CN101708901A - 一种小型水体水华生态防治的器具及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水体水华生态防治的器具及制备方法，植物抑藻单元由干燥植物体碎片、耐水小网眼麻袋、耐水尼龙绳构成，耐水小网眼麻袋用耐水尼龙绳封口并系于主绳上；藻菌生物膜净水单元由多孔性高分子轻质悬浮填料、藻菌生物膜、耐水尼龙绳、耐水小型尼龙网袋组成，耐水小型尼龙网袋系于多孔性高分子轻质悬浮填料底部，耐水尼龙绳一端系于多孔性高分子轻质悬浮填料顶部，另一端系于主绳上。a、从野外采集的完整菖蒲植株洗净后自然风干；b、将步骤a所得的菖蒲干燥植物体粉碎成碎片，装入麻袋；c、采用多孔性高分子轻质悬浮填料；d、将填料进行剪裁；e、预处理；f、植物抑藻单元与藻菌生物膜净水单元组合。原料易得、成本低、无二次污染，效果明显。

Description

一种小型水体水华生态防治的器具及制备方法

技术领域

本发明属于水环境治理及生态修复技术领域，更具体涉及一种小型水体(池塘、城市人工景观水体)水华生态防治器具，同时还涉及一种小型水体水华生态防治器具的制备方法。本发明适用于小型富营养化水体中水华的生态控制以及水体的生态修复。

背景技术

水体富营养化是当前世界水环境的普遍性问题。经济的快速增长给各种天然水体带来沉重的负荷，在外来物质和内源污染的综合作用下，水体中营养盐过剩，结果导致水体处于富营养化状态。日趋严重的水体富营养化导致藻类异常增殖，水华频繁出现，影响水体功能和水生生态系统的结构。此外，一些水华藻类会释放藻毒素，藻毒素通过食物链的传递影响人类和其他动物的生理健康。对于小型水体，因其水量较少(平均深度不超过3m，面积几十至几百平方米)，相对封闭，生态群落较为简单而导致其水体自净能力较弱，更易遭受浮游藻类爆发所带来的危害。水体富营养化所导致的水华实质上是生态系统退化问题，应该以生态的理念、思路、方法来探索治理水域污染的新途径。

富营养化水体中浮游藻类的过量增殖危害巨大，因此如何有效地控制水华藻类是人们一直关注的课题。迄今，水体中抑制藻类生长的方法主要有物理法、化学法、动物捕食法等技术。化学技术是通过化学药剂(统称杀藻剂)来控制水中藻类的繁殖，常见的杀藻剂有硫酸铜和有机农药等。化学除藻技术虽能立竿见影，但它不可避免的破坏生态平衡并造成二次污染。物理除藻技术和传统的生物捕食除藻则存在着操作时间长、难度大、费用高和不易控制等缺点，因而限制了它们的推广应用。近十年来，人们通过对水生植物次生代谢产物的研究揭示出水生植物的化感抑藻效应，从而为寻找生态方法治理水华提供了新的思路。

化感作用即广泛存在于生物之间的化学作用关系，也就是通常所说的相生相克作用。化感生物通过合成并释放对目标生物具有强大生理调节活性的化学物质，影响目标生物的生长、发育和繁殖。水生或陆生植物化感抑藻是防治富营养化水体中浮游藻类过度增殖的一种生物手段。近年来，利用水生植物来控制富营养化水体中有害藻类的爆发性繁殖已经成为该领域的热点和前沿。抑藻水生植物普遍存在于自然水体中，容易栽种或移植，其释放的化感物质多为次生代谢产物，能在自然条件下短期降解。利用水生植物化感抑藻具有生态危险性低，副作用小和抑制效果明显等优点。众多研究表明，沉水植物中的穗状狐尾藻、金鱼藻等；挺水植物中的石菖蒲、芦苇等；浮水植物中的凤眼莲、满江红等；陆生植物中的大麦秸秆、黑麦草等都能对不同的浮游藻类产生显著的抑制效果。

