利用微生物控制黑臭水体沉积物氮污染的原位修复方法技术

本发明专利技术公开了利用微生物控制黑臭水体沉积物氮污染的原位修复方法，具体包括以下步骤：S1、制备生物碳无机载体材料；S2、制备高效除氮菌液；S3、将高效除氮菌液负载到生物炭载体上，形成固定化微生物系统；3)将固定化微生物系统原位覆盖沉积物表面，本发明专利技术涉及环境治理技术领域。该利用微生物控制黑臭水体沉积物氮污染的原位修复方法，可有效控制沉积物氮污染释放。一方面，生物炭负载菌原位覆盖层可促进沉积物氮素代谢出系统，吸附固定到原位覆盖层，通过清除原位覆盖层，达到沉积物原位修复、减少污染物质向水层扩散的目标；另一方面，覆盖层可提高沉积物和水界面的溶解氧，促进土著脱氮细菌生长。脱氮细菌生长。脱氮细菌生长。

【技术实现步骤摘要】
利用微生物控制黑臭水体沉积物氮污染的原位修复方法


[0001]本专利技术涉及环境治理
，具体为利用微生物控制黑臭水体沉积物氮污染的原位修复方法。

技术介绍

[0002]氮在自然界中广泛存在，是人类和动植物生存、生长必不可少的元素。然而在水生态系统中，氮素超标会导致严重的生态问题，如水体黑臭、生物中毒、生态系统破坏、可利用水资源减少等。地表水体中氮污染来源广泛，分为内源污染和外源污染，沉积物释放是最主要的内源污染，上覆水体与沉积物之间物质交换强烈，在外源氮输入得到有效控制时，沉积物是水体氮的“汇”与“源”，已有研究发现，沉积物污染物的迁移和释放已成为造成水污染的重要原因之一，有效治理内源污染是水体氮治理的关键问题，是稳定改善水环境的关键。
[0003]目前，水体内源氮污染控制技术主要有原位修复和异位修复，以机械疏浚为代表的异位修复技术存在成本较高、破坏底栖生态环境、修复效果不稳定等问题，因此需发展生态、长效的原位修复技术。
[0004]微生物原位修复技术是应用广泛的沉积物原位修复技术，通过技术筛选或驯化高效微生物菌种或土著微生物，投加到污染底泥中，利用微生物的生命代谢作用对污染物进行分解、转化与降解，以削减底泥中污染物浓度，改善河道生态环境，可通过组建高效菌群的方法形成一个完整、高效的降解系统来适应不同的内源污染环境，具有操作性强、适用性强且环境友好的优势，是水环境生态修复的热门技术之一。但工程应用中，微生物原位修复技术作用效果受温度等环境影响显著、微生物流失问题严重、作用时间不稳定，且微生物活性极易受到沉积物其他离子毒害的影响。
[0005]因此本专利技术利用农业废弃物制备生物炭，提供一种高效稳定、成本低廉、可广泛应用的沉积物原位氮污染控制方法，将高效脱氮菌固定在生物炭无机载体材料上，建立底泥原位覆盖层，既解决微生物流失、作用时间短、沉积物毒性的问题，保证沉积物氮处理效果，又利用生物炭覆盖层的表面吸附、静电吸附能力，阻断沉积物层
‑
上覆水层之间的物质交换，适合工程应用和推广。同时也是农业废弃物资源循环利用的途径之一。

