一种黑臭水体的原位处理工艺的制作方法

本发明属于污水治理领域，具体涉及一种黑臭水体原位处理工艺。

背景技术：

黑臭水体由臭水和水底的臭泥两个部分组成。城市黑臭水体是指城市建成区内，呈现令人不悦的颜色(黑色或泛黑色)和(或)散发出令人不适气味(臭或恶臭)的水体的统称。

我国城市水体污染现象早在20世纪70年代就已经开始显现，少数城市水体开始发黑、变臭。特别是近年来，城市水体普遍遭到严重污染，水体黑臭问题突出。黑臭水体存在的较大的危害：比如破坏城市景观；破坏水体功能和价值；破坏水体生态系统；影响居民生活，危害人体健康。黑臭水体的治理，对于有效改善城市生态环境，提升人居环境质量，保障公众身体健康，推进生态文明建设，促进经济社会可持续发展等具有重要意义。

然而，在黑臭水体治理实践中，仍面临诸多技术方面的问题。黑臭水体治理的难点：黑臭水体成因复杂，影响因素众多，是水环境污染治理的难点。采取有效技术措施，短时间内能消除黑臭现象，但其难点在于治理后的水质长效保持，保证黑臭不反弹。许多黑臭水体治理工程，因重治理轻保持、重短期轻长效而导致水体返黑，水质反复恶化。根本原因：没有掌握水质变化的规律。城市黑臭水体的治理，需要建立长效保持机制，有效整治城市黑臭水体。

水体中存在着大量有机物质，主要为可溶性有机物、悬浮有机物和沉积有机物质3大类。有机物质主要由C、H、O、N、P、S等元素组成，其生物化学组成极其复杂。黑臭水体的上述特性为生物处理技术提供了基础、丰富的有机质，为微生物的生理活动提供了营养源。针对此，赵亚勋、欧阳吾烨、李燕平等人公开了一种微生物对黑臭河道处理及原位生态修复的方法，它是从污水中筛选出有针对性的目的菌种，与现有菌种进行匹配组合成复合微生物菌剂，然后使用匹配的复合微生物菌剂对河道污水进行处理，其中复合微生物菌剂包含有光合细菌、枯草芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、反硝化细菌、乳酸菌和酵母菌，但是其菌体直接采用菌剂投加的方式进行处理，这种处理黑臭水体方法的弊端是：用量较大，投资成本高，并且其治理时间较长、见效慢，效果不太稳定。

综上所述，现有技术中对于具有深水区和浅水区的黑臭水体的有效治理上，尚缺乏有效的解决方案。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种黑臭水体原位处理工艺，该处理工艺有效降低水体中COD、NH₃-N、TP、水体色度与臭度，从而改善黑臭水体的水质。

本发明采用的技术方案是：

一种黑臭水体原位处理工艺，包括以下步骤：

将控释菌体产品与人工水草按照设定比例同时设置至待治理的黑臭水体中；其中，所述控释菌体产品为具有多孔结构的固体产品，包括以下重量份的组分制成：火山灰25～45份、粉煤灰20～30份、纤维素10～20份、十二烷基硫酸钠0.5～1份、石膏5～15份和复合菌液15～30份；其中，所述复合菌液包括光合细菌、硝化细菌、反硝化细菌、氨化细菌和聚磷菌，活菌数分别为：光合细菌1～2×10⁹CFU/mL，硝化细菌3～4×10⁹CFU/mL，反硝化细菌2～3×10⁹CFU/mL，氨化细菌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体前，采用复合菌液对其浸泡。

基于技术稳定、经济可行、管理简便的设计原则，综合考虑水质净化与生态保护相协调、环境效益和经济效益并重、工程建设和人工湖正常使用相统一，确定采用“控释菌体+人工水草床”工艺。通过载有经筛选及培育的控释菌体产品、填料(人工水草)，改变水体的厌氧状态和以厌氧微生物为优势种群的现状，实现生态治理和经济效益的双丰收。经过试验验证，本发明中的固体控释菌体产品与人工水草相结合对治理黑臭水体的效果更加优异。

本发明中的人工水草的组成物质并没有特别的限定，可以采用现有技术中的物质，比如，塑料片、玻璃纤维片、聚苯乙烯网片、甘蔗渣等。从有效吸附复合菌液和治理黑臭水体的效果来讲，优选的，本发明选用高分子材料聚苯乙烯网片组成的人工水草。

优选的，所述待治理的黑臭水体包括浅水区和深水区，其中在浅水区中的底泥中设置控释菌体产品，在深水区中设置人工水草。本发明采用高效控释菌体产品，黑臭水体不清淤、不换水，采用生物技术在原位对底泥投放控释菌体；深水区安装人工水草对水体进行净化。