目前该领域的研究多集中于活体水生植物化感抑藻的实验室研究，而对收获后的干燥水生植物体进行水华防治实践却少见报道。与活体植物相比，干燥植物体在储存、运输、处理和使用等方面具有优势，且一些干燥植物体如大麦、水稻和玉米的秸秆均具有很强的抑藻能力，其中将大麦秸秆直接投入水体中抑制藻类的方法，已被应用于生态修复工程。利用干燥植物体进行浮游藻类控制具有以下优点：①作用对象范围广，效果显著。目前发现多种水生陆生植物能够对多种水华藻类产生抑制效果，对有毒蓝藻的抑制效果最佳。②安全性高，滞后效应小。大多数化感物质为植物所产生的次生代谢产物，在自然水体中容易降解，可为水生无脊椎动物及鱼类安全食用，对其他大型藻无危害，因此对水体自然生物群落几乎不产生影响，不会给生态环境带来过重的负面压力和影响。③经济成本低廉。具有化感抑藻能力的植物来源广泛，容易获得，且无能耗无需看护，可降低环境治理的费用。④实际操作简易可行。向目标水体中投放干燥植物体简单易行，无需专业技术人员便可施工，利于普及，各地区均可推广使用。⑤对于水体水质有明显促进作用，可有效提高水体透明度。

菖蒲(Acorus calamus)是天南星科多年生挺水草本植物，在我国南北各省均有分布，常见于浅水池塘、水沟及溪涧湿地处。研究发现，菖蒲在活体状态和干燥植物体状态下能够对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)和斜生栅藻(Scendesmus obliquus)等水华藻类产生化感抑制作用，表现出较佳的水华防治能力。因此，可开发利用菖蒲干燥植物体进行富营养化水体的生态修复，旨在为小型水体中水华的生态防治提供新思路。

藻菌生物膜技术是一种污染水体原位净化技术，藻菌生物膜载体又称为“人工水草”。它通过在富营养化水体中铺设多孔高分子材料制成的人工载体，为大型藻类、细菌提供生长场所，使其在生长过程中吸收水体中氮、磷等营养物质，减轻甚至消除水体的富营养化污染。藻菌生物膜是一种高效共生系统，对污水的净化兼有藻、菌的协同作用。藻菌生物膜技术主要适用于受污染的湖泊、水库、河流等以及水质变劣的喷泉、鱼塘等天然水体水质的改善，尤其是适合于城内小型景观水体的水质改善工程。

藻菌生物膜一般具有以下特点：①纯惰性材质，亲和于水体生态环境，在水中性质稳定，不会分解或反应，对自然环境无任何污染，且材料成本低廉，来源广泛；②高比表面积，能为丝状藻类、菌类提供充足的生长面积，以达到较高的净水效率；③多孔性结构，为微生物群落提供适宜的生存环境并形成理想的微A/O处理环境。

藻菌生物膜技术运用于污染水体治理始于上世纪末，属于新型污染水体原位处理技术。目前为止，技术较为成熟的藻菌生物膜有美国梅瑞地安水生科技公司开发的“阿科蔓生态基”和中国科学院水生生物研究所研制的“人工水草-藻菌生物膜”。使用上述两种藻菌生物膜技术均能够快速有效的对富营养化水体进行治理修复，并能长期维护水体水质，此外，还具有投资费用低、安装管理简单、见效快等优点，并能兼容水产养殖、景观建设等，为各种自然和人工水体的治理、维护提供了新途径。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种小型水体水华生态防治的器具，该器具由植物抑藻单元和藻菌生物膜净水单元两部分组成，其中植物抑藻单元是以大型植物与浮游藻类之间相生相克关系为理论基础，通过大型植物所释放的次生代谢产物有效控制富营养水体中浮游藻类的过度增殖；藻菌生物膜净水单元则是通过在富营养化水体中铺设多孔高分子材料制成的人工载体，为大型藻类、细菌提供生长场所，并通过其新陈代谢作用同化水体中过量氮、磷等营养物质，减轻甚至消除水体的富营养化污染。该器具以生态的方法进行水华防治，两单元搭配合理，绿色环保，无二次污染，制作成本低廉，工艺简单，施工简便，无需看护，适用寿命长，可重复使用。

