专利名称：用于大型水体污染治理的微生物挂膜生物浮岛水体修复方法
技术领域：
本发明涉及水体污染治理技术，特别是一种用于大型水体污染治理的微生物挂膜生物浮岛水体修复方法。
背景技术：
水体富营养化是目前我国湖泊、水库、河道等天然水体面临的最严重的污染问题，据统计，我国主要湖泊处于富营养化的占湖泊总数的60％左右。富营养化的不断加剧与迅速发展，使水体丧失应有的功能，影响环境质量，影响经济建设和社会发展。由于天然水体区域广、面积大、地形复杂等因素的限制，在很大程度上制约了水质治理工作的开展。近年来我国在湖泊富营养化水体治理工作中投入了大量人力、物力和财力，加大了控污、治污工程的建设力度，为水体水质的改善提供了前提保障，但这些工程主要着重于点源污染控制，在控制有毒有害物质和氮、磷等污染物进入河道、湖泊方面起到了十分重要的作用。对于已经形成的富营养化水体的治理还没有太多有效的措施，内源性污染依然很严重，水体的富营养化程度在许多湖泊中仍不断加剧。根据我国湖泊富营养化发展现状与原因，降低水体中氮磷含量、恢复和重建水生生态以提高湖泊自身自净能力是解决湖泊富营养化问题、实现湖泊资源可持续利用的关键。微生物治理污染水体技术的成效是显而易见的，但是，由于河道、湖泊水体面积较大，流动性大，微生物在水体中不能持续有效发挥应有的功效，以至于该项技术在应用过程中可操作性不强，成本较大。
发明内容
一种用于大型水体污染治理的微生物挂膜生物浮岛水体修复方法，是利用培育驯化的植物种植及根区微生物系统对水体中污染物进行吸收、转化及降解，其特征是，将生物复合菌接种在无土载培植物根系上进行复合微生物挂膜，使植物根系上形成微生物系统生物膜。
生物复合菌接种的方法是当植物根系长到10cm-50cm，将生物菌制成的菌液、菌粉或菌浮球，通过浸泡、喷洒或置于植物根系旁，再施微量生物活化酶。用生物复合菌液，浸泡植物根系20-36小时，或将生物复合菌菌粉喷洒植物根系上，1小时后再将植物放入水体中，或将生物复合菌浮球置于植物根系旁。复合菌加水搅拌均匀成为浓度20％的菌液；复合菌加入载体材料搅拌均匀成为菌粉；复合菌加入植物淀粉作为粘合剂制成直径为2-30厘米的复合菌浮球。生物复合菌由光合菌、放线菌、酵母菌、假单孢菌属、杆菌、硝化菌、亚硝化菌反硝化细菌、乳酸菌、芽胞杆菌中两种或多种复合。施用的微量生物活化酶为植物淀粉酶，比例为生物菌的0.1-3％。如权利要求2所述的用于大型水体污染治理的微生物挂膜生物浮岛水体修复方法，其特征是，生物浮岛的面积一般占水域面积的5％-15％。所选用的无土载培植物根系长度至少为30厘米，优选植物为粉绿狐尾藻和香根草。
为了使微生物能够持续发挥作用，必须在治理水域中建立载体。本发明提供了生物浮岛无土载培植物根系微生物挂膜的方法，将复合微生物通过特殊方法在浮岛无土载培植物根系上建立微生物系统，使微生物能够持续有效发挥作用，结合植物净化水质的功效，形成了一套池塘、河道、湖泊、水库存污水治理的技术，对池塘河道、湖泊、水库水体修复具有很好的作用。
本发明净化水质基理在无土载培植物生长过程中，植物通过根系吸收水中富含的大量氮、磷等污染物质来降低富营养化水体中的氮、磷含量，植物根系对重金属也具有一定的吸收作用。同时无土载培植物在生长过程中还能释放出抑制藻类生长的元素，控制蓝藻水华。无土载培浮岛植物具有发达的根系，在根系周围将形成具有很多浮游动植物的生物圈，生物圈中的浮游生物具有滤食藻类、悬浮颗粒物的作用，这进一步使水质得到改善。发达的植物根系作为微生物的载体，使复合微生物挂膜在植物根系载体上，形成微生物系统，使微生物能够持续有效发挥作用，通过微生物的活动对水体中的有机污染物进行分解、降解、脱磷、去氮，建立良好的生态系统，植物根系吸收和微生物降解在生物浮岛上得到了较好的结合，从而达到净化水质和美化景观的效果。本发明具有能有效改善水体生态系统的物质循环和能量流动，使生态系统进入良性循环；能有效降低现有富营养化水体中的总氮、总磷含量，可有效控制富营养化的加剧；能有效削减水体中的有机沉积物(底泥)；在短时间内能迅速消除水体臭味；在短时间内就可以看到水体透明度及溶解氧增加等特点，是一种新型的用于大型水体污染治理的微生物挂膜生物浮岛水体修复方法。
