巢式固定好氧反硝化菌耦合沉水植物在湖泊修復(fù)中的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種巢式固定好氧反硝化菌耦合沉水植物在湖泊修復(fù)中的裝置，垂直軸和十個巢孔垂直焊接在底板的表面，其中垂直軸焊接在正方形底板的一個頂點處，十個巢孔制備為10個底面為正六邊形的柱狀體，垂直軸焊接在底板的平面上，使組件之間以間隔一個正六邊形柱狀體的方式排列分布，通過合頁把直角面連接到垂直軸上，鎖扣穿過圓環(huán)的不銹鋼具柄插桿，鎖扣焊接在直角面上，鎖扣焊接在第二直角面上，鎖扣在垂直方向上重疊，將鎖扣的插桿自上而下依次穿過鎖扣的圓環(huán)。結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，消除了湖泊底質(zhì)對沉水植物生長的限制，促進(jìn)了湖泊沉水植物的擴繁。
【專利說明】
巢式固定好氧反硝化菌耦合沉水植物在湖泊修復(fù)中的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于環(huán)境生物學(xué)領(lǐng)域，更具體涉及一種巢式固定化好氧反硝化菌耦合沉水植物在湖泊生態(tài)修復(fù)中的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]富營養(yǎng)化湖泊中氮素的消減是污染治理、湖泊修復(fù)的關(guān)鍵，反硝化作用是湖泊水體脫氮的限制性步驟。硝態(tài)氮經(jīng)過反硝化作用依次形成亞硝態(tài)氮、一氧化氮、一氧化二氮，最終形成氮氣而被徹底去除。湖泊可以通過自凈作用脫氮，這主要依賴于沉積物和水體微生物的反硝化作用。好氧反硝化菌可以在有氧條件下進(jìn)行反硝化作用，因其對氧的耐受范圍廣、生長周期短、同步異養(yǎng)硝化好氧反硝化等優(yōu)點，許多株好氧反硝化菌從不同類型的反應(yīng)器和自然生態(tài)系統(tǒng)中被分離出來。
[0003]為了解決好氧反硝化菌直接投放于工藝中存在的脫氮效率低、菌種易流失、脫氮穩(wěn)定性差等問題，菌株的固定化方法相繼被開發(fā)出來。例如用海藻酸鈉和聚乙烯醇等材料進(jìn)行菌株的包埋，用高分子有機生物質(zhì)載體進(jìn)行負(fù)載等(張雪琪，2014)。已有研究表明，生物質(zhì)載體和聚乙烯醇對好氧反硝化菌的固定具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，可回收利用性，可再生性等優(yōu)點，還可用作人工濕地的高效脫氮填料(專利號:ZL 201320576702.5; ZL201310680417.2)。然而將其應(yīng)用到湖泊的原位修復(fù)中，卻受到湖泊環(huán)境條件的限制。湖泊水體中的氧含量遠(yuǎn)低于空氣，使菌種在氧的獲得上受到限制，反硝化不徹底容易出現(xiàn)亞硝態(tài)氮的積累；反硝化過程的實現(xiàn)還依賴于充足的碳源為反硝化菌提供電子供體，然而自然水體中可被反硝化微生物直接利用的碳源較為缺乏，這亦使反硝化作用受阻；湖泊的原位生態(tài)修復(fù)是一個人為干預(yù)的生態(tài)演替過程，涉及湖泊生態(tài)系統(tǒng)中諸多因素的相互促進(jìn)、相互牽制、共同參與，因而單一的菌株投放對湖泊生態(tài)的影響力，可能不足以改變反硝化作用的強度，需要不同生物型、生態(tài)位的生物共同作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是在于提供了一種巢式固定化好氧反硝化菌耦合沉水植物在湖泊生態(tài)修復(fù)裝置，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，消除了湖泊底質(zhì)對沉水植物生長的限制，促進(jìn)了湖泊沉水植物的擴繁。
[0005]為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實用新型采取了如下技術(shù)方案:
[0006]—種巢式固定化好氧反硝化菌耦合沉水植物在湖泊生態(tài)修復(fù)中的裝置，它由負(fù)載有好氧反硝化菌的絲瓜絡(luò)小柱及小柱排列形成的巢孔組成。為了將負(fù)載有好氧反硝化菌的絲瓜絡(luò)小柱復(fù)合形成圖2所示的蜂巢狀裝置，