本发明的另一个目的是在于提供了一种小型水体水华生态防治器具的制备方法，方法工艺简单，无能耗，材料来源广泛，成本低廉，适宜广泛推广。通过该器具的植物抑藻单元，向目标水体内释放抑藻活性强、生态安全性好的化感物质，有效预防和控制富营养化水体内浮游藻类的爆发性生长(叶绿素a抑制率最高达26.7％)；通过藻菌生物膜净水单元上大型水藻和细菌的生长，形成微生态群落，全方位净化水体，高效去除水体中过量营养盐改善水质(TP和NH₄ ⁺-N的去除率分别为25.5％和36.8％)，增加水体能见度和增强水体景观欣赏美感，且无二次污染。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种简易悬挂式水华生态防治器具，它包括三个部分：主绳、植物抑藻单元和藻菌生物膜净水单元：植物抑藻单元由化感植物干燥体碎片(如：菖蒲碎片、野艾蒿碎片、芦苇碎片及大麦秸秆碎片)、耐水小网眼麻袋、耐水尼龙绳构成，其中干燥植物体装于耐水小网眼麻袋之中，耐水小网眼麻袋用耐水尼龙绳封口并系于主绳上；藻菌生物膜净水单元由多孔性高分子轻质悬浮填料、藻菌生物膜、耐水尼龙绳、耐水小型尼龙网袋组成，其中藻菌生物膜附着在多孔性高分子轻质悬浮填料表面，耐水小型尼龙网袋系于多孔性高分子轻质悬浮填料底部，耐水尼龙绳一端系于多孔性高分子轻质悬浮填料顶部，另一端系于主绳上；在使用时主绳两端固定于岸上，确保牢固。(所述的多孔性高分子轻质悬浮填料为聚乙烯、聚丙烯多孔性轻质悬浮填料)

一种小型水体水华生态防治器具的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)植物抑藻单元的构建：

a.原料准备：将从野外采集的完整菖蒲植株洗净后自然风干5～8d，含水率低于35％，至于阴凉通风处保存；

b.原料装袋：将步骤a所得的菖蒲干燥植物体粉碎成碎片(碎片大小以不从麻袋出泄露为宜)，装入耐水性和耐腐蚀性较好的麻袋，每袋装入菖蒲干燥植物体3～5kg，麻袋用绳状柔性材料封口；

(2)藻菌生物膜净水单元的构建：

a.材料准备：采用多孔性高分子轻质悬浮填料(如：聚乙烯、聚丙烯多孔性轻质悬浮填料)作为藻菌生物膜载体。

b.材料加工：将多孔性高分子轻质悬浮填料进行剪裁，并在其一端固装绳状柔性材料(如：轻质尼龙绳)，另一端固装袋状柔性材料(如：耐水小型尼龙网袋)；

c.预处理：将大型净水藻(如：水绵藻、水网藻)于大型培养箱中采用WC培养基培养，再将剪裁好的多孔性高分子轻质悬浮填料置于培养箱内，使其作为载体悬浮于箱内培养液中，培养6～10天，载体上出现气泡标志着藻膜在载体单元上形成；

(3)植物抑藻单元与藻菌生物膜净水单元的组合：

主绳选取强度较高的耐水尼龙绳，用于悬挂植物抑藻单元与藻菌生物膜净水单元。植物抑藻单元与藻菌生物膜净水单元，交替排列悬挂于主绳上，每个抑藻袋和藻菌生物膜载体相互间隔0.8～1.2m，连接方式为轻质耐水尼龙绳。主绳长度依据目标水体大小而定，抑藻袋与藻菌生物膜载体吃水深度依据目标水体深浅而定。

其中，可以使用小网眼的尼龙网袋、带孔编织袋、麻袋作为抑藻干燥植物体(包括菖蒲、野艾蒿、芦苇、大麦秸秆)的载体，袋子大小根据实际需要而定，可在袋口打孔穿入耐水绳索，用于抑藻袋与主绳的连接。装入麻袋的植物干燥体碎片大小以略大于装袋网眼为宜，确保与治理水体有最大接触面积。可使用的抑藻干燥植物体有：菖蒲、艾蒿、芦苇、大麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆等，其中各种植物干燥体可任意组合，掺混使用。

多孔性高分子轻质悬浮填料采用性质稳定、耐水耐腐蚀、柔韧性好、比表面积大、微生物附着性好的聚乙烯或聚丙烯半软性填料，尺寸大小根据治理水体需要而定，其两端固装的绳状柔性材料可选用轻质尼龙绳，袋装柔性材料可选用网眼较小的尼龙网袋。净水藻可选用水绵藻、细颤藻、水网藻以及栅裂藻，在光照强度2700～29001x，明暗比12∶12～14∶10，温度22～26℃条件下培养。