具体实施例方式
微生物挂膜生物浮岛主要采用先锋植物香根草及粉绿狐尾藻作为浮岛植物，并根据不同地区和不同水域，选择一些土族水生植物，例如水葱、香蒲、菖蒲、鸢尾、旱伞竹、大漂、凤眼莲、美人蕉、千屈菜、茭草、水芹菜和适当经过驯化的花卉植物。浮岛植物在栽种前要根据植物习性在繁殖基地进行种苗的驯化培育，使之能适应目标污染水体的生长并有利于复合微生物挂膜。通过实验证明，先锋植物在水生植物中吸收氮、磷、重金属能力最强，是水质净化优选物种。浮岛植物待苗生长到20cm高度时移入浮岛无土载培培养基质，并放入治理水体，待浮岛植物根系生长到30cm以上时，进行复合微生物的挂膜处理。首先，在进行微生物挂膜之前，针对地理环境、自然条件及具体的污染水体进行微生物组合，配制出针对特定水体治理的复合微生物。生物复合菌接种的方法是当植物根系长到10cm-50cm，将生物复合菌加水搅拌均匀成为浓度20％的菌液浸泡植物根系1-2小时，或将生物复合菌制成菌粉按比例加入载体材料如硅藻土、粘土等搅拌均匀，喷洒植物根系上，1小时后再将植物放入水体中，或复合菌加入植物淀粉如土豆淀粉、小麦淀粉等作为粘合剂制成直径为2-30厘米的复合菌浮球，置于植物根系旁，生物菌浮球与水接触后将粉碎并粘合在植物根系上。再施0.1-3％生物活化酶如植物淀粉酶。生物浮岛以竹筏、PVC管(封闭或填充泡沫)、木材、废旧轮胎或其它具有漂浮能力的不可溶环保材料作为漂浮框架，在漂浮框架内填充不可溶的环保材料如网片、竹篱、网状结构材料等形成植物种植培养基质。
香根草是一种热带湿生植物，生长迅速、产量高，生物量大。可作为饲料、燃料、工艺材料和造纸材料。先锋植物叶、茎、根部含有经济价值极高的植物稀有元素，其淬取物可用于乙酸及香料、食品添加剂、医药等领域。
2001年，在垃圾桶中放入含氮、磷的污染水，并在垃圾桶内采用浮岛技术种植先锋植物，并与其它植物进行了对比，经过近一年的观测实验，通过对水体中氮、磷的定量检测，得出如下结果单位公斤/公顷/年
根据不同地区和不同水域，除了主要的先锋植物外，选择一些土族水生植物和适当经过驯化的花卉植物。这些植物是常见的湖泊水生植物，具有易于生长、生物量大的特点。经过近两年的研究试验，这些水生植物对水体中各项污染指标的平均去除率为
每公顷凤眼莲每年可吸收氮1989kg、磷322kg、钾3188kg；香蒲可吸收氮2630kg、磷403kg、钾4570kg；蒲草等能净化工业废水中有毒物，如有毒物酚可在蒲草体内形成酚糖苷而消除酚自身的毒性，As、Hg、Cd、呋喃丹等被贮积在水草体内，从而降解了污水中的有毒物浓度。
水葱、香蒲、茭草可在成熟期收割加工成手工艺术品或作为堆肥原料生产有机肥料。鸢尾、旱伞竹、美人蕉、千屈菜具有观赏和经济价值，在开花时期可采收作为观赏花卉出售，香蒲、菖蒲具有药用价值，大漂、凤眼莲可作饲料喂养生畜，且以上植物均可在成熟期时收割用于造纸工业，同时通过对植物的收割将新生的有机体从系统中去除，以此方式移出了水体中的氮、磷、钾。
复合微生物系统含有多个属几十种具备各种功能的微生物，由各种菌群组成一个“菌团”，生物菌种有光合菌、放线菌、酵母菌、假单孢菌属、杆菌、硝化菌、反硝化细菌等一系列复合菌，通过多种微生物的组合，建立一个良性循环的微生物系统。复合微生物处理系统用于富营养化水体治理过程中，只在唤醒或激活水体中原本存在的、可以自净的但被抑制而不能发挥其功效的微生物，且促其迅速生长增殖，同时能强有力地抑制有害微生物的生长和活动。复合微生物处理系统中的菌群，在厌氧而明亮的环境条件下，能充分利用光能将氢和有机物作为氢供体，固定二氧化碳进行生长，同时利用低级脂肪酸等有机物作为碳源。又能在好氧而黑暗的环境条件下，通过直接分解有机物获取能源，因此它能迅速分解水体中的有机污染物。复合微生物处理系统中还包括具有硝化、反硝化及固氮作用的各种菌群，促进氮的反硝化作用，具有硝化底泥和与其相关的功能，加速磷的无害化过程，迅速去黑除臭，可有效地控制水体富营养化的加剧。复合微生物处理系统在应用时没有任何化学残留，不存在二次污染。
