CN104817185B - 生物网膜、底栖滤食动物和沉水植物协同净化水质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对富营养化水体进行生态净化的方法，包括使用生物网膜拦截颗粒物并供附着藻类和微生物生长，悬挂底栖滤食动物，用于快速滤除浮游藻类，提高水体透明度，种植密度合适的高效沉水植物，用于抑制沉积物再悬浮，保障水体长期维持清水状态。本发明在综合已有的生物水质净化技术的基础上，通过布设生物网膜，对垃圾和大颗粒污染物进行拦截，为附着藻类和微生物提供附着基质；在生物网膜上悬挂底栖滤食动物，对浮游藻类和附着藻类残体进行滤除，快速提高水体透明度，为沉水植物的定植提供条件；配置合理种类和密度的沉水植物，抑制沉积物再悬浮，控制水体营养盐含量，从而达到净化水质并长期维持清水状态的目的。

Description

生物网膜、底栖滤食动物和沉水植物协同净化水质的方法

技术领域

本发明属于生态修复技术领域，一种生物网膜、底栖滤食动物和沉水植物协同净化富营养化水质的方法。

背景技术

随着人类活动加剧，生活污水、工业尾水、农业污水排放量日益增加，水体的富营养化趋势日益严重。全球范围内30%-40%的湖泊、水库遭受不同程度的富营养化影响，而中国富营养化湖泊水体的比例在20世纪80年代至90年代的十年间，由原来的41%上升到了77%。富营养化水体的显著特征是浮游植物生物量显著增加，甚至爆发藻类水华，导致水体浑浊，水质恶化。

沉水植物是浅水湖泊重要的初级生产者，是湖泊的物质和能量循环中关键的一环。沉水植物通过吸收水体中的营养盐、促进营养盐沉降、抑制沉积物释放营养盐等作用，能够显著降低水体中的营养盐含量，维持水体清澈。反过来，沉水植物的生长也需要充足的光照进行光合作用。富营养化水体浑浊，透明度下降，沉水植物无法生长。

底栖滤食动物能够通过滤食作用，去除水体中的有机颗粒，包括藻类的活体和死体，从而迅速提高水体透明度，为沉水植物的生长提供条件。生物膜能够为附着生物的生长提供介质。附着生物是包括藻类、细菌、真菌、无脊椎动物、以及无机和有机碎屑在内的附着在基质上的复杂的微型生物群落。是湖泊生态系统重要的组成部分。附着生物能够有效降低水体溶解性N和P的含量，抑制浮游藻类生长，协同底栖滤食动物为沉水植物的生长提供条件。

修复或构建健康合理的水生生态系统，让水体恢复自净能力，是成功修复富营养化水体的关键。与国外相比，我国的水生态修复常常忽视湖泊生态系统结构和功能的复原，利用暴气、絮凝、清淤和沉淀等物理和化学手段，难以维持长久的清水态效果。基于此，本发明提出了一种生物网膜、底栖滤食动物和沉水植物协同净化水质的技术方案。在水生植被消失的区域，通过人工介质建立附着生物膜并放养底栖滤食动物，待水体透明度提高之后，配置合理的沉水植物，沉水植物成功构建后，能够长期维持水体清水状态。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的技术目的在于设计一种生物网膜、底栖滤食动物和沉水植物协同净化水质的技术方法，在综合已有的水质净化生物方法的基础上，针对浅水生态系统的特点，通过构建生物网膜和底栖滤食动物，迅速提高水体透明度，为沉水植物的恢复提供条件；合理配置沉水植物，从而达到长期维持清水状态的目标。

