一种利用微生物强化技术治理城市污染河道的方法与流程

[0001]
本发明涉及河道治理技术领域，特别与一种利用微生物强化技术治理城市污染河道的方法相关。


背景技术：

[0002]
近年来，随着人们生活水平的提高和经济的快速发展，使得环境污染日益严重。高速的经济发展常以牺牲当前资源环境为代价，生活垃圾及废水的排放导致土壤和水体的污染，尤其是河流水体的污染，这已严重至影响人们的身体健康和周边生存环境。因此，国家推出生态发展的理念，并加强环境治理，根据生态护岸遵循再循环、再利用和可持续发展原则，采用人工治理和自然修复的作用来修复河道原有的水陆生态结构，使其具有调节河流水质，滤除污染物、营造生物栖息环境、维持水体滨岸带生物多样性等功能。
[0003]
生物防治是目前环境治理常用的方式，例如光合细菌菌群和酵母菌群协同其他有益微生物共同作用，在其生命活动中吸收和转化某些污染物质，并将大量有机物分解成无机盐类、二氧化碳和水，从而使水体得到自净。该方法不会对环境造成二次污染，具有较高的应用价值。但是，由于生物防治主要是通过生物活动去除水中污染物，需要较长的时间才能达到水质净化的效果，且水流中不同位置的污染程度不同，防治力度过大造成资源浪费，防治力度过小达不到治理的目标，且由于水流速的影响，投放的微生物在水面随水流移动后逐渐沉落水底，无法实现精准防治。


技术实现要素：

[0004]
针对相关现有技术存在的问题，本发明提供一种利用微生物强化技术治理城市污染河道的方法，为了实现上述目的，本发明采用以下技术：一种利用微生物强化技术治理城市污染河道的方法，包括以下步骤：（1）测定污染河道水环境参数：包括水体总长度、水体深度，水体宽度，水体流速、底泥厚度；（2）采集水样：沿水体总长度每侧至少均匀设5个采样点，将每个采样点采集的水样分别3℃-5℃冷藏保存，并在保存后24h内测定每个水样中的水质参数，包括ph值、cod、nh3-n、tp；（3）采集河道底泥：按照步骤（2）中水样采集方式进行采样，将每个采样点采集的底泥样品分别保存；（4）制备微生物原液：将步骤（2）采集的水样与步骤（3）中采样点位于水样采样点正下方处采集的底泥样品混合均匀，混合比例为底泥样品g∶水样ml=1∶2，样品在锥形瓶内混合振荡5-15min后静置，得到微生物原液备用；（5）微生物原液预处理；（6）制备富集培养基；
（7）微生物富集及扩大培养：取至少3个锥形瓶，并在每个锥形瓶中加入等量的步骤（6）中的富集培养基，在第一个锥形瓶中加入步骤（5）中预处理后得到的制得的微生物原液上清液，微生物原液上清液加入体积为富集培养基加入体积的1/10，恒温曝气培养7天后，对第二个装有富集培养基的锥形瓶进行灭菌，并用无菌吸管吸取第一个锥形瓶中的溶液上清液，吸取量与第一个锥形瓶中微生物原液上清液加入量相等，移入第二个锥形瓶中，恒温曝气培养7天，如此连续转移至少3次，得到富集培养目的菌占绝对优势的微生物混合培养物，微生物混合培养物扩大培养，得到用于吸附或包埋的复合菌液；（8）制备固体包埋复合菌剂：选择吸附载体，通过载体吸附或包埋培养好的复合菌液得到固体包埋复合菌剂，并在固体包埋复合菌剂表面吸附光合细菌；（9）向河道中投放步骤（8）制得的固体包埋复合菌剂：采用固体包埋复合菌剂投放装置将步骤（8）中制得的固体包埋复合菌剂沿河道长度方向均匀投放至河道底部，投放点至少设5个，固体包埋复合菌剂靠重力逐渐下沉至底泥表面，避免被水冲走；（10）水样参数检测：自投放固体包埋复合菌剂之日起每隔3天进行一次采样检测，采样点与步骤（2）中水样采集位置相同，30天后检测水样参数是否达标，若不达标，则继续按步骤（9）中的使用量投放固体包埋复合菌剂，直至检测达标。
[0005]
进一步地，步骤（1）中水体流速为河道两侧采样点处水体流速的平均值，检测点包括水面处、1/2水深处、水体与底泥交界处、水面与陆地交界处、1/4水宽处、1/2水宽处。
[0006]
进一步地，步骤（2）中，每个采样点设定为一个采样断面，每个采样断面分别在水面处、1/2水深处、水体与底泥交界处、水面与陆地交界处、1/4水宽处、1/2水宽处设定采样点，每个采样点采集1000ml水样，将各个采用断面采集到的水样分别保存，取出500ml作为检测样品，其余500ml作为备用样品；进一步地，步骤（2）中水样中的水质参数ph的测定方法为玻璃电极法，水质参数cod的测定方法为重铬酸钾法，水质参数nh3-n的测定方法为钠氏试剂比色法或蒸馏和滴定法，水质参数tp的测定方法为磷钼蓝比色法。