进一步优选的，经过发明人的研究发现，为提高深水区的净化效果，人工水草包括两种长度规格，较长人工水草和较短人工水草，所述的较长的人工水草是相对较短的人工水草而言的，所述较长的人工水草的长度是较短的人工水草的1.5～2倍，所述较长人工水草和较短人工水草相互交替排列设置。经过试验验证，相比于只设置一种长度的人工水草，交替设置不同长度的人工水草的净化效果更加突出。

根据黑臭水体的污染现状及水质检测指标数据，对污染较轻的按每10m²投放一个菌体产品设计；对污染较重的则按每5m²投放一个菌体产品设计，每个菌体产品的质量为2～4kg。对于浅水区水域，只需投加控释菌体，即可起到净化污染物的作用。对于深水区，使用人工水草，利用支架将人工水草底部固定在水体底部，对顶部不加任何限制，放任其随河水摇摆，这样既能减少人工水草对河道泄洪的不利影响，又能增强生物膜与河水中污染物的接触能力，使污染物能更好的扩散到生物膜上，得到降解。

本发明中浅水区是指小于等于1.5m深的水体区域，深水区是指大于1.5m深的水体区域。

对于控释菌体来讲：

进一步的，所述控释菌体产品，包括以下重量份的组分制成：

火山灰30～40份、粉煤灰20～25份、纤维素10～15份、十二烷基硫酸钠0.5～0.8份、石膏5～12份和复合菌液15～20份。

更进一步的，所述控释菌体产品，包括以下重量份的组分制成：

火山灰35份、粉煤灰25份、纤维素12份、十二烷基硫酸钠0.8份、石膏8份和复合菌液20份。

其中，所述控释菌体产品的制备方法，包括以下步骤：

(1)菌种的富集、分离和/或驯化扩大培养：从黑臭水体中富集、分离和/或驯化扩大培养得到光合细菌、硝化细菌、反硝化细菌、氨化细菌和聚磷菌；

(2)先将十二烷基硫酸钠和石膏溶解于复合菌液中，然后加入火山灰、粉煤灰和纤维素混合均匀，再经过压制成型，干燥，得到该控释菌体产品。

步骤(1)中，所述光合细菌的富集、分离和驯化扩大培养方法的步骤是：从黑臭水体中的污泥采样，于含有光合细菌富集培养基的无菌三角瓶中，混匀，在光照、28～30℃下培养，当培养液转变为红色时，用接种针取红色培养液于分离培养基上划线培养，反复挑选出单菌落即为光合细菌；将得到的光合细菌接种到扩大培养基上，接种后于28～32℃、光照条件下扩大培养3～5d。最终得到的活菌数可达1～2×10⁹CFU/mL。

所述硝化细菌为亚硝酸细菌，其富集、分离和驯化扩大培养的方法为：从黑臭水体中的污泥中采样，于含有亚硝酸细菌富集培养基的无菌三角瓶中，混匀，28～30℃培养，5～7d后传代培养，经4～6次富集培养后，每隔3～5d持续供给4～6％的硫酸铵溶液4ml；用涂布方法吸取亚硝酸细菌富集营养液于分离培养基上，于28～30℃培养18-20d，反复挑选出单菌落即为亚硝酸细菌；将得到的硝化细菌接种到扩大培养基上，接种后于25～35℃、200r/min的震荡培养箱中扩大培养3～5d。最终得到的活菌数可达3～4×10⁹CFU/mL。

所述反硝化细菌的驯化扩大培养方法的步骤是：直接将市售的反硝化细菌接种到反硝化细菌培养基，该培养基的配方为：KNO₃ 2g、MgSO₄ 0.2g、K₂HPO₄ 0.4g、酒石酸钾钠15g，黑臭水体100～200mL加入蒸馏水定容至1000mL；接种后于28～32℃、200r/min的震荡培养箱中扩大培养3～5d。最终得到的活菌数可达2～3×10⁹CFU/mL。

所述氨化细菌的富集、分离和驯化扩大培养方法的步骤是：从黑臭水体中的污泥中采样，于含有氨化细菌富集培养基的无菌三角瓶中，混匀，28～30℃培养，5～7d后传代培养，经4～6次富集培养后，用涂布方法吸取氨化细菌富集营养液于分离培养基上，于28～30℃培养18～20d，反复挑选出单菌落即为氨化细菌；将得到的氨化细菌接种到扩大培养基上，接种后于25～35℃、200r/min的震荡培养箱中扩大培养3～5d。最终得到的活菌数可达4～6×10⁹CFU/mL。

所述聚磷菌的驯化扩大培养方法的步骤是：直接将市售的聚磷菌接种到聚磷菌培养基，该培养基的配方为：酵母浸膏2g、蛋白胨2g、氯化钠3g，黑臭水体100～200mL加入蒸馏水定容至1000mL，pH＝7.2；接种后于28～32℃、200r/min的震荡培养箱中扩大培养3～5d。最终得到的活菌数可达5～10×10⁹CFU/mL。