具体技术方案为：

一种生物网膜、底栖滤食动物和沉水植物协同净化水质的技术方法，包括以下步骤：

（1）在需要生物净化的河道或者湖泊，选取比较开阔的水域，每隔5米布设一根竹桩，围成一个长方形或者正方形；方形的对角线也同样距离布设竹桩和网膜；

（2）竹桩上挂网膜，网膜由泡沫浮子牵引，每隔2米一个泡沫浮子；

（3）网膜的垂直方向的中点处悬挂竹笼，竹笼中放置滤食动物，每隔0.5m悬挂一个竹笼；

（4）网膜之间的空白水域配置沉水植物，外围配置冠层型沉水植物，中间配置草甸型沉水植物。

本发明所述的水域为不能封闭施工的河道或者较大的浅水湖面。

本发明所述的竹桩为直径5-15cm的竹桩，优选直径10cm的；高度视水位高度而定，一般超过水位5cm。

本发明所述的网膜为孔径2.83-8.48mm之间的，优选2.83mm的；长度为竹桩框围区的外围和对角线，高度与水位平或略高于水面。

本发明所述的浮子为直径10-20cm的泡沫浮子，优选10cm的。

本发明所述的竹笼为方形细竹片编制，长宽高为15*10*45cm³；从上到下分割为3层，每层15cm高。

本发明所述的底栖滤食动物为双壳无齿蚌，规格为200g每只；每个竹笼放3只，每层1只。

本发明所述的冠层型沉水植物为轮叶黑藻；草甸型沉水植物为密刺苦草。

本发明的有益效果在于，依据富营养化水体存在的主要问题，即水体浑浊，藻类爆发，沉水植物无法生长等，首先利用生物膜和底栖滤食动物对水体进行生物方法的滤除，提高水体透明度；此后合理配置沉水植物，达到长期稳定净化水质的作用。通过该方法的应用，达到提高透明度，营造适宜沉水植物生长的环境，持续净化水质，长期维持清水态生态景观。

本发明通过布设生物膜、放置底栖滤食动物、合理配置沉水植物等措施，对富营养化水体进行生态净化。投资少，易操作，见效快，效果持久，能推动富营养化水体生态修复技术的进展。

附图说明

图1一种生物网膜、底栖滤食动物和沉水植物协同净化水质的技术布局示意图；

图2为竹笼示意图；

其中，1为1为竹桩；2为生物网膜；3为浮子；4为草甸型沉水植物；5为挂底栖滤食动物的竹笼；6为冠层型沉水植物。5-1为挂钩；5-2为竹笼外框；5-3为底栖滤食动物。

具体实施方式

实施例1 生物网膜、底栖滤食动物和沉水植物协同净化河道水质的方法

如图1所示的生物网膜、底栖滤食动物和沉水植物协同净化河道水质的布局，包括周围界定边界的竹桩1、固定在竹桩上的生物网膜2，牵引生物网膜的浮子3，草甸型沉水植物4，挂底栖滤食动物的竹笼5，冠层型沉水植物6。

其中，所述的竹桩1直径10cm，高度超出水位5cm，每隔5米布设一根；根据河流通航和泄洪需要，竹桩框围区域沿岸边成长方形，宽度视河道宽度而定，一般不超过河道宽度的1/3；长方形的对角线也每隔5m布设一根竹桩。

所述的生物网膜2为孔径2.83mm的尼龙网，沿竹桩围成的长方形和对角线布设，遇竹桩用尼龙绳固定在竹桩上；高度与水位平。

所述的浮子3的形状圆形，直径10cm，泡沫材料，每隔0.5m绑定一个浮子在生物网膜上。

所述的挂底栖滤食动物的竹笼5为15cm×10cm×45cm的方形细竹片编制的笼子；从上到下分割成3层，每层放置2只底栖滤食动物；用所述的5-1挂钩挂在生物网膜的垂直中点处；所述的底栖滤食动物5-3为双壳无齿蚌，规格为200g每只。

所述的草甸型沉水植物4为生物量贴近地面、根较多的沉水植物，优选密刺苦草。种植面积不低于框围区的80%，生物量不低于3kg/m²。

所述的冠层型沉水植物6为生物量沿水柱均匀分布，根较少的沉水植物，优选轮叶黑藻。种植面积不高于框围区的20%，生物量不低于3kg/m²。

根据实际监测的数据，当沉水植物生物量达到3000g/m²、底栖滤食动物 (双壳类)生物量达到700g/m²、生物膜网面积达到2m²/m³时，对水体悬浮物的去除效率可以达到270mg/d/m³。

实施例2 生物网膜、底栖滤食动物和沉水植物协同净化自然湖泊水质的方法

如图1所示的生物网膜、底栖滤食动物和沉水植物协同净化富营养化湖泊水质的布局，包括周围界定边界的竹桩1、固定在竹桩上的生物网膜2，牵引生物网膜的浮子3，草甸型沉水植物4，挂底栖滤食动物的竹笼5，冠层型沉水植物6。

