CN105016480B - 一种湖泊清淤后的水体稳定化控制方法 - Google Patents

一种湖泊清淤后的水体稳定化控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种湖泊清淤后的水体稳定化控制方法，其步骤：（1）对进行清淤处理的湖泊做清淤前及清淤中水质检测，监控清淤过程中湖泊水质的变化，计算微生物投放量；（2）清淤工作完成后进行稳定化控制操作，向水体按量投加活化后的复合净水微生物菌剂，监控水质变化，调整投菌方案；所投复合微生物是经过筛选的微生物制剂，同时所投微生物能抑制病原菌生长，促进底泥微生态系统的修复；（3）根据水质情况选择使用辅助修复，曝气设备、微生物絮凝剂的投入；（4）施工完成后，继续监控水质，做好后期水质维护工作。有效的解决了底泥清淤造成的各种环境问题，快速的降解了清淤后释放的营养盐，保证了清淤后水体的稳定性。

Description

一种湖泊清淤后的水体稳定化控制方法
技术领域
该技术属于生态环境科技、污染湖泊河流修复技术领域，更具体涉及一种湖泊清淤后的水体稳定化控制方法。
背景技术
近几十年来，随着工业、农业的发展以及对水资源不合理的利用，我国浅水湖泊及河流多数已经富营养化或正在富营养化中。富营养化湖泊水质差、透明度低、蓝藻频发，严重影响着人们的生活生产。对富营养化湖泊的治理是当今社会面临的一个重大课题。
底泥疏浚技术是目前应用最广泛的富营养化湖泊治理技术之一，能直接快速地将污染底泥从湖泊彻底清除、快速改善水质、增加湖库容积。但底泥疏浚存在一定的环境风险，如造成底泥的重悬浮，短期内使营养盐大量释放而使水质快速恶化，造成蓝藻爆发；清淤还会破坏湖泊底泥的微生态系统，使湖泊自净能力降低。针对底泥疏浚产生的一系列问题，目前主要的控制方法包括清淤船只设备的改进、清淤精度的提高、清淤季节的选择等；还包括清淤时通过物理化学方式降低营养盐的释放及扩散，如投加明矾或其他絮凝剂、利用泥沙拦网或增铺细卵石等。然而这些措施只能在一定程度上降低底泥疏浚的负面影响，无法从根本上消除底泥疏浚引起的各类环境问题，对于已释放的营养盐及破坏的生态系统也没有控制修复作用。本发明即是针对这些问题提出的。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种湖泊清淤后的水体稳定化控制方法，方法易行，操作简便，有效的解决了底泥清淤造成的各种环境问题，快速的降解了清淤后释放的营养盐，修复了遭到破坏的底泥生态系统，提升了湖泊的自净能力，保证了清淤后水体的稳定性。
为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：
一种湖泊清淤后的水体稳定化控制方法，包括以下操作步骤：
(1)对进行清淤处理的湖泊做清淤前及清淤中水质检测，密切监控清淤过程中湖泊水质的变化，水质指标包括总氮、总磷、氨氮、CODMn、叶绿素；评定营养盐释放量及藻细胞密度，即以上水质指标在清淤过程中的增加量；划分需要进行清淤后水体稳定化控制的临界点，当TN>2mg/L、TP>0.1mg/L，叶绿素Chl-a>0.06mg/L时即要进行水体稳定后控制；计算微生物投放量并确定投放方式。
所述的该步骤(1)中微生物的投放方式的确定是根据清淤过程中释放出的营养盐浓度及微生物降解曲线计算出微生物的种类、投加量及投加间隔时间，具体计算公式为：上层微生物剂量使用公式：式中W—菌剂使用量(吨)；V—表示菌剂使用范围内的湖水体积(m3)；N—表示所用菌剂种类数；C—表示湖水中所需菌数的浓度(CFU/m3)；T—表示治理时间(d)；t—表示菌剂在水体中的作用时间(d)；m—表示单位菌剂中所含菌数(CFU/吨)；Kw—污染系数；底层微生物剂量使用公式：式中WD—底层菌剂使用量(吨)；VD—水底污染层的体积(m3)；N—表示所用菌剂种类数；C—表示单位体积所需菌数的浓度(CFU/m3)；T—表示治理时间(d)；t—表示菌剂在水底的作用时间(d)；m—表示单位菌剂中所含菌数(CFU/吨)；KD—底层污染系数，投放量在102～106CFU/mL菌浓度之间；
(2)清淤工作完成后立即进行稳定化控制操作，即向水体按一定方式一定量投加活化后的复合净水微生物菌剂，并监控水质变化情况，随时调整投菌方案。所投复合微生物是经过筛选的具有良好适应性及作用效果的微生物制剂，能快速适应水体环境，代谢转化由清淤扰动而释放出的营养盐，提高水体透明度，降低湖泊的富营养化风险；同时所投微生物能抑制病原菌生长，促进底泥微生态系统的修复，提升湖泊自净能力。
