专利名称：用于水体净化的生态坝的制作方法
技术领域：
本发明属于环保领域，具体而言，涉及一种用于水体净化的生态坝。
背景技术：
天然水体中直接进行水的生物净化，难点有二: 1:微生物如何有效作用于整个水体，而不是局部如何保证微生物处理作用效果。微生物进行污水处理需要微生物在水体中停留一定时间，大量水处理实验表明单级厌氧-好氧过程即使时间足够长也不会达到很好的处理效果。特别在天然水体中，只有合理建立多级厌氧-好氧交替过程，才能充分利用高效菌群进行污水中化合物的分解。传统的潜流湿地使用沙石作为填充物，可制造微氧和厌氧环境。间隔一定距离、略低于水面的抛石坝也可形成一个简单的多级厌氧-好氧过程:在水流中稳定一月左右的石坝，石头表面附着定植了天然菌群，靠近水面、石坝外侧，溶氧较高，好氧菌群聚集，为好氧区；石头坝深处和水深处，由于生物代谢等作用溶氧逐渐减少，厌氧菌群聚集，成为厌氧区。水流的流动、旋涡等造成水体在这些区域反复进出，形成天然多级好氧-厌氧处理过程。然而，现有技术中通过表流湿地表层水微生物进行净化，其作用弱、水体中缺乏反硝化过程导致NO3-N积累、复杂化合物难分解 等的问题。水体的生物修复常见方法为水中投放微生物，在具有一定流速的水体中则必须采用固定化技术。多孔类固定化材料由于具有更大的比表面积而优于其它材料，但微生物生长往往造成多孔材料的堵塞而降低微生物作用效果。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于水体净化的生态坝，其特征在于所述的生态坝外层采用天然石块提供坝体结构的支撑，内部采用BIO修复球，石块、BIO修复球的混填体积比为3-5:6 ;所述的BIO修复球的外部为具有大孔支撑外壳，内部包括多孔炉渣以及涂布有能降解COD的复合菌群的活性炭布。在本发明的一个优选实施方式中，所述的多孔炉渣同时具有大孔和小孔，在提供大的比表面保证固定微生物区域的同时，保证了水流不会因微生物的生长而无法通过，可提供长期稳定的多孔性能。在本发明的另一个优选实施方式中，所述的复合菌群中含有能够降解多环芳烃的巨大芽孢杆菌，其保藏号为CGMCC 6900，保藏地址:保藏地址:北京市朝阳区大屯路，中国科学院微生物研究所。在本发明的另一个优选实施方式中，所述的坝具有供水流穿过的开口。在本发明的另一个优选实施方式中，所述的建坝石块为不规则形状，直径介于2(T50cm 之间。本发明的生态坝的作用机理如下:
(!)当污水流经坝体时,石材、BIO修复球中的多孔材料和活性炭等通过一些物理和化学的途径(如吸附、过滤、离子交换、络合反应等)净化、富集污水中的N、P等营养物，同时也可拦截大的固体物质,在BIO修复球球体内部形成了相对富养区域，有利于微生物的生长。(2)延长污水的局部停留时间:由于石材、BIO修复球中多孔材料的阻水作用，当污水流经石坝处会产生复杂的流动，使得水体在生态坝中长时间停留，这个长的滞留时间恰恰给微生物提供了更多对污水中有机物作用的机会。(3)石材和BIO修复球中的多孔材料为微生物的生长提供了稳定的吸附表面，微生物在石材上附着生长，形成生物膜。这样，一方面远离底泥附近的上层水体也能被微生物作用，另一方面，从生态坝近水侧到坝体的多孔材料表面，依次分布着好氧菌和厌氧菌，在一定程度上强化了硝化和反硝化过程。(4)随着微生物的代谢，在石坝表面到BIO修复球多孔材料内部存在溶氧差异，形成多个有氧-微氧-无氧区域，污水在流经坝体时，相当于经过多级好氧菌-厌氧菌处理，能有效降低C0D、TN和TP。特别是，多孔材料为在水体上层高氧区域带来了低氧区域，在水体下层低氧区域，由于坝体造成的水体湍动，带入了更多的氧气。补充了相应区域缺乏的好氧和厌氧过程。本发明以BIO修复球为填料筑成生态坝，提供稳定的菌群和更高的好氧-厌氧处理级数，在高氧区补充了厌氧过程，在低氧取补充了好氧过程，有效提高净化效果。
图1:ΒΙ0修复球净化效果；
图2:生态坝结构示意图，I为BIO修复球；2为坝绕流开口 ；3为外表面石块；4为天然石材构成的支撑结构。微生物信息
本发明的巨大芽孢杆菌，分类命名为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址:保藏地址:北京市朝阳区大屯路，中国科学院微生物研究所，保藏号为CGMCC 6900，保藏日期为2012年11月30日。
具体实施例方式微生物筛选
从河泥中提取菌株并进行培养，以高浓度多环芳烃菲为唯一碳源的连续驯化法，驯化持续一个月；用六种不同的有机磷农药OP-DDT，PP-DDE, PP-DDD, PP-DDT，甲基对硫磷和对硫磷进行复筛，选出对有机磷农药有高耐受性的菌株，筛选出的菌株保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC 6900，该菌株的相关活性信息已经记载于在先的中国专利申请CN201310000489.8中，在此，该在先申请的全文并入本申请并作为本申请说明书的一部分。制备BIO修复球