该水华防治器具的使用步骤是：

A.将挂有植物抑藻单元和藻菌生物膜净水单元的主绳跨度悬挂于治理水体上方，根据水域面积及污染程度确定主绳长度、植物抑藻单元与藻菌生物膜净水单元数量。主绳两端固定于岸上，确保牢固。

B.在4月底、5月初将植物抑藻单元放入目标水体，确保抑藻袋浸没于水面，水华藻类为寻求最大光合作用通常聚集在水体表层，故抑藻袋吃水深度不宜过大，水面浸没即可。抑藻单元内的干燥植物体可通过释放化感物质，有效抑制水体中微囊藻的过度增殖，有效预防水华爆发。

C.藻菌生物膜净水单元下部的袋装柔性连接内可放置适重石块，确保其在水体中垂直展开，不发生剧烈波动。藻菌生物膜净水单元吃水深度比植物抑藻单元深0.8～1.2m，达到对水体的深层净化作用(图-1所示)。大型丝状藻类、细菌可附着在多孔性悬浮填料的表面生长并形成生物膜，成为互利共生的微生态群落，且生物膜老化脱落后可水体中天然菌群分解。

D.若目标水体中已存在数量较多的水华藻，可同时配以喷洒菖蒲干燥体的水提取液加速杀灭微囊藻。菖蒲干燥体水提取液的制备方法为：取30kg干燥菖蒲植物体，用100L清水浸泡5～7d后取清液，可通过普通农药喷洒器具进行喷洒作业。

本发明与现有除藻技术相比，具有以下优点：

1.本发明中植物抑藻单元中的干燥植物体均为天然植物，来源广泛，相比于人工合成的化学杀藻剂更安全，成本更低廉，且对人畜和其他水生生物无毒害作用，无二次污染。此外，绿色高效地利用了一些农产品的废弃产物，如麦秆，植物残体等，实现了废物资源化，可取得较为可观的经济效益和社会效益。

2.与向目标水体栽种净水植物、化感抑藻植物或浮床技术相比，该方法在原材料运输、储存及施工方面更加简单易行。

3.本发明中藻菌生物膜净水单元的材料为多孔性高分子轻质悬浮填料，其材质为惰性高分子材料，性质稳定，无污染，材料来源广泛，成本低廉，对大型藻类、净水细菌具有较好的吸附性能，经过预处理后能更快的在污染水体中形成生物膜。

4.本发明中将两种不同单元组合，发挥各单元的优点，使抑藻袋中植物体有效克制富营养化水体中占据主导地位的水华藻，间接强化了藻菌生物膜净水单元上大型藻和净水细菌竞争能力，促进藻菌生物膜的形成，可对污染水体进行协同净化。两种单元的组合比单一植物抑藻单元或藻菌膜净水单元能取得更佳的净水效果。

5.本发明使用寿命长(2～5年)，可重复使用(每35d需更新袋内干燥植物体)，植物残渣可回收用于农业堆肥，实现资源循环利用。

6.本发明中两种单元的运输、组合、施工简单方便，使用过程无污染无能耗，且无需看护。

7.该悬挂式器具的承载能力、挂膜能力以及抗冲击能力视待治理污染水体具体情况而定，可通过适度改变植物抑藻单元数量和藻菌生物膜净水单元尺寸来达到治理效果与治理成本的最佳平衡。

8.该悬挂式水华防治器具制作工艺简单、能耗低、成本低、性质稳定、施工方便，适宜广泛推广。

综上所述，本发明的方法绿色环保，制作简单，经济实用，可以有效的预防小型水体内浮游藻类的过量增殖，改善富营养化水体的水质状况，提高景观价值，对于生态环境、经济和社会的可持续发展具有重要的意义。

附图说明

图1为一种小型水体水华生态防治的器具(悬挂式)结构示意图。

其中：1-主绳；2-植物抑藻单元；3-藻菌生物膜净水单元

图2为植物抑藻单元结构示意图。其中：1-主绳；4-耐水尼龙绳；5-耐水小网眼麻袋；6-干燥植物体碎片(如：菖蒲、野艾蒿、芦苇、大麦秸秆)

