一种城市水体原位微生物修复的方法技术

本发明专利技术涉及一种城市水体原位微生物修复的方法，具体地说是以粉末活性炭、粘土矿物、固相碳源和微生物生长因子为原料制备微生物富集激活填料，在曝气作用下，城市污染水体与微生物富集激活填料充分接触，填料缓释的碳源和微生物生长促进因子促使进水中的微生物快速富集、激活和增殖，其释放的高效活性菌随出水进入城市水体，有效地调节水体中的生物菌落结构和丰度，增强微生物的新陈代谢能力，加快有机污染物的矿化，最终达到水体修复和生态系统自我净化能力提升的目的。本发明专利技术技术简单，生产和运行成本低廉，便于工程应用，具有良好的推广应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种城市水体原位微生物修复的方法
本专利技术涉及一种城市水体原位微生物修复的方法，属于水处理

技术介绍
城市水体是指位于城市范围内、与城市功能保持密切相关的水体，包括流经城市的河段、河流沟渠、湖泊和其他景观水体，是城市生态系统的重要组成部分。近年来，随着我国城市经济的快速发展，城市规模的日益膨胀，城市环境基础设施日渐满足不了城市污水排放量不断增加的需求，致使大量污染物进入河道水体，水体中化学需氧量（COD）、氮（N）、磷（P）等污染物浓度超标，河流水体污染严重，出现季节性或终年黑臭问题。治理河流污染是一项复杂的系统工程，目前国内外已在使用的或已试验的污染河道水体治理技术主要分为物理、化学和生物三类修复方法。物理修复主要指疏挖底泥、机械除藻、引水冲淤和调水等，此类方法往往治标不治本。化学方法处理污染水体主要是添加化学药剂和吸附剂，从而使污染物得以从底泥中分离,或降解转化成低毒或无毒的化学形态，但容易造成水体的二次污染，且使用成本比较高，作用效果不持久。生物修复技术是利用特定的生物（植物、微生物或原生动物）吸收、转化、清除或降解环境污染物，实现环境净化、生态效应恢复的生物措施，具有投入低、治理效果好以及副作用小等优点。目前，生物修复技术中除植物修复外，其它常见的有投加微生物菌剂、人工曝气和生物膜净化技术等。但投加微生物菌剂技术对微生物的流失无法控制，具有难以预测的生态风险。通过曝气和放置各种填料可激活和增加水体中的微生物，但由于城市水体营养物有限，使得其增加微生物的密度有限，且自然水体中的微生物普遍工作效率低，造成水体黑臭去除缓慢、不明显。另外，诸如曝气和生物膜净化技术装置普遍存在安装管理困难、影响河道景观、防洪和航运等功能的不足。因此，进一步研究完城市水体微生物修复方法，构建结构简单、安装灵活、管理方便和成本低廉的新型微生物净化系统，对城市水体的修复具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述提到微生物修复技术存在的缺陷和不足，提供一种用于城市水体原位微生物修复的方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：本专利技术提出的一种城市水体原位微生物修复的方法，具体步骤如下：（1）微生物富集激活填料制备：将粒径不小于100目的粉末活性炭和粘土矿物按照1.0:(0.5~1.5)的质量比混合均匀，然后加入占粉末活性炭质量0.5~5.0%的微生物生长促进因子，混合均匀后于105℃条件下烘干，研磨成不小于200目的粉末料，将所得粉末料投加到熔融态的固相碳源中，所述粉末料的加入量占固相碳源质量的5.0~30%，搅拌均匀后进行挤压造粒，制得粒径为2.0~5.0cm的微生物富集激活填料；（2）将步骤（１）所得微生物富集激活填料填充到微生物富集激活填料单元中，微生物生物富集激活填料填充率为20~60%；在曝气作用下，污染水体进入箱体与微生物富集激活填料充分接触，微生物富集激活填料缓释的碳源和微生物生长促进因子促使进污染水体中的微生物快速富集、激活和增殖，其释放的高效活性菌随出水进入城市水体，有效地调节水体中的生物菌落结构和丰度，增强微生物的新陈代谢能力，加快有机污染物的矿化，最终达到水体修复和生态系统自我净化能力提升的目的。本专利技术中，步骤（1）中所述的粘土矿物为膨润土、凹凸棒土、硅藻土、高岭土或蒙脱石中的一种或一种以上。本专利技术中，步骤（1）中所述的微生物生长促进因子为微量元素、维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶、细胞分裂素或天然荷尔蒙等其中的一种或若干种。本专利技术中，步骤（1）中所述的固相碳源为聚羟基脂肪酸酯（PHA）、聚乳酸（PLA）、聚己内酸酯（PCL）、丁二酸丁二醇酯（PBS）或聚羟基丁酸戊酸酯（PHBV）中的一种或一种以上，熔融时取各自的熔点温度。与现有的城市水体微生物修复技术相比，本专利技术具有以下几方面技术优点：（1）以活性炭粉末和粘土为吸附剂和分散剂，将微生物生长促进因子均匀融合到固相碳源中，填料应用中可同步缓释碳源和微生物生长促进因子，从而充分发挥其对污水中土著微生物的高效富集激活效应。（2）本专利技术制备的微生物富集激活填料具有良好的生物亲和性，有利于微生物在其表面生长，促使富集在其表面的微生物以几何性增长，从而使该填料单元成为水体微生物增殖和活力之源。