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一种高效改善城市黑臭体的复合本土生物驯化酶和治理城市黑臭水体的方法

阅读:410发布:2020-05-08

专利汇可以提供一种高效改善城市黑臭体的复合本土生物驯化酶和治理城市黑臭水体的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种高效改善城市黑臭 水 体 的复合本土 微 生物 驯化酶和治理城市黑臭水体的方法,复合本土微生物驯化酶包括乙酰CoA酰基转移酶、1- 磷酸 果糖激酶、丙 酮 酸 磷酸二激酶、β-羟丁酰辅酶脱氢酶、3-磷酸甘油酸激酶、NAD依赖性β-羟丁基辅酶A脱氢酶和硫解酶。一种治理城市黑臭水体的方法,包括以下步骤:复合本土微生物驯化酶的准备和活化;将活化后的复合本土微生物驯化酶投放至黑臭水体一段时间;随后进行水生 植物 构建。本发明的复合本土微生物驯化酶具有高效改善黑臭污水水体 质量 的优点;另外,本发明的处理方法具有高效地 净化 水体、 可持续性 地调整并优化水体环境的优点。,下面是一种高效改善城市黑臭体的复合本土生物驯化酶和治理城市黑臭水体的方法专利的具体信息内容。

1.一种高效改善城市黑臭体的复合本土生物驯化酶,其特征在于,所述复合本土微生物驯化酶通过以下步骤驯化得到:
S1-1:将梭菌属、芽孢杆菌属和产甲烷杆菌属的菌种取样于培养液中进行厌培氧24~
72 h,培养温度为25 30℃,得到的初级种子液中复合微生物菌含量为0.8 1 g/L;
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S1-2:随后将上述培养液按照体积比为6 10%的接种量接种于新的培养液中进行二次~
厌氧培养72 120 h,培养温度为25 30℃;
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S1-3:随后将上述培养液进行细胞破碎,随后进行膜过滤,滤去细胞碎片后得到上清液;
S1-4:将得到的上清液真空冷冻干燥后得到复合本土微生物驯化酶;
其中,所述梭菌属包括拜氏梭菌、丙丁醇梭菌、特氏梭菌、柔嫩梭菌以及杨氏梭菌;所述芽孢杆菌属包括耐盐芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌;所述产甲烷杆菌属为甲酸甲烷杆菌。
2.根据权利要求1所述的一种高效改善城市黑臭水体的复合本土微生物驯化酶,其特征在于,所述复合本土微生物驯化酶包含以下酶:
乙酰CoA酰基转移酶(acetyl-CoA C-acetyltransferase),1-磷酸果糖激酶(1-phosphofructokinase),丙酮酸磷酸二激酶(pyruvate phosphate dikinase)19.25-26.75份,β-羟丁酰辅酶脱氢酶(β-hydroxybutyryl-coa dehydrogenase)15-24份,3-磷酸甘油酸激酶(3-Phosphoglycerate kinase),NAD依赖性β-羟丁基辅酶A脱氢酶(NAD-dependent beta-hydroxybutyryl coenzyme A dehydrogenase),硫解酶(thiolase)。
3.根据权利要求1所述的一种高效改善城市黑臭水体的复合本土微生物驯化酶,其特征在于,所述复合本土微生物驯化酶使用时的pH为2 13,温度为-5 40℃。
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4.根据权利要求1所述的一种高效改善城市黑臭水体的复合本土微生物驯化酶,其特征在于,所述复合本土微生物驯化酶使用时的pH为5 9,温度为15 40℃。
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5.一种采用权利要求1-3任一所述的复合本土微生物驯化酶治理城市黑臭水体的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
S2-1复合本土微生物驯化酶的准备;
S2-2将复合本土微生物驯化酶投入到黑臭水体,在-5 40℃的温度下反应24 72 h,并~ ~
对黑臭水体进行曝气,保证水体中氧含量为2 20 mg/L,进行黑臭水体净化
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S2-3水生植物构建:在净化一段时间后的水体内构建水生植物种植体系,进一步净化水质。
6.根据权利要求4所述的一种采用复合本土微生物驯化酶治理城市黑臭水体的方法,其特征在于,所述步骤S2-2中,复合本土微生物驯化酶以与黑臭水体的质量比为1:9500~
10500的比例添加。