图3为藻菌生物膜净水单元结构示意图。其中：1-主绳；4-耐水尼龙绳；7-藻菌生物膜；8-耐水小型尼龙网袋(内装适重石块)；9-多孔性高分子轻质悬浮填料

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明：

实施例1：

一种适用于小型水体的简易悬挂式水华生态防治器具，它包括三个部分：主绳(1)、植物抑藻单元(2)和藻菌生物膜净水单元(3)，其中：植物抑藻单元(2)由具有抑藻化感活性的干燥植物体碎片(6)、耐水小网眼麻袋(5)、耐水尼龙绳(4)构成，其中植物干燥植物体碎片(6)装于耐水小网眼麻袋(5)之中，耐水小网眼麻袋(5)用耐水尼龙绳(4)封口并系于主绳(1)上；

藻菌生物膜净水单元(3)由多孔性高分子轻质悬浮填料(9)、藻菌生物膜(7)、耐水尼龙绳(4)、耐水小型尼龙网袋(8)(内装适重小石块)组成，其中藻菌生物膜(7)附着在多孔性高分子轻质悬浮填料(9)表面，耐水小型尼龙网袋(8)(内装适重小石块)系于多孔性高分子轻质悬浮填料(9)底部，耐水尼龙绳(4)一端系于多孔性高分子轻质悬浮填料(9)顶部，另一端系于主绳(1)上；在实际使用时主绳1两端固定于岸上，确保牢固。

所述的具有化感抑藻能力的植物种类包括：菖蒲、野艾蒿、芦苇、大麦秸秆，不同植物干燥体含水率为：菖蒲、芦苇(＜35％)；野艾蒿(＜20％)；大麦秸秆(＜5％)；藻菌生物膜净水单元(3)包括多孔性高分子轻质悬浮填料(9)和藻菌生物膜(7)，藻菌生物膜(7)附着在多孔性高分子轻质悬浮填料(9)表面。植物抑藻单元中的装袋为耐水耐腐蚀的小网眼麻袋(5)，内装菖蒲碎片(6)。小网眼麻袋(5)口打孔穿绳(4)(细耐水尼龙绳)，可系于主绳(1)实现悬挂。多孔性高分子轻质悬浮填料(9)为聚乙烯或聚丙烯半软性填料。每条主绳(1)上悬挂植物抑藻单元(2)12～15只、藻菌生物膜净水单元(3)10～15只，其中，每个藻菌生物膜净水单元(3)中的多孔性高分子轻质悬浮填料(9)长50～80cm、宽10～30cm、厚0.5～0.8cm，植物抑藻单元(2)与藻菌生物膜净水单元(3)的组合如表-1所示。

实施例2：

一种小型水体水华生态防治器具的制备方法，具体包括以下步骤：

A、植物抑藻单元(2)的构建：

a、原料准备：将采集的完整菖蒲植株、野艾蒿、大麦秸秆洗净后自然风干5～8d，使菖蒲含水率低于35％；野艾蒿含水率低于20％；大麦秸秆含水率低于5％，风干后植物体至于阴凉通风处保存；

b、原料装袋：将步骤a所得的干燥植物体粉碎成碎片(6)(碎片大小以不从麻袋中泄露为宜)，装入耐水性和耐腐蚀性较好的小网眼麻袋(5)，每袋装入菖蒲干燥植物体3～5kg或野艾蒿干燥植物体3～5kg或大麦秸秆3～5kg，麻袋(5)用细耐水尼龙绳(4)封口；

B、藻菌生物膜净水单元(3)的构建：

a、材料准备：采用多孔性高分子轻质悬浮填料(9)(聚乙烯轻质多孔性悬浮填料，或聚丙烯轻质多孔性悬浮填料)作为藻菌生物膜载体。

材料加工：将多孔性高分子轻质悬浮填料(9)进行剪裁，并在其一端固装耐水尼龙绳(4)，另一端固装耐水小型尼龙网袋(8)(内装石块)；

b、预处理：将大型净水藻(水绵藻或水网藻)于大型培养箱中采用WC培养基培养(配方见表-2)，再将剪裁好的多孔性高分子轻质悬浮填料置于培养箱内，使其作为载体悬浮于箱内培养液中，培养6～10天，藻菌生物膜载体(聚乙烯轻质多孔性悬浮填料)上出现气泡标志着藻膜(7)在载体单元上形成；

