專利名稱：微生物混凝土磚及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是一種含有凈水混合 微生物的微生物混凝土磚及其制備方法。
背景技術(shù)：
生態(tài)混凝土制品是近年來(lái)較為引人注目的 一種新型環(huán)保產(chǎn)品， 主要是通過(guò)增加混凝土制品內(nèi)部的孔隙并在其中加入 一 定量的有 機(jī)肥料、植物種子等成分，來(lái)起到固岸護(hù)提、改善生態(tài)等作用。但 是目前國(guó)內(nèi)尚未出現(xiàn) 一 種用于水處理技術(shù)領(lǐng)域的生態(tài)混凝土制品， 并且沒(méi)有一種生態(tài)混凝土制品是通過(guò)在其中加入^敞生物來(lái)發(fā)揮作 用的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用途廣泛的含 有凈水混合微生物的微生物混凝土磚，其不但具有良好的水質(zhì)凈化 功能，而且能夠長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)發(fā)揮作用。
上述目的是通過(guò)如下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的
一種含有凈水混合微生物的微生物混凝土磚，其由按照如下重 量( <分)配比的成分組成水泥10 50、碎石子 10 120、何并十 0.1 10、混合樣i生物1 10、水1 10。
所述水泥是普通的硅酸鹽水泥、高爐礦渣水泥等，其水灰比(水 與其他固體物質(zhì)之比)為1: (1 30)。
所述碎石子的粒徑為0.2 10mm,其中優(yōu)選2 8mm，這些碎石子能使生態(tài)磚內(nèi)部形成細(xì)微多孔的結(jié)構(gòu)，極大地增加了生態(tài)磚內(nèi) 部的比表面積，從而為微生物在磚內(nèi)的生長(zhǎng)繁殖提供充足的空間。 所述斜料可以是木屑、秸稈屑、紙屑或者它們之中任意兩種或 三種的混合物，鉺料是在生態(tài)磚內(nèi)作為微生物的食斜，以便在使用 前的儲(chǔ)存運(yùn)輸過(guò)程中為微生物的存活提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，保持微生物良 好的生長(zhǎng)狀態(tài)。
所述混合微生物由按照如下重量(份)配比的成分組成芽孢 桿菌1 50、硝化細(xì)菌1 50、光合細(xì)菌1 30、放線菌1 50、酵 母菌1 50、乳酸菌1 50。
優(yōu)選地，所述混合微生物由按照如下重量(份)配比的成分組 成芽孢桿菌20 40、硝化細(xì)菌20 30、光合細(xì)菌15 20、放線 菌10 15、酵母菌5 10、乳酸菌5 10。
芽孢桿菌為革蘭氏陽(yáng)性菌，是一類好氣性細(xì)菌，在水中能夠分 泌豐富的胞外酶系，降解水中生物的排泄物、殘?bào)w等，使之礦化成 單細(xì)胞藻類生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)鹽類，從而減少了水體中有機(jī)廢物的堆 積及有其耗氧，間接增加了水體中的含氧量，有效保證了有機(jī)物氧 化、氨化、硝化、反硝化的正常循環(huán)，保持了水質(zhì)的優(yōu)良。
硝化細(xì)菌是 一 種好氧菌，在水體中能夠?qū)?duì)水生生物毒性較強(qiáng) 的氨和亞硝酸鹽氧化成對(duì)水生生物無(wú)毒害的硝酸鹽，從而起到凈化 水質(zhì)的作用。
