水体净化剂及制备方法和应用与流程

文档序号:11427721阅读:255来源:国知局
本发明涉及水处理及环境保护和清洁
技术领域
,尤其是涉及一种水体净化剂及应用。
背景技术
:随着经济、社会的快速发展,污水排放量逐年升高,工业、农业和居民生活所带来的水体污染问题越来越严重,污水治理成为时下热门话题。至今,污水净化方法可按其作用分为四大类,即物理处理法、化学处理法、物理化学法和生物处理法。其中,在处理集中式高浓度废水时,利用理化方法净化水体是广泛采用的一种高效、简单的技术方法,但目前常用的人工介质材料都存在着各自的缺点或不足,不是污水净化效果不理想,就是成本高昂,或者本身具有一定污染或后续利用困难,因而在一定程度上成为污水处理技术发展的瓶颈。多孔材料是当前材料科学中发展较为迅速的一种材料,具有许多独特的性质和较强的应用性,引起了欧美科学界以及工商界的重视。多孔材料在能源、环保、化学工业方面的应用已经崭露锋芒,进一步的开发、应用和推广将带来无穷的经济效益与社会效益。在解决水污染问题中,多孔材料由于其较大的比表面积在处理废水中也得到广泛重视及应用。例如多孔的羟基磷灰石,其它磷酸盐材料、硅酸盐材料,多孔半导体材料及多孔金属材料等等。而这些材料存在着要么制备工艺上条件苛刻,要么由于其自身性质在水处理中效果不佳的等问题,一定程度上限制了这些材料的商业应用。因此,寻求低成本、高效率、无污染的环境友好型水体净化材料将成为永恒的主题。技术实现要素:本发明的目的在于提供一种水体净化剂,该净化剂可以在污染的水环境里,分解,转化,重组,催化有害微生物,激活水环境里的污泥,水体里有益生物菌的活性,从而加强水体环境的自我净化能力。本发明的另一个目的,是将上述水体净化剂用于水体自净。为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种水体净化剂,所述净化剂包括多酚类抗氧化物质,酶和有益微生物菌落。优选地,所述多酚类抗氧化物质优选茶多酚;所述有益微生物菌落包括酵母菌、光合菌、乳酸菌、革兰氏阳性放线菌和发酵的丝状菌中的一种或几种;制备上述水体净化剂的方法,该方法包括如下步骤:将果蔬发酵后的混合物与茶叶混合进行二次厌氧(不改)发酵所得的产物,为所述水体净化剂。优选地,所述果蔬发酵为将果蔬与红糖和水按质量比1-5:0.1-2:5-15的比例混合进行复合发酵。优选地,所述复合发酵的温度条件为15-40℃,所述复合发酵的时间为90-120天。优选地,所述果蔬发酵后的混合物包括液体和固体;所述固体为酵母渣。优选地,所述茶叶选自绿茶,红茶,黑茶,黄茶,花茶,白茶;优选地,所述茶叶选自绿茶。优选地,所述果蔬发酵后的混合物与茶叶混合进行二次厌氧发酵为果蔬发酵后得到的液体与茶叶按质量比290-310:0.1-2的比例进行二次厌氧发酵,得到的产物为所述水体净化剂;或为果蔬发酵后得到的固体与茶叶,红糖和水按质量比0.1-4:0.1-2:0.1-4:190-210的比例混合进行二次复合发酵,得到的产物为所述水体净化剂。优选地,所述茶叶为绿茶。上述水体净化剂在水体自我净化中的应用。本发明的有益效果如下:本发明的水体净化剂,制备方法简单,能够工业化规模生产,成本非常低,且工艺生产里只有各类果蔬,红糖,水,茶叶四类原材料,没有其他任何污染物,化学试剂,异类微生物添加,使用起来百分百安全,对环境友好,无任何毒害,副作用。具体实施方式为了更清楚地说明本发明,下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解,下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的,不应以此限制本发明的保护范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。