所述的该步骤(2)中复合微生物净水菌株主要分为底层微生物菌剂和上层净水微生物菌剂，上层净水微生物制剂投加到水体后，可以加速水体物质循环，发挥氧化、氨化、硝化、反硝化、固氮等作用，将动物的排泄物、残存饲料、水生生物残体、污水带入的有机物质等迅速地分解为二氧化碳、硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐等无毒无害的物质，对水体中的N、P进行转化，减少水体中的富营养化物质，抑制蓝藻生长，将水体中无法被植物直接利用的大分子污染物分解成小分子物质，供水生植物吸收，促进水生植被的恢复；底层微生物菌剂，主要用于改善水底厌氧环境，分解转化底泥长期积累的有毒物质并补充湖泊底层由清淤而受到破坏的微生物群落，迅速建立疏浚破坏的湖泊底层N、P释放平衡界面，吸收转化N，抑制底泥P释放，为后续水生植物的种植创造条件。底层及上层净水微生物菌剂主要包括光合细菌、枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、硝化细菌、反硝化细菌、乳酸菌、石油降解菌、重金属降解菌、低温菌其中的一种或二至十种的任意混合物。所述的上述各种菌剂都能在市场上购置。
所述的该步骤(2)中微生物菌剂的投加方式为：硝化细菌、乳酸菌、光合细菌在晴天上午(8－12点)投加；枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、反硝化细菌、低温菌、石油降解菌、重金属降解菌于下午(14－18点)投加；根据公式计算出的定量的活化好的菌剂均与湖水按任意比例混匀后均匀泼洒于湖面，具体比例以能将菌剂均匀投加为准则。
(3)根据水质情况选择使用辅助修复措施，如采用曝气设备(型号任选，只要能保证水体溶氧>2mg/L即可)、微生物絮凝剂(型号任选)的投入使用。曝气设备能增加水体溶氧水平，促进所投微生物及土著微生物的矿化作用，增强微生物对清淤释放出的营养盐的降解速率并促进水体硝化作用，促进氨氮的转化，降低蓝藻爆发的风险；微生物絮凝剂能进一步增加水体透明度，促进清淤释放的悬浮颗粒物的絮凝沉降。
所述的该步骤(3)中若湖泊溶氧低于2mg/l则考虑安装曝气设备。
所述的该步骤(3)中微生物絮凝剂为微生物发酵产物，絮凝效果良好且具有生物可降解性，无二次污染。
所述的微生物发酵即是指利用微生物，在适宜的条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程。微生物发酵生产水平主要取决于菌种本身的遗传特性和培养条件。发酵工程的应用范围有：⑴医药工业，⑵食品工业，⑶能源工业，⑷化学工业，⑸农业：改造植物基因；生物固氮；工程杀虫菌生物农药；微生物养料。⑹环境保护等方面。
(4)施工完成后，继续监控水质，做好后期水质维护工作及应急防护措施。
所述的该步骤(4)中维护期当水质恶化，即关键指标高于初设水体的限值时，补投微生物菌剂，平均每月投加一次，投菌量的计算同步骤(1)。确保清淤后水质长期保持稳定良好状态。
所述的该步骤(4)中应急方案主要包括暴雨、意外污染物的大量汇入等，可能造成水质快速恶化，此时向水体投加高浓度微生物菌剂，投加浓度为102～106CFU/mL，快速修复水质。
本发明和现有技术相比，具有以下优点和效果：
(1)本发明的核心为微生物对清淤扰动的修复，无二次污染、效果持久稳定、操作简单、成本低廉；
(2)本发明使用范围广，适用于各种湖泊河流清淤后的修复工程；
(3)本发明能从本质上消除污染，促进清淤后的生态恢复。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的具体实施方式做进一步的描述：
实施例1：
一种湖泊清淤后的水体稳定化控制方法，其步骤是：
(1)分别检测清淤前和清淤时湖水水质变化情况及湖泊水文条件，确定投菌种类及投菌量。该湖水面约5.3万m2，清淤前和清淤时都处于富营养状态，超过地表劣Ⅴ类水标准，清淤时水质明显恶化并有爆发蓝藻水华的危险。具体水质指标见表2。
(2)根据步骤(1)中的测定结果制定微生物投加种类及投菌量，具体见表1。
表1微生物菌剂投放种类及总量
所述的有机矿化类包括有机矿化芽孢杆菌、低温有机矿化菌；
所述的氮循环类包括硝化细菌、反硝化细菌、反硝化芽孢杆菌；
所述的水体生态调整类包括EM菌、光合细菌；
所述的底层生态调整类包括光合细菌、产乳酸芽孢杆菌，生态调整类细菌除了能降解污染物更重要的是能调节水体及底层生态环境，改善溶氧及pH，分泌多种维生素并抑制病原菌的生长，从而起到调整生态的作用。
所述的上述各种菌都能在市场上购置。
(3)水体稳定后施工期为60天，共施用底层微生物菌剂1.355吨，上层微生物菌剂0.3吨，每周投加一次共投菌8次。投菌前将硝化细菌活化3-4h，光合细菌活化1-2h，芽孢杆菌、反硝化细菌、乳酸菌活化1-2h。所述的光合细菌为芽孢杆菌、反硝化细菌、乳酸菌等其中的一种。
(4)用橡皮船装载活化好的菌液，并用任意比例的湖水稀释混匀，均匀地泼洒与湖面。本工程水体溶氧良好，未添加人工曝气设备。
(5)为了维护水质，治理结束后继续投放底层微生物菌剂0.6吨，上层微生物菌剂0.665吨，投加方式同步骤(3)、(4)。
(6)工程期间及结束后定期测量水质情况。
表2水质变化情况
由表2水质指标变化情况可看出，清淤过程中除了CODMn以外，总磷、氨氮、总氮、叶绿素含量均显著上升，说明清淤造成底泥扰动导致营养盐释放，使水质恶化、蓝藻爆发风险提高，利用本专利描述的方法经过为期两个月的治理后，水质各项指标明显下降，全面达到地表水Ⅳ类水标准，使得清淤后水体趋于稳定并进一步提升水质，控制了蓝藻的爆发。