含有保藏编号为CGMCC 6900巨大芽孢杆的菌复合菌群活化后配成浓度1%的菌液与活性炭布按1:1 (体积比) 混合均匀，制成含菌炭布。含菌炭布按10%的添加量(体积比)与炉渣混合。
大孔支撑外壳:采用具有大孔和一定强度的半球形PE容器作为BIO外壳材料，在两个半球形大孔支撑外壳容器中填入制得的炉渣-菌炭布混合物，并用铁丝固定连接使之成为完整的球形且不泄漏填充物。外壳为BIO修复球较长期的多孔特性和强度支撑提供保证。修复球中添加的活性炭布具有固定微生物和从水中吸附有机物的作用，投放后活性炭布周围将存在一个高浓度有机物区域，此区域的微生物将更加活跃，从而成为活性菌株的补给源头，水流可以把这些菌株带到其他固定表面参与水体修复。BIO修复球的净化效应
在实验室分别用天然石材(在污水中挂膜30天)和大小相似的BIO修复球(直径3cm)填充两根玻璃柱，柱内加入多个曝气点，取自湿地的污水从柱底流入，柱上方流出，调节水的流速，使得水在玻璃柱内的停留时间达到48h。实验结果显示停留时间在48h的实验系统中，微生物复合球30天稳定后可使污水COD降低约15% (如图1所示)，远大于以普通石材作为填充介质的COD降低1.37%。这种明显的净化差异来自高效的复合菌群，及微生物复合球中多孔材料形成的多级厌氧和好氧过程。构建生态坝
生态坝构建:坝外层采用天然石块提供坝体结构的支撑，建坝的石块不均匀，也不规贝丨J，直径大约在2(T50cm，内部采用BIO修复球，石块、BIO修复球平均混填比例4:6 (体积比)。坝顶宽2.0m，坝底宽3.0m。坝长是11m，绕流开口宽lm，坝高略高于非汛期水面。三道坝(南石坝为生态坝，中、北石坝为天然石材坝)依次顺着水流方向排列。生态坝的净化效应 坝建成2周后的坝前坝后一次实测数据见表1，C0D从第一道坝前的79.2mg/l降到最后一条坝的62.2 mg/1,降减率为21%。BIO修复球筑成的生态坝降(南石坝)COD效果明显优于天然石坝。
表I抛5鑲流壤建威2 JiJg- (2009.6.S4.23 ) COD降减效应:............... Hi；..............................gg.....................................———................—................................................................................^ I^IiTi中石親进寒 I§171 ^''*5坝達水 IIiTi
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Pf 鐵寧2 荜6*Ittt 率 IW从建成3周后改为只测南石坝前和北石坝后的水样，见表2，除了 7月20日和7月30日个别点取样有问题外，降减率平均在15%，而且随时延长，降减率基本稳定。
权利要求
1.一种用于水体净化的生态坝，其特征在于所述的生态坝外层采用天然石块提供坝体结构的支撑，内部采用Bio修复球，石块、BIO修复球的混填体积比为3-5:6 ;所述的BIO修复球的外部为具有大孔支撑外壳，内部包括多孔炉渣以及涂布有能降解COD的复合菌群的活性炭布。
2.根据权利要求1所述的用于水体净化生态坝，所述的多孔炉渣同时具有大孔和小孔。
3.根据权利要求1所述的用于水体净化生态坝，所述的复合菌群中含有能够降解多环芳烃的巨大芽孢杆菌，其保藏号为CGMCC 6900，保藏地址:北京市朝阳区大屯路，中国科学院微生物研究所。
4.根据权利要求1所述的用于水体净化生态坝，所述的坝具有供水流穿过的绕流开□。
5.根据权利要求1所述的用于水体净化生态坝，所述的建坝石块为不规则形状，直径介于20 50cm之间。
全文摘要
本发明公开了一种用于水体净化的生态坝，其特征在于所述的生态坝外层采用天然石块提供坝体结构的支撑，内部采用BIO修复球，石块、BIO修复球的混填体积比为3-56；所述的BIO修复球的外部为具有大孔支撑外壳，内部包括多孔炉渣以及涂布有能降解COD的复合菌群的活性炭布。本发明以BIO修复球为填料筑成生态坝，提供稳定的菌群和更高的好氧-厌氧处理级数，在高氧区补充了厌氧过程，在低氧取补充了好氧过程，有效提高净化效果。
文档编号E02B3/04GK103193328SQ201310126610
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月12日 优先权日2013年4月12日
发明者周延, 耿婧, 王芳, 王琳 申请人:中国水利水电科学研究院, 北京化工大学