水体自净是指在物理、化学和生物作用下,受污染的水体逐渐自然净化,水质复原的过程。狭义的水体自净是指水体中微生物氧化分解有机污染物而使水体净化的作用。水体自净可以发生在水中,如污染物在水中的稀释、扩散和水中生物化学分解等;可以发生在水与大气界面,如酚的挥发;也可以发生在水与水底间的界面,如水中污染物的沉淀、底泥吸附和底质中污染物的分解等。自然界各种水体都具有一定的自净能力,这是由水自身的理化特征所决定,同时也是自然界赋予我们人类的宝贵财富。如果我们能够科学有效地利用水的自净功能,就可以降低水体的污染程度,使有限的水资源发挥最大的效益,包括经济效益、社会效益、环境效益等。特定地区、一定时间内水体的自净能力是有限的。研究和正确运用水体自净的规律,采取人工曝气或引水冲污稀释等辅助措施,强化自净能力,是减少或消除水体污染的途径之一。同时,在确定允许排入水体的污染物量时,水体的自净能力也是一个重要的决策因素。水体自净大致分为三类,即物理净化、化学净化和生物净化。它们同时发生,相互影响,共同作用。(1)物理净化,物理净化是指污染物质由于稀释、扩散、混合和沉淀等过程而降低浓度。污水进入水体后,可沉性固体在水流较弱的地方逐渐沉入水底,形成污泥。悬浮体、胶体和溶解性污染物因混合、稀释,浓度逐渐降低。污水稀释的程度通常用稀释比表示。对河流来说,用参与混合的河水流量与污水流量之比表示。污水排入河流经相当长的距离才能达到完全混合,因此这一比值是变化的。达到完全混合的距离受许多因素的影响,主要有稀释比、河流水文情势、河道弯曲程度、污水排放口的位置和形式等。在湖泊、水库和海洋中影响污水稀释的因素还有水流方向、风向和风力、水温和潮汐等。(2)化学净化,化学净化是指污染质由于氧化还原、酸碱反应、分解化合和吸附凝聚等化学或物理化学作用而降低浓度。流动的水体从水面上大气中溶入氧气,使污染物中铁、锰等重金属离子氧化,生成难溶物质析出沉降。某些元素在一定酸性环境中,形成易溶性化合物,随水漂移而稀释;在中性或碱性条件下,某些元素形成难溶化合物而沉降。天然水中的胶体和悬浮物质微粒,吸附和凝聚水中污物,随水流移动或逐渐沉降。(3)生物净化,又称生物化学净化,是指生物活动尤其是微生物对有机物的氧化分解使污染物质的浓度降低。工业有机废水和生活污水排入水域后,即产生分解转化,并消耗水中溶解氧。水中一部分有机物消耗于腐生微生物的繁殖,转化为细菌机体;另一部分转化为无机物。细菌又成为原生动物的食料。有机物逐渐转化为无机物和高等生物,水便净化。如果有机物过多,氧气消耗量大于补充量,水中溶解氧不断减少,终于因缺氧,有机物由好氧分解转为厌氧分解,于是水体变黑发臭。茶多酚(teapolyphenols,tp),天然植物茶叶中分离提取的多羟基酚类衍生物的混合物。由儿茶素类,黄酮苷类酚酸等组成,其中儿茶素类是主要成分。茶多酚呈弱酸性,能使蛋白质凝固或变性,有杀菌和抑制细菌生长的作用。现有技术中,常见的茶多酚提取技术有溶剂萃取法、离子沉淀法、柱吸附分离法、超临界萃取法和超声波浸提法。本发明的发明人发现,单独提取出来的茶多酚作为生物分子的活性与完整性受到一定破坏,导致提取生产出来的茶多酚物质在直接使用或二次开发使用时的功能效用大打折扣。但本发明的发明人发现,为克服茶叶中茶多酚被提取后完整性受到破坏,本发明的发明人利用发酵成品中的有效微生物菌落来激活和萃取茶叶中的茶多酚,形成一个在稳定环境里的多元生态系统,保持并保证了茶多酚,酶、各类有益微生物菌落互相发挥各自完整的性能与功效。