一种用于河道、湖泊、景观水体修复的复合酶制剂及其制备方法和应用与流程

文档序号:11502644阅读:694来源:国知局

本申请属于环境修复技术领域,更具体地说,本申请涉及一种用于净化河道、湖泊、景观水体的复合酶制剂及其制备方法和应用。



背景技术:

水是人类赖以生存和发展的基础,随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,水环境保护的重要性日益凸显。我国自“九五”期间开始启动重点流域水污染防治规划,经过近20年的治理,在大江大河水质改善的同时,城市中自然或人工形成的河流、湖泊、景观水体水质尚未好转,部分城市出现多条黑臭水体,甚至城市区域内的主干线河流也出现黑臭现象。截至2016年2月,我国已排查出黑臭水体1861个,河流占85.7%,湖泊、池塘占14.3%。从地域分布来看,南、北方地区分别占64.3%和35.7%,总体呈南多北少的趋势;从省份来看,60%的黑臭水体分布在广东、山东等东南沿海、经济相对发达地区。因此,修复城市河道、湖泊、景观水体应有的功能是城市发展的一个迫切要求。

水体黑臭的原因有外源污染和内源污染两大类。外源污染主要是工业、生活污水的排放;内源污染主要是水体本身不断衍生死亡的生物群落积累而成的有机物,以及水中底泥释放的污染物。虽然水体有一定的自净作用,但当污染物的排放总量超过了其自净容量时,水体则不能自行恢复到原有的状态,水体的整个环境系统出现失衡,水体内的污染物增多,导致某些以此类污染物为物质、能量来源的优势藻类大量繁殖,出现不同的优势藻种,并连带出现各种不同类型的水生生物种类的失衡,使水生生态系统遭到严重破坏,水质恶化,导致水体富营养化。如果没有及时切断外源污染,水体中的污染物越积越多,好氧微生物就会大量消耗水体中的氧气,使水体转化成缺氧状态,致使厌氧细菌大量繁殖,导致有机物腐败、分解、发酵,转化为氨氮、腐殖质、硫化氢、甲烷和硫醇等发臭物质。此过程引起水体中耗氧速率大于复氧速率,造成缺氧环境,产生的臭气逸出水面,水中铁、锰等重金属被还原,与水中的硫形成硫化亚铁等化合物,形成大量吸附了fes、mns的带负电胶体的悬浮颗粒,使水体变黑、变臭。

针对上述河道、湖泊、景观水体黑臭污染的治理方法目前主要依靠截污、清淤、换水等市政工程手段,但是这样的治理手段存在着成本高、易引起二次污染、治标不治本等缺点。也有投加化学试剂进行修复的,但是投加化学试剂仅仅是暂时的治理了水体的污染,并不能够从根本上改变水质,并且化学试剂投加不当,很容易引起二次污染,对水体的治理会有更加严重的后果。

原位生物修复技术是治理此类污染水体的有效方法。利用水体中的土著微生物或外源投加微生物原位修复污染水体具有高效、低成本的优势。然而,水体中的有机污染物含有大量不易被微生物直接吸收利用的大分子物质,如蛋白质、脂肪、纤维素等,正是这些大分子物质的存在,大大降低了水体的可生化性。因此,原位生物修复的核心是提高微生物的活性。



技术实现要素:

本申请的目的之一在于,提供了一种用于河道、湖泊、景观水体修复的复合酶制剂。该复合酶制剂能降解水体和底泥中难以被微生物利用的大分子有机污染物为易被微生物利用的小分子物质,且能够激发土著微生物的活性,加速微生物的生长和繁殖,有利于提高微生物的多样性,达到一种微生态平衡。

为了实现上述目的,本申请采用如下方案:

一种用于河道、湖泊、景观水体修复的复合酶制剂,所述复合酶制剂中各组分的质量百分比为:

优选地,所述的蛋白酶为中性蛋白酶、碱性蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶中的一种或几种的混合物。

优选地,所述的纤维素酶为中性纤维素酶、β-葡萄糖苷酶的复合酶;优选所述的纤维素酶为中性纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的质量比为1-2:1-2的复合酶。

优选地,所述的淀粉酶为α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶、普鲁兰酶的复合酶;优选所述的淀粉酶为α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶、普鲁兰酶的质量比为1-2:1-2:1-2:1-2的复合酶。

本申请所述的酶,淀粉酶、纤维素酶、漆酶的酶活均不小于2000u/g,蛋白酶、脂肪酶、果胶酶的酶活均不小于10000u/g。

本申请的目的之二在于,提供一种复合酶制剂的制备方法。该方法简单可行易操作。

为了实现上述目的,本申请采用如下技术方案:

一种复合酶制剂的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:

(1)按照以下组分及质量百分比配料:

(2)将步骤(1)中各组分进行充分混合和搅拌,得到所述的复合酶制剂。

本申请的目的之三在于,提供一种复合酶制剂在进行河道、湖泊、景观水体修复中的应用。

为了实现上述目的,本申请采用如下技术方案:

