CN108675462A - 污染水体的原位修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污染水体的原位修复方法，包括以下步骤：(1)在污染水体中形成预处理区；(2)利用复合酵素以及复合酵素处理污水后得到的营养液在所述预处理区进行微生物适应性培养，得到培养水体；(3)利用所述培养水体对所述污染水体进行原位修复。本发明的方法可以实现污染水体的原位修复。

Description

污染水体的原位修复方法

技术领域

本发明涉及一种污染水体的原位修复方法，尤其涉及一种利用复合酵素进行污染水体的原位修复方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高以及城市化进程的加快，生活污水越来越多，将这些污水进行有效治理是十分必要的。随着污水排放的增加以及环保意识的增强，污染水体的治理也逐渐引起了人们的关注。

目前出现了各种污水处理方法，具有代表性的实例为活性污泥法。该方法包括如下步骤：污水预处理，污泥接种，污泥培养驯化(适度曝气)，先逐步进水三分之一并开始曝气，并逐步达到设计水位，起动二沉池，二沉池进水，起动沉淀池，污泥定时定量回流。根据状态调整回流量和时间，补充营养物来培养微生物数量和提高分解污水能力，起动后续污水处理装置，如污泥沉降池加化学药品、消毒品及污泥处理装置。活性污泥前端为生物处理，采取好氧厌氧发酵的方式，分解水中有害物质，为了达到沉降污泥和消毒目的，中间采用化学药品，如絮凝剂等，后端采取碳砂过滤等方式使水达标排放。该方法的处理后端采用化学药剂，消毒去除有害物质的同时也杀死了污泥中有益微生物，使回流污泥微生物活性降低，不能充分发酵分解有害物质。排出的水活性降低容易造成二次污染，无营养，不能进一步用于污染水体的治理。

因此，开发不需要化学试剂的污染水体修复技术仍然是必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污染水体的原位修复方法，其不需要使用絮凝剂等化学药品。本发明进一步的目的在于提供一种污染水体的原位修复方法，其污染治理成本较少，但治理面积广。

本发明提供一种污染水体的原位修复方法，包括以下步骤：

(1)在污染水体中形成预处理区；

(2)利用复合酵素以及复合酵素处理污水后得到的营养液在所述预处理区进行微生物适应性培养，得到培养水体；

(3)利用所述培养水体对所述污染水体进行原位修复；

其中，所述的复合酵素通过步骤(4)获得：在含有糖稀的第一发酵原料中利用植物酵素进行第一发酵，得到第一发酵液，然后在含有糖稀和麸皮的第二发酵原料中利用所述第一发酵液进行第二发酵，得到复合酵素，所述复合酵素中总菌数为3×10⁵～3×10⁹CFU/ml，乳酸菌占总菌数的80％以上，放线菌、光合菌、固氮菌、枯草芽孢杆菌和酵母菌占10～20％；

其中，所述的营养液通过步骤(5)获得：将步骤(4)得到的复合酵素与污水混合，并进行曝气发酵，从而获得营养液。

在本发明中，步骤序号仅仅是为了描述方便，本发明的方法并不一定按照步骤序号进行。在本发明中，污染水体通常表示受污染的自然水体或沟渠水体等。受污染程度并没有特别的限定，例如不满足当地的环保要求即可。污染水体可以参考《污水综合排放标准》(GB8978-1996)，但不限于该标准。

根据本发明的方法，优选地，在步骤(1)中，所述污染水体选自河道污染水体、湖泊污染水体或黑臭水体。黑臭水体与河道污染水体、湖泊污染水体存在概念交叉，但并非上下位关系。更优选地，所述污染水体为河道污染水体或湖泊污染水体。本发明的方法特别适合于这样大面积的污染水体修复。

在本发明中，形成预处理区的方式并没有特别限制。以河道为例，将河道分隔出一段作为预处理区。以湖泊为例，将湖泊的一小块区域围合成预处理区。当然，也可以用一体化设备作为预处理区。

根据本发明的方法，优选地，在步骤(2)中，首先将所述营养液加入所述预处理区的污染水体中，然后再加入复合酵素；其中，所述营养液的用量为所述预处理区的污染水体量的1～10wt％；所述复合酵素的用量为所述预处理区的污染水体量的0.01～0.1wt％。这样可以节约复合酵素用量，并有效利用污水处理后得到的营养液，且使得营养液的排放得到解决。在某些实施方案中，首先利用所述营养液在所述预处理区进行微生物适应性培养，所述营养液的用量为所述预处理区的污染水体量的1～10wt％；然后利用复合酵素在所述预处理区进行微生物适应性培养，所述复合酵素的用量为所述预处理区的污染水体量的0.01～0.1wt％。

