利用矿物质藻类分解促进剂辅助复合微生物治理含藻水体的方法

摘要

一种利用矿物质藻类分解促进剂辅助复合微生物治理含藻水体的方法，在向含藻水体中投加复合微生物的同时投加矿物质藻类分解促进剂，该矿物质藻类分解促进剂为吸附Na、Fe和Mg离子的白云母。复合微生物投加量为0.5～5g/m3，矿物质藻类分解剂的投加量为(0.1～3)g/m3。该方法适用于含藻湖泊、水库和河流等自然水体或人工水体，能大大提高藻类的消除和降解速度，可以在短时间内消除藻类爆发对水环境的影响。该方法操作简单，运行管理费用低，除藻效果迅速，天然矿物质藻类分解剂和复合微生物不会对应用水体造成二次污染，属于环境友好型技术。

说明书

技术领域

本发明涉及微生物治理含藻水体的方法，具体涉及一种利用矿物质藻类分解 促进剂辅助复合微生物治理含藻水体的方法。

背景技术

蓝藻是原核生物，又叫蓝绿藻，大多数蓝藻的细胞壁外面有胶质衣，蓝藻是 最简单、最原始的一种。在一些营养丰富的水体中，蓝藻常于夏季大量繁殖，并 在水面形成一层蓝绿色而有腥臭味的浮沫，称为水华。水华会引起水质恶化，严 重时耗尽水中氧气而造成鱼类的死亡。蓝藻中有些种类(如微囊藻)还会产生微 囊藻毒素，微囊藻毒素会直接对鱼类、人畜产生毒害。

河湖水体藻类治理是一个世界性难题，近年来蓝藻的治理方法主要有化学除 藻、机械捞取和微生物法。与化学除藻和机械捞取相比，微生物除藻的优点是可 以通过微生物的降解、吸收和转化作用将水体中的营养物质从水体中去除，不需 要投入大量的人力物力就可以将水体中的污染物质清除。

微生物技术治理藻类是一种比较经济、快速、无二次污染的治理方法，在含 藻水体治理领域中发挥重要的作用。复合微生物主要通过产生抗活性物质抑制有 害菌和有害藻类的生长繁殖，并且具有较强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶的活性， 可以分解藻类及水中的有机污染物。应用结果表明，复合微生物技术对水体叶绿 素的含量有明显的降低作用，可以有效抑制藻类的生长。但是单纯采用微生物治 理藻类的不足之处是见效慢，藻类的消除和降解需要较长的时间，通常需要两周 至一个月的时间。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术的不足，提出了一种利用矿物质藻类分解促 进剂辅助复合微生物治理富营养化水体的方法，在含藻水体中同时投加矿物质藻 类分解促进剂和复合微生物菌种，使微生物生长繁殖增速，从而达到快速治理含 藻水体的目的。

为实现上述目的，本发明包括如下技术方案：

一种利用复合微生物降解藻类水体的方法，该方法包括：向含藻水体中同时 投加复合微生物和矿物质藻类分解促进剂，该矿物质藻类分解促进剂为吸附Na、 Fe和Mg离子的白云母。

如上所述的方法，优选地，所述复合微生物为生物酶、复合菌微生物制剂和 芽孢杆菌生物制剂，其中生物酶的重量比为5％～10％、复合菌微生物制剂 50％～60％、芽孢杆菌生物制剂的比例为35％～45％；该复合微生物投加量为 0.5～5g/m³。

如上所述的方法，优选地，所述生物酶由纤维素酶和蛋白酶组成，其中纤维 素酶的比例为(26～32)wt％，蛋白酶的比例为(68～74)wt％。

如上所述的方法，优选地，所述纤维素酶由(70～80)wt％的中性纤维素酶和 (20～30)wt％的酸性纤维素酶组成；所述蛋白酶由(70～80)wt％的中性蛋白酶和 (20～30)wt％的酸性蛋白酶组成。

如上所述的方法，优选地，所述复合菌微生物制剂的组成为：硝化细菌50～55 重量份，固氮菌10～15重量份，反硝化菌20～25重量份和乳酸菌20～25重量份。

如上所述的方法，优选地，所述芽孢杆菌生物制剂由枯草芽孢杆菌和地衣芽 孢杆菌组成，其中，枯草芽孢杆菌含量为(70～85)wt％，地衣芽孢杆菌含量为 (15～30)wt％。