光合細(xì)菌可在厭氧、光照的條件下進(jìn)行光合作用，在養(yǎng)殖水體 內(nèi)能夠以硫化氫或小分子有機(jī)物作為供氬體、以小分子有機(jī)物作為 碳源、以氨鹽、氨基酸等作為氮源加以利用，從而迅速消除氨氮、硫化氫、有機(jī)酸等有害物質(zhì)，改善水質(zhì)。
放線菌能夠降解水體中的氨氮、增加水體溶氧量、穩(wěn)定水體 pH值。
酵母菌能夠有效分解溶解于水中的糖類，起到迅速降低水中生 物耗氧量的作用，在水體中繁殖出來(lái)的酵母菌又可被其中的魚(yú)蝦作 為伺料蛋白加以利用。
乳酸菌能夠抑制腐敗菌的繁殖，并能消解腐敗菌產(chǎn)生的毒素， 從而凈化水體，改善水質(zhì)。
上述菌群均在自然界中廣泛存在，易于獲?。粚⑦@些具有良好 凈化水質(zhì)作用的微生物混合在一起組成的復(fù)合型微生物菌群中好 氧菌與厭氧菌共存，同時(shí)能夠很好地抵抗高溫、干燥、化學(xué)物質(zhì)等 不利因素，從而在各種環(huán)境狀態(tài)下均能保持良好的凈化效果。
本發(fā)明的另 一個(gè)目的在于提供上述微生物混凝土磚的制備方法。
上述目的是通過(guò)如下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的 1、混合菌的制備
① 菌種采集以鹽堿地、沿海灘涂等自然環(huán)境下的土壤、水、 淤泥以及污水處理廠的活性污泥等作為采集菌種的樣本。
② 分離篩選采用涂布法或混菌法，經(jīng)過(guò)平板接種、劃線分離、 純化三個(gè)步驟從采集到的樣本中分別定向分離出含有芽孢桿菌、硝 化細(xì)菌、光合細(xì)菌、放線菌、酵母菌、乳酸菌的菌群；然后將上述 六個(gè)菌群分別接種到裝有人工模擬污水的三角瓶中，分別用恒溫?fù)u床培養(yǎng)各菌群中的好氧菌、用恒溫培養(yǎng)箱靜置密閉培養(yǎng)各菌群中的
厭氧菌；3天后對(duì)人工模擬污水進(jìn)行水質(zhì)評(píng)估，對(duì)于COD(化學(xué)需 氧量)和氨氮的去除率均達(dá)到30%以上的，認(rèn)為是經(jīng)過(guò)具有良好 凈水能力的優(yōu)勢(shì)菌群的處理，從而篩選出優(yōu)勢(shì)菌群。
③提純復(fù)壯對(duì)篩選出的每個(gè)優(yōu)勢(shì)菌群分別進(jìn)行提純，并分別 對(duì)其進(jìn)行逐級(jí)堿性馴化使其對(duì)強(qiáng)堿性環(huán)境的耐受能力明顯增強(qiáng)，從 而得到適合本發(fā)明使用的芽孢桿菌、硝化細(xì)菌、光合細(xì)菌、放線菌、 酵母菌、乳酸菌六類微生物。
具體的馴化方法是以每0.5PH為一個(gè)梯度，在PH8 12的范 圍內(nèi)配制不同堿度的培養(yǎng)液，將菌群由低堿度到高堿度逐級(jí)培養(yǎng)， 每級(jí)培養(yǎng)5d后轉(zhuǎn)接入下一級(jí)培養(yǎng)液，共經(jīng)過(guò)4 8次馴化。
混合發(fā)酵對(duì)步驟③得到的六類微生物分別進(jìn)行 一 級(jí)種子培 養(yǎng)和二級(jí)增殖培養(yǎng)后，按照芽孢桿菌1 50、硝化細(xì)菌1 50、光 合細(xì)菌1 30、；故線菌1 50、酵母菌1 50、乳酸菌1 50的重 量(份)配比將它們加入到混合發(fā)酵罐中，發(fā)酵制得混合微生物菌 劑，再通過(guò)冷凍干燥制成混合微生物菌粉。
2、微生物混凝土磚的制備
① 取上述混合微生物菌粉1 10 (重量份)與水1 15 (重量 份)預(yù)混0.5分鐘 24小時(shí)，配置成混合微生物菌液；
② 將上述混合微生物菌液與水泥1 50份(重量份)、碎石子 10 120份(重量份)、何料0.1 10份(重量份)共同組成的基 料通過(guò)提升漏斗倒入基料攪拌機(jī)中，攪拌1 10分鐘； .