在本发明中，所述营养液的用量可以为所述预处理区的污染水体量的1～10wt％，优选为2～9wt％，优选为3～8wt％。这样可以有效激活污染水体中的有益微生物。

在本发明中，所述复合酵素的用量为所述预处理区的污染水体量的0.01～0.1wt％，优选为0.02～0.09wt％，优选为0.03～0.08wt％。复合酵素的加入进一步强化了微生物的生长过程。将复合酵素用量控制在上述范围，可以节约复合酵素用量，且有效激活污染水体中的有益微生物。

根据本发明的方法，优选地，在步骤(2)中，将微生物适应性培养形成的产物分离为沉淀物和所述培养水体，将所述沉淀物返回至所述预处理区。沉淀物可以含有适量的水，有时也称之为污泥菌床。微生物适应性培养的方式可以为曝气发酵等。在某些实施方案中，将微生物适应性培养形成的产物引入沉淀池中，在该沉淀池中，产物分离为沉淀物和所述培养水体，将所述沉淀物返回至所述预处理区。在另一些实施方案中，将微生物适应性培养形成的产物在预处理区静置分层，上层的培养水体排出至污染水体中，下层部分为沉淀物，将污染水体的部分水引入该预处理区中继续进行微生物适应性培养。预处理区达到培养效果后，让部分污染水体流经预处理区，再流入污染水体中，如此持续进水，污染水体就逐步得到改善修复。

根据本发明的方法，优选地，在步骤(3)中，将所述培养水体流入所述污染水体，将所述污染水体分隔为若干部分，进行间歇性曝气。将来自预处理区的培养水体直接流入所述污染水体，有利于降低修复治理成本。间歇性曝气有利于加快污染水体的修复速度。为了保证曝气效果，可以将所述污染水体分隔为若干部分。以河道为例，将河道分段分隔，分别进行曝气。以湖泊为例，将湖泊分隔围若干区域，分别进行曝气。

根据本发明的方法，优选地，在步骤(4)中，所述第一发酵原料包括3～8重量份树叶、3～8重量份水果、0.5～2重量份松籽、0.5～2重量份***、0.5～2重量份豆饼、0.5～2重量份植物油渣、0.5～2重量份米糠和0.5～2重量份糖稀；植物酵素的添加量为2～6重量份。在某些实施方案中，第一发酵原料包括树叶6～7.5重量份、水果6～7.5重量份、松籽1～1.5重量份、***1～1.5重量份、豆饼1～1.5重量份、植物油渣1～1.5重量份、米糠1～1.5重量份、糖稀1～1.5重量份。进一步优选地，第一发酵原料包括树叶和水果各6重量份，其他原料(松籽、***、豆饼、植物油渣、米糠、糖稀)分别为1重量份。在某些实施方案中，在第一发酵时，植物酵素的添加量为2～6重量份，优选为3～5重量份，更优选为4重量份。

本发明的植物酵素可以采用本领域已知的那些，例如采用水果酵素、果蔬酵素等。可以采用市售的植物酵素，或者采用现有的方法进行制备。例如，CN103609985A、CN104012896A、CN104473170A公开了一些水果酵素的制备方法，在此将其全文引入本文。本发明的树叶可包括杨树叶、松树叶、柳树叶、桃树叶、苹果叶和枇杷叶。优选地，树叶由杨树叶、松树叶、柳树叶、桃树叶、苹果叶和枇杷叶组成。上述树叶均具备本领域已知的含义，这里不再赘述。本发明的水果包括梨、苹果、山楂、蓝莓、桔子、杏和荔枝。优选地，水果由梨、苹果、山楂、蓝莓、桔子、杏和荔枝组成。在本发明中，杨树叶、松树叶、柳树叶、桃树叶、苹果叶和枇杷叶的重量比为1～1.5:1～1.5:1～1.5:1～1.5:1～1.5:1～1.5；优选为1～1.3:1～1.3:1～1.3:1～1.3:1～1.3:1～1.3。在本发明中，梨、苹果、山楂、蓝莓、桔子、杏和荔枝的重量比为1～1.5:1～1.5:1～1.5:1～1.5:1～1.5:1～1.5:1～1.5；优选为1～1.3:1～1.3:1～1.3:1～1.3:1～1.3:1～1.3:1～1.3。

根据本发明的方法，优选地，在步骤(4)中，第一发酵的时间为30～50天，在第一发酵的前10～15天的发酵温度为30～40℃，随后的发酵温度为10～40℃，前20～25天需要每天搅拌10～50分钟。根据本发明的一个实施方式，在第一发酵的前10～15天的发酵温度为35～38℃，随后的发酵温度为20～28℃，前20～25天需要每天搅拌20～30分钟。采用上述步骤，有利于发酵过程产生更多的有益菌。