7.根据权利要求4所述的一种采用复合本土微生物驯化酶治理城市黑臭水体的方法,其特征在于,所述步骤S2-2之前,进行复合本土微生物的活化,具体步骤为:
将复合本土微生物驯化酶、河道水体与河道底泥按照质量比为1:3:1的比例加入容器中,并向容器中曝气,保证水体中氧含量为2 20 mg/L,对本土微生物活化8 72 h,在驯化过~ ~
程中对本土微生物进行振荡处理,得到复合本土微生物驯化酶活化液,随后将复合本土微生物驯化酶活化液投入到需要处理的黑臭水体中反应24 72 h;
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根据权利要求6所述的一种采用复合本土微生物驯化酶治理城市黑臭水体的方法,其特征在于,所述复合本土微生物的添加量为黑臭水体质量的6.67 20‰。
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8.根据权利要求4所述的一种采用复合本土微生物驯化酶治理城市黑臭水体的方法,其特征在于,所述黑臭水体的COD为50 500 mg/L,氮为3 40 mg/L,总磷为0.6 3.5 mg/L。
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9.根据权利要求4所述的一种采用复合本土微生物驯化酶治理城市黑臭水体的方法,其特征在于,所述水生植物种植体系中的水生植物为沉水植物或者挺水植物,所述沉水植物为黑藻、矮生苦草、狐尾藻等沉水植物中的一种或几种,其沉水植物总的种植量为80 200~
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丛/m,3 8芽/丛。
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10.所述挺水植物为美人蕉、菖蒲、千屈菜、旱伞草等挺水植物中的一种或者几种,其挺水植物总的种植量为10 20株/m2,每株3 8芽。
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说明书全文

一种高效改善城市黑臭体的复合本土生物驯化酶和治理

城市黑臭水体的方法

技术领域

背景技术

[0002] 城市河道不仅是城市防洪排涝的通道,也是城市景观和城市生态环境的重要因素,具有防洪排涝、供水排水、城市景观、生态平衡等多种功能。我国城市化进程发展的速度较快,河道长期受到污染源的污染,导致水体质量下降,而且随着污染的加剧,水体的自净功能丧失,城市河道表现为黑、臭等,成为名符其实的“臭水沟”。
[0003] 河湖水环境生态系统的治理与修复是个漫长的过程,由于目前城市管网不健全而引起的污水直排,面源污染严重,造成水体中营养物质过高,从而导致水体中的溶解含量过低,水体常年处于厌氧状态,进而引发水体的黑臭现象。水体中的污染物质常年的沉降积累造成底泥厚度增加,底泥厚度从0.5~2m不等,有的更厚。在受污染的水体中,水体中厌氧菌的菌落占主导作用,底泥中的厌氧菌主要有产酸细菌、甲烷菌、硫酸盐还原菌和亚硝酸菌等;其中产酸菌产生的酸类、醚类物质与水体中的硫酸盐还原菌分解产生的硫元素结合生成硫醇、硫醚等臭鸡蛋臭味的气体;当河道的氧化还原电位在-50~-200mV时,亚硝酸菌不能把亚硝酸盐转化为氮气排出,只能把亚硝酸盐转化为产生臭味的气;当河道的氧化还原电位低于-300mV或者重度黑臭的水体中产甲烷菌产生甲烷等沼气,这些都是使得水体出现黑臭现象的原因。而好氧菌,如硝化细菌、芽孢杆菌、丝状细菌、聚磷菌、光合菌等少量存在且对河道水体的生态调节不起主导作用。
[0004] 目前河道生态治理一般采用集成的生态治理措施,一般包括安装浮岛、曝气设备、投撒微生物制剂,种植水生植物等。
[0005] 授权公告号为108102955B的发明专利公开了用于黑臭水体治理的高效复合微生物菌剂及其制备方法,该复合微生物菌剂主要由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、产朊假丝酵母沼泽红假单胞菌、酶制剂和生物促生剂组成,所述将得到的微生物菌剂与纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和生物促生剂进行复配。黑臭水体经上述方法处理的24h之后,黑臭水体的CODcr、氨氮、总磷的去除率能够达到32.78%、55.91%、50%以上,并且黑臭水体的透明度提高70%以上。
[0006] 申请号为2018100377044的发明专利公开了一种河道黑臭水体的治理方法,其具体方法为(1)截污纳管,(2)河底清淤,(3)第一次生态调水,(4)微生物好氧处理,(5)第二次生态调水,(6)水生植物构建等步骤。黑臭水体经上述方法处理的24h之后,其CODcr、氨氮、总磷的去除率能够达到31.97%、53.94%、45.83%。
