CN106630193A - 一种利用微生物制剂治理蓝藻水华的生物综合防治方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用微生物制剂治理蓝藻水华的生物综合防治方法，包括以下步骤：1)观察水体判断水华爆发级别；2)检测水质、藻类和微生物三个方面情况；3)进行多种生物菌种复配和原水激活，然后进行人工机械投加微生物控藻制，所述微生物控藻剂主要包括以下成分：芽孢菌、硝化细菌和光合细菌，总菌量在2×10¹⁰CFU/mL，有效活菌大于5×10⁹CFU/mL。本发明的有益效果：绿色、安全，无二次污染，适用于各类河道、湖泊、池塘、暗渠、景观水域所产生的水华防治。

Description

一种利用微生物制剂治理蓝藻水华的生物综合防治方法

技术领域

本发明属于环境技术领域，具体涉及一种利用微生物制剂治理蓝藻水华的生物综合防治方法。

背景技术

水华就是淡水水体中藻类大量繁殖的一种自然生态现象，是水体富营养化的一种特征，主要由于生活及工农业生产中含有大量氮、磷、钾的废污水进入水体后，蓝藻(严格意义上应称为蓝细菌)、绿藻、硅藻等藻类成为水体中的优势种群，大量繁殖后使水体呈现蓝色或绿色的一种现象。

人们在夏季所观测到河(湖)面出现的蓝藻水华暴发，一般是在高温季节、强光条件和风平浪静时等特定环境条件的产物。如果在显微镜下观测，就可以发现，在此之前水体中已悬浮有大量的微囊藻群体。一旦气象与水文条件适合，微囊藻群体上浮、聚集在水表面形成水华，而表层以下水体中藻类的群体却明显减少。因此可以推断，在水华形成前后，同一水柱中的叶绿素总量可能并没有很大变化，在大多数情况下，这种突然出现的水华只不过是已存在、分散在水体中的藻类群体在适宜条件下的上浮、聚集、迁移至水面，在局部河(湖)区聚集，并为人们肉眼所见的过程，而非藻类在短时间内连续的快速生长所致。因此，蓝藻水华的出现，从表观现象上看确实是瞬时的暴发，但是其本质却显然有一个逐渐发展与形成过程，是藻类生物量在水体中的一个逐渐增加的缓慢并可以预测的过程。其前提条件仍然是水体中已经存在较大的藻类生物量。准确地说，目前一般提及的暴发仅仅描述了短时间内大量水华蓝藻群体的空间位置的改变，主要是从水体中上浮到水体表层，或是由于风的作用，在河岸的局部地区大量聚集，而不是生物量的“巨变”。

下表为蓝藻生长及水华形成的主要阶段及主导影响因子。

基于蓝藻生长及水华形成的理论，如果要有效控制夏季蓝藻水华，就不能等到其已经形成巨大生物量，并且在城市河(湖)随风到处漂移扩散后再采取措施，到那时，需要付出的人力物力将会大大增加。而应该在蓝藻越冬休眠或春季复苏这些藻类生命过程中最薄弱的环节，即藻类大量繁殖形成水华之前，采取更加有针对性的措施来抑制蓝藻的生长，在藻类大量复苏生长前对其进行削减，就有可能达到事半功倍的效果。

截至目前，针对蓝藻防治的方法主要是物理方法、化学方法和生物方法。物理方法主要是机械打捞，直接从水体中打捞、收集水华藻，减少生物量，以阻止水华的蔓延，并缓解水体的负荷；化学方法主要是在水体中投放杀藻剂以杀死藻细胞。常用的化学制剂主要有硫酸铜、高锰酸盐、硫酸铝、高铁酸盐复合药剂、液氯等。这类物质通过抑制藻类的各种酶的活性而产生作用。虽然能够快速地产生作用，但是化学制剂带来的很多“后遗症”。化学制剂本身往往都存在毒副作用，造成二次污染，对水体生物影响很大，使用化学药剂后的河道不利于生物恢复；生物处理方法主要利用生物制剂快速抑制藻类的生长繁殖。它的作用机理是从自然环境里筛选出来对藻类生长有抑制效果的微生物经过驯化培养而成。生物制剂中含有十几种驯化的活性微生物和有益菌的代谢酶，产品一旦投入水体，产品中所含有的丰富的特选微生物便迅速分布在水体之中，以水中营养物质(主要是氮、磷)为食物，快速并大量生长繁殖，与水中的藻类竞争营养源，从而使藻类缺乏营养死亡。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用微生物制剂治理蓝藻水华的生物综合防治方法，本发明中采用的高效复合微生物控藻剂中菌的含量是国内同类产品菌株含量的十倍以上。本发明具有处理效率高、无二次污染、绿色、安全、高效等优点，弥补了现有物理法和化学法治理技术的不足之处。