[0007]
进一步地，步骤（3）中按步骤（2）每个采样点设定为一个采样断面，每个采样断面分别在水面与陆地交界处、1/4水宽处、1/2水宽处设定采样点，每个采样点采集直径3cm、深度5cm圆柱体的底泥。
[0008]
进一步地，步骤（5）中微生物原液采用过滤装置滤除固体杂质剂漂浮物，避免将杂质转移至富集培养基中，影响微生物生长状态。
[0009]
进一步地，步骤（6）中富集培养基的制备方法为，取蛋白胨1.5～3.0g，牛肉膏2.5～4.0g，葡萄糖5.0～8.0g，以及微量元素，包括kh2po4 1.2～2.2g，nahpo4
·
12h2o 2.5～4.0g，mgso4
·
7h2o 0.1～0.3g，(nh4)6mo7o2
·
4h2o 0.9~1.1g，cocl2
·
6h2o 1.5~1.8g/l，目标污染物40～60ml，混合均匀，加入无菌水稀释至1000ml，调节ph为7.0-8.0。
[0010]
进一步地，步骤（7）中微生物培养温度为28~32℃，曝气量为30～40ml/s。
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进一步地，步骤（8）中的吸附载体为粒径1.5～3.0毫米，密度1.0～1.5g/cm3的多孔生物专用分子筛载体，光合细菌与煤质粉末活性炭添加到具有组合填料的填料池中搅拌，活性炭将光合细菌吸附到组合填料上，然后将带有光合细菌的活性炭吸附在固体包埋复合菌剂表面。
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进一步地，步骤（9）中向河道中投放固体包埋复合菌剂量为，当cod≧250mg/l时，
固体包埋复合菌剂投放量为200g/m3；当200≦cod﹤250mg/l时，固体包埋复合菌剂投放量为150g/m3；当150≦cod﹤200mg/l时，固体包埋复合菌剂投放量为100g/m3；当cod﹤150mg/l时，固体包埋复合菌剂投放量为50g/m3，采用固体包埋复合菌剂投放器将固体包埋复合菌剂投放至水底，固体包埋复合菌剂投放器包括壳体，壳体内设有多个呈倒v行的分样块，分样块均匀分布，且设于下方的分样块顶端位于设于上方的分样块底端斜下方，由上方分样块滑落的固体包埋复合菌剂落在下方分样块的顶端，壳体底端设有开口，壳体顶端连接有下料管，下料管上设有电磁阀，下料管顶端连接有进料斗，进料斗顶端配合有盖体，进料斗顶部对称设有一对把手，壳体底端连接有支脚。
[0013]
本发明有益效果：1、通过测定河道水环境参数，根据检测结果投放固体包埋复合菌剂的方法能有效修复河道水资源，使水及底泥质量得到改善，该方法针对性强，操作简单，受地域影响小，且效果明显，具有较高的推广应用价值。
[0014]
2、本方法中设置多个取样断面，并在不同位置进行取样，所取样品分别检测，可在数据处理时去除异常数据，使检测结果真实可靠，更贴合实际数值。
[0015]
3、本方法在固体包埋复合菌剂表面吸附光合细菌，固体包埋复合菌剂和光合细菌缓慢释放，均匀分散在河道中，修复效果好。
[0016]
4、本方法采用专门的投放器进行固体包埋复合菌剂的投放，固体包埋复合菌剂直接投放至水底，防止固体包埋复合菌剂沉降时受水流影响发生位置变化，导致检测结果出现误差。
附图说明
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图1为本发明治理城市污染河道的流程图。
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图2为本发明固体包埋复合菌剂投放器结构示意图。
[0019]
图3为本发明固体包埋复合菌剂投放器剖面结构示意图。
具体实施方式
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为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0021]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0022]