在污染水体修复中，根据被污染水体的污染状况进行浮岛面积计算，经过两年来的实验，对于富营养化水体的修复，生物浮岛的面积一般占水域面积的5％-15％即可达到水体修复的目的。
微生物挂膜生物浮岛技术的优点主要有以下几个方面，1、将微生物技术和生物浮岛技术有机结合，是一个完全生态的水体修复技术；2、能有效去除水体中氮、磷等营养物质，控制水体富营养化的加剧；3、能有效抑制蓝藻的暴发；4、能吸收水中的重金属等有毒、有害物质；5、能有效吸收、转化、降解水体中的有机物；6、提高水体透明度，增加水体中的溶解氧；7、能有效改善水体生态系统的物质循环和能量流动，使生态系统进入良性循环；8、不受水域深浅的影响；9、施工不需要大型设备和占用水域周边场地；10、具有很好的景观效果；11、水生植物可回收利用，具有较好的后续产业链。
权利要求
1.一种用于大型水体污染治理的微生物挂膜生物浮岛水体修复方法，是利用培育驯化的植物种植及根区微生物系统对水体中污染物进行吸收、转化及降解，其特征是，将生物复合菌接种在无土载培植物根系上进行复合微生物挂膜，使植物根系上形成微生物系统生物膜。
2.如权利要求1所述的用于大型水体污染治理的微生物挂膜生物浮岛水体修复方法，其特征是，生物复合菌接种的方法是当植物根系长到10cm-50cm，将生物菌制成的菌液、菌粉或菌浮球，通过浸泡、喷洒或置于植物根系旁，再施微量生物活化酶。
3.如权利要求2所述的用于大型水体污染治理的微生物挂膜生物浮岛水体修复方法，其特征是，用生物复合菌液，浸泡植物根系20-36小时，或将生物复合菌菌粉喷洒植物根系上，1小时后再将植物放入水体中，或将生物复合菌浮球置于植物根系旁。
4.如权利要求2所述的用于大型水体污染治理的微生物挂膜生物浮岛水体修复方法，其特征是，复合菌加水搅拌均匀成为浓度20％的菌液；复合菌加入载体材料搅拌均匀成为菌粉；复合菌加入植物淀粉作为粘合剂制成直径为2-30厘米的复合菌浮球。
5.如权利要求1所述的用于大型水体污染治理的微生物挂膜生物浮岛水体修复方法，其特征是，生物复合菌由光合菌、放线菌、酵母菌、假单孢菌属、杆菌、硝化菌、亚硝化菌反硝化细菌、乳酸菌、芽胞杆菌中两种或多种复合。
6.如权利要求2所述的用于大型水体污染治理的微生物挂膜生物浮岛水体修复方法，其特征是，施用的微量生物活化酶为植物淀粉酶，比例为生物菌的0.1-3％。
7.如权利要求1所述的用于大型水体污染治理的微生物挂膜生物浮岛水体修复方法，其特征是，生物浮岛的面积一般占水域面积的5％-15％。
8.如权利要求1所述的用于大型水体污染治理的微生物挂膜生物浮岛水体修复方法，其特征是，所选用的无土载培植物根系长度至少为30厘米，优选植物为粉绿狐尾藻和香根草。
全文摘要
一种用于大型水体污染治理的微生物挂膜生物浮岛水体修复方法，是利用培育驯化的植物种植及根区微生物系统对水体中污染物进行吸收、转化及降解，其特征是，将生物复合菌接种在无土栽培植物根系上进行复合微生物挂膜，使植物根系上形成微生物系统生物膜。本发明的特点为，1.将微生物技术和生物浮岛技术有机结合，是一个完全生态的水体修复技术；2.能有效去除水体中氮、磷等营养物质，控制水体富营养化的加剧；3.能有效抑制蓝藻的暴发；4.能吸收水中的重金属等有毒、有害物质；5.能有效吸收、转化、降解水体中的有机物；6.提高水体透明度，增加水体中的溶解氧；7.能有效改善水体生态系统的物质循环和能量流动，使生态系统进入良性循环；8.不受水域深浅的影响；9.施工不需要大型设备和占用水域周边场地；10.具有很好的景观效果；11.水生植物可回收利用，具有较好的后续产业链。
文档编号C02F3/32GK1693236SQ200510010789
公开日2005年11月9日 申请日期2005年4月30日 优先权日2005年4月30日
发明者杨发明 申请人:杨发明