，生長迅速、產量高，生物量大。可作為飼料、燃料、工藝材料和造紙材料。先鋒植物葉、莖、根部含有經濟價值極高的植物稀有元素，其淬取物可用于乙酸及香料、食品添加劑、醫藥等領域。
2001年，在垃圾桶中放入含氮、磷的污染水，并在垃圾桶內采用浮島技術種植先鋒植物，并與其它植物進行了對比，經過近一年的觀測實驗，通過對水體中氮、磷的定量檢測，得出如下結果單位公斤/公頃/年
根據不同地區和不同水域，除了主要的先鋒植物外，選擇一些土族水生植物和適當經過馴化的花卉植物。這些植物是常見的湖泊水生植物，具有易于生長、生物量大的特點。經過近兩年的研究試驗，這些水生植物對水體中各項污染指標的平均去除率為
每公頃鳳眼蓮每年可吸收氮1989kg、磷322kg、鉀3188kg；香蒲可吸收氮2630kg、磷403kg、鉀4570kg；蒲草等能凈化工業廢水中有毒物，如有毒物酚可在蒲草體內形成酚糖苷而消除酚自身的毒性，As、Hg、Cd、呋喃丹等被貯積在水草體內，從而降解了污水中的有毒物濃度。
水蔥、香蒲、茭草可在成熟期收割加工成手工藝術品或作為堆肥原料生產有機肥料。鳶尾、旱傘竹、美人蕉、千屈菜具有觀賞和經濟價值，在開花時期可采收作為觀賞花卉出售，香蒲、菖蒲具有藥用價值，大漂、鳳眼蓮可作飼料喂養生畜，且以上植物均可在成熟期時收割用于造紙工業，同時通過對植物的收割將新生的有機體從系統中去除，以此方式移出了水體中的氮、磷、鉀。
復合微生物系統含有多個屬幾十種具備各種功能的微生物，由各種菌群組成一個“菌團”，生物菌種有光合菌、放線菌、酵母菌、假單孢菌屬、桿菌、硝化菌、反硝化細菌等一系列復合菌，通過多種微生物的組合，建立一個良性循環的微生物系統。復合微生物處理系統用于富營養化水體治理過程中，只在喚醒或激活水體中原本存在的、可以自凈的但被抑制而不能發揮其功效的微生物，且促其迅速生長增殖，同時能強有力地抑制有害微生物的生長和活動。復合微生物處理系統中的菌群，在厭氧而明亮的環境條件下，能充分利用光能將氫和有機物作為氫供體，固定二氧化碳進行生長，同時利用低級脂肪酸等有機物作為碳源。又能在好氧而黑暗的環境條件下，通過直接分解有機物獲取能源，因此它能迅速分解水體中的有機污染物。復合微生物處理系統中還包括具有硝化、反硝化及固氮作用的各種菌群，促進氮的反硝化作用，具有硝化底泥和與其相關的功能，加速磷的無害化過程，迅速去黑除臭，可有效地控制水體富營養化的加劇。復合微生物處理系統在應用時沒有任何化學殘留，不存在二次污染。
在污染水體修復中，根據被污染水體的污染狀況進行浮島面積計算，經過兩年來的實驗，對于富營養化水體的修復，生物浮島的面積一般占水域面積的5％-15％即可達到水體修復的目的。
微生物掛膜生物浮島技術的優點主要有以下幾個方面，1、將微生物技術和生物浮島技術有機結合，是一個完全生態的水體修復技術；2、能有效去除水體中氮、磷等營養物質，控制水體富營養化的加劇；3、能有效抑制藍藻的暴發；4、能吸收水中的重金屬等有毒、有害物質；5、能有效吸收、轉化、降解水體中的有機物；6、提高水體透明度，增加水體中的溶解氧；7、能有效改善水體生態系統的物質循環和能量流動，使生態系統進入良性循環；8、不受水域深淺的影響；9、施工不需要大型設備和占用水域周邊場地；10、具有很好的景觀效果；11、水生植物可回收利用，具有較好的后續產業鏈。
權利要求
1.一種用于大型水體污染治理的微生物掛膜生物浮島水體修復方法，是利用培育馴化的植物種植及根區微生物系統對水體中污染物進行吸收、轉化及降解，其特征是，將生物復合菌接種在無土載培植物根系上進行復合微生物掛膜，使植物根系上形成微生物系統生物膜。
2.如權利要求1所述的用于大型水體污染治理的微生物掛膜生物浮島水體修復方法，其特征是，生物復合菌接種的方法是當植物根系長到10cm-50cm，將生物菌制成的菌液、菌粉或菌浮球，通過浸泡、噴灑或置于植物根系旁，再施微量生物活化酶。
3.如權利要求2所述的用于大型水體污染治理的微生物掛膜生物浮島水體修復方法，其特征是，用生物復合菌液，浸泡植物根系20-36小時，或將生物復合菌菌粉噴灑植物根系上，1小時后再將植物放入水體中，或將生物復合菌浮球置于植物根系旁。
4.如權利要求2所述的用于大型水體污染治理的微生物掛膜生物浮島水體修復方法，其特征是，復合菌加水攪拌均勻成為濃度20％的菌液；復合菌加入載體材料攪拌均勻成為菌粉；復合菌加入植物淀粉作為粘合劑制成直徑為2-30厘米的復合菌浮球。
5.如權利要求1所述的用于大型水體污染治理的微生物掛膜生物浮島水體修復方法，其特征是，生物復合菌由光合菌、放線菌、酵母菌、假單孢菌屬、桿菌、硝化菌、亞硝化菌反硝化細菌、乳酸菌、芽胞桿菌中兩種或多種復合。
6.如權利要求2所述的用于大型水體污染治理的微生物掛膜生物浮島水體修復方法，其特征是，施用的微量生物活化酶為植物淀粉酶，比例為生物菌的0.1-3％。
7.如權利要求1所述的用于大型水體污染治理的微生物掛膜生物浮島水體修復方法，其特征是，生物浮島的面積一般占水域面積的5％-15％。
8.如權利要求1所述的用于大型水體污染治理的微生物掛膜生物浮島水體修復方法，其特征是，所選用的無土載培植物根系長度至少為30厘米，優選植物為粉綠狐尾藻和香根草。
全文摘要
一種用于大型水體污染治理的微生物掛膜生物浮島水體修復方法，是利用培育馴化的植物種植及根區微生物系統對水體中污染物進行吸收、轉化及降解，其特征是，將生物復合菌接種在無土栽培植物根系上進行復合微生物掛膜，使植物根系上形成微生物系統生物膜。本發明的特點為，1.將微生物技術和生物浮島技術有機結合，是一個完全生態的水體修復技術；2.能有效去除水體中氮、磷等營養物質，控制水體富營養化的加劇；3.能有效抑制藍藻的暴發；4.能吸收水中的重金屬等有毒、有害物質；5.能有效吸收、轉化、降解水體中的有機物；6.提高水體透明度，增加水體中的溶解氧；7.能有效改善水體生態系統的物質循環和能量流動，使生態系統進入良性循環；8.不受水域深淺的影響；9.施工不需要大型設備和占用水域周邊場地；10.具有很好的景觀效果；11.水生植物可回收利用，具有較好的后續產業鏈。
文檔編號C02F3/32GK1693236SQ200510010789
公開日2005年11月9日 申請日期2005年4月30日 優先權日2005年4月30日
發明者楊發明 申請人:楊發明