在本发明的描述中需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述。术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。
[0023]
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于
本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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具体实施例1：如图1所示，为本发明治理城市污染河道的流程图。
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本实施例中，选取成都某河道，按照本发明方法进行微生物强化技术治理，具体步骤为：（1）测定污染河道水环境参数，具体结果为：水体总长度850m、水体深度1.58m，水体宽度8.26m，水体流速2.36m/s、底泥厚度0.79m，其中，水体流速为河道两侧采样点处水体流速的平均值，检测点包括水面处、1/2水深处、水体与底泥交界处、水面与陆地交界处、1/4水宽处、1/2水宽处。
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（2）采集水样：沿水体总长度每侧均匀设8个采样断面，每个采样断面分别在水面处、1/2水深处、水体与底泥交界处、水面与陆地交界处、1/4水宽处、1/2水宽处设定采样点，每个采样点采集1000ml水样，将各个采用断面采集到的水样分别保存，取出500ml作为检测样品，其余500ml作为备用样品，检测样品3℃-5℃冷藏保存，并在保存后24h内测定每个水样中的水质参数，然后计算各水质参数平均值，包括ph值、cod、nh
3-n、tp，其中，ph的测定方法为玻璃电极法，cod的测定方法为重铬酸钾法，nh
3-n的测定方法为钠氏试剂比色法或蒸馏和滴定法，tp的测定方法为磷钼蓝比色法。项目ph值codnh
3-ntp数值6.8≤183≤6.5≤1.4
[0027]
（3）采集河道底泥：按照步骤（2）中水样采集方式进行采样，采样点为每个采样断面在水面与陆地交界处、1/4水宽处、1/2水宽处，每个采样点采集直径3cm、深度5cm圆柱体的底泥，将每个采样点采集的底泥样品分别保存。
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（4）制备微生物原液：将步骤（2）采集的水样与步骤（3）中采样点位于水样采样点正下方处采集的底泥样品混合均匀，混合比例为底泥样品g∶水样ml=1∶2，样品在锥形瓶内混合振荡12min后静置，得到微生物原液备用。
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（5）微生物原液预处理，采用50目滤筛滤除微生物原液中固体杂质剂漂浮物，避免将杂质转移至富集培养基中，影响微生物生长状态。
[0030]
（6）制备富集培养基，制备方法为，取蛋白胨2.0g，牛肉膏3.5g，葡萄糖6.0g，以及微量元素，包括kh2po4 1.8g，nahpo4·
12h2o 3.0g，mgso4·
7h2o 0.2g，(nh4)6mo7o2·
4h2o 1.0g，cocl2·
6h2o 1.6g/l，目标污染物40～60ml，混合均匀，加入无菌水稀释至1000ml，调节ph为7.5。
[0031]
（7）微生物富集及扩大培养：取5个锥形瓶，并在每个锥形瓶中加入富集培养基100ml，在第一个锥形瓶中加入步骤（5）中预处理后得到的制得的微生物原液上清10ml液，恒温曝气培养7天，微生物培养温度为30℃，曝气量为37ml/s。，对第二个装有富集培养基的锥形瓶进行灭菌，并用无菌吸管吸取第一个锥形瓶中的溶液上清液10ml，移入第二个锥形瓶中，恒温曝气培养7天，如此连续转移4次，得到富集培养目的菌占绝对优势的微生物混合培养物，微生物混合培养物扩大培养，得到用于吸附或包埋的复合菌液。
[0032]