步骤(2)中，压制成型的压力为60～200MPa，使得能够得到一定强度的固体产品。经检测，抗折强度为1MPa以上，产品中的孔隙丰富，孔径大小在0.5～50μm之间。

本发明选择的火山灰、粉煤灰、纤维素和石膏原料被压紧成型能力优异，并且，由于粉料的形状不规则，表面粗糙，使堆积压紧起来的粉料颗粒存在大量的孔隙，为菌体的缓释功能提供良好的基础；另外，为保证有足够的孔隙结构，本发明还使用了少量十二烷基硫酸钠。

本发明在考虑控释菌体产品自身性能方面的同时，各组分发挥协同作用共同促进该产品在黑臭水体中降解污染物。其中：

火山灰是火山喷出的直径小于等于2毫米的多孔碎石和矿物质粒子，它是岩浆冷却形成的。本发明选用火山灰的理由包括：(1)碎石内气孔分布均匀，该结构为菌体的缓释提供良好的基础；(2)火山灰的多孔结构，使得该产品具有吸附脱色的作用；(3)吸附黑臭水体中有机物质，更加有利于产品内的微生物使用和降解；(4)充当菌体的载体，有利于微生物的附着。

粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰。本发明中粉煤灰的加入，不仅能够提高该产品的内部粘结强度，使得产品具有一定的强度；还能使得该产品具有吸附脱色的作用；并且粉煤灰还充当菌体的载体，有利于微生物的附着。

本发明中纤维素的作用是：为部分微生物提供养分，同时在消耗养分后使产品形成孔隙结构，便于微生物释放进水体中。

本发明选择十二烷基硫酸钠为致孔剂，目的是使得产品坯体形成大量较大孔隙，再经过压实后形成丰富的较小和均匀的孔隙，便于微生物菌体的缓释和生长。经过试验验证，采用此致孔剂能够使得产品在压制成型后仍具有较丰富的孔隙结构。

从保证产品孔隙度和利于微生物的生长两个方面来讲，本发明选择石膏作为粘结剂，目的是使得产品具有一定的强度，使得产品在水体中不易变形。

本发明中的控释菌体产品，各个原料组分是一个有机整体，缺一不可。发明人在研发过程中发现，减少上述组合物中的任何一种组分，或以相似性质的组分对本发明中的原料进行替换，则该产品的整体的作用效果显著降低，其中，所述产品的整体的作用效果包括两个方面，一是产品自身的强度和孔隙结构方面；二是处理黑臭水体的效果方面。

控释菌体产品是采用原位生物处理技术对黑臭水体进行修复。原位生物处理技术是指污染水体不经搬动或输送，在其原位和易残留部位之间进行原位处理，其处理过程主要依赖于被污染地自身微生物的自然降解能力和人为创造的合适降解条件。

一方面，由于产品的多孔隙结构，使得产品中的微生物经过产品中的孔隙缓慢的释放到水体或底泥中，防止微生物瞬间流失，可保证其持续长效地起到微生物源的作用；另一方面，由于采用了火山灰和粉煤灰，使得产品具有一定的吸附作用，从而能够吸附黑臭水体中的部分有机营养物质，供给微生物利用，从而起到降解污染物的作用。

本发明的菌种是经过严格筛选出来的，经过黑臭水体的富集、分离和/或驯化，筛选得到的这5类菌种其含有多种酶体系，能够分泌较多的蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和脂酶等，相互协同地快速分解水中有机质，它们可以在不同的底物(蛋白质、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、大分子有机物、小分子有机物等)条件下，在一定的时间(一般为10～20个小时)和一定的启动浓度值时达到不同的酶体系，进行不同的生化反应，适应性强，且耐盐度高(海水中同样运行)，能够高效处理黑臭水体。该产品可促使水体向洁净好氧生态系统演替，使食物链延长，并稳定系统，提高耐冲击力，使污染环境从根本上得到逐步改善，水体中溶解氧逐渐升高，有助于好氧微生物区系的建立，竞争性地抑制了耐污型微生物。

根据上述的黑臭水体原位处理工艺，本发明还提供一种优化后的应用于景观水域的黑臭水体的原位处理系统，所述景观水域是由浅水区和深水区组成，所述原位处理系统包括控释菌体产品、人工水草以及相应的固定支架，其中，在所述的浅水区的底泥中设置第一固定支架，所述第一固定支架上设有若干控释菌体；在所述的深水区的底泥中设有第二固定支架，所述第二固定支架上设有若干具有一定排列组合的人工水草，所述人工水草包括较长的人工水草和较短的人工水草，所述排列组合是指较长的人工水草和较短的人工水草相互交替排列。