本发明的方法如下:将多种果蔬与红糖、水按质量比1-5:0.1-2:5-15的比例于15-40℃温度下厌氧发酵90-120天得成品酵素,提取成品酵素中的原液与绿茶按290-310:0.1-3的质量比在20-40℃的温度下二次厌氧发酵15天及以上,形成茶多酚+酶+各类菌种的多元生态液体;也可以提取成品酵素中的酵母渣体,加入绿茶、红糖、水按0.1-4:0.1-3:0.1-4:190-210的比例配方进行二次复合发酵,形成茶多酚+酶+各类菌种的多元生态液体;本发明得到的水体净化剂中的有益微生物菌落包括酵母菌、光合菌、乳酸菌、革兰氏阳性放线菌或发酵的丝状菌中的一种或几种,而有益微生物菌落代谢产物中含有少量酶。实施例1一种水体净化剂,含有茶多酚,酶和有益微生物菌落。水体净化剂的制备,包括如下步骤:将100g苹果,100g梨,100g番茄,100g红糖,1000g水混合,在30℃的温度下进行复合发酵100天得成品酵素混合物,取成品酵素混合物中的液体与绿茶按300:1的质量比混合,在20-30℃进行二次厌氧发酵20天,得所述水体净化剂。实施例2一种水体净化剂,含有茶多酚,酶和有益微生物菌落。水体净化剂的制备,包括如下步骤:将100g生菜,100g苹果皮,100g番茄,100g红糖,1000g水混合,在40℃的温度下进行复合发酵100天得成品酵素混合物,取成品酵素混合物中的液体与绿茶按300:1的质量比混合,在20-40℃进行二次厌氧发酵15天,得所述水体净化剂。实施例3一种水体净化剂,含有茶多酚,酶和有益微生物菌落。水体净化剂的制备,包括如下步骤:将100g苹果,100g梨,100g番茄,100g红糖,1000g水混合,在30℃的温度下进行复合发酵100天得成品酵素混合物,取成品酵素混合物中的酵母渣与绿茶,红糖,水按2:1:2:200的质量比混合,在30℃进行二次复合发酵20天,得所述水体净化剂。实施例4一种水体净化剂,含有茶多酚,酶和有益微生物菌落。水体净化剂的制备,包括如下步骤:将100g生菜,100g苹果皮,100g番茄,100g红糖,1000g水混合,在40℃的温度下进行复合发酵100天得成品酵素混合物,取成品酵素混合物中的酵母渣与绿茶,红糖,水按2:1:2:200的质量比混合,在40℃进行二次复合发酵15天,得所述水体净化剂。实施例5一种水体净化剂,含有茶多酚,酶和有益微生物菌落。水体净化剂的制备,包括如下步骤:将120g苹果,120g梨,120g番茄,100g红糖,1000g水混合,在25℃的温度下进行复合发酵90天得成品酵素混合物,取成品酵素混合物中的液体与绿茶按290:2的质量比混合,在25℃进行二次厌氧发酵25天,得所述水体净化剂。实施例6一种水体净化剂,含有茶多酚,酶和有益微生物菌落。水体净化剂的制备,包括如下步骤:将150g生菜,150g苹果皮,150g番茄,100g红糖,2200g水混合,在40℃的温度下进行复合发酵120天得成品酵素混合物,取成品酵素混合物中的液体与绿茶按310:3的质量比混合,在40℃进行二次厌氧发酵15天,得所述水体净化剂。实施例7一种水体净化剂,含有茶多酚,酶和有益微生物菌落。水体净化剂的制备,包括如下步骤:将100g苹果,100g梨,100g番茄,200g红糖,1200g水混合,在35℃的温度下进行复合发酵100天得成品酵素混合物,取成品酵素混合物中的酵母渣与绿茶,红糖,水按1:1:1:190的质量比混合,在35℃进行二次复合发酵20天,得所述水体净化剂。实施例8一种水体净化剂,含有茶多酚,酶和有益微生物菌落。水体净化剂的制备,包括如下步骤:将100g生菜,100g苹果皮,100g番茄,150g红糖,800g水混合,在30℃的温度下进行复合发酵100天得成品酵素混合物,取成品酵素混合物中的酵母渣与绿茶,红糖,水按2:3:2:210的质量比混合,在30℃进行二次复合发酵25天,得所述水体净化剂。本发明制备的水体净化剂可用于各种水体的净化,但更适合用于地表劣五类水的净化。