CN102060387A

CN102060387A - 利用水葫芦治理污染水体的方法

Info

Publication number: CN102060387A
Application number: CN2010105514588A
Authority: CN
Inventors: 甘光明; 曲怡; 焦翼飞
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2010-11-18
Publication date: 2011-05-18

Abstract

本发明涉及一种利用水葫芦治理污染水体的方法，是在污染水体种植占水体面积5％-40％的水葫芦；水葫芦种植区域设置水泵，将水葫芦净化后的水经输送系统排至其它水域，其它受污染的水循环流入水葫芦种植区；在水泵进水口设置拦坝拦截水葫芦，在拦坝内、输送系统出水口以及输送系统内设置强力曝气系统；在水葫芦种植区的水体底部设置温和曝气系统以提高水体的溶氧；在水葫芦种植区放养鱼类和螺蚌类；移走富余水葫芦，回收利用。输送系统的入水口设在水葫芦种植区或岸边，出水口设置在污染水体其它水域。输送系统是设置在水体内，沿着水体循环方向设置的管道或者设置在水体外围的渠道。经本发明净化的水体水质提高、可抑制蓝藻暴发，且不会形成二次污染。

Description

利用水葫芦治理污染水体的方法

技术领域

本发明是一种利用水葫芦原位生态修复污染水体的方法，属于污水治理和环境保护领域。

背景技术

在污染的水体中的化学需氧量(COD)、悬浮物(SS)、氮、磷和重金属往往严重超标，对水体生态系统造成严重影响，从而限制了水体的利用，在污染水体的下风口和湖湾、河湾附近等静水区域，极易积聚、暴发蓝藻，进而对水生生态系统造成毁灭性的破坏。目前，对污染水体综合治理主要要有物理法、化学法和生物法，或者是三大类方法的综合使用。对于污染的江河湖泊和大的库、塘等庞大水体生态修复治理才是根本。

放养鲢鱼、鳙鱼、草鱼和特定藻类(申请号：200710071817、200710071824、200710071829)联合控藻和蚌类、螺类虑食性净化水质的的方法，是利用了牧食食物链的原理来减少水体中的藻类和有机物，但是，鲢鱼、鳙鱼和蚌类、螺类都是虑食性或腐食性动物，其存在的前提就是要水中存在较高密度的藻类，才能保证其正常生长，这就决定了这种方式不能完全控制水体质量。同时，在污染水体，藻类生长旺盛，水体的含氧量昼夜波动很大，鲢鱼、鳙鱼是好氧性鱼类，所需氧浓度大，这容易造成鲢鱼、鳙鱼在低氧时间段窒息死亡。而且污染水体的N、P严重超标，即使是饲养密度很大的鲢鱼、鳙鱼和螺类、螺类，也很难有效降低污染水体N、P的含量。再次，在污染严重的水域，根本就不适合鲢鱼、鳙鱼和蚌类、螺类的生长。

设置种植水生植物的人工湿地(申请号：200710156754、200810124330)，可以过滤、沉淀、去除大量的藻类和N、P等污染水体的含量，但是前提是需要面积可观的陆地面积，而目前，多数富营养水体就是因为陆地面积因工业、农业和养殖业的扩张造成的，增加和培植人工湿地，成本巨大。

在富营养化水体建立浮岛，在浮岛上种植不同类型的植物，如黑麦草(申请号：200510060450)、佛手蔓绿绒和叶喜林芋(申请号：200510027080)等可以吸收水中的N、P并遮蔽光线抑制蓝藻，但是浮岛往往具有一个固定的面积，水生植物的生长只能局限在浮岛这个小范围内，如果大规模使用，将需要大量的浮岛材料，而这些浮岛材料的制备、回收是个庞大的工程，而且浮岛和浮岛上生长的植物往往连在一起，在机械化收集浮岛上的植物时，往往会使浮岛损坏。

种植苦草(申请号：03144202)、大茨藻(申请号：200410065661等沉水植物，也可因营养和光线的竞争减少蓝藻发生，并从一定程度上净化水质，但是是沉水植物，有根部和底泥相连，不易打捞，且含水量特别大，不利于规模化处理。且苦草、藻类等水生植物大量繁殖后以打捞不及时或在冬季死亡，容易对水体造成更为恶劣的二次污染