根据本发明的方法，优选地，在步骤(4)中，所述第二发酵原料包括2～9重量份糖稀、1～5重量份米糠、1～5重量份豆饼、1～5重量份***和0.5～5重量份麸皮；第一发酵液的添加量为5～15重量份；第二发酵的时间为20～50天，在第二发酵的前10～15天的发酵温度为35～40℃，随后的发酵温度为20～30℃；前15～20天需要每天搅拌20～50分钟。

在某些实施方案中，在第二发酵时，第一发酵液的添加量为5～15重量份，优选6～10重量份，更优选7～8重量份。在某些实施方案中，第二发酵原料包括糖稀5～8重量份、米糠2～3重量份、豆饼2～3重量份、***2～3重量份、麸皮0.8～2重量份。进一步优选地，糖稀的重量份为5，米糠的重量份为2，其他各成分(豆饼、***、麸皮)分别为1重量份。在某些实施方案中，第二发酵的发酵时间可以为20～50天，例如30～40天。

根据本发明的一个实施方式，在第二发酵的前10～15天的发酵温度为35～38℃，随后的发酵温度为15～30℃；前15～20天需要每天搅拌20～30分钟。采用上述步骤，有利于发酵过程产生更多的有益菌。

根据本发明的方法，优选地，在步骤(5)中，复合酵素的添加量为污水重量的0.05～5wt％。复合酵素的添加量优选为污水重量的0.06～0.5wt％。采用上述范围的添加量，有利于节约复合酵素，同时提高污水处理效果。根据本发明的一个实施方式，将复合酵素分为多个批次，分别加入多个发酵池，然后依次与污水进行混合。这样可以进一步改善污水处理效果。本发明可以将所述复合酵素直接与污水混合，从而对污水进行发酵分解；也可以将复合酵素与发酵后的污水混合。例如，首先将复合酵素直接与污水混合得到发酵后的污水，然后将复合酵素与所述发酵后的污水混合。步骤(5)所述的污水并没有特别限制，可以是工业污水或者生活污水。但是，从污水处理效果而言，生活污水是优选的。

本发明的方法利用复合酵素处理污水后得到的营养液和复合酵素在预处理区进行微生物适应性培养，然后进行污染水体的原位修复。本发明的方法可以全过程不添加絮凝剂等化学药品。本发明通过复合酵素的触媒作用激活环境中的有益微生物，抑制有害微生物，利用污水中的各种条件强化微生物的生长过程，达到污泥水体修复目的。此外，采用本发明的方进行污染水体修复，成本较少，治理面积较广。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

采用GB/T 13093-2006测定总菌数。采用GB4789.35-2016测定乳酸菌。采用GB/T26428测定枯草芽孢杆菌等其他细菌数。

采用CN103609985A公开的实施例1的方法制备水果酵素。

制备例1-复合酵素

(1)将第一发酵所需的各种树叶及水果、松籽、***、豆饼、植物油渣、米糠净选，糖稀用38℃温水稀释，备用。按照表1-1的配方称取原料进行配料。

表1-1、第一发酵配方

将38℃的水与水果酵素、树叶(杨树叶、松树叶、柳树叶、桃树叶、苹果叶、枇杷叶)、水果(梨、苹果、山楂、蓝莓、桔子、杏和荔枝)、松籽、***、豆饼、植物油渣、米糠和糖稀(加水稀释，但水的总量不变)混合，曝气60分钟左右，得到第一发酵原料。将第一发酵原料在封闭的发酵罐中发酵30天左右，得到第一发酵液。前15天的发酵温度为35℃左右，随后15天的发酵温度为25℃左右。前25天需要每天打开发酵罐，搅拌30分钟左右，然后盖紧发酵罐。第一发酵成功主要标志为：发酵液体醋酸味道，发酵液表面丝状分布。经检测，第一发酵液中的总菌数为3×10⁸～3×10⁹CFU/ml，乳酸菌为80％以上，放线菌、光合菌、固氮菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌等其他益生菌占5～20％。

(2)对第二发酵所需的米糠、豆饼、***和麸皮净选，糖稀用38℃温水稀释，备用。按照表1-2的配方称取原料进行配料。

表1-2、二次发酵配方

名称	一次发酵液	糖稀	米糠	豆饼	***	麸皮	水
								用量(kg)	10	8	2	2	2	1	75

将38℃的水与第一发酵液、糖稀、米糠、豆饼、***和麸皮混合，曝气60分钟左右，得到第二发酵原料在封闭的发酵罐中发酵30天左右，得到第二发酵液。前15天的发酵温度为38℃左右，随后的发酵温度为25℃左右；前20天需要每天打开发酵罐，搅拌30分钟左右，然后盖紧发酵罐。经检测，第二发酵液中的总菌数为3×10⁵～3×10⁹CFU/ml，乳酸菌为80wt％以上，放线菌、光合菌、固氮菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌等其他益生菌占10～20％。将第二发酵液直接作为复合酵素。