C、植物抑藻单元(2)与藻菌生物膜净水单元(3)的组合：

主绳(1)选取强度较高的耐水尼龙绳作为悬挂植物抑藻单元(2)与藻菌生物膜净水单元(3)的载体，植物抑藻单元(2)与藻菌生物膜净水单元(3)交替排列悬挂于主绳(1)上，以耐水尼龙绳(4)为连接材料，每个植物抑藻单元(2)和藻菌生物膜净水单元(3)相互间隔0.8～1.2m。主绳(1)长度依据目标水体大小而定，植物抑藻单元(2)与藻菌生物膜净水单元(3)吃水深度依据目标水体深浅而定。

其中，可以使用小网眼的尼龙网袋、带孔编织袋、麻袋作为抑藻干燥植物体(菖蒲、野艾蒿、麦杆)的载体，袋子大小根据实际需要而定，可在袋口打孔穿入耐水绳索，以便强化抑藻袋与主绳的连接。袋内的植物干燥体碎片大小以不从袋中泄露为宜，确保与治理水体有最大接触面积。可使用的抑藻干燥植物体有：菖蒲、艾蒿、芦苇、大麦秸秆等，其中各种植物干燥体可任意组合，掺混使用。

多孔性高分子轻质悬浮填料采用性质稳定、耐水耐腐蚀、柔韧性好、比表面积大、微生物附着性好的聚乙烯或聚丙烯半软性填料，尺寸大小根据治理水体需要而定，其两端固装的绳状柔性材料可选用轻质耐水尼龙绳，袋装柔性材料可选用网眼较小的耐水尼龙网袋。净水藻可选用水绵藻、细颤藻、水网藻以及栅裂藻，在光照强度2700～29001x，明暗比12∶12～14∶10，温度22～26℃条件下培养。

表1.悬挂式水华防治器具细合方案

表2WC培养基成分

实施例3：

1.前期准备：

(1)现场调查：试验地点为武汉大学内一人工景观湖，水域面积约为500m²，平均水深2m，现已受中度富营养化污染；

(2)原料制备：植物抑藻单元中的菖蒲采自武汉市城郊一菖蒲种植园；艾蒿采集自郊区荒地；大麦秸秆取自郊区粮食生产基地，植物采集后洗去附着淤泥，置于室外风干10～15d；风干后粉碎成残体碎片；装袋使用粗制小网眼耐水麻袋；与主绳之间的柔性链接采用耐水尼龙绳；悬挂式水华防治器具中的藻菌生物膜净水单元以聚乙烯(或聚丙烯)半软性多孔填料为原料；藻菌生物膜净水单元与主绳之间采用轻质耐水尼龙绳作为连接材料；

(3)聚乙烯(或聚丙烯)半软性多孔填料的处理：按表1中尺寸，将聚乙烯(或聚丙烯)半软性多孔填料进行剪裁，在两端打孔，一端系上耐水尼龙绳，另一端系上网眼较小的耐水尼龙网袋。

2.悬挂式水华防治器具的制作阶段：

(1)按表1中所述定量称取各种植物碎片，分别装袋；

(2)藻菌生物膜载体单元预处理：将水绵藻接种于大型培养箱，使用WC培养基(WC培养基成分如表2所述)，在光照强度为28001x，明暗比14∶10，温度为22℃的条件下进行培养。将剪裁好的聚乙烯(或聚丙烯)半软性多孔填料置于培养箱内，使其悬浮于箱内培养液中，培养6～10天，载体上出现气泡标志着藻膜在载体单元上形成。

(3)部件组装：分别将植物抑藻单元和藻菌生物膜净水单元上部的耐水尼龙绳的一端系于主绳上，确保固定，其中植物抑藻单元和藻菌生物膜净水单元交替排列，两单元之间间距为0.8～1.2m；

(4)配套菖蒲干体水提液的制备：取30kg菖蒲干燥植物体，置于100L水桶，避光浸泡4～6d后取清液，灌装喷洒器具使用。

3.放入水体

(1)于4月底将6条上述长度为35m的悬挂式器具交错放入水体，确保植物抑藻单元浸没于目标水体且处于水体表层，藻菌生物膜净水单元在水体中垂直铺展；

(2)悬挂式器具使用30天，期间气温15～26℃，并有2次中等规模降雨。植物抑藻单元和藻菌生物膜净水单元稳定悬挂于主绳上，抑藻袋无明显破损及腐蚀；藻菌生物膜净水单元上水绵藻长势良好，形成绿色覆膜。在实验期间，每2d向植物抑藻单元附近水域喷洒菖蒲干燥体提取液50L，以强化抑藻效果。