其中，所述的竹桩1直径15cm，高度超出水位5cm，每隔5米布设一根；根据需要治理的富营养化湖泊的实际情况，框围区宽度视湖泊面积和水深而定，一般不低于水深2米以下水域的80%的面积；框围区可以分割成多个正方形或者长方形，对角线也每隔5m布设一根竹桩。

所述的生物网膜2为孔径8.48mm的尼龙网，沿竹桩围成的长方形和对角线布设，遇竹桩用尼龙绳固定在竹桩上；高度与水位平。

所述的浮子3的形状圆形，直径10cm，泡沫材料，每隔0.5m绑定一个浮子在生物网膜上。

所述的挂底栖滤食动物的竹笼5为15cm×10cm×45cm的方形细竹片编制的笼子；从上到下分割成3层，每层放置2只底栖滤食动物；用所述的5-1挂钩挂在生物网膜的垂直中点处；所述的底栖滤食动物5-3为双壳无齿蚌，规格为200g每只。

所述的草甸型沉水植物4为生物量贴近地面、根较多的沉水植物，优选密刺苦草。种植面积不低于框围区的80%，生物量不低于3kg/m²。

所述的冠层型沉水植物6为生物量沿水柱均匀分布，根较少的沉水植物，优选轮叶黑藻。种植面积不高于框围区的20%，生物量不低于3kg/m²。

实施例3 生物网膜、底栖滤食动物和沉水植物协同净化人工湖泊水质的方法

如图1所示的生物网膜、底栖滤食动物和沉水植物协同净化富营养化湖泊水质的布局，包括生物网膜2，草甸型沉水植物4，挂底栖滤食动物的竹笼5，冠层型沉水植物6。新建的湖泊没有沉积物，生物网膜和底栖滤食动物可以直接放置在湖泊底层。

其中，所述的生物网膜2为孔径8.48mm的尼龙网，平铺在湖泊底部；铺设面积不低于湖泊面积的10%。

所述的底栖滤食动物的竹笼5为15cm×10cm×45cm的方形细竹片编制的笼子；从上到下分割成3层，每层放置2只底栖滤食动物；所述的底栖滤食动物为双壳无齿蚌，规格为200g每只。所述的底栖滤食动物竹笼每隔1m放置一个，可直接放置在湖泊底部，也可放置在生物网膜上。

所述的草甸型沉水植物4为生物量贴近地面、根较多的沉水植物，优选密刺苦草。种植面积不低于框围区的80%，生物量不低于3kg/m²。

所述的冠层型沉水植物6为生物量沿水柱均匀分布，根较少的沉水植物，优选轮叶黑藻。种植面积不高于框围区的10%，生物量不低于3kg/m²。

上述各种案例中，当水体持续较清之后，可以移除底栖滤食动物、生物网膜、浮子和竹桩，只保留沉水植物。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种生物网膜、底栖滤食动物和沉水植物协同净化水质的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在富营养化的水体中布设竹桩；

（2）在竹桩上悬挂生物网膜；所述的生物网膜接触沉积物的一端固定在石笼上，石笼内装满石块，用于固定生物网膜；生物网膜上端系有浮子，牵引生物网膜，使其保持直立在水中；

（3）在网膜垂直中间位置上悬挂放置有底栖滤食动物的竹笼；

（4）在生物网膜围成的区域内种植沉水植物；所述的沉水植物紧贴生物膜的为少根而生物量大的冠层型沉水植物，生物网膜围成的区域内部为多根而生物量较小的草甸型沉水植物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的竹桩每隔5米布设一根，围成一个长方形或者正方形；方形的对角线也以同样距离布设竹桩和网膜。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的生物网膜为孔径2.83～8.48mm的尼龙网；生物网膜两端固定在竹桩上。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的底栖滤食动物为体重50～200g的背角无齿蚌；背角无齿蚌放在竹笼中，悬挂在生物网膜的中间位置；每隔0.5米悬挂一笼。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的冠层型沉水植物为黑藻，所述的草甸型沉水植物为苦草。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的竹桩为直径5-15cm的竹桩，高度超过水位5cm。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的竹桩为直径10cm的竹桩。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的竹笼为方形细竹片编制，长宽高为15*10*45cm³；从上到下分割为3层，每层15cm高。