【申請人】利用一個制備巢式載體支架輔助小柱的排列和交聯(lián)。該巢式載體支架由底板、垂直軸、十個巢孔(9 一 20個，可以更多)、第一鎖扣、第二鎖扣、第三鎖扣、第四鎖扣、第一合頁、第二合頁、第一直角面、第二直角面組成。其連接關(guān)系是:垂直軸和十個巢孔垂直焊接在底板的表面，其中垂直軸焊接在正方形底板的一個頂點處，十個巢孔均為底面為正六邊形的柱狀體(形狀與絲瓜絡(luò)小柱相同)，垂直軸焊接在底板的平面上，使組件之間以間隔一個正六邊形柱狀體的方式排列分布。通過第一合頁、第二合頁把第一直角面、第二直角面連接到垂直軸上，使第一直角面、第二直角面可以沿垂直軸旋轉(zhuǎn)，形成如圖3所示的閉合狀態(tài)或圖4所示的打開狀態(tài)。第一鎖扣、第二鎖扣、第三鎖扣均為不銹鋼質(zhì)地的圓環(huán)，第四鎖扣為一根剛好可以穿過圓環(huán)的不銹鋼具柄插桿。第一鎖扣、第二鎖扣均焊接在第一直角面上，第三鎖扣焊接在第二直角面上。當(dāng)?shù)谝恢苯敲?、第二直角面沿垂直軸旋轉(zhuǎn)至閉合狀態(tài)時，第一鎖扣、第二鎖扣、第三鎖扣在垂直方向上重疊，將第四鎖扣的插桿自上而下依次穿過第一鎖扣、第三鎖扣、第二鎖扣的圓環(huán)，第一直角面、第二直角面被固定在閉合狀態(tài)下。這一支架可以輔助負(fù)載有好氧反硝化菌的絲瓜絡(luò)小柱排列并交聯(lián)形成蜂巢狀結(jié)構(gòu)，輕松實現(xiàn)巢式載體的制備。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型方法的優(yōu)點和有益效果如下:
[0008]1、以巢式結(jié)構(gòu)耦合好氧反硝化菌與沉水植物，通過根系泌氧在巢式載體中營造了局部好氧環(huán)境，避免了反硝化不徹底導(dǎo)致的亞硝態(tài)氮積累，應(yīng)用后水體的亞硝態(tài)氮積累量不足5%。
[0009]2、根系直接分泌的和剪碎的植物組織被分解生成的小分子有機碳化合物，使好氧反硝化菌碳源得以補充，相比沒有碳源補充的單一固定化好氧反硝化菌，耦合方式對水體中的硝態(tài)氮去除率從60.5%提升至81.2%。
[0010]3、巢式載體的多孔結(jié)構(gòu)具有較大的比表面積，可以促使根系周圍植物生長促進(jìn)微生物的附著，強化微生物與植物的共生關(guān)系，促進(jìn)植株的生長和擴繁，在4個月內(nèi)使沉水植物的蓋度增加3.5倍。
[0011]4、使用不銹鋼材料作為巢式載體的制備支架，避免了絲瓜絡(luò)交聯(lián)過程中絲瓜絡(luò)與支架之間的粘連，以便輕松地將巢式載體從支架中取出。
【附圖說明】
[0012]圖1為一種絲瓜絡(luò)小柱的形狀結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖2為一種巢式載體的俯視圖。
[0014]其中波浪線填充的六邊形為絲瓜絡(luò)小柱，空白六邊形為巢孔。
[0015]圖3為一種巢式載體制備支架的閉合狀態(tài)圖。
[0016]圖4為一種巢式載體制備支架的打開狀態(tài)圖。
[0017]圖中:丨一絲瓜絡(luò)小柱，2一第一巢孔、3一第二巢孔、4一第三巢孔、5一第四巢孔、6—第五巢孔、7—第六巢孔、8—第七巢孔、9 一第八巢孔、10—第九巢孔、11 一第十巢孔、12 —底板、13—垂直軸、14一第一鎖扣、15—第二鎖扣、16—第三鎖扣、17—第四鎖扣、18 —第一合頁、19 一第二合頁、20 —第一直角面、21 —第二直角面。
【具體實施方式】
[0018]實施例1:
[0019]—種巢式固定化好氧反硝化菌耦合沉水植物在湖泊生態(tài)修復(fù)中的裝置，它由28根負(fù)載有好氧反硝化菌的絲瓜絡(luò)小柱I排列組成，排列后形成了第一巢孔2、第二巢孔3、第三巢孔4、第四巢孔5、第五巢孔6、第六巢孔7、第七巢孔8、第八巢孔9。為了將負(fù)載有好氧反硝化菌的絲瓜絡(luò)小柱復(fù)合形成圖2所示的蜂巢狀裝置，