种植菱等水生浮叶植物、田菁(申请号：03139848)等挺水植物治理富营养化水体，只能种植在污染水体的浅滩，在治理面积上受到限制，浮叶植物和挺水植物的根部生长在底泥中，打捞收集不方便。菱等水生浮叶植物，总体产量不高，且不能规模化采集，对水体N、P的吸收相当有限。像田菁类的植株根部有含氮根瘤，能固定空气中的N，大量种植，容易导致水体的N含量增加，不利于水体的净化。

水葫芦生长极快，在适宜条件下，可在五天时间里，使其生物量增加一倍，在其生长过程中，可以强烈吸收氮、磷，使水体富营养化得以根本缓解。水葫芦发达的根系可以过滤、吸附、吸收水体中的有机物和悬浮物，减少化学需氧量(COD)、悬浮物(SS)和含量，从而使水体的透明度增加。水葫芦大量生长后，可以使水中的藻类缺少阳光而大大降低繁殖速度，并死亡沉淀，也可使部分有机物沉淀，从而也可降低水体的浑浊度，增加水体的透明度。蓝藻经常爆发的区域种植水葫芦后，可以抑制蓝藻对光线、营养的利用，可以抑制蓝藻的发生。利用水葫芦(凤眼莲)治理富营养化水体(申请号：01108743、200310117541、200710029516)，目前只有单纯种植、打捞水葫芦和处理水葫芦的静态处理，这只能使水葫芦治理的范围局限在水体的一小块区域，且长期在某一个特定区域种植水葫芦，因营养和光线的竞争，将严重抑制藻类生长，而水体的溶氧主要来自藻类的光合作用，这容易导致该水体缺氧，容易对水中鱼类等水生生物带来毁灭性打击，从而造成性质更为恶劣的二次污染，国内夏季水葫芦成灾的报道就多源于此。水葫芦大量繁殖才能快速、大量吸收水中的N、P，如果仅仅依靠鹅类等动物吃食(申请号：200510038462)，需要修建大面积的饲养场和相应相关设施。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用水葫芦治理污染水体的方法。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：一种利用水葫芦治理污染水体的方法，其特征在于在污染水体内种植水葫芦；在水葫芦种植区域设置水泵，将水葫芦净化后的水经输送系统排至其它水域，其它受污染的水再循环流入水葫芦种植区；在水泵进水口设置拦坝，在拦坝内、输送系统出水口、输送系统内设置强力曝气系统；在水葫芦种植区的水体底部设置温和曝气系统；在水葫芦种植区放养鱼类和螺蚌类；移走富余水葫芦，回收利用。

前述的利用水葫芦治理污染水体的方法，其特征在于所述的水葫芦种植在污染水体下风口的湖湾、河湾，水葫芦的种植面积占水体面积的5％-40％。

前述的利用水葫芦治理污染水体的方法，其特征在于在所述的输送系统的入水口设在水葫芦种植区或岸边，出水口设置在污染水体其它水域，是设置在水体内，沿着水体循环方向设置的管道或者设置在水体外围的沟渠。

前述的利用水葫芦治理污染水体的方法，其特征在于强力曝气系统是由一组以上集中安置的大功率增氧机组成，温和曝气系统是由若干组并联的小型微孔充气泵构成。

所述的放养各种鱼类和螺蚌类，是指鲢鱼、鳙鱼这些虑食性鱼类，鲤鱼和鲫鱼这些底栖性杂食鱼类，田螺、河蚌这些腐食性和虑食性螺蚌类，青鱼这些食螺类的鱼类，乌鱼和鲶鱼这些肉食性鱼类，这些动物直接或间接悬浮有机物或藻类为食，其排泄物中的N、P有利于水葫芦吸收。