[0007] 虽然上述针对黑臭水体的处理中均采用生物法进行处理,但是其中投撒的微生物制剂分为广谱微生物与专性微生物,广谱性微生物含有好氧微生物、兼性微生物、厌氧微生物,微生物种类多,但含量不大,投入水体后由于不适应水体环境或成为不了优势菌群而发挥不了作用,需要大量多次投加。

发明内容

[0008] 针对现有技术存在的不足,本发明的第一个目的在于提供一种高效改善城市黑臭水体的复合本土微生物驯化酶,其具有只需要一次性投加复合本土微生物驯化酶之后实现对污水中的微生物生态的高效调节,进而高效改善城市黑臭污水水体质量的优点。
[0009] 本发明的第二个目的在于提供一种治理城市黑臭水体的方法,其利用酶制剂投加调整黑臭水体的微生物生态,并结合水生植物中种植进一步优化水体生态环境,具有高效地净化水体、可持续性地调整并优化水体环境的优点。
[0010] 为实现上述第一个目的,本发明提供了如下技术方案:一种高效改善城市高污染黑臭水体的复合本土微生物驯化酶,所述复合本土微生物驯化酶通过以下步骤驯化得到:S1-1:将梭菌属、芽孢杆菌属和产甲烷杆菌属的菌种取样于培养液中进行厌氧培氧24~72h,培养温度为25~30℃,得到的初级种子液中复合微生物菌含量为0.8~1g/L;
S1-2:随后将上述培养液按照体积比为6~10%的接种量接种于新的培养液中进行二次厌氧培养72~120h,培养温度为25~30℃;
S1-3:随后将上述培养液进行细胞破碎,随后进行膜过滤,滤去细胞碎片后得到上清液;
S1-4:将得到的上清液真空冷冻干燥后得到复合本土微生物驯化酶;
其中,所述梭菌属包括拜氏梭菌、丙丁醇梭菌、特氏梭菌、柔嫩梭菌以及杨氏梭菌;所述芽孢杆菌属包括耐盐芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌;所述产甲烷杆菌属为甲酸甲烷杆菌。
[0011] 通过采用上述技术方案,通过厌氧培养的方式对上述复合本土微生物菌进行培养发酵,得到相应的代谢产物(主要以酶为主),随后在对细胞破碎之后进一步将细胞内的物质释放出来,使得最终收集得到的复合本土微生物驯化酶的产量更高。
[0012] 进一步地,所述复合本土微生物驯化酶包含以下酶:乙酰CoA酰基转移酶(acetyl-CoA C-acetyltransferase),1-磷酸果糖激酶(1-phosphofructokinase),丙酮酸磷酸二激酶(pyruvate phosphate dikinase)19.25-26.75份,β-羟丁酰辅酶脱氢酶(β-hydroxybutyryl-coa dehydrogenase)15-24份,3-磷酸甘油酸激酶(3-Phosphoglycerate kinase),NAD依赖性β-羟丁基辅酶A脱氢酶(NAD-dependent beta-hydroxybutyryl coenzyme A dehydrogenase),硫解酶(thiolase)。
[0013] 通过采用上述技术方案,其中,3-磷酸甘油酸激酶(3-Phosphoglycerate kinase,PGK)催化1,3-二磷酸甘油酸转变3-磷酸甘油酸,产生1分子ATP。这是无氧酵解过程中第一次生成ATP。由于是1分子葡萄糖产生2分子1,3-二磷酸甘油酸,所以在这一过程中,1分子葡萄糖可产生2分子ATP,为细胞代谢提供能量。乙酰辅酶A酰基转移酶(acetyl-CoA C-acetyltransferase,AACT)为萜类化合物生物合成甲羟戊酸(MVA)途径的起始酶,催化使2个分子的乙酰辅酶A缩合为乙酰乙酰辅酶A,参与脂肪酸的合成。而MVA途径普遍存在于高等真核生物和很多病毒中,对于酵母和霉菌等真核生物而言,其MVA途径的代谢产物主要包括麦固醇、辅酶Q和β-胡萝卜素,而麦角固醇是真核生物细胞膜的成分;辅酶Q在细菌(如假单胞菌属,杆菌中的红色杆菌、土壤杆菌属、硫杆菌、脱氮极毛杆菌等)中存在,参与细胞代谢。硫解酶(thiolase)是转移酶:由巯基引起的键断裂(类似水解过程)催化脂肪酸β氧化反应中硫解作用的酶,在辅酶A存在下,将β酮酰基辅酶A硫解为乙酰辅酶A和酰基辅酶A,后者较原先的酰基辅酶A少两个原子。β-羟丁基辅酶A脱氢酶(β-hydroxybutyryl-coa dehydrogenase)是一种转化β-羟丁基辅酶A和乙酰辅酶A的酶。NAD依赖性β-羟丁基辅酶A脱氢酶(NAD-dependent beta-hydroxybutyryl coenzyme A dehydrogenase,BHBD)是一种。丙酮酸磷酸二激酶(pyruvate phosphate dikinase,PPDK):脱羧形成的丙酮酸运回到叶肉细胞,由叶绿体中的丙酮酸磷酸二激酶催化,重新形成磷酸烯醇式丙酮酸
(phosphoenolpyruvate,PEP),促进具有光合作用的微生物的代谢作用。1-磷酸果糖激酶(1-phosphofructokinase):糖酵解过程中,6-磷酸果糖生成1,6-二磷酸果糖(Fructosel,