【申請人】利用一個制備巢式載體支架輔助小柱的排列和交聯(lián)。該巢式載體支架由底板12、垂直軸13、第一巢孔2、第二巢孔3、第三巢孔4、第四巢孔5、第五巢孔6、第六巢孔7、第七巢孔8、第八巢孔9、第九巢孔1、第十巢孔11、第一鎖扣14、第二鎖扣15、第三鎖扣16、第四鎖扣17、第一合頁18、第二合頁19、第一直角面20、第二直角面21組成。其連接關(guān)系是:垂直軸13和第一巢孔2、第二巢孔3、第三巢孔4、第四巢孔5、第五巢孔6、第六巢孔7、第七巢孔8、第八巢孔9、第九巢孔10、第十巢孔11垂直焊接在底板的表面，其中垂直軸焊接在正方形底板的一個頂點處，第一巢孔2、第二巢孔3、第三巢孔4、第四巢孔5、第五巢孔6、第六巢孔7、第七巢孔8、第八巢孔9、第九巢孔1、第十巢孔11制備為10個底面為正六邊形的柱狀體(形狀與絲瓜絡(luò)小柱相同)，垂直軸焊接在底板的平面上，使組件之間以間隔一個正六邊形柱狀體的方式排列分布。通過第一合頁18、第二合頁19把第一直角面20、第二直角面21連接到垂直軸13上，使第一直角面20、第二直角面21可以沿垂直軸13旋轉(zhuǎn)，形成如圖3所示的閉合狀態(tài)或圖4所示的打開狀態(tài)。第一鎖扣14、第二鎖扣15、第三鎖扣16均為不銹鋼質(zhì)地的圓環(huán)，第四鎖扣17為一根剛好可以穿過圓環(huán)的不銹鋼具柄插桿。第一鎖扣14、第二鎖扣15均焊接在第一直角面20上，第三鎖扣16焊接在第二直角面21上。當(dāng)?shù)谝恢苯敲?0、第二直角面21沿垂直軸13旋轉(zhuǎn)至閉合狀態(tài)時，第一鎖扣14、第二鎖扣15、第三鎖扣16在垂直方向上重疊，將第四鎖扣17的插桿自上而下依次穿過第一鎖扣14、第三鎖扣16、第二鎖扣15的圓環(huán)，第一直角面20、第二直角面21被固定在閉合狀態(tài)下。這一巢式載體支架可以輔助負(fù)載有好氧反硝化菌的絲瓜絡(luò)小柱排列并交聯(lián)形成蜂巢狀結(jié)構(gòu)，輕松實現(xiàn)巢式載體的制備。
[0020]20d后的結(jié)果表明，對照組和耦合組硝態(tài)氮的最高去除率分別為60.5%和81.2%，亞硝態(tài)氮的最高積累率分別為23.3%和4.7%。表明巢式固定化好氧反硝化菌耦合沉水植物應(yīng)用于湖泊脫氮的效率更高、亞硝態(tài)氮的積累更少。
【主權(quán)項】
1.一種巢式固定好氧反硝化菌耦合沉水植物在湖泊修復(fù)中的裝置，它包括負(fù)載有好氧反硝化菌的絲瓜絡(luò)小柱(I)排列和巢式載體支架，所述的巢式載體支架由底板(12)、垂直軸(13)、第一巢孔(2)、第二巢孔(3)、第三巢孔(4)、第四巢孔(5)、第五巢孔(6)、第六巢孔(7)、第七巢孔(8)、第八巢孔(9)、第九巢孔(10)、第十巢孔(11)、第一鎖扣(14)、第二鎖扣(15)、第三鎖扣(16)、第四鎖扣(17)、第一合頁(18)、第二合頁(19)、第一直角面(20)、第二直角面(21)組成，其特征在于:垂直軸(13)和第一巢孔(2)、第二巢孔(3)、第三巢孔(4)、第四巢孔(5)、第五巢孔(6)、第六巢孔(7)、第七巢孔(8)、第八巢孔(9)、第九巢孔(10)、第十巢孔(11)垂直焊接在底板的表面，其中垂直軸焊接在正方形底板的一個頂點處，第一巢孔(2)、第二巢孔(3)、第三巢孔(4)、第四巢孔(5)、第五巢孔(6)、第六巢孔(7)、第七巢孔(8)、第八巢孔(9)、第九巢孔(10)、第十巢孔(11)制備為10個底面為正六邊形的柱狀體，垂直軸焊接在底板的平面上，使組件之間以間隔一個正六邊形柱狀體的方式排列分布，通過第一合頁(18)、第二合頁(19)把第一直角面(20)、第二直角面(21)連接到垂直軸(13)上，第一鎖扣(14)、第二鎖扣(15)焊接在第一直角面(20)上，第三鎖扣(16)焊接在第二直角面(21)上，第一鎖扣(14)、第二鎖扣(15)、第三鎖扣(16)在垂直方向上重疊，將第四鎖扣(17)的插桿自上而下依次穿過第一鎖扣(14)、第三鎖扣(16)、第二鎖扣(15)的圓環(huán)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巢式固定好氧反硝化菌耦合沉水植物在湖泊修復(fù)中的裝置，其特征在于:所述的第一鎖扣(14)、第二鎖扣(15)、第三鎖扣(16)均為不銹鋼質(zhì)地的圓環(huán)，第四鎖扣(17)穿過圓環(huán)的不銹鋼具柄插桿。
【文檔編號】C02F3/34GK205556239SQ201620188997
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年3月11日
【發(fā)明人】吳振斌, 王川, 周巧紅, 賀鋒, 張雪琪, 武俊梅, 徐棟
【申請人】中國科學(xué)院水生生物研究所