③ 通過(guò)皮帶機(jī)將基料輸送至成型機(jī)的基料漏斗中，開(kāi)啟成型機(jī)，將基料加入到模具中，下壓模具上壓頭1 10秒鐘，即制得磚
頭半成品；
將磚頭半成品轉(zhuǎn)入養(yǎng)護(hù)房?jī)?nèi)用常規(guī)方法養(yǎng)護(hù)1 3天，或者 使磚頭半成品在自然狀態(tài)下硬化3 28天，即得本發(fā)明的微生物混 凝土磚成品。
本發(fā)明的微生物混凝土磚應(yīng)用范圍十分廣泛，最具代表性的為 以下幾種
(1) 用于一般家庭養(yǎng)魚(yú)用的水族箱內(nèi)水質(zhì)的改善，消除異味， 調(diào)節(jié)魚(yú)類生存環(huán)境，從而使換水次數(shù)明顯減少；
(2 )用于大型水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)的改善，能夠在調(diào)節(jié)水環(huán)境的同 時(shí)，增強(qiáng)養(yǎng)殖產(chǎn)品的免疫力，提高其成活率；
(3 )用于景觀水的水質(zhì)改善，可使水質(zhì)清澈，沒(méi)有異味，增 強(qiáng)觀賞性；
(4 )用于游泳池內(nèi)壁，維持泳池內(nèi)水質(zhì)，抑制其中有害病菌 的滋生和傳播；
(5)應(yīng)用于河流、湖泊及溝渠水的改善，將其鋪于河床、湖 底，能夠在調(diào)節(jié)水質(zhì)的同時(shí)降解一部分污泥，顯著減少污泥含量。
本發(fā)明的微生物混凝土磚具有如下優(yōu)點(diǎn)
(1 )在基材選料方面選用普通的沙石水泥等材料，用料簡(jiǎn)單， 成本相對(duì)4氐；
(2) 采用直接混合法將菌封入磚內(nèi)，方法簡(jiǎn)單，又有效提高 了菌種附著力及利用率；(3 )因微生物可以在本發(fā)明的微生物混凝土磚內(nèi)生長(zhǎng)繁殖， 故只需 一 次投加，不需長(zhǎng)期維護(hù)，就能實(shí)現(xiàn)水質(zhì)不反彈的凈化效果， 使用起來(lái)簡(jiǎn)單，且不會(huì)造成二次污染。
具體實(shí)施例方式
以下通過(guò)具體實(shí)施方式
進(jìn)一步描述本發(fā)明，由技術(shù)常識(shí)可知， 本發(fā)明也可通過(guò)其它的不脫離本發(fā)明技術(shù)特征的方案來(lái)描述'，因此 所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或等同本發(fā)明范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包含。
實(shí)施例1:
按照如下方法制備微生物混合菌粉
(1) 菌種采集以鹽石威地、沿海灘涂地區(qū)的土i裏、水、淤泥 以及污水處理廠的活性污泥作為采集菌種的樣本。
(2) 分離篩選采用涂布法或混菌法，經(jīng)過(guò)平板接種、劃線 分離、純化三個(gè)步驟從采集到的樣本中分別定向分離出含有芽孢桿 菌、硝化細(xì)菌、光合細(xì)菌、放線菌、酵母菌、乳酸菌的菌群；然后 將上述六個(gè)菌群分別接種到裝有人工模擬污水的三角瓶中，分別用 恒溫?fù)u床培養(yǎng)各菌群中的好氧菌、用恒溫培養(yǎng)箱靜置密閉培養(yǎng)各菌 群中的厭氧菌；3天后對(duì)人工模擬污水進(jìn)行水質(zhì)評(píng)估，對(duì)于COD
(化學(xué)需氧量)和氨氮的去除率均達(dá)到30%以上的，認(rèn)為是經(jīng)過(guò) 具有良好凈水能力的優(yōu)勢(shì)菌群的處理，從而篩選出優(yōu)勢(shì)菌群。
(3) 提純復(fù)壯對(duì)篩選出的每個(gè)優(yōu)勢(shì)菌群分別進(jìn)行提純，并 分別對(duì)其進(jìn)行逐級(jí)堿性馴化使其對(duì)強(qiáng)堿性環(huán)境的耐受能力明顯增 強(qiáng)，從而得到適合本發(fā)明使用的芽孢桿菌、硝化細(xì)菌、光合細(xì)菌、放線菌、酵母菌、乳酸菌六類微生物。