6bisphosphate,F-1,6-BP),催化此反应的酶是6-磷酸果糖激酶1(6-
phosphofructokinase1,PFK1),这是糖酵解途径的第二次磷酸化反应,需要ATP与Mg2+的参与,反应不可逆;6-磷酸果糖激酶1是糖酵解过程的主要限速酶,是糖酵解过程中的主要调节点
[0014] 而本发明的复合本土微生物驯化酶添加进黑臭水体中之后,乙酰辅酶A酰基转移酶、硫解酶、β-羟丁基辅酶A脱氢酶参与MVA途径的代谢,促进细菌(如假单胞菌属,杆菌中的红色杆菌、土壤杆菌属、硫杆菌、脱氮极毛杆菌等的增殖代谢;而丙酮酸磷酸二激酶的添加,促进小球藻等具有光合作用反应的微生物的增殖代谢;1-磷酸果糖激酶促进糖酵解途径,为微生物代谢提供能量;而3-磷酸甘油酸激酶促进的无氧呼吸的微生物的代谢,为无氧呼吸的微生物的代谢提供能量。因此整体来讲,本发明的酶制剂主要表现出对于芽孢杆菌属、小球藻属、硝化菌属以及聚磷菌属的激活和代谢促进作用,对产甲烷菌属具有抑制增殖和代谢的作用,而小球藻属和蓝藻类微生物在水体中属于竞争关系,二者此消彼长,因此蓝藻类微生物的生长代谢被抑制。
[0015] 因此综上所述,本发明的复合本土微生物驯化酶具有促进有氧呼吸微生物的生长代谢,抑制无氧呼吸微生物的生长代谢,从而有效调整黑臭水体内的微生物的生态系统,使得有氧呼吸微生物、除硝氮和磷的微生物占据水体生态调节的主要作用微生物群体,促进黑臭水体中硝氮、磷、硫等有害物质的脱除,同时无氧呼吸的微生物逐渐减少,使得水体内氨气、二氧化硫、硫化氢等臭味气体的产生较少,再配合小球藻属类微生物的光合作用对水体以及外环境中氧气-二氧化碳平衡的调节改善作用,使得本发明的酶制剂用于黑臭水体的过程中对水体的净化以及对水体中微生物生态系统的正向调节效率高。但是值得注意的是,本发明的复合本土微生物驯化酶不是仅仅促进有氧呼吸微生物的生长代谢,同时也促进部分能够无氧呼吸的微生物的生长代谢,因此本发明的复合本土微生物驯化酶使用后,实现的是有氧呼吸微生物主导调节的、以及有氧呼吸微生物和无氧呼吸微生物共存的共同调节水体微生物生态环境的调节系统。
[0016] 进一步地,所述复合本土微生物驯化酶使用时的pH为2~13,温度为-5~40℃。
[0017] 通过采用上述技术方案,在上述的条件下,复合本土微生物驯化酶对于黑臭水体的净化以及对水体中微生物生态系统的调节效果更佳。
[0018] 进一步地,所述复合本土微生物驯化酶使用时的pH为5~9,温度为15~40℃。
[0019] 通过采用上述技术方案,提供了一种复合本土微生物驯化酶对于黑臭水体的净化以及对水体中微生物生态系统的调节效果更佳的条件。
[0020] 为实现上述第二个目的,本发明提供了如下技术方案:一种采用上述复合本土微生物驯化酶治理城市黑臭水体的方法,所述方法包括以下步骤:
S2-1复合本土微生物驯化酶的准备;
S2-2将复合本土微生物驯化酶投入到黑臭水体,在-5~40℃的温度下反应24~72h,并对黑臭水体进行曝气,保证水体中氧含量为2~20mg/L,进行黑臭水体净化;
S2-3水生植物构建:在净化一段时间后的水体内构建水生植物种植体系,进一步净化水质。
[0021] 通过采用上述技术方案,在进行城市河道内黑臭水体的净化处理中采用将复合本土微生物驯化酶和曝气结合,高效实现黑臭水体内主导微生物群体由无氧呼吸的微生物群体向有氧呼吸微生物群体的转变;同时结合水生植物构建,使得水体的生物多样性增强,水体的自我调节能增强,进而形成更加稳定的河水生态环境;除此以外,水生植物为河水中微生物的生长代谢提供养分,而河水中的微生物又能够进一步分解水体内的残渣并转化为植物可吸收的营养物质,促进水生植物的生长代谢。因此,上述的治理方法在黑臭水体的治理初期实现了对黑臭水体内微生物群体的高效、有效的调节,在黑臭水体的治理后期,形成了生物多样性丰富、自我调节和修复能力强的河水生态系统。
[0022] 进一步地,所述步骤S2-2中,复合本土微生物驯化酶以与黑臭水体的质量比为1:9500~10500的比例添加。
[0023] 进一步地,所述步骤S2-2之前,进行复合本土微生物的活化,具体步骤为:将复合本土微生物驯化酶、河道水体与河道底泥按照质量比为1:3:1的比例加入容器中,并向容器中曝气,保证水体中氧含量为2~20mg/L,对本土微生物活化8~72h,在驯化过程中对本土微生物进行振荡处理,得到复合本土微生物驯化酶活化液,随后将复合本土微生物驯化酶活化液投入到需要处理的黑臭水体中反应24~72h。
[0024] 通过采用上述技术方案,通过上述的活化,使得复合本土微生物驯化酶对待处理黑臭水体内的微生物有一定的活化作用,在将活化后的悬浊液用于待治理的河水之后具有较好的净化效果。
[0025] 进一步地,所述复合本土微生物的添加量为黑臭水体质量的6.67~20‰。