Claims (1)

1.湖泊清淤后的水体稳定化控制方法，其步骤是：
(1)对进行清淤处理的湖泊做清淤前及清淤中水质检测，监控清淤过程中湖泊水质的变化，水质指标包括总氮、总磷、氨氮、CODMn、叶绿素；评定营养盐释放量及藻细胞密度，以上水质指标在清淤过程中的增加量；划分需要进行清淤后水体稳定化控制的临界点，TN>2mg/L、TP>0.1mg/L，叶绿素Chl-a>0.06mg/L时进行水体稳定后控制；计算微生物投放量并确定投放方式；
所述的微生物投放方式的确定是根据清淤过程中释放出的营养盐浓度及微生物降解曲线计算出微生物的种类、投加量及投加间隔时间，计算公式为：上层微生物剂量使用公式：式中W—菌剂使用量(吨)；V—表示菌剂使用范围内的湖水体积(m3)；N—表示所用菌剂种类数；C—表示湖水中所需菌数的浓度(CFU/m3)；T—表示治理时间(d)；t—表示菌剂在水体中的作用时间(d)；m—表示单位菌剂中所含菌数(CFU/吨)；Kw—污染系数；
底层微生物剂量使用公式：式中WD—底层菌剂使用量(吨)；VD—水底污染层的体积(m3)；N—表示所用菌剂种类数；C—表示单位体积所需菌数的浓度(CFU/m3)；T—表示治理时间(d)；t—表示菌剂在水底的作用时间(d)；m—表示单位菌剂中所含菌数(CFU/吨)；KD—底层污染系数，投放量在102～106CFU/mL菌浓度之间；
(2)清淤工作完成后进行稳定化控制操作，向水体按量投加活化后的复合净水微生物菌剂，监控水质变化，调整投菌方案，所投复合微生物是经过筛选的微生物制剂，同时所投微生物能抑制病原菌生长，促进底泥微生态系统的修复；
所述的复合微生物净水菌株分为底层微生物菌剂和上层净水微生物菌剂，上层净水微生物制剂投加到水体，加速水体物质循环，发挥氧化、氨化、硝化、反硝化、固氮作用，将动物的排泄物、残存饲料、水生生物残体、污水带入的有机物质分解为二氧化碳、硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐无毒无害的物质，对水体中的N、P进行转化，减少水体中的富营养化物质，抑制蓝藻生长，将水体中无法被植物直接利用的大分子污染物分解成小分子物质，供水生植物吸收，促进水生植被的恢复；
所述的底层微生物菌剂，用于改善水底厌氧环境，分解转化底泥长期积累的有毒物质并补充湖泊底层由清淤而受到破坏的微生物群落，建立疏浚破坏的湖泊底层N、P释放平衡界面，吸收转化N，抑制底泥P释放；
所述的底层及上层净水微生物菌剂包括光合细菌、枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、硝化细菌、反硝化细菌、乳酸菌、石油降解菌、重金属降解菌、低温菌其中的一种或二至十种的混合物；
所述的微生物菌剂的投加方式为硝化细菌、乳酸菌、光合细菌在晴天上午投加；枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、反硝化细菌、低温菌、石油降解菌、重金属降解菌于下午投加；根据公式计算出的定量的活化好的菌剂与湖水按任意比例混匀后均匀泼洒于湖面；
(3)根据水质情况选择使用辅助修复，曝气设备、微生物絮凝剂的投入；湖泊溶氧低于2mg/l安装曝气设备；微生物絮凝剂为微生物发酵产物；
(4)施工完成后，继续监控水质，做好后期水质维护工作；
所述的维护期水质恶化，指标高于初设水体的限值，补投微生物菌剂，平均每月投加一次。
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