具體的馴化方法是以每0.5PH為一個(gè)梯度，在PH8 12的范 圍內(nèi)配制不同堿度的培養(yǎng)液，將菌群由低堿度到高堿度逐級(jí)培養(yǎng)， 每級(jí)培養(yǎng)5d后轉(zhuǎn)接入下一級(jí)培養(yǎng)液，共經(jīng)過(guò)6次馴化。
(4)混合發(fā)酵對(duì)步驟(3)得到的六類微生物分別進(jìn)行一級(jí) 種子培養(yǎng)和二級(jí)增殖培養(yǎng)后，按照芽孢桿菌35、硝化細(xì)菌30、光 合細(xì)菌15、放線菌10、酵母菌5、乳酸菌5的重量(份)配比將 它們加入到混合發(fā)酵罐中，發(fā)酵制得混合微生物菌劑，再通過(guò)冷凍 千燥制成混合微生物菌粉。
實(shí)施例2:
按照如下方法制備微生物混凝土磚(30塊磚份) (1 )取實(shí)施例1制備得到的混合微生物菌粉lkg,與水1.2kg 預(yù)混5小時(shí)，配置成混合擺i生物菌液；
(2) 將上述混合微生物菌液與水泥20kg、碎石子100kg、木 屑0.2kg共同組成的基料通過(guò)提升漏斗倒入基料攪拌機(jī)中，攪拌5 分鐘；
(3) 通過(guò)皮帶機(jī)將基料輸送至成型機(jī)的基料漏斗中，開(kāi)啟成 型機(jī)，將基料加入到模具中，下壓模具上壓頭5秒鐘，即制得磚頭
半成品；
(4) 將磚頭半成品在自然狀態(tài)下硬化7天，即得微生物混凝 土磚成品30塊。
實(shí)施例3:
取兩個(gè)體積2m x 0.5m x 0.6m的水槽，1#槽內(nèi)放入一塊實(shí)施例2制得的微生物混凝土磚，2#槽內(nèi)放入 一 塊大小、形狀均與按照實(shí)
施例2的方法制得的微生物混凝土磚相同但是不含有混合微生物
的普通混凝土磚，分別向兩個(gè)槽內(nèi)注入等量的取自太湖邊緣污染較 重水域(劣五類水質(zhì))的湖水及少量湖底淤泥。
一個(gè)星期以后，1#槽內(nèi)的水質(zhì)變得無(wú)色、透明、澄清，而2# 槽內(nèi)的水質(zhì)呈淡黃色并有少許混濁物；并且l弁槽內(nèi)總氮去除率為 58%,而2弁槽內(nèi)總氮去除率為47.9%。這說(shuō)明本發(fā)明的微生物混凝 土磚具有很好的污染物吸附作用和水質(zhì)凈化作用。
實(shí)施例4:
以滴流方式向?qū)嵤├?制得的纟數(shù)生物混凝土石t的上表面滴加 污水，收集下表面的滲出液進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果顯示，污水在磚體內(nèi)的 保留時(shí)間約為15min;污水經(jīng)過(guò)磚體的凈化后，COD (化學(xué)需氧量) 平均去除率為54.6%,總氮平均去除率為32.5%，這說(shuō)明該微生物 混凝土磚具有良好的透水性能，能夠?qū)ν高^(guò)磚體的水質(zhì)起到明顯的 凈化作用，水流通過(guò)該微生物混凝土磚滲入地下后水質(zhì)可以得3 J明 顯改善。
權(quán)利要求
1、一種微生物混凝土磚，其特征在于，由按照如下重量(份)配比的成分組成水泥10～50、碎石子10～150、餌料0.1～10、混合微生物1～10、水1～10。所述餌料可以是木屑、秸稈屑、紙屑或者它們之中任意兩種或三種的混合物；所述混合微生物由按照如下重量(份)配比的成分組成芽孢桿菌1～50、硝化細(xì)菌1～50、光合細(xì)菌1～30、放線菌1～50、酵母菌1～50、乳酸菌1～50。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物混凝土磚，其特征在于，所 述混合微生物由按照如下重量(份)配比的成分組成芽孢桿菌 20 40、；肖4b纟田菌2Q 30、光合會(huì)田菌15 20、力文纟戔菌10 15、酵 母菌5 10、乳酸菌5 10。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生態(tài)混凝土磚，其特征在于，所述 石卒石子的沖立徑為0.2 10mm。