(3)对试验前后该人工湖的水质分析显示，试验前该水体中叶绿素a浓度为23.66μg·L^-1，TP质量浓度为0.47mg·L^-1，NH₄ ⁺-N质量浓度为1.33mg·L^-1；试验后水体中叶绿素a浓度为17.35μg·L^-1，TP质量浓度为0.35mg·L^-1，NH₄ ⁺-N质量浓度为0.84mg·L^-1。叶绿素a的抑制率为26.7％；TP和NH₄ ⁺-N的去除率分别为25.5％和36.8％。结果表明，悬挂式器具对该富营养化水体中浮游藻类的控制以及对水体净化取得了较好的效果。

实施例4：

1.前期准备：

(1)现场调查：试验地点为武汉市市郊某池塘(水域面积400m²，平均水深2.5m)，池塘受中度富营养化污染，每年春末、夏季浮游藻类过量繁殖，水体生态破坏严重；

(2)原料准备：植物抑藻单元中的菖蒲采自武汉市城郊一菖蒲种植园；艾蒿采集自郊区荒地；大麦秸秆取自郊区粮食生产基地；植物采集后洗去附着淤泥，置于室外风干10～15d；风干后粉碎成残体碎片；装袋使用粗制耐水小网眼麻袋；与主绳之间的柔性链接采用耐水尼龙绳；藻菌生物膜净水单元以聚乙烯(或聚丙烯)半软性多孔填料为原料；藻菌生物膜净水单元与主绳之间的连接材料采用轻质耐水尼龙绳；

(3)对聚乙烯(或聚丙烯)半软性多孔填料的处理：按表1中尺寸将聚乙烯(或聚丙烯)半软性多孔填料进行剪裁，在两端打孔，一端系上耐水尼龙绳，另一端系上网眼较小的耐水尼龙网袋。

2.悬挂式水华防治器具的制作阶段：

(1)按表1中所述定量称取各种植物碎片，分别装袋；

(2)藻菌生物膜净水单元预处理：将水绵藻接种于大型培养箱，使用WC培养基(WC培养基成分如表2所述)，在光照强度为2800lx，明暗比14∶10，温度为22℃的条件下进行培养。将剪裁好的聚乙烯(或聚丙烯)半软性多孔填料置于培养箱内，使其悬浮于箱内培养液中，培养6～10天，载体上出现气泡标志着藻膜在载体单元上形成。

(3)部件组装：分别将植物抑藻单元和藻菌生物膜净水单元上部的耐水尼龙绳系于主绳上，确保固定，其中植物抑藻单元和藻菌生物膜净水单元交替排列，两单元之间间距为0.8～1.2m；

(4)配套菖蒲干体水提液的制备：取30kg菖蒲干燥植物体，置于100L水桶，室温避光浸泡4～6d后取清液，灌装喷洒器具使用。

3.放入水体：

(1)于4月底将8条上述长度为30m的悬挂式器具交错放入水体，确保植物抑藻单元浸没于目标水体且处于水体表层，藻菌生物膜净水单元在水体中垂直铺展；

(2)悬挂式器具使用35天，期间气温14～27℃，并有3次中等规模降雨。植物抑藻单元和藻菌生物膜净水单元稳定悬挂于主绳上，抑藻袋无明显破损及腐蚀；藻菌生物膜净水单元上水绵藻长势良好，形成绿色覆膜。在实验期间，每2d向植物抑藻单元附近水域喷洒菖蒲干燥体提取液50L，以强化抑藻效果。

(3)对试验前后该池塘的水质分析显示，试验前该水体中叶绿素a浓度为27.34μg·L^-1，TP质量浓度为0.55mg·L^-1，NH₄ ⁺-N质量浓度为1.83mg·L^-1；试验后水体中叶绿素a浓度为20.65μg·L^-1，TP质量浓度为0.42mg·L^-1，NH₄ ⁺-N质量浓度为1.24mg·L^-1。叶绿素a的抑制率为24.5％；TP和NH₄ ⁺-N的去除率分别为23.6％和32.2％。结果表明，悬挂式器具对该池塘中水华的防控取得了较好的效果，并清除水体中过量的营养盐。