技术实现思路

[0006](一)解决的技术问题
[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提供了利用微生物控制黑臭水体沉积物氮污染的原位修复方法，具有环境友好、工艺简单、效果稳定、应用成本低、适用性广的优势。
[0008](二)技术方案
[0009]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：利用微生物控制黑臭水体沉积物氮污染的原位修复方法，具体包括以下步骤：
[0010]S1、制备生物碳无机载体材料：无机载体为混合材料，由玉米秸秆和稻壳组成，先制备玉米秸秆生物炭和稻壳生物炭，再将玉米秸秆生物炭和稻壳生物炭通过研磨设备研磨
后过80
‑
120目筛后混匀密封备用；
[0011]S2、制备高效除氮菌液：高效除氮菌液为复合菌液，由硝化细菌、反硝化细菌组成，先用纯水将菌剂粉末配制成0.8
‑
1.2mg/mL的菌剂溶液，硝化细菌溶液用磁力搅拌器充分搅拌后，再充分曝气0.8
‑
1.2h，使细菌快速恢复活性，反硝化细菌溶液中加入葡萄糖和磷酸二氢钾作为营养物质，使用磁力搅拌器充分搅拌0.8
‑
1.2h，之后将两种溶液放入20
‑
30℃生化培养箱扩大培养至菌株生长对数期后复配；
[0012]S3、制备炭负载菌：将生物炭无机载体材料高温灭菌，后加入高效除氮菌液，在温度为20
‑
30℃，且转速为80
‑
120r/min的条件振荡培养23
‑
25h完成微生物吸附负载，将碳负载层风干至含水率为20
‑
40％，存于3
‑
5℃的冰箱备用；
[0013]S4、制备炭负载原位覆盖层：将炭负载菌层均匀覆盖在沉积物表面，根据沉积物情况设计合适的炭负载原位覆盖层。
[0014]优选的，所述步骤S1中制备玉米秸秆生物炭的热解温度为450
‑
550℃。
[0015]优选的，所述步骤S1中制备稻壳生物炭的热解温度为400
‑
500℃。
[0016]优选的，所述步骤S2中硝化细菌和反硝化细菌是通过纯菌冻干粉进行活化后再扩大培养。
[0017]优选的，所述步骤S2中高效除氮菌液复配比为1：(0.6
‑
2)。
[0018]优选的，所述步骤S1中玉米秸秆生物炭和稻壳生物炭的混合质量比例为1：(1
‑
8)。
[0019]优选的，所述步骤S4中沉积物层与碳覆盖层厚度比为(4
‑
10)：1。
[0020]优选的，所述步骤S4中负载微生物量为90
‑
400g/(kg
·
m2)。
[0021](三)有益效果
[0022]本专利技术提供了利用微生物控制黑臭水体沉积物氮污染的原位修复方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
[0023](1)、该利用微生物控制黑臭水体沉积物氮污染的原位修复方法，通过微生物固定在载体上不易流失，在一定区域保持较高纯度和浓度，保证了处理效率。
[0024](2)、该利用微生物控制黑臭水体沉积物氮污染的原位修复方法，通过抗冲击能力强，增强微生物对环境条件的适应能力。
[0025](3)、该利用微生物控制黑臭水体沉积物氮污染的原位修复方法，通过提高微生物在使用过程的寿命，多次利用降低投入成本，提高其经济效益。
[0026](4)、该利用微生物控制黑臭水体沉积物氮污染的原位修复方法，通过利用农业废弃物稻壳和秸秆制备生物载体，属于资源再利用工作，同时为处理废弃生物质提供了经济可行的手段。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的装置图；
[0028]图2为本专利技术实施例中使用本专利技术的不同实验组水层TN浓度变化曲线图；
[0029]图3为本专利技术实施例中使用本专利技术的不同实验组沉积物TN释放通量变化曲线图。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]请参阅图1
‑
3，本专利技术实施例提供五种技术方案：利用微生物控制黑臭水体沉积物氮污染的原位修复方法，具体包括以下实施例：
[0032]实施例1
[0033]用微生物控制黑臭水体沉积物氮污染的原位修复方法，具体包括以下步骤：
[0034]S1、制备生物碳无机载体材料：无机载体为混合材料，由玉米秸秆和稻壳组成，先制备玉米秸秆生物炭和稻壳生物炭，再将玉米秸秆生物炭和稻壳生物炭通过研本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用微生物控制黑臭水体沉积物氮污染的原位修复方法，其特征在于：具体包括以下步骤：S1、制备生物碳无机载体材料：无机载体为混合材料，由玉米秸秆和稻壳组成，先制备玉米秸秆生物炭和稻壳生物炭，再将玉米秸秆生物炭和稻壳生物炭通过研磨设备研磨后过80
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120目筛后混匀密封备用；S2、制备高效除氮菌液：高效除氮菌液为复合菌液，由硝化细菌、反硝化细菌组成，先用纯水将菌剂粉末配制成0.8
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1.2mg/mL的菌剂溶液，硝化细菌溶液用磁力搅拌器充分搅拌后，再充分曝气0.8
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1.2h，使细菌快速恢复活性，反硝化细菌溶液中加入葡萄糖和磷酸二氢钾作为营养物质，使用磁力搅拌器充分搅拌0.8
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1.2h，之后将两种溶液放入20
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30℃生化培养箱扩大培养至菌株生长对数期后复配；S3、制备炭负载菌：将生物炭无机载体材料高温灭菌，后加入高效除氮菌液，在温度为20
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30℃，且转速为80
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120r/min的条件振荡培养23
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25h完成微生物吸附负载，将碳负载层风干至含水率为20
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40％，存于3
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5℃的冰箱备用；S4、制备炭负载原位覆盖层：将炭负载菌层均匀覆盖在沉积物表面，根据沉积物情况设计合适的炭负载...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤晓慧，肖静，张澜，杭小帅，王燕，周莉，朱冬冬，
申请(专利权)人：生态环境部南京环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：