在劣五类水里或污染水里,按水于水体净化剂质量比1000:1的比例投放上述实施例的水体净化剂,各实施例的水体净化剂对水体的净化效果如表1所示:表1结果表明:实施例1-4的水体净化剂的净化效果较好,使用本发明方法制备的净化剂的平均总磷去除率可达60%,氨氮去除率达30%,cod降低达59%,定期投放3-5次后,可以有效加强水体的自净能力,迅速改善劣五类水体环境,重回干净的水体。效果例一、实验目的:探究酵素净化污水的效果及不同量的酵素对水的净化程度。二、实验原理:水处理工艺中,厌氧/好氧微生物消化预处理法是非常重要的一类,通过微生物降解水中的有机物,降低cod;通常作为中水或富营养化严重的水的预处理工艺,环保酵素能起到降解水中有机物的作用,也就是降低水中cod和bod指标。三、实验设计:加入水中的净化剂:a.实施例1制备的水体净化剂;b.含果皮酵素的液体;果皮酵素的制备如下:先后向100升的塑料桶加入赤砂糖10公斤、废弃苹果皮、橘子、柠檬皮10公斤、沉淀24小时候后的自来水60公斤、混合搅拌后将桶置于工业厂房厌氧发酵到第30天,揭开桶盖用搅拌器向桶內发酵混合体进行搅拌,保持每3天搅拌一次至第40天最后一次搅拌后拧紧瓶盖,再次进行厌氧发酵到第100天形成含果皮酵素的液体成品。用于实验的水体和水体中加入净化剂的情况:第一组:240ml污水,不盖瓶盖;第二组:04ml含果皮酵素的液体+240ml污水,不盖瓶盖;第三组:04ml实施例1制备的水体净化剂+240ml污水,不盖瓶盖;第四组:04ml含果皮酵素的液体+240ml污水,盖瓶盖;实验中的污水取自岑村桥河的河水;四、实验方法:每天观察一次,对水瓶中的水样颜色、气味、浑浊度等现象观察记录:第一次观察时间:11月17日;最后一次观察时间:12月17日;持续时间:30天;五、实验结果:结果如表2所示,表2测定上述四组水样的cod含量测定方法:催化消解密封法,原理:本装置采用硫酸—重铬酸钾消解体系,水样消解后,过量的重铬酸钾以试亚铁灵作为指示剂,用硫酸亚铁进行滴定,计算出cod值,仪器:xj—j型cod消解装置,带盖密封消化管,移液管1、3、5、10、25ml;20ml量筒。测定结果:结果如表3所示,表3cod含量mg/l第一组107.092第二组70.263第三组43.090第四组111.012从实验得到的数据来看,尤其以实施例1制备的水体净化剂的效果最为显著。结合现象看,可以说明,在需氧的条件下,酵素菌制剂净水有完全的可行性。加入酵素菌制剂的污水,臭味消失,由浑浊变清澈,cod值明显下降,240ml污水在静态里cod值由107.092,在加入环保酵素一个月后值为43.09,下降比例达59.76%。发酵型水体净化剂净化河流的原理在于:在一定的配比下,各种果皮、菜叶、蔬菜等有机物质,发酵过程里,在糖为微生物提供了主食,加上水果、蔬菜叶中的其他营养成分,给微生物的滋生,繁衍提供了绝佳环境。在微生物的代谢过程中,糖被转化成酒精、乳酸、醋酸等有机生物酸,并同时生成各种各样的酶及多芬类物质。混合发酵液中大量繁殖的有益微生物,分解、重组、催化水体环境中有机物质与有害物质,降低水体cod、bod值,同时能消耗水体中过多的氮和磷等富养物质,水体中的氮、磷等的浓度降低了,水体的自净化能力得到提高,从而实现水体环境的修复和生态平衡。本发明的水体净化剂,可以与家庭各类清洁剂混合在一起使用,如与洗洁精,洗发水,洗衣液,沐浴露,去油剂混合使用,将各类家庭清洁剂,本发明的水体净化剂和水按1-3:1:1-3的比例混合后使用,可以加强各类洗涤剂与清洁剂的本身功效,同时减少人体肌肤与环境的伤害,使用体验更友好。最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。当前第1页12
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