本发明中所述的较长的人工水草是相对较短的人工水草而言的，优选的，所述较长的人工水草的长度是较短的人工水草的1.5～2倍。本发明经过试验验证，通过长短人工水草交替设置的这种结构治理黑臭水体的效果更加优异，原因如下：一是由于不同的水深，水的溶氧程度不同，一般来讲，水越深溶氧度越低，水越浅溶氧度越高，而复合微生物的既有好氧细菌又有兼性厌氧细菌，比如处理氨氮的硝化细菌为好氧细菌在溶氧度较高的水层较易成活，在水体的上层，而反硝化细菌为兼性厌氧细菌，在溶氧度低的水层较易成活，在水体的下层，将人工水草在水中进行不同高度的设置，满足不同种类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着和成活；二是，人工水草在水中摆动作用较强的部位是人工水草的中上部分(顶端摆动最强烈)，人工水草摆动较强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时脱落，而附着在人工水草中上部分表面相比于其下部表面的微生物具有较高的活性，从而能够提高对水中污染物的降解效率，所以长短人工水草的交替设置，使得较高活性的微生物菌群在水中能够进行全面覆盖，更加有利于黑臭水体的治理。

优选的，较长的人工水草的长度为1.5～3m，选用时根据水深进行选择。

优选的，所述浅水区为低于等于1.5m的水域，所述深水区为大于1.5m的水域。

优选的，所述控释产品的形状为圆柱状、圆筒状或长方体状。

优选的，底部较为平整的浅水区中设置的第一固定支架为方形结构，方形结构上设有控释菌体产品。在运行时，可将带有控释菌体产品的第一固定支架固定在浅水区中的底泥中。

进一步优选的，所述控释菌体产品通过绑扎的方式固定在第一固定支架上。

优选的，底部较为平整的深水区中设置的第二固定支架为方形结构，方形结构上设有交替排列的较长的人工水草和较短的人工水草。在运行时，可将带有人工水草的第二固定支架固定在深水区中的底泥中。

进一步优选的，所述人工水草通过绑扎的方式固定在第二固定支架上。

优选的，在浅水区，每5～10m²投加1个控释菌体产品，所述控释菌体产品的质量为1.5kg～2kg，尺寸为圆筒状，内径为6～8cm，壁厚2～2.5cm，高度为25～30cm。

为了得到更好的水体净化效果，优选的，每条人工水草的间隔为0.2～0.4m。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)对于黑臭水体的处理，本发明选择自制的控释菌体产品和浸泡菌液后的人工水草相结合，处理效率高、占地少、投资成本低，无能耗、无运行成本；污泥量少，抗冲击负荷能力强，系统稳定、使用寿命长；系统操作管理简单，无噪音、无恶臭。建造污水处理系统的同时打造了景观。相比于只采用本发明的控释菌体产品，该方法治理黑臭水体的成本更加低廉和有效。

(2)本发明中的控释菌体产品是一种天然有机的、含多种酶类的复合产品。主要是帮助细菌分解不能直接分解吸收的大分子量复杂有机化合物。该菌体产品可有效地促进有机物在水体中的乳化和溶解，并刺激和加速自然的生物反应，激发土著微生物的活性，加速微生物的生长和繁殖，同时对浮游生物和环境无害，从而可以快速有效地促进受污染水体向良性生态系统演替，使得水体中的DO得以恢复，COD、BOD₅、NH₃-N等污染指标迅速下降，水体的黑臭异味现象得以快速消除。

另外，该控释菌体产品还具有缓释效果，微生物经过产品中的孔隙缓慢的释放到水体或底泥中，防止微生物瞬间流失，可保证其持续长效地起到微生物源的作用，从而使得水体中的有益菌落群长时间稳定有效。由于控释菌体产品的作用，可长时间稳定水体质量，大量减少污泥或最终实现无污泥。

附图说明

图1是实施例1的用于黑臭水体原位处理的控释菌体产品的照片图。

图2是实施例2的用于黑臭水体原位处理的控释菌体产品的照片图。

图3.1和3.2是一种黑臭水体原位处理工艺系统示意图。

图3.3是第二固定支架结构示意图。

图4是水体中透明度随时间的变化曲线。

图5是水体中DO随时间的变化曲线。

图6是水体中BOD₅随时间的变化曲线。

图7是水体中COD_Cr随时间的变化曲线。

其中，图3一种黑臭水体原位处理工艺系统示意图中：1、黑臭水体浅水底泥区；2、黑臭水体深水区；3、底泥；4、控释菌体产品；5、人工水草；6、固定支架。

1、浅水区，2、深水区，3、控释菌体产品，4、人工水草，4-1、较长的人工水草，4-2、较短的人工水草，5、第二固定支架，6、第一固定支架，

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

本发明中采用的原料火山灰、粉煤灰和纤维素均可通过常规的商业途径购买得到。

反硝化细菌、聚磷菌为常规市售产品，比如，反硝化细菌可购自德丰生物技术有限公司；聚磷菌可购自扬州市海城生物技术有限公司。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本发明的技术方案。