[0026] 进一步地,所述黑臭水体的COD为50~500mg/L,氨氮为3~40mg/L,总磷为0.6~3.5mg/L。
[0027] 通过采用上述技术方案,本发明的处理方法针对的是高COD、氨氮、总磷的黑臭水体的高效治理。
[0028] 进一步地,所述水生植物种植体系中的水生植物为沉水植物或者挺水植物,所述沉水植物为黑藻、矮生苦草、狐尾藻等沉水植物中的一种或几种,其沉水植物总的种植量为80~200丛/m2,3~8芽/丛。所述挺水植物为美人蕉、菖蒲、千屈菜、旱伞草等挺水植物中的一种或者几种,其挺水植物总的种植量为10~20株/m2,每株3~8芽。
[0029] 通过采用上述技术方案,在此水生植物的选择以及种植量下,水生植物与河水内微生物能够更好的发挥协同调节作用,有更加稳定、和谐的相互促进关系。
[0030] 综上所述,本发明具有以下有益效果:第一、由于本发明的复合本土微生物驯化酶主要包括3-磷酸甘油酸激酶、乙酰辅酶A酰基转移酶、β-羟丁基辅酶A脱氢酶、丙酮酸磷酸二激酶和1-磷酸果糖激酶,其具有有效促进有氧呼吸微生物的生长代谢,抑制无氧呼吸微生物的生长代谢,使得有氧呼吸微生物、除硝氮和磷的微生物占据水体生态调节的主要作用微生物群体,促进黑臭水体中硝氮、磷、硫等有害物质的脱除,同时无氧呼吸的微生物逐渐减少,小球藻属类微生物的增加,使得水体内氨气、二氧化硫、硫化氢等臭味气体的产生较少,改善氧气-二氧化碳平衡,使得其对于黑臭水体的净化处理以及对水体中微生物生态系统的正向调节效率高。
[0031] 第二、本发明中优选采用复合本土微生物驯化酶使用时的pH为5~9,温度为15~40℃,使得复合本土微生物驯化酶对于黑臭水体的净化以及对水体中微生物生态系统的调节效果更佳。
[0032] 第三、本发明的方法,通过在进行城市河道内黑臭水体的净化处理中采用将复合本土微生物驯化酶和曝气结合,高效实现黑臭水体内主导微生物群体由无氧呼吸的微生物群体向有氧呼吸微生物群体的转变;同时水生植物构建,使得水体的生物多样性增强,水体的自我调节能力增强,再加上水生植物对于河水生态多样性的贡献,使得河水生态体系的调节能力以及稳定性增强,有效实现对黑臭水体内高污染的高效治理。

具体实施方式

[0033] 以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
[0034] 其中,拜氏梭菌(Clostridium beijerinckii NCIMB 8052)购自上海莼试,货号为:CS-JZ0110;丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum ATCC824)购自上海一研生物科技有限公司;特氏梭菌(Clostridium thermocellum ATCC27405)为市售;耐盐芽孢杆菌(Bacillus halodurans C-125)购自上海莼试,货号为:CS-JZ0124;柔嫩梭菌(Clostridium leptum DSM 753)购自北京百欧博伟生物技术有限公司;杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii DSM 13528)购自四川睿诺赛生物科技有限公司;短小芽孢杆菌(ATCC 700814)购自四川睿诺赛生物科技有限公司;枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),CAS号为
68038-70-0,购自四川睿诺赛生物科技有限公司;甲酸甲烷杆菌(Methanobacterium formicium)购自四川睿诺赛生物科技有限公司。
[0035] 细胞破碎采用安拓思纳米技术(苏州)有限公司的超高压纳米均质机,用于纳米混悬液的专用高压均质机。实施例
[0036] 实施例1一种高效改善城市高污染黑臭水体的复合本土微生物驯化酶,所述复合本土微生物驯化酶通过以下步骤驯化得到:
S1-1:将梭菌属、芽孢杆菌属和产甲烷杆菌属的菌种取样于培养液中,培养液中添加葡萄糖的量为5g/L,进行厌氧培氧24h,培养温度为25℃,得到的初级种子液中复合微生物菌含量为0.8g/L;
S1-2:随后将上述培养液按照体积记的6%的接种量接种于新的培养液中进行二次厌氧培养72h,培养温度为25℃;
S1-3:随后将上述培养液进行细胞破碎,随后进行膜过滤,滤去细胞碎片后得到上清液,过滤膜的孔径为0.45um;
S1-4:将得到的上清液真空冷冻干燥后得到复合本土微生物驯化酶;
其中,所述梭菌属包括拜氏梭菌、丙酮丁醇梭菌、特氏梭菌、柔嫩梭菌以及杨氏梭菌;所述芽孢杆菌属包括耐盐芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌;所述产甲烷杆菌属为甲酸甲烷杆菌;步骤S1-2中的培养液为基础的肉汤琼脂培养基,其蛋白胨为10g/L,肉膏