制备例2-营养液

将制备例1得到的复合酵素用于污水处理，污水日处理量为500吨/天。进水为居民的生活污水，其水质见表2-1。生活污水依次经原水池、第一发酵池、第二发酵池等得到出水，作为营养液。复合酵素投放情况参见表2-2，污水处理结果参见表2-3。

表2-1、进水水质表

pH	总磷含量TP(mg/L)	NH3-N(mg/L)	COD(mg/L)	BOD(mg/L)
					6-9	15-4	100-55	400-200	200-100

表2-2、复合酵素投加情况

表2-3、污水处理结果

实施例1

本实施例的污染水体的原位修复方法包括以下步骤：

(1)在河道污染水体中分隔出一段作为预处理区。

(2)将制备例2的营养液加入预处理区的污染水体中，然后再加入制备例1的复合酵素，进行微生物适应性培养，从而得到培养水体。营养液的用量为所述预处理区的污染水体量的3wt％，复合酵素的用量为所述预处理区的污染水体量的0.3wt％。

(3)将培养水体流入所述污染水体，将河道污染水体分隔为若干段，进行间歇性曝气，利用培养水体对河道污染水体进行原位修复。

处理60天后，河道污染水体的水质明显改善，COD、BOD、氨氮等明显下降，达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的二级标准。

实施例2

除了将步骤(2)微生物适应性培养形成的产物分离为污泥菌床和培养水体，且将污泥菌床返回至预处理区之外，其余步骤和条件与实施例1相同。

实施例3

本实施例的污染水体的原位修复方法包括以下步骤：

(1)在湖泊污染水体中分隔出一小块区域作为预处理区。

(2)将制备例2的营养液加入预处理区的污染水体中，然后再加入制备例1的复合酵素，进行微生物适应性培养，从而得到培养水体。营养液的用量为所述预处理区的污染水体量的5wt％，复合酵素的用量为所述预处理区的污染水体量的0.5wt％。

(3)将培养水体流入湖泊污染水体，利用培养水体对所述污染水体进行原位修复。

处理20天后，河道污染水体的水质明显改善，COD、BOD、氨氮等明显下降，达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的二级标准。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (10)

1.一种污染水体的原位修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在污染水体中形成预处理区；

(2)利用复合酵素以及复合酵素处理污水后得到的营养液在所述预处理区进行微生物适应性培养，得到培养水体；

(3)利用所述培养水体对所述污染水体进行原位修复；

其中，所述的复合酵素通过步骤(4)获得：在含有糖稀的第一发酵原料中利用植物酵素进行第一发酵，得到第一发酵液，然后在含有糖稀和麸皮的第二发酵原料中利用所述第一发酵液进行第二发酵，得到复合酵素，所述复合酵素中总菌数为3×10⁵～3×10⁹CFU/ml，乳酸菌占总菌数的80％以上，放线菌、光合菌、固氮菌、枯草芽孢杆菌和酵母菌占10～20％；

其中，所述的营养液通过步骤(5)获得：将步骤(4)得到的复合酵素与污水混合，并进行曝气发酵，从而获得营养液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述污染水体选自污染河道水体、污染湖泊水体或黑臭水体。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，首先将所述营养液加入所述预处理区的污染水体中，然后再加入复合酵素；其中，所述营养液的用量为所述预处理区的污染水体量的1～10wt％；所述复合酵素的用量为所述预处理区的污染水体量的0.01～0.1wt％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，将微生物适应性培养形成的产物分离为沉淀物和所述培养水体，将所述沉淀物返回至所述预处理区。

5.根据权利要4所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，将所述培养水体流入所述污染水体，将所述污染水体分隔为若干部分，进行间歇性曝气。

6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述第一发酵原料包括3～8重量份树叶、3～8重量份水果、0.5～2重量份松籽、0.5～2重量份***、0.5～2重量份豆饼、0.5～2重量份植物油渣、0.5～2重量份米糠和0.5～2重量份糖稀；植物酵素的添加量为2～6重量份。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述的树叶包括杨树叶、松树叶、柳树叶、桃树叶、苹果叶和枇杷叶，所述的水果包括梨、苹果、山楂、蓝莓、桔子、杏和荔枝。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，第一发酵的时间为30～50天，在第一发酵的前10～15天的发酵温度为30～40℃，随后的发酵温度为10～40℃，前20～25天需要每天搅拌10～50分钟。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述第二发酵原料包括2～9重量份糖稀、1～5重量份米糠、1～5重量份豆饼、1～5重量份***和0.5～5重量份麸皮；第一发酵液的添加量为5～15重量份；第二发酵的时间为20～50天，在第二发酵的前10～15天的发酵温度为35～40℃，随后的发酵温度为20～30℃；前15～20天需要每天搅拌20～50分钟。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，复合酵素的添加量为污水重量的0.05～5wt％，所述污水为生活污水或工业污水。