实施例1

一种用于黑臭水体原位处理的控释菌体产品，该控释菌体产品呈固体状，疏松多孔，包括以下重量份的组分制成：

火山灰35份、粉煤灰25份、纤维素12份、十二烷基硫酸钠0.8份、石膏8份和复合菌液20份。

其中，所述复合菌液包括光合细菌、硝化细菌、反硝化细菌、氨化细菌和聚磷菌，活菌数分别为：光合细菌2×10⁹CFU/mL，硝化细菌4×10⁹CFU/mL，反硝化细菌3×10⁹CFU/mL，氨化细菌6×10⁹CFU/mL，聚磷菌10×10⁹CFU/mL。

本实施例用于黑臭水体原位处理的控释菌体产品的制备方法，包括以下步骤：

(1)菌种的富集、分离和/或驯化扩大培养：从黑臭水体中富集、分离和/或驯养得到光合细菌、硝化细菌、反硝化细菌、氨化细菌和聚磷菌；

所述光合细菌的富集、分离和驯化扩大培养方法的步骤是：从黑臭水体中的污泥采样，于含有光合细菌富集培养基(富集培养基可参照现有技术中的配方，例如：酵母膏0.01g、碳酸氢钠0.1g、磷酸氢二钾0.02g、醋酸钠0.1～0.5克、硫酸镁0.02g、氯化钠0.1g、生长因子1mL、蒸馏水97mL、微量元素溶液1mL。其中：碳酸氢钠为水溶液，质量浓度5％。过滤除菌之后加入2mL到无菌的培养液中。生长因子：维生素B1 0.001mg、乙尼克丁酸0.1mg、对氨基苯甲酸0.1mg。微量元素：硫酸铁5mg、五水硫酸铜0.05mg、硼酸1mg、四水氯化锰0.05mg、七水硫酸锌1mg、六水硝酸钴0.5mg。以上的药品分别溶于蒸馏水定容1000ml)的无菌三角瓶中，混匀，在光照、28～30℃下培养，当培养液转变为红色时，用接种针取红色培养液于分离培养基(该分离培养基可参照现有技术中的配方，例如：酵母膏0.1g/L、醋酸钠3.0g/L、丙酸钠0.3g/L、氯化钠1.0g/L、硫酸镁0.2g/L、蛋白胨0.01g/L、谷氨酸0.2×10^-3g/L、磷酸氢二钠0.3g/L、磷酸二氢钠0.5g/L、氯化钙0.05g/L、氯化锰0.003g/L、硫酸亚铁0.005g/L、琼脂粉20g/L，pH＝7.2)上划线培养，反复挑选出单菌落即为光合细菌；将得到的光合细菌接种到扩大培养基上，扩大培养基按照下述重量百分比配制：碳酸钠0.1％、乙酸钠0.2％、酵母膏0.1％、磷酸二氢钾0.03％、氯化铵0.1％、食盐0.1％、六水氯化镁0.02％、黑臭水体20％，余量为蒸馏水，pH为7.2，接种后于28～32℃，光照条件下扩大培养3～5d。最终得到的活菌数可达1～2×10⁹CFU/mL。

所述硝化细菌为亚硝酸细菌，富集、分离方法为，从黑臭水体中的污泥中采样，于含有亚硝酸细菌富集培养基(富集培养基可参照现有技术中的配方，例如，按照下述重量百分比配制：(NH₄)₂SO₄ 0.2％、MgSO₄ 0.05％、FeSO₄ 0.04％、NaCl 0.2％、K₂HPO₄ 0.1％、CaCO₃0.5％，余量为水，pH为7.2)的无菌三角瓶中，混匀，28～30℃培养，5-7d后传代培养，经4～6次富集培养后，每隔3～5d持续供给4～6％的硫酸铵溶液4ml。用涂布方法吸取亚硝酸细菌富集营养液于分离培养基(该分离培养基为硅胶平板培养基，其制备方法可采用现有技术中常规的方法)上，于28～30℃培养18～20d，反复挑选出单菌落即为获得的亚硝酸细菌。将挑选的硝化细菌菌种接种到扩大培养基上，扩大培养基按照下述重量百分比配制：葡萄糖0.5％、(NH₄)₂SO₄ 0.2％、NaCl 0.2％、FeSO₄ 0.04％、K₂HPO₄ 0.1％、MgSO₄ 0.05％、黑臭水体20％，余量为蒸馏水，pH值7.2；接种后于25～35℃、200r/min的震荡培养箱中扩大培养5d。最终得到的活菌数可达3～4×10⁹CFU/mL。