15g/L,氯化钠15g/L,其余为水。
[0037] 复合本土微生物驯化酶包含以下酶:乙酰CoA酰基转移酶(acetyl-CoA C-acetyltransferase),1-磷酸果糖激酶(1-phosphofructokinase),丙酮酸磷酸二激酶(pyruvate phosphate dikinase)19.25-26.75份,β-羟丁酰辅酶脱氢酶(β-hydroxybutyryl-coa dehydrogenase)15-24份,3-磷酸甘油酸激酶(3-Phosphoglycerate kinase),NAD依赖性β-羟丁基辅酶A脱氢酶(NAD-dependent beta-hydroxybutyryl coenzyme A dehydrogenase),硫解酶(thiolase)。
[0038] 一种采用上述复合本土微生物驯化酶治理城市黑臭水体的方法,包括以下步骤:S2-1将上述酶按照配方混合后得到本发明的酶制剂;
S2-2将复合本土微生物驯化酶以与黑臭水体的质量比为1:9500的比例直接投入到黑臭水体内,随后在-5℃的温度下反应72h,过程中伴随对黑臭水体的曝气,保证水体中氧含量为2mg/L,进行黑臭水体净化;
S2-3水生植物构建:在净化一段时间后的水体内构建水生植物种植体系,其中,水生植物种植体系中的水生植物为黑藻、矮生苦草这两种沉水植物,美人蕉、菖蒲和千屈菜这三种挺水植物,沉水植物总的种植量为80丛/m2,3芽/丛,挺水植物种植量为10株/m2,3芽/株,进一步净化水质。
[0039] 将本实施例的复合本土微生物驯化酶用于天津无暇街道胜利渠黑臭水体的水体净化,其原水中COD含量50mg/L,氨氮含量3mg/L,总磷含量0.6mg/L。经上述的72h的处理之后,COD含量、氨氮含量以及总磷含量会有所下降;经过一个月的治理,COD含量32mg/L,氨氮1.26mg/L,总磷含量0.36mg/L。
[0040] 其中,COD采用重铬酸盐氧化法测定,具体参考标准GB-11914-89;氨氮采用纳氏试剂比色法测定,具体参考标准GB 7479-87;总磷采用过硫酸氧化-钼锑抗分光光度法测定,具体参考标准GB 11893-89;透明度采用目视比色法测定,具体参考GB/T 605-2006。
[0041] 实施例2一种高效改善城市高污染黑臭水体的复合本土微生物驯化酶,所述复合本土微生物驯化酶通过以下步骤驯化得到:
S1-1:将梭菌属、芽孢杆菌属和产甲烷杆菌属的菌种取样于培养液中进行厌氧培氧
72h,培养温度为30℃,得到的初级种子液中复合微生物菌含量为1g/L;
S1-2:随后将上述培养液按照体积计的10%的接种量接种于新的培养液中进行二次厌氧培养120h,培养温度为30℃;
S1-3:随后将上述培养液进行细胞破碎,随后进行膜过滤,过滤膜的孔径为0.45um,滤去细胞碎片后得到上清液;
S1-4:将得到的上清液真空冷冻干燥后得到复合本土微生物驯化酶;
其中,所述梭菌属包括拜氏梭菌、丙酮丁醇梭菌、特氏梭菌、柔嫩梭菌以及杨氏梭菌;所述芽孢杆菌属包括耐盐芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌;所述产甲烷杆菌属为甲酸甲烷杆菌。
[0042] 复合本土微生物驯化酶包含以下酶:乙酰CoA酰基转移酶(acetyl-CoA C-acetyltransferase),1-磷酸果糖激酶(1-phosphofructokinase),丙酮酸磷酸二激酶(pyruvate phosphate dikinase)19.25-26.75份,β-羟丁酰辅酶脱氢酶(β-hydroxybutyryl-coa dehydrogenase)15-24份,3-磷酸甘油酸激酶(3-Phosphoglycerate kinase),NAD依赖性β-羟丁基辅酶A脱氢酶(NAD-dependent beta-hydroxybutyryl coenzyme A dehydrogenase),硫解酶(thiolase)。
[0043] 一种采用上述复合本土微生物驯化酶治理城市黑臭水体的方法,包括以下步骤:S2-1将上述酶按照配方混合后得到本发明的酶制剂;
S2-2将复合本土微生物驯化酶以与黑臭水体的质量比为1:10500的比例直接投入到黑臭水体内,随后在40℃的温度下反应24h,过程中伴随对黑臭水体的曝气,保证水体中氧含量为20mg/L,进行黑臭水体净化;
S2-3水生植物构建:在净化一段时间后的水体内构建水生植物种植体系,其中,水生植物种植体系中的水生植物为黑藻、矮生苦草、狐尾藻这三种沉水植物,千屈菜、旱伞草这两种挺水植物,沉水植物总的种植量为200丛/m2,8芽/丛,挺水植物种植量为20株/m2,8芽/株,进一步净化水质。