（3）本专利技术的城市水体原位微生物修复系统将微生物发生器与曝气装置组合成一体，在为水体持续补充活性微生物的同时，有效改善水体底部缺氧状态，从而实现底泥和上覆水体的修复，并长效保持水体生态系统自我净化功能。（4）本专利技术的城市水体微生物原位修复系统为一体化设备，使用时安装在受污染城市水体底部，具有制备简单、安装管理方便、不影响水体的景观、航运或防洪等功能。附图说明图1是本专利技术应用系统的结构示意图。图中标号：1为装置箱体，2为进水管，2-1为过滤网，3为微生物净化激活填料单元，3-1为多孔隔板，3-2为高孔隙复合生物填料，4为进气管，5为出水管，6为固定架。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。实施列1：具体步骤如下：（1）微生物富集激活填料制备：将粒径不小于100目的椰壳粉末活性炭和硅藻土按照质量比1.0:0.5的比例混合均匀，然后加入质量比为1.0%的微生物生长促进因子（维生素、氨基酸），混合均匀后于105℃条件下烘干，研磨成不小于200目后，按照投加质量比为10%的比例投加到熔融态的聚乳酸（PLA）中，搅拌均匀后进行挤压造粒，制得粒径为2.5cm的微生物富集激活填料。（2）城市水体原位微生物修复系统：如图1所示，本专利技术由装置箱体、进水管、微生物净化激活填料单元、曝气管、出水口和固定锚等组成。用于河道黑臭水治理的微生物净化激活装置，由装置箱体1、进水管2、微生物净化激活填料单元3、曝气管4、出水孔5和固定架6组成。所述的装置箱体1可加工为圆柱体或立方体，材质为不锈钢、碳钢、玻璃钢和PVC等材质中的任意一种。所述的进水管2对称固定安装在箱体外侧，数量不少于2组，进水口设置有过滤网2-1，进水口位置高于箱体顶部5~30cm。所述的微生物净化激活填料单元3固定于装置箱体1中，由上下两层多孔隔板3-1和填充其中的高孔隙复合生物填料3-2组成，保持微生物净化激活填料单元3的水头损失基本为零。所述的进气管4设置在微生物净化激活填料单元3的下部，为微孔或穿孔曝气管，应用中进气管4与外部专用供气管相连接。所述的出水孔5设置在装置箱体1的上部，距离微生物净化激活填料单元3为10~30cm，其个数和口径与进水管2相对应配置。所述的固定架6可将箱体1固定在黑臭水体底部，固定架6的长度根据安装水体底泥的深度来确定。在图1中，装置箱体由PVC板加工制成规格为长×宽×高=1.0m×1.0m×0.6m的立方体。进水管对称设置4个，管径为25mm，床层高度为30cm，其水头损失基本为0，底部采用穿孔曝气管与外部供气管道连接进行曝气，装置的出水孔对称设置4个，孔径25cm，孔口距离微生物净化激活填料单元上部10cm。微生物净化激活填料单元填充步骤（1）制备的微生物富集激活填料，填料填充率为50%。以上海某黑臭河道水体为研究对象，将该装置固定在河床上，装置设置间隔100米，启动装置运行21天后河道水体中COD浓度降低81%，氨氮浓度降低90%，溶解氧浓度提高81%，河水透明度提升本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城市水体原位微生物修复的方法，其特征在于具体步骤如下：（1）微生物富集激活填料制备：将粒径不小于100目的粉末活性炭和粘土矿物按照1.0:( 0.5~1.5)的质量比混合均匀，然后加入占粉末活性炭质量0.5~5.0%的微生物生长促进因子，混合均匀后于105℃条件下烘干，研磨成不小于200目的粉末料，将所得粉末料投加到熔融态的固相碳源中，所述粉末料的加入量占固相碳源质量的5.0~30%，搅拌均匀后进行挤压造粒，制得粒径为2.0~5.0cm的微生物富集激活填料；（2）将步骤（1）所得微生物富集激活填料填充到微生物富集激活填料单元中，微生物生物富集激活填料填充率为20~60%；在曝气作用下，污染水体进入箱体与微生物富集激活填料充分接触，微生物富集激活填料缓释的碳源和微生物生长促进因子促使进污染水体中的微生物快速富集、激活和增殖，其释放的高效活性菌随出水进入城市水体，有效地调节水体中的生物菌落结构和丰度，增强微生物的新陈代谢能力，加快有机污染物的矿化，最终达到水体修复和生态系统自我净化能力提升的目的。

【技术特征摘要】
1.一种城市水体原位微生物修复的方法，其特征在于具体步骤如下：（1）微生物富集激活填料制备：将粒径不小于100目的粉末活性炭和粘土矿物按照1.0:(0.5~1.5)的质量比混合均匀，然后加入占粉末活性炭质量0.5~5.0%的微生物生长促进因子，混合均匀后于105℃条件下烘干，研磨成不小于200目的粉末料，将所得粉末料投加到熔融态的固相碳源中，所述粉末料的加入量占固相碳源质量的5.0~30%，搅拌均匀后进行挤压造粒，制得粒径为2.0~5.0cm的微生物富集激活填料；（2）将步骤（1）所得微生物富集激活填料填充到微生物富集激活填料单元中，微生物生物富集激活填料填充率为20~60%；在曝气作用下，污染水体进入箱体与微生物富集激活填料充分接触，微生物富集激活填料缓释的碳源和微生物生长促进因子促使进污染水体中的微生物快速富集、激活...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学江，李远，孙莹，袁梦，石会轻，赵建夫，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31