如上所述的方法，优选地，所述矿物质藻类分解促进剂中Na元素含量为(1～2) wt％、Fe元素含量为(0.6～0.8)wt％、Mg元素含量为(0.5～0.8)wt％。

如上所述的方法，优选地，所述含藻水体中所述矿物质藻类分解剂的投加量 为(0.1～3)g/m³。

另一方面，本发明提供一种矿物质藻类分解促进剂的制备方法，该方法包括 如下步骤：采用2500目～3000目白云母粉、2500目～3000目天河石和石灰石为原 料，其中白云母80～90重量份，天河石7～12重量份，石灰石3～8重量份；在80 ℃～90℃下用(28～32)v％浓度的双氧水作为化学膨胀剂，双氧水重量为全部固态 原料的4～5倍，充分搅拌4～8小时；然后依次投加浓度分别为(8～15)wt％的NaCl、 FeCl₃和MgCl₂溶液，使白云母架构中加载大量的阳离子，其中NaCl的加入量为 白云母、天河石和石灰石三种原料总重量的2.70％～5.63％，FeCl₃的加入量为白云 母、天河石和石灰石三种原料总重量的1.85％～2.57％，MgCl₂的加入量为白云母、 天河石和石灰石三种原料总重量的2.10％～3.51％；经烘干磨碎后成为矿物质藻类 分解促进剂成品。

再一方面，本发明提供一种矿物质藻类分解促进剂，其是吸附Na、Fe和Mg 离子的白云母，其中Na元素含量为(1～2)wt％、Fe元素含量为(0.6～0.8)wt％、 Mg元素含量为(0.5～0.8)wt％。

本发明的原理为：藻类由于其较大的比表面积，在与微生物的竞争中成为优 势种，水体中微量元素会由于藻类的过度生长极速降低，从而抑制了微生物的生 长。因此在给水体接种复合微生物的同时补充投加微量元素，可以有效提高微生 物的生长繁殖速率，从而达到短时间内净化水体的目的。同时特定的金属元素离 子是微生物分解藻类的生物酶的辅基，金属离子与酶蛋白结合紧密，可以稳定酶 的构象、传递电子，在酶与底物间起桥梁作用，对提高藻类的分解速率也有一定 的辅助作用。

天然矿物的选择依据是其具有优良的表面特性，能对Fe、Mg、Na、Mn、Cr、 Ti等离子产生吸附、离子交换和表面络合等作用，同时在特定条件下可以快速释 放。白云母化学组成KAl₂[Si₃AlO₁₀](OH，F)₂，是理想的八面体片，具有优良的表面 特性和离子吸附与交换性能，符合天然矿物的选择条件。

本发明的有益效果在于：本发明的方法适用于含藻湖泊、水库和河流等自然 水体或人工水体，将复合微生物和矿物质分解剂同时投加，为微生物生长繁殖提 供有利条件，大大提高了藻类的消除和降解速度，可以在短时间内消除藻类爆发 对水环境的影响。该方法操作简单，运行管理费用低，除藻效果迅速，天然矿物 质藻类分解剂和复合微生物不会对应用水体造成二次污染，属于环境友好型技术。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，但以下的实施例仅限于解释本 发明，本发明的保护范围应包括权利要求的所述内容，不仅仅限于本实施例。

以下实施例中使用的复合微生物由纤维素酶、蛋白酶、复合菌微生物制剂和 芽孢杆菌生物制剂组成，各组分的重量配比为6∶14∶100∶80。

纤维素酶由70wt％的中性纤维素酶和30wt％的酸性纤维素酶组成。蛋白酶由 70wt％的中性蛋白酶和30wt％的酸性蛋白酶组成。复合菌微生物制剂由50wt％硝 化细菌，10wt％固氮菌，20wt％反硝化菌、20wt％乳酸菌组成。芽孢杆菌生物制剂 由80wt％枯草芽孢杆菌和20wt％地衣芽孢杆菌组成。