一种复合酶制剂在进行河道、湖泊、景观水体修复中的应用。

优选地,所述应用包括如下具体步骤:

a、将所述复合酶制剂加蒸馏水进行溶解,搅拌使其充分溶解激活,得到复合酶制剂浓度为40-60g/l的母液;

b、将步骤a所得的母液用高压喷雾器均匀喷洒于待处理水体的水面,或用高压水泵打入待处理水体的底泥中,使得待处理水体中所述复合酶制剂的浓度为1-5g/m3

优选地,步骤a中,所述母液中,复合酶制剂的浓度为50g/l。

优选地,步骤b中,所述复合酶制剂的浓度为3-5g/m3

优选地,步骤a中,搅拌的时间为20-40分钟,搅拌的速度为500-1000转/分。

本申请中,根据水体的污染负荷及水体的更新速率的实际情况来决定复合酶制剂的使用方案,复合酶制剂处理水体的终浓度为1-5g/m3,如果换水率快,可于每周或每天补充一次复合酶制剂。如果污染负荷大时(氨氮大于100mg/l或cod大于200mg/l),根据需要结合曝气进行处理。

本申请能产生的有益效果包括:

针对河道、湖泊、景观水体中有机物污染和氮磷等营养物质超标所引起的水体污染现象,采用复合酶制剂进行原位生物修复,本申请所提供的复合酶制剂不但具有降解某些大分子有机物的性能,又具有诱导性,可进一步协助生化系统中的微生物降解转化大分子污染物,从而改善水体的微生态系统,恢复水体生物多样性,提高水体的自净能力,有效改善水体水质。

本申请所提供的复合酶制剂既能用于封闭水体,也能用于开放水体,对水体和底泥都能起到净化作用。整个工艺不需要清淤,简单易行,效果显著,并且不会引起二次污染。

与传统的治理方法相比,本申请的复合酶制剂使用后可在短时间内消除河道、湖泊、景观水体的黑臭、富营养化,恢复其自净能力。

本申请提供的复合酶制剂,一方面用于降解水体和底泥中难以被微生物利用的大分子有机污染物为易被微生物利用的小分子物质,提高水体的可生化性;另一方面,在有机物被降解的同时,酶制剂还能够激发土著微生物的活性,加速微生物的生长和繁殖,有利于提高微生物的多样性,达到一种微生态平衡;同时释放结合氧,增强水体的复氧功能,有效改善黑臭水体的水质,恢复水体的生态环境。

具体实施方式

下面结合实施例详述本申请,但本申请并不局限于这些实施例。

如无特别说明,本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。

实施例1

上海市浦东新区某池塘,面积约500平方米,长期受周围生活污水污染,水深平均为2米(不含底泥层),水体表面有生活垃圾及树枝落叶漂浮,水质浑浊,呈暗绿色,并有臭腥味。针对该污染水体,首先按照表1配制复合酶制剂。

(1)复合酶制剂的配制方法

表1复合酶制剂的配方

将上述组分混合搅拌,即为复合酶制剂。

(2)复合酶制剂的投加方法

取复合酶制剂3kg,加蒸馏水60l进行溶解,搅拌30min,充分溶解激活,配制浓度为50g/l的复合酶制剂母液。将复合酶制剂母液用高压喷雾器均匀喷洒于待处理水体的水面。复合酶制剂投加的终浓度为3g/m3

(3)复合酶制剂的投加效果

使用复合酶制剂进行水体修复,两周后,水体指标见表2。其中,溶解氧do由修复前的3.48mg/l增加到4.19mg/l,可见复合酶制剂能够释放结合氧,增强水体的复氧功能,从而促进好氧微生物对有机物的降解。nh3-n由修复前的15.96mg/l降低到0.63mg/l,去除率达到96.05%,说明复合酶制剂对nh3-n的降解效果非常显著。总氮也从16.52mg/l降低至6.90mg/l,去除率达58.23%。同时,复合酶制剂对污染水体的cod和总磷也有一定程度的降解,去除率分别达到38.26%和18.18%。

表2复合酶制剂修复水体结果

实施例2城市工业、生活污染河道

上海市浦东新区某河道,全长约3km,水深平均为2米(不含底泥层)。长期受生活污水和工业污水污染,水体表面有生活垃圾及藻类漂浮,水质浑浊。取水样在实验室进行实验。针对该污染水体,首先按照表3配制复合酶制剂。

(1)复合酶制剂的配制方法

表3复合酶制剂的配方

将上述组分混合搅拌,即为复合酶制剂。

(2)复合酶制剂的投加方法

取复合酶制剂10g,加蒸馏水200ml进行溶解,搅拌30min,充分溶解激活,配制浓度为50g/l的复合酶制剂母液。将复合酶制剂母液加入待处理水体中。复合酶制剂投加的终浓度为5g/m3

(3)复合酶制剂的投加效果

使用复合酶制剂进行水体修复,两周后,水体指标见表4。其中,溶解氧do由修复前的4.16mg/l增加到5.05mg/l,可见复合酶制剂能够释放结合氧,增强水体的复氧功能,从而促进好氧微生物对有机物的降解。nh3-n由修复前的7.50mg/l降低到0.25mg/l,去除率达到96.67%,说明复合酶制剂对nh3-n的降解效果非常显著。总氮也从7.83mg/l降低至5.44mg/l,去除率达30.52%。同时,复合酶制剂对污染水体的cod和总磷也有一定程度的降解,去除率分别达到32.16%和37.50%。

表4复合酶制剂修复水体结果

以上所述,仅是本申请的几个实施例,并非对本申请做任何形式的限制,虽然本申请以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限制本申请,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本申请技术方案的范围内,利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例,均属于技术方案范围内。

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