所述反硝化细菌的驯化扩大培养方法的步骤是：直接将市售的反硝化细菌接种到反硝化细菌培养基，该培养基的配方为：KNO₃ 2g、MgSO₄ 0.2g、K₂HPO₄ 0.4g、酒石酸钾钠15g，黑臭水体200mL加入蒸馏水定容至1000mL；接种后于28～32℃、200r/min的震荡培养箱中扩大培养3～5d。最终得到的活菌数可达2～3×10⁹CFU/mL。

所述氨化细菌的富集、分离和驯化扩大培养方法的步骤是：从黑臭水体中的污泥中采样，于含有氨化细菌富集培养基(该培养基配方为：牛肉膏3.0g、蛋白胨10.0g、NaCl 5.0g，蒸馏水定容至1000ml，pH 7.4～7.6)的无菌三角瓶中，混匀，28～30℃培养，5～7d后传代培养，经4～6次富集培养后，用涂布方法吸取氨化细菌富集营养液于分离培养基(该分离培养基为：蛋白胨5g/L、NaCl 0.25g/L、KC1 0.3g/L、MgS0₄ 0.5g/L、FeS0₄ 0.1g/L、琼脂粉20g/L)上，于28～30℃培养18～20d，反复挑选出单菌落，将挑选的菌接种于培养基中，28～30℃恒温培养2d，取少量培养液，加1～2滴萘氏试剂检验培养液中NH-N₄⁺的产生情况，如呈现黄色沉淀，表示有氨存在，可判定为氨化细菌；将判定为氨化细菌接种到扩大培养基上，该扩大培养基的配方为：蛋白胨2g、NaCl 0.25g、MgS0₄ 0.5g、FeS0₄ 0.1g、黑臭水体200mL，蒸馏水定容至1000mL，pH＝7.2；接种后于25～35℃、200r/min的震荡培养箱中扩大培养3～5d。最终得到的活菌数可达4～6×10⁹CFU/mL。

所述聚磷菌的驯化扩大培养方法的步骤是：直接将市售的聚磷菌接种到聚磷菌培养基，该培养基的配方为：酵母浸膏2g、蛋白胨2g、氯化钠3g，黑臭水体100～200mL加入蒸馏水定容至1000mL，pH＝7.2；接种后于28～32℃、200r/min的震荡培养箱中扩大培养3～5d。最终得到的活菌数可达5～10×10⁹CFU/m L。

(2)先将十二烷基硫酸钠和石膏溶解于复合菌液中，然后加入火山灰、粉煤灰和纤维素混合均匀，再经过压制成型，压力为60MPa，风干(温度为10～40℃)，得到该控释菌体产品，抗折强度为1MPa左右，产品中的孔隙丰富，孔径大小在0.5～50μm之间。制备得到的产品如图1所示，该产品为具有多孔结构的圆筒状产品，内径为8cm，壁厚2cm，高度为30cm。

实施例2

一种用于黑臭水体原位处理的控释菌体产品，该控释菌体产品呈固体状，疏松多孔，包括以下重量份的组分制成：

火山灰30份、粉煤灰25份、纤维素15份、十二烷基硫酸钠0.6份、石膏10份和复合菌液18份。

其中，所述复合菌液包括光合细菌、硝化细菌、反硝化细菌、氨化细菌和聚磷菌，活菌数分别为：光合细菌1.5×10⁹CFU/mL，硝化细菌3.5×10⁹CFU/mL，反硝化细菌2.5×10⁹CFU/mL，氨化细菌5×10⁹CFU/mL，聚磷菌7.5×10⁹CFU/mL。

该实施例产品的制备方法与实施例1中的相同。制备得到的产品如图2所示，经检测，抗折强度为1.2MPa左右，该产品为具有多孔结构的圆筒状产品，其中圆筒状产品里面设有实施例1中制备的圆柱状的产品，在制备时也可改变产品的形状或高度，满足不同河道黑臭水体中的应用。产品中的孔隙丰富，孔径大小在0.5～50μm之间。产品颜色不一致是由于选用的火山灰和粉煤灰的颜色不一致。

实施例3

一种用于黑臭水体原位处理的控释菌体产品，该控释菌体产品呈固体状，疏松多孔，包括以下重量份的组分制成：

火山灰40份、粉煤灰25份、纤维素18份、十二烷基硫酸钠1份、石膏10份和复合菌液20份。

其中，所述复合菌液包括光合细菌、硝化细菌、反硝化细菌、氨化细菌和聚磷菌，活菌数分别为：光合细菌1×10⁹CFU/mL，硝化细菌4×10⁹CFU/mL，反硝化细菌3×10⁹CFU/mL，氨化细菌5.5×10⁹CFU/mL，聚磷菌8×10⁹CFU/mL。该实施例产品的制备方法与实施例1中的相同。