[0044] 将本实施例的复合本土微生物驯化酶用于石家庄卓达太阳城黑臭水体的水体净化,其原水中COD含量500mg/L,氨氮含量40mg/L,总磷含量3.5mg/L。各项指标的检测方法同实施例1。经上述的24h的处理之后,COD含量、氨氮含量以及总磷含量会有所下降;经过5个月的处理,COD含量46mg/L,氨氮含量4.67mg/L,总磷含量0.44mg/L。
[0045] 实施例3一种高效改善城市高污染黑臭水体的复合本土微生物驯化酶,所述复合本土微生物驯化酶通过以下步骤驯化得到:
S1-1:将梭菌属、芽孢杆菌属和产甲烷杆菌属的菌种取样于培养液中进行厌氧培氧
48h,培养温度为28℃,得到的初级种子液中复合微生物菌含量为0.9g/L;
S1-2:随后将上述培养液按照体积计的8%的接种量接种于新的培养液中进行二次厌氧培养96h,培养温度为28℃;
S1-3:随后将上述培养液进行细胞破碎,随后进行膜过滤,过滤膜的孔径为0.45um,滤去细胞碎片后得到上清液;
S1-4:将得到的上清液真空冷冻干燥后得到复合本土微生物驯化酶;
其中,梭菌属包括拜氏梭菌、丙酮丁醇梭菌、特氏梭菌、柔嫩梭菌以及杨氏梭菌;芽孢杆菌属包括耐盐芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌;产甲烷杆菌属为甲酸甲烷杆菌。
[0046] 复合本土微生物驯化酶包含以下酶:乙酰CoA酰基转移酶(acetyl-CoA C-acetyltransferase),1-磷酸果糖激酶(1-phosphofructokinase),丙酮酸磷酸二激酶(pyruvate phosphate dikinase)19.25-26.75份,β-羟丁酰辅酶脱氢酶(β-hydroxybutyryl-coa dehydrogenase)15-24份,3-磷酸甘油酸激酶(3-Phosphoglycerate kinase),NAD依赖性β-羟丁基辅酶A脱氢酶(NAD-dependent beta-hydroxybutyryl coenzyme A dehydrogenase),硫解酶(thiolase)。
[0047] 一种采用上述复合本土微生物驯化酶治理城市黑臭水体的方法,包括以下步骤:S2-1将上述酶按照配方混合后得到本发明的酶制剂;
S2-2将复合本土微生物驯化酶以与黑臭水体的质量比为1:10000的比例直接投入到黑臭水体内,随后在25℃的温度下反应48h,过程中伴随对黑臭水体的曝气,保证水体中氧含量为11mg/L,进行黑臭水体净化;
S2-3水生植物构建:在净化一段时间后的水体内构建水生植物种植体系,其中,水生植物种植体系中的水生植物为黑藻、矮生苦草、狐尾藻这三种沉水植物,美人蕉、菖蒲、千屈菜、旱伞草这四种挺水植物,沉水植物总的种植量为140丛/m2,6芽/丛,挺水植物种植量为
2
15株/m,5芽/株,进一步净化水质。
[0048] 将本实施例的复合本土微生物驯化酶用于石家庄栾城南五里铺、南十里铺坑塘处理,坑塘面积70000m2,水容量600000m3,水体黑臭,底泥最深的地方3m深,石家庄栾城南五里铺、南十里铺坑塘处理,坑塘面积7万平米,水量60万方水,水体黑臭,底泥最深的地方3米深,采用S2中方法一的直接投加方式,没有驯化、活化步骤,配合生态浮岛、植物、曝气的方法。浮岛上种植美人蕉、菖蒲,一平米九株。
[0049] 处理前原水中COD含量为454mg/L,氨氮含量为46.2mg/L,总氮含量为2.78mg/L,处理4个月后,处理后达到其COD为42mg/L,氨氮含量为3.86mg/L,总磷含量为0.35mg/L,符合GB 
18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A排放标准,一级A排放标准具体见表1。
[0050] 表1《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)序号 项目 一级A类
1 化学需氧量(COD,mg/L)≤ 50
2 氨氮(NH3-N,mg/L)≤ 5
3 总磷(以P计,mg/L)≤ 0.5
其中各项指标的检测方法同实施例1。
[0051] 实施例4本实施例与实施例3的区别在于,本实施例的一种采用上述复合本土微生物驯化酶治理城市黑臭水体的方法,其步骤S2的操作为:
首先将复合本土微生物驯化酶活化:将复合本土微生物驯化酶、河道水体与河道底泥按照质量比为1:3:1的比例加入容器中,并向容器中曝气,保证水体中氧含量为11mg/L,对菌种活化40h,在活化过程中对菌种进行搅拌,搅拌速率为180rpm得到复合本土微生物驯化酶活化液;随后将复合本土微生物驯化酶活化液投入到需要处理的黑臭水体中,使得复合本土微生物驯化酶的添加量为黑臭水体质量的13.34‰,反应时间为48h,水体的温度为25℃,过程中伴随对黑臭水体的曝气,保证水体中氧含量为11mg/L,进行黑臭水体净化。