本发明具有的特点以及效果：本发明利用水泵输出水葫芦底部经净化的水体，通过设置在水体下或岸边的输送系统输送到其他的水域，加强水的循环，便于污染水体的彻底净化；污染水流经水葫芦种植区域，藻类被水葫芦吸附、过虑、并沉淀、死亡，水体的藻类含量降低，避免了蓝藻的暴发；拦坝用于拦截水葫芦，便于水葫芦的打捞，避免水泵入口的堵塞，打捞上岸的水葫芦可以加工成饲料、工艺品或者直接发酵产生沼气，避免水葫芦的二次污染；利用曝气系统对水体增氧，抑制藻类生长，并且满足水生生物和水葫芦根部的耗氧，避免因其缺氧死亡而造成二次污染；水体的悬浮物、藻类被鱼类和螺类牧食后，代谢物更有利于水葫芦的吸收。经本发明处理过的污染水体，水质透明度明显提高、COD、氮、磷、重金属、农药等物质的含量将显著降低，水体的含氧量增加，可以用于水体的景观水、生活用水、水中和水上活动用水，使治理水体质量提高1-2个等级以上。

附图说明

图1是本发明实施例1中玄武湖实施本发明的布局图；

图2是本发明实施例1中的立体布置图。

具体实施方式

现以南京玄武湖为例，详细解析本发明的技术方案。

图1为玄武湖的构型图，参照图1所示，玄武湖湖岸呈菱形，周长约10公里，占地面积6555亩，水面约5520亩，平均水深为1.3m，照这个标准，湖水的总容量大约480万吨。湖内有4个岛，分别为翠洲、梁洲、樱洲和菱洲，各岛之间有桥或堤相通，把湖面分成3大片。近二十年来，玄武湖水体中的化学需氧量(COD)、悬浮物(SS)、氮、磷和重金属严重超标，对水体生态系统造成严重影响，经常暴发蓝藻。据统计，2005年9-10月，玄武湖湖水平均透明度仅为25.6厘米，化学需氧量的平均值高达为44.6mg/L。2009年4～6月份玄武湖营养物总磷浓度为0.45～0.61毫克/升，总氮浓度值为2.67～3.97毫克/升，而IV类水的总磷、总氮浓度标准分别为0.1毫克/升和1.5毫克/升，与污染的IV类水相比，总磷和总氮严重超标。目前，已经采用的治理方式有：放养水草、虑食性鱼类(玄武湖公园管理处实施)、污水截留(南京市政实施)、清除湖底底泥(玄武湖隧道施工时实施)、撒高岭土沉淀蓝藻(十运会前实施)、喷洒降解有机物的酶制剂(上海三爱公司实施)，这些方式均只能暂时缓解玄武湖的水质和蓝藻暴发，在相应措施实施1-2年后，蓝藻往往再次光临玄武湖。目前，缓解玄武湖污染的重要方式是通过两个自来水厂每天最多引28万吨长江水冲洗玄武湖。但是长江水的N、P含量高，这无异于为玄武湖变相“施肥”。上述治理，均是采用单一手段治理，而湖泊污染治理是一个综合的、全面的治理。对于玄武湖的水体污染治理，生态治理才是根本。

水葫芦种植区的设置：水葫芦种植在梁洲、翠洲、樱洲和菱洲之间的湖湾，该湖湾基本在湖心，是整个玄武湖的污染严重区域，也是夏季和秋季玄武湖东南部的下风口。水葫芦种植面积500-1000亩，占玄武湖水面积的9％-18％。

输送系统的设置：首先把玄武湖各岛之间的桥孔除菱洲与湖岸之间的、靠近湖岸一侧的桥孔之外全部封闭，另在翠洲和和岸边的堤坝间新开设一个人工桥孔，并在翠洲和梁洲的堤坝间、翠洲和岸边的堤坝间设置两组大功率的水泵，两组大功率的抽水泵日泵水量在25-100万吨，使其达到可使水体5-20天完成一个循环，同时埋设5-100米长的管道，把水葫芦种植区经净化的水经水泵泵入管道，流入梁洲和翠洲以北的湖水中，水泵启动一段时间后，湖水整体逆时针流动。