实施例4

如图3.1或3.2所示，一种应用于景观水域的黑臭水体的原位处理系统，所述景观水域是由浅水区1和深水区2组成，所述原位处理系统包括实施例1中的圆筒状控释菌体产品3、人工水草4以及相应的固定支架，其中，在所述的浅水区1的底泥中设置第一固定支架6，所述第一固定支架6上设有若干控释菌体产品3；在所述的深水区2的底泥中设有第二固定支架5，所述第二固定支架5上设有若干具有一定排列组合的人工水草4，所述人工水草4包括较长的人工水草4-1和较短的人工水草4-2，所述排列组合是指较长的人工水草4-1和较短的人工水草4-2相互交替排列，如图3.3，其中黑心圆点代表较长的人工水草4-1，空心圆点为较短的人工水草4-2。

进一步的，较长的人工水草的长度为1.5～3m，选用时根据水深进行选择。

进一步的，所述浅水区为低于等于1.5m的水域，所述深水区为大于1.5m的水域。

进一步的，如图3.1，底部较为平整的浅水区1中设置的第一固定支架6为方形结构，方形结构上设有按照一定顺序排列的控释菌体产品3。在运行时，可将带有控释菌体产品3的第一固定支架6固定在浅水区1中的底泥中。

更进一步的，所述控释菌体产品3通过绑扎的方式固定在第一固定支架6上。

进一步的，底部较为平整的深水区2中设置的第二固定支架5为方形结构，方形结构上设有按照一定顺序排列的人工水草4。在运行时，可将带有人工水草4的第二固定支架5固定在深水区2中的底泥中。

更进一步，所述人工水草的底部4通过绑扎的方式固定在第二固定支架5上，而人工水草的顶部放任。利用第二固定支架5将人工水草4底部固定在底泥，对顶部不加任何限制，放任其随河水摇摆，这样既能减少人工水草对河道泄洪的不利影响，又能增强生物膜与河水中污染物的接触能力，使污染物能更好的扩散到生物膜上，得到降解。

在浅水区，每5～10m²投加1个控释菌体产品，所述控释菌体产品的质量为1.5kg～2kg，尺寸为圆筒状，内径为6～8cm，壁厚2～2.5cm，高度为25～30cm。

为了得到更好的水体净化效果，每条人工水草的间隔为0.2～0.4m。

对比例1

一种用于黑臭水体原位处理的控释菌体产品，包括以下重量份的组分制成：

火山灰35份、粉煤灰25份、纤维素12份、十二烷基硫酸钠0.8份、石膏8份和复合菌液20份。其中，所述复合菌液如实施例1中所述。该产品的制备方法包括以下步骤：将各原料混匀即可。

对比例2

本发明人在研发过程中对各原料的用量进行了考察和效果的研究，结果发现不合适的原料配比，产品的强度和处理黑臭水体的效果不理想。例如：将实施例1中的配方替换为：火山灰25份、粉煤灰45份、纤维素12份、十二烷基硫酸钠0.8份、石膏8份和复合菌液20份。该配方中粉煤灰的含量较高而火山灰的含量较低，使得产品抗折强度较低，不能够在水体中长期使用。再例如：将实施例1中的配方替换为：火山灰45份、粉煤灰15份、纤维素12份、十二烷基硫酸钠0.8份、石膏20份和复合菌液20份。该配方中的火山灰含量和石膏的含量较高，虽然能够提高该产品的抗折强度，但是产品的孔隙含量相对较少，在黑臭水体中不能很好的发挥缓释的功能，影响治理效果。

对比例3

本发明在研发过程中对具有近似性质的原料进行了配伍关系的考察和效果的研究。结果发现，即使原料之间具有相似的性质，但是与本发明中的其他产品配方配伍后，其效果并不理想。例如：将实施例1中的具有粘结性质的石膏替换为砂浆。砂浆虽然也具有一定的粘结作用，但是与实施例1中的其它原料配伍后，降低了产品的有效孔隙含量，在黑臭水体中不能很好的发挥缓释的功能，影响治理效果。这说明本发明的组合物中各组分之间具有协同促进作用，并非是具有相似性质的原料的简单替换和组合。

实验例1

某A景观水体原位生态治理工程处理规模为100000m³，处理水域约45000㎡，水深为1～2.5m，底泥厚度0.5～0.8m。在浅水区(低于等于1.5m的水域)的底泥中每5m²投加2kg本实施例2中的产品，在深水区(高于1.5m的水域)中设置人工水草床，设置前，采用实施例2中的复合菌液对其浸泡1h。每条人工水草的间隔为0.2米，较长人工水草尺寸1500mm×50mm×10mm，较短人工水草尺寸750mm×50mm×10mm，两种长度的人工水草交替排列，人工水草设置在水体底部固定支架上，每个支架2m×2m×0.5m。浅水区和深水区的体积比例为6：1。