4、 一種權(quán)利要求1所述的生態(tài)混凝土磚的制備方法，其特征 在于，包括如下步驟(1)混合菌的制備① 菌種采集以鹽堿地、沿海灘涂等自然環(huán)境下的土壤、水、 淤泥以及污水處理廠的活性污泥等作為采集菌種的樣本；② 分離篩選采用涂布法或混菌法，經(jīng)過(guò)平板接種、劃線分離、 純化三個(gè)步驟從采集到的樣本中分別定向分離出含有芽孢桿菌、硝 化細(xì)菌、光合細(xì)菌、放線菌、酵母菌、乳酸菌的菌群；然后將上述六個(gè)菌群分別接種到裝有人工模擬污水的三角瓶中，分別用恒溫?fù)u 床培養(yǎng)各菌群中的好氧菌、^恒溫培養(yǎng)箱靜置密閉培養(yǎng)各菌群中的厭氧菌；3天后對(duì)人工模擬污水進(jìn)行水質(zhì)評(píng)估，對(duì)于COD(化學(xué)需 氧量)和氨氮的去除率均達(dá)到30%以上的，認(rèn)為是經(jīng)過(guò)具有良好 凈水能力的優(yōu)勢(shì)菌群的處理，從而篩選出優(yōu)勢(shì)菌群；③ 提純復(fù)壯對(duì)篩選出的每個(gè)優(yōu)勢(shì)菌群分別進(jìn)行提純，并分別 對(duì)其進(jìn)行逐級(jí)堿性馴化使其對(duì)強(qiáng)堿性環(huán)境的耐受能力明顯增強(qiáng)，從 而得到適合本發(fā)明使用的芽孢桿菌、硝化細(xì)菌、光合細(xì)菌、放線菌、 酵母菌、乳酸菌六類微生物；具體的馴化方法是以每0.5PH為 一 個(gè)梯度，在PH8 12的范 圍內(nèi)酉己制不同堿度的培養(yǎng)液，將菌群由低堿度到高堿度逐級(jí)培養(yǎng)， 每級(jí)培養(yǎng)5d后轉(zhuǎn)接入下一級(jí)培養(yǎng)液，共經(jīng)過(guò)4~8次馴化；④ 混合發(fā)酵對(duì)步驟③得到的六類微生物分別進(jìn)行一級(jí)種子培 養(yǎng)和二級(jí)增殖培養(yǎng)后，按照芽孢桿菌1 50、硝化細(xì)菌1 50、光 合細(xì)菌1 30、放線菌1 50、酵母菌1 50、乳酸菌1 50的重 量(份)配比將它們加入到混合發(fā)酵罐中，發(fā)酵制得混合微生物菌 劑，再通過(guò)冷凍干燥制成混合微生物菌粉；(2)微生物混凝土磚的制備① 取上述混合微生物菌粉1 10 (重量份)與水1 15 (重量 份)預(yù)混0.5分鐘 24小時(shí)，配置成混合孩i生物菌液；② 將上述混合微生物菌液與水泥1 50(重量份)、碎石子10 120 (重量份)、飾料0.1 10 (重量份)共同組成的基料通過(guò)提升 漏斗倒入基料攪拌機(jī)中，攪拌1 10分鐘；③ 通過(guò)皮帶機(jī)將基料輸送至成型機(jī)的基料漏斗中，開(kāi)啟成型 機(jī)，將基料加入到模具中，下壓模具上壓頭1 10秒鐘，即制得磚 頭半成 品;④ 將磚頭半成品轉(zhuǎn)入養(yǎng)護(hù)房?jī)?nèi)用常規(guī)方法養(yǎng)護(hù)1 3天，或者 使磚頭半成品在自然狀態(tài)下硬化3 28天，即得本發(fā)明的微生物混 凝土磚成品。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種微生物混凝土磚及其制備方法，其是由水泥、碎石子、木屑(或秸稈屑、紙屑等)、混合微生物和水按照一定比例混合后，經(jīng)模具成形、自然硬化而成，其中的混合微生物包含芽孢桿菌、硝化細(xì)菌、光合細(xì)菌、酵母菌、乳酸菌、放線菌六個(gè)菌群。本發(fā)明的微生物混凝土磚具有良好的水質(zhì)凈化功能，且能長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)發(fā)揮作用，廣泛適用于河流、湖泊、溝渠水、游泳池、養(yǎng)魚(yú)池等各種水質(zhì)的凈化。
文檔編號(hào)C12N1/16GK101607809SQ20091015760
公開(kāi)日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2009年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月22日
發(fā)明者為 尤, 楊燕宗, 王偉偉 申請(qǐng)人:尤 為;楊燕宗