[0052] 将本实施例的复合本土微生物驯化酶用于天津西河黑臭水体生态修复项目:其河道长7.2Km,平均宽16m,平均水深2.5m,周围居民每天大约排放1500t生活污水进入西河流域,底泥厚度为40cm,水体透明度低于10cm,水体散发臭味,属于严重的黑臭水体。原水中COD含量为250mg/L,氨氮含量为24mg/L,总磷含量为1.7mg/L。
[0053] 将实施例4的复合本土微生物驯化酶投入后,3h内能够消除水体臭味;3天内,水体透明度达到30cm以上;10-15天后,水体的黑臭现象消除,松散的底泥变硬,并开始发生颜色改变,由黑逐渐转黄;3个月内,水体中各项指标能够接近地表V类水标准,地表V类水标准见表2,底泥消减15cm,水体透明度高于80cm。其具体的处理结果见表3。
[0054] 表2《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)表3水处理后河水水质检测表
项目 COD(mg/L) 氨氮(mg/L) 总磷(mg/L)
处理后1个月 76.8 5.7 0.6
处理后3个月 42.2 1.78 0.36
处理后1年 35.4 1.21 0.25
各项指标的检测方法同实施例1。
[0055] 本发明的酶制剂的主要功能有以下几个方面:首先是对水体中污染物质的处理:通过生物酶打开水中污染物中更复杂的化学链,酶分子可以使反应物分子中化学键拉长、扭曲和变形,使他们更容易被水解,因而加速有机物的分解,将其迅速地从有机高分子降解为低分子有机物或CO2、H2O等无机物,降低水体的COD值,从而达到去除污染物的目的,并可大大降低水处理成本;其次是对微生物的的作用:加速水体中有益土著微生物的世代繁殖,抑制而不灭绝有害微生物;除此以外,还有对藻类的影响:可以调节水体中藻的种类与比例,小球藻、藻的比例增大,蓝藻、丝状藻、裸藻等比例减少,可以使水体更健康;最后是对水生动植物的影响:可以为水生植物、浮游动植物提供养分,供其生长,同时为水生植物、浮游动植物也为书生动物提供饵料。总之,可以促进水体整个生态系统的构建,完成从水生动植物、浮游动植物以及微生物的调整,整个系统形成闭环,成为健康的水生态环境体系。
[0056] 实施例5本实施例与实施例1的区别在于,本实施例的一种采用上述复合本土微生物驯化酶治理城市黑臭水体的方法,其步骤S2的具体操作为:
首先将复合本土微生物驯化酶活化:将复合本土微生物驯化酶、河道水体与河道底泥按照质量比为1:3:1的比例加入容器中,并向容器中曝气,保证水体中氧含量为2mg/L,对菌种活化8h,在活化过程中对菌种进行搅拌,搅拌速率为180rpm,得到复合本土微生物驯化酶活化液;随后将复合本土微生物驯化酶活化液投入到需要处理的黑臭水体中,使得复合本土微生物驯化酶的添加量为黑臭水体质量的6.67‰,反应时间为24h,水体的温度为-5℃,过程中伴随对黑臭水体的曝气,保证水体中氧含量为2mg/L,进行黑臭水体净化。
[0057] 将本实施例的复合本土微生物驯化酶用于天津月西河环内黑臭水体生态修复项目:其原水中COD含量为350mg/L,氨氮含量为32mg/L,总磷含量为2.7mg/L。经上述的24h的处理之后,COD含量、氨氮含量以及总磷含量会有所下降;经过2个月的处理,处理后,COD含量为32mg/L,氨氮含量为0.86mg/L,总磷含量为0.38mg/L。
[0058] 各项指标的检测方法同实施例1。
[0059] 实施例6本实施例与实施例1的区别在于,本实施例的一种采用上述复合本土微生物驯化酶治理城市黑臭水体的方法,其步骤S2的具体操作为:
首先将复合本土微生物驯化酶活化:将复合本土微生物驯化酶、河道水体与河道底泥按照质量比为1:3:1的比例加入容器中,并向容器中曝气,保证水体中氧含量为20mg/L,对菌种活化72h,在活化过程中对菌种进行搅拌,搅拌速率为180rpm,得到复合本土微生物驯化酶活化液;随后将复合本土微生物驯化酶活化液投入到需要处理的黑臭水体中,使得复合本土微生物驯化酶的添加量为黑臭水体质量的20‰,反应时间为72h,水体的温度为40℃,过程中伴随对黑臭水体的曝气,保证水体中氧含量为20mg/L,进行黑臭水体净化。
[0060] 将本实施例的复合本土微生物驯化酶用于定州孟良河黑臭水体生态修复项目,其原水中COD含量为350mg/L,氨氮含量为36mg/L,总磷含量为2.7mg/L。经上述的72h的处理之后,COD含量、氨氮含量以及总磷含量会有所下降;经过4个月的治理,COD含量为29mg/L,氨氮含量为1.37mg/L,总磷含量为0.24mg/L各项指标的检测方法同实施例1。
[0061] 本发明中本土微生物驯化酶不仅有上述功能外,还能够构建水体微生态系统,建立健全的微生物体系、浮游动植物体系,也能够抑制调节水体中藻类的成分、还能为水生动植物的生长提供养分。
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