通过以上设置，治理后感官和主要水质指标变化情况如下：

(1)感官变化

经过控释菌体和人工水草床的设计，3个月后黑臭水体透明度显著增加(SD由15～20cm增加到55～60cm)，水体颜色由黑色变为灰白色最后转为淡绿色，臭味基本消除。随后，每月进行透明度指标检测，检测结果如图4所示，从3个月后，透明度趋于平稳。

(2)DO含量和pH值变化

在污染水体的治理和修复中，DO含量是黑臭水体向净洁水体转化的重要评价指标，水体中DO含量是藻类放氧、大气复氧、污染物耗氧的综合平衡的结果。河水中DO含量增加到2.0mg/L以后，水体中好氧微生物逐渐增多，水体的自我净化功能得以恢复，水体生态系统开始良性循环。

治理前水体DO平均只有0.2mg/L左右，3个月治理后的水体DO含量最高上升到3.0mg/L。随后，每一个月进行DO指标检测，检测结果如图5所示，从3个月后DO趋于平稳。

治理前水体pH值在7.5左右，综合治理措施实施后水体pH值稍有增加。调查和监测结果表明，治理后河水环境质量逐渐改善，黑臭消除后水体中氮磷含量仍然较高，导致温暖季节水体中浮游藻类生长繁殖加快，藻类光合作用过程中利用了大量碳酸盐和重碳酸盐等，导致河水pH值有所升高。

(3)BOD₅和COD_Cr浓度变化

治理前水体BOD₅和COD_Cr分别230～280mg/L、460～510mg/L，3个月治理后，水体中BOD₅和COD_Cr浓度显著降低，随后BOD₅和COD_Cr浓度分别稳定在5～6mg/L和25～30mg/L，水体水质达到了《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中规定的Ⅳ类水质标准。随后，每一个月进行BOD₅和COD_Cr指标检测，检测结果如图6和7所示，从3个月后BOD₅和COD_Cr都趋于平稳。

实验例2

某B景观水体原位生态治理工程处理水域约4000㎡，水深为1～2.5m，底泥厚度0.4～0.7m。在底泥中每5m²投加1个2kg本实施例2中的产品，浅水区和深水区的体积比例为1：5。

通过以上设置，治理后感官和主要水质指标变化情况如下：

(1)感官变化

经过控释菌体和人工水草床的设计，6个月后黑臭水体透明度显著增加(SD由15～20cm增加到55～60cm)，水体颜色由黑色变为灰白色最后转为淡绿色，臭味基本消除。随后，每月进行透明度指标检测，检测结果如图4所示。

(2)DO含量和pH值变化

在污染水体的治理和修复中，DO含量是黑臭水体向净洁水体转化的重要评价指标，水体中DO含量是藻类放氧、大气复氧、污染物耗氧的综合平衡的结果。河水中DO含量增加到2.0mg/L以后，水体中好氧微生物逐渐增多，水体的自我净化功能得以恢复，水体生态系统开始良性循环。

治理前水体DO平均只有0.22mg/L左右，6个月治理后的水体DO含量最高上升到3.0mg/L。随后，每一个月进行DO指标检测，检测结果如图5所示。

治理前水体pH值在7.3左右，综合治理措施实施后水体pH值稍有增加。调查和监测结果表明，治理后河水环境质量逐渐改善，黑臭消除后水体中氮磷含量仍然较高，导致温暖季节水体中浮游藻类生长繁殖加快，藻类光合作用过程中利用了大量碳酸盐和重碳酸盐等，导致河水pH值有所升高。

(3)BOD5和CODCr浓度变化

治理前水体BOD5和CODCr分别220～260mg/L、410～500mg/L，6个月治理后，水体中BOD5和CODCr浓度显著降低，检测结果如图6和7所示。

另外，本发明还采用对比例1中的产品对具有深水区和浅水区的景观水体原位处理，方法与实验例1相同，采用菌体和人工水草的模式，但是处理效果并不理想，主要表现在水质各项指标不稳定，黑臭水体发生反弹。这是由于投放的菌体产品形式与实验例1中的不同，实验例1较好的利用了本发明控释菌体的缓释功能。

在深水区投加本发明的控释菌体，只能处理河底沉积淤泥，而生物菌体无法与水层的中部、上部污染物接触，短时间内无法起到净化作用，净化效果缓慢；若是要设计满足深水区使用的控释菌体产品，生产投资高，经济效果不理想。

通过实验例1和实验例2表明，相比于单纯采用本发明的控释菌体投加至黑臭水体中，综合治理效果和经济成本，采用本发明中的固体控释菌体产品和人工水草相结合，能够短时间发挥作用，并使得治理后的水质长效稳定保持，保证黑臭不反弹。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。