实施例1制备矿物质藻类分解促进剂

称取2500目～3000目白云母粉85g、2500目～3000目天河石10g和石灰石5g， 在85℃下加入浓度为30v％的双氧水500g，充分搅拌4～8小时，然后依次投加 NaCl4.5g、FeCl₃2.0g和MgCl₂2.5g(NaCl、FeCl₃和MgCl₂均需配置为10wt％ 浓度的水溶液后再投加)。再次搅拌4～8小时后烘干磨碎成为矿物质藻类分解促 进剂成品。

实施例2北京丰台某景观湖泊应用

考察本发明的方法对北京市丰台区某景观湖泊的藻类治理效果。该湖泊的特 点是补水水源为再生水，补水量满足蒸发渗漏水量，没有生态换水水量，无污水 口源入湖，治理方式为全年连续治理。

投加方法如下：将配药桶、打药机固定在功率不小于10匹的快艇上，在容积 0.5m³的PE配药筒内加清水400L，称取矿物质藻类分解剂2.5kg，复合微生物菌 种5kg，搅拌均匀。然后通过5.5马力高压打药机(扬程22米)将混合药剂以40 度角(药管与水面夹角)对水面进行喷洒，喷头距离水面0.5～0.6米，快艇行驶 速度12～15公里/小时。

治理初期(第一周)药剂投加频率为每天一次，治理中期(第二周～第四周) 药剂投加频率为每2天一次，治理后期药剂投加频率为每周一次。在发生河道行 洪或有污水排入时根据实际情况确定投加频率。其中矿物质藻类分解促进剂仅在 治理初期(前2周)和发生特殊情况时投加。

藻类分解剂和复合微生物投加入水体后需用快艇对投药后的水体进行2～3次 机械冲击，以加快药剂对藻类的分解速率，进一步减少反应时间。

从2011年开始对该湖进行生态治理，复合微生物菌种2011年度投加量为 2.5g/m³，矿物质藻类分解剂投加量为1.0g/m³。2012～2014年度投加量为1.5g/m³， 矿物质藻类分解剂投加量为0.5g/m³。同时在该湖治理过程中对水质进行了取样和 检测，监测指标有pH、COD、BOD、TP、氨氮、透明度、叶绿素a等7项指标， 监测具体情况如下：

表1  丰台区某景观湖泊水质监测数据表

从检测数据可以看出，治理后湖泊中的叶绿素含量大幅度降低，有机污染物 浓度也有明显的下降，水体水质基本维持在地表水IV类水质标准。

实施例3北京某河道藻类治理应用

本实验段总长度约4.2公里，水面面积约8.4万平米。该河道的特点是：上游 有连续来水，并且有少量污水口汇入，治理方式为每年7月～11月。采用实施例2 所述投加方法，2013年度和2014年度的复合微生物菌种投加量均为3.0g/m³，矿 物质藻类分解剂投加量均为1.5g/m³。治理前水体水质藻类生长严重，经过四个星 期的治理后水体富营养化程度大大降低。

表2  2014年度北京某河道水质监测数据表

从检测数据可以看出，治理后湖泊中的叶绿素含量大幅度降低，有机污染物 浓度也有明显的下降，水体水质基本维持在地表水IV类水质标准。

对比例1北京某河道藻类治理应用

实验河段为实施例3所述河道，治理方法为单独投加实施例3所用的复合微 生物，采用实施例2所述投加方法，投加量为3.0g/m³。治理结果如表3所示。

表3  2013年度北京某河道水质监测数据表

与实施例3的结果进行比较可以看出，2013年度该实验段治理前水质与2014 年治理前总体相当，其中叶绿素和氨氮含量比2014年略高，从监测数据表3可以 看出，在水体原始水质基本相当的情况下，单独投加“复合微生物菌种”而不加 入“天然矿物质提取物”，藻类分解速度明显低于的条件下加入“天然矿物质提 取物”的分解速度，水质明显改善时间为5周，达到水质稳定的时间为7周。2014 年辅助投加了“天然矿物质提取物”的条件下，水体水质明显改善时间为3周， 达到水质稳定的时间为4周。因此辅助投加“天然矿物质提取物”的增速效果明 显。