主绳的长短和抑藻袋的大小、数量可以根据景观和水体需要而定，对发明效果没有影响。

净水藻种可选用水绵藻、细颤藻、水网藻以及栅裂藻，分别采用WC培养基、HGZ培养基、BBM培养基和SE培养基，本实施例中选用净水效果好的水绵藻，在WC培养基中培养。

Claims (7)

1.一种小型水体水华生态防治的器具，它包括主绳(1)、植物抑藻单元(2)和藻菌生物膜净水单元(3)，其特征在于：植物抑藻单元(2)由干燥植物体碎片(6)、耐水小网眼麻袋(5)、耐水尼龙绳(4)构成，其中干燥植物体碎片(6)装于耐水小网眼麻袋(5)之中，耐水小网眼麻袋(5)用耐水尼龙绳(2)封口并系于主绳(1)上；藻菌生物膜净水单元(3)由多孔性高分子轻质悬浮填料(9)、藻菌生物膜(7)、耐水尼龙绳(4)、耐水小型尼龙网袋(8)组成，其中藻菌生物膜(7)附着在多孔性高分子轻质悬浮填料(9)表面，耐水尼龙网袋(8)系于多孔性高分子轻质悬浮填料(9)底部，耐水尼龙绳(4)一端系于多孔性高分子轻质悬浮填料(9)顶部，另一端系于主绳(1)上；主绳(1)两端固定于岸上。

2.根据权利要求1所述的一种小型水体水华生态防治的器具，其特征在于：所述的多孔性高分子轻质悬浮填料(9)为聚乙烯或聚丙烯半软性填料。

3.根据权利要求1所述的一种小型水体水华生态防治的器具，其特征在于：所述的主绳(1)上悬挂植物抑藻单元(2)和藻菌生物膜净水单元(3)12～15只；其中每个藻菌生物膜净水单元(3)的多孔性高分子轻质悬浮填料(9)长50～80cm、宽10～30cm、厚0.5～0.8cm。

4.根据权利要求1所述的一种小型水体水华生态防治的器具，其特征在于：所述的干燥植物体碎片(6)为菖蒲、野艾蒿、芦苇、大麦秸秆植物碎片。

5.根据权利要求1所述的一种小型水体水华生态防治的器具，其特征在于：所述的藻菌生物膜(7)为水绵藻、水网藻覆膜。

6.权利要求1所述的一种小型水体水华生态防治器具的制备方法，其步骤是：

A、植物抑藻单元(2)的构建：

a、原料准备：将从野外采集的完整菖蒲植株洗净后自然风干5～8d，含水率低于35％，至于阴凉通风处保存；

b、原料装袋：将步骤a所得的菖蒲干燥植物体粉碎成碎片(6)，装入耐水性和耐腐蚀性的麻袋，每袋装入菖蒲干燥植物体3～5kg，麻袋用耐水尼龙绳(4)封口；

B、藻菌生物膜净水单元(3)的构建：

a、材料准备：采用多孔性高分子轻质悬浮填料(9)作为藻菌生物膜载体；

b、材料加工：将多孔性高分子轻质悬浮填料进行剪裁，并在其一端固装耐水尼龙绳(4)，另一端固装耐水小型尼龙网袋(8)；

c、预处理：将大型净水藻于培养箱中采用培养基培养，再将剪裁的多孔性高分子轻质悬浮填料置于培养箱内，作为载体悬浮于箱内培养液中，培养6～10天，载体上出现气泡标志着藻膜(7)在载体单元上形成；所述的大型净水藻为水绵藻、水网藻；

C、植物抑藻单元(2)与藻菌生物膜净水单元(3)的组合：

主绳(1)选取耐水尼龙绳，用于悬挂植物抑藻单元(2)与藻菌生物膜净水单元(3)，植物抑藻单元(2)与藻菌生物膜净水单元(3)交替排列悬挂于主绳上，每个植物抑藻单元(2)和藻菌生物膜净水单元(3)相互间隔0.8～1.2m，与主绳(1)之间的连接物为耐水尼龙绳(4)。

7.根据权利要求1所述的一种水体水华生态防治器具的制备方法，其特征在于：所述的抑藻干燥植物体碎片(6)包括菖蒲、野艾蒿、芦苇、大麦秸秆。

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