（8）制备固体包埋复合菌剂：选择吸附载体，通过载体吸附或包埋培养好的复合菌液得到固体包埋复合菌剂，并在固体包埋复合菌剂表面吸附光合细菌，吸附载体为粒径2.0毫米，密度1.3g/cm3的多孔生物专用分子筛载体，分子筛载体化学成分为二氧化硅62％，三
氧化二铝20％，三氧化二铁8.0％，氧化钙3.5％，氧化锰1.2％，分子筛载体采用5a分子筛，化学式为3/4cao.1/4na2o.al
203
.2sio2.9/2h2o，吸附方法为：将载体完全浸没于培养好的微生物混合培养物中，充分混合、浸渍4.0小时，使载体充分吸附菌液，于50℃低压风干后得到固体菌剂，将固体菌剂包装待用，光合细菌与煤质粉末活性炭添加到具有组合填料的填料池中搅拌，活性炭将光合细菌吸附到组合填料上，然后将带有光合细菌的活性炭吸附在固体包埋复合菌剂表面。
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（9）向河道中投放步骤（8）制得的固体包埋复合菌剂：采用喷洒装置将固体包埋复合菌剂沿河道长度方向均匀投放至河道水面，投放点设8个，其中，当cod≧250mg/l时，固体包埋复合菌剂投放量为200g/m3；当200≦cod﹤250mg/l时，固体包埋复合菌剂投放量为150g/m3；当150≦cod﹤200mg/l时，固体包埋复合菌剂投放量为100g/m3；当cod﹤150mg/l时，固体包埋复合菌剂投放量为50g/m3，固体包埋复合菌剂受重力作用沉降至水底，固体包埋复合菌剂和光合细菌缓慢释放，对水体进行修复。
[0034]
（10）水样参数检测：自投放固体包埋复合菌剂之日起每隔3天进行一次采样检测，采样点与步骤（2）中水样采集位置相同，30天后检测水样参数是否达标，若不达标，则继续按步骤（9）中的使用量投放固体包埋复合菌剂，直至检测达标。
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根据本发明的方法，在河道治理30天后检测水样参数，检测结果如下：项目ph值codnh
3-ntp数值6.9≤82≤2.6≤0.8结果表明，通过测定河道水环境参数，根据检测结果投放固体包埋复合菌剂的方法能有效修复河道水资源，使水及底泥质量得到改善，该方法针对性强，操作简单，受地域影响小，且效果明显，具有较高的推广应用价值。
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本方法中设置多个取样断面，并在不同位置进行取样，所取样品分别检测，可在数据处理时去除异常数据，使检测结果真实可靠，更贴合实际数值。
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本方法在固体包埋复合菌剂表面吸附光合细菌，固体包埋复合菌剂和光合细菌缓慢释放，均匀分散在河道中，修复效果好。
[0038]
具体实施例2：本实施例中选取宜宾市某河道，固体包埋复合菌剂及光合细菌制备方法及投放量同具体实施1，所不同的是，固体包埋复合菌剂采用投放器投放至水底，避免被水冲走，固体包埋复合菌剂加入进料斗106内并将盖体107与进料斗106配合，将投放器沉入水底后打开电磁阀105，固体包埋复合菌剂沿下料管104进入壳体101内，并经过分样块102分散后均匀的由开口103落入水底，支脚109可保持投放器与水底存在间隙，避免固体包埋复合菌剂阻塞，同时，支脚109可插入水底，防止投放器受水流冲击发生位置变化，影响投放精度，投放器进料斗106顶部对称设有一对把手108，可通过牵引装置控制投放器升降，适用于不同深度河道固体包埋复合菌剂的投放，受环境因素影响小，具有较强的实用性。
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本方法采用专门的投放器进行固体包埋复合菌剂的投放，固体包埋复合菌剂直接投放至水底，防止固体包埋复合菌剂沉降时受水流影响发生位置变化，导致检测结果出现误差。
[0040]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的
这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。