参照图2所示，拦坝的设置：在离水泵进水口10-20米的距离朝向水葫芦种植区的位置设置封闭性拦坝，拦坝由水泥钢筋柱、水泥预制板和拦网组成，水泥钢筋柱固定在水底，水泥预制板扣在水泥钢筋柱上面，形成一个可供车辆和水葫芦打捞机械设备通行、打捞的通道，拦网由钢丝网或尼龙网组成，固定在水泥钢筋柱上，其网径在1.0-15cm，拦坝的高度高出水面0.5-1.0米；在水泵工作时，大量的水葫芦将汇集在围栏外，便于水葫芦的打捞。

曝气系统的设置：强力曝气系统是集中安置的大功率充气式增氧机，分别设置在距离水泵进水口5-10米的位置、管道出水口5-20米的位置以及在樱洲与岸边之间新开设的桥孔和菱洲与岸边之间的桥孔，各设置2-4组增氧机，调整增氧机的功率，使流过增氧机的水体溶氧达到5mg/L以上。温和曝气系统呈带状或点状分布在水葫芦种植区的水底，由小型充气泵构成，充气泵数量以所有充气泵满负荷工作后，能保证水葫芦种植区的水中溶氧达到5mg/L以上为计，如果水中含氧量在1-2mg/L时，就启动温和曝气系统。

水生生物培育系统：放养虑食性的鲢鱼和鳙鱼，底栖杂食性的鲫鱼、鲤鱼，底栖肉食性的青鱼，螺蚌类等底栖软体动物和少量乌鱼等凶猛性肉食鱼类。

水葫芦采集：打捞富余的水葫芦，使水葫芦保持占水体5％-40％的面积。在玄武湖东北边的池塘里，修建1-3个水葫芦沼气发酵池，收集的水葫芦除了部分送往养殖场，其余的在粉碎或直接至水葫芦发酵池发酵，做肥料使用。玄武湖东北边的池塘剩余部分可建成水葫芦在南京的越冬池。

玄武湖的水体经本方案处理后，在当年使玄武湖的水体透明度从2005年的应急处理前的25.6厘米增加50厘米以上的景观娱乐用水的C类标准，而2005年应急处理后，水体透明度仅仅为42.7厘米；水体的COD值从2005年的应急处理前的44.6mg/L降至20.0mg/L以下的三类水标准，而2005年应急处理后，水体COD值仅仅降低至21.6mg/L。水体的总N含量从2009年4～6月份的2.67～3.97mg/L，降至1.0mg/L以下的三类水标准，总P含量从2009年4～6月份的0.45～0.61mg/L，降至0.1mg/L以下的三类水标准。本方案不占用陆地面积，可使玄武湖水质得到持续根本的好转，还可从根本上杜绝蓝藻的发生。

Claims

1.利用水葫芦治理污染水体的方法，其特征在于在污染水体内种植水葫芦；水葫芦种植区域设置水泵，将水葫芦净化后的水经输送系统排至其它水域，其它受污染的水循环流入水葫芦种植区；在水泵进水口设置拦坝，在拦坝内、输送系统出水口以及输送系统内设置强力曝气系统；在水葫芦种植区的水体底部设置温和曝气系统；在水葫芦种植区放养鱼类和螺蚌类；移走富余水葫芦，回收利用。

2.根据权利要求1所述的利用水葫芦治理污染水体的方法，其特征在于所述的水葫芦种植在污染水体下风口，水葫芦的种植面积占水体面积的5％-40％。

3.根据权利要求1所述的利用水葫芦治理污染水体的方法，其特征在于在所述的输送系统的入水口设在水葫芦种植区或岸边，出水口设置在污染水体其它水域。

4.根据权利要求1或3所述的利用水葫芦治理污染水体的方法，其特征在于在所述的输送系统是设置在水体内，沿着水体循环方向设置的管道或者设置在水体外围的渠道。

5.根据权利要求1所述的利用水葫芦治理污染水体的方法，其特征在于强力曝气系统是由一组以上集中安置的大功率增氧机组成，温和曝气系统是由若干组并联的小型微孔充气泵构成。