本发明通过引入微生物竞争机制和微生物净水机制，辅助科学实验手段、人工机械操作方法来应对水华治理的。微生物的竞争机制表现在微生物与藻类形成对氮磷营养物质的竞争关系，减少藻类可利用的营养物质的总量，从而抑制藻类的生长。微生物的净水机制表现在微生物分解各种污染物为自身生长与活动提供能量与生长因子。水体中污染物不断被去除，水质得到净化。

本发明主要通过以下步骤来实现的：首先观察水体判断水华爆发级别；其次检测水质、藻类和微生物三个方面情况；最后进行多种生物菌种复配和原水激活，然后进行人工机械投加微生物控藻剂。

一种利用微生物制剂治理蓝藻水华的生物综合防治方法，包括以下步骤：

1)调查：调查目标水体的补水水量和水质、是否有雨污排口、缓流区、水体周边是否有绿地、农田，对于农田要考虑是否有农药的污染，重点是暴雨天气，重点调查雨水排口和水体藻类生长情况；

观察水体藻类生长情况主要通过感官进行判断水华爆发的级别，一级：水体浅绿色；二级：水体深绿色，肉眼可以看到星点状分布藻类；三级：水体深绿色，肉眼能看到絮状物；四级：水体深绿色，肉眼能看到絮状物，同时水面出现少量漂浮的藻类；五级：水体深绿色，肉眼能看到絮状物，同时水面出现大量漂浮的藻类，呈膜状；

2)检测：主要测水质、藻类和微生物三个方面。水质检测常规指标主要包括氮、磷、生化需氧量和表征藻类数量的叶绿素-a的浓度；藻类检测常规指标主要包括水体中藻类种属与浓度；微生物检测种属和浓度；

藻类爆发的一般指标限值：氮含量大于0.2-0.3ppm，生化需氧量大于10ppm，磷含量大于0.01-0.02ppm，表征藻类数量的叶绿素-a含量大于10μg/L；

3)通过步骤1)和2)问题诊断结果，进行多种生物菌种复配和激活，然后采用人工机械方式进行投加；

①高效复合微生物控藻剂的投加，所述高效复合微生物控藻剂主要包括以下成分：芽孢菌、硝化细菌和光合细菌，总菌量在2×10¹⁰CFU/mL，有效活菌大于5×10⁹CFU/mL，芽孢菌、硝化细菌和光合细菌的菌株比例为5:3:2，芽孢杆菌具有很强的降解有机磷能力，芽孢柑橘和硝化细菌同时可以有效降解河水中的COD、BOD和氨氮；所述高效复合微生物控藻剂50公斤/桶，3个月保质期，复合微生物菌剂均为天然微生物，不含基因突变或基因重组产物，不含致病菌，不会带来生物安全性问题；

根据水华爆发的级别初步判断的高效复合微生物控藻剂投加浓度分别为：一级水华投加浓度为0.1ppm～0.5ppm，二级水华投加浓度为0.6ppm～1.0ppm，三级水华投加浓度为1.1ppm～1.5ppm，四级水华投加浓度为1.6ppm～2.0ppm，五级水华投加浓度为2.1ppm～2.5ppm；

②高效复合微生物控藻剂的激活：复合微生物制剂均属浓缩高效菌种制剂，每次投加前需将相应量的微生物制剂与河水按1：200重量比进行稀释，再投加活化剂与将微生物控藻剂充分混合，活化剂及生物营养剂，主要包括红糖、糖蜜一类的营养物质，所述活化剂和微生物控藻剂按照1:10重量比投加，在适宜阳光照射的条件下进行产品活化，激活周期为1天，该方法主要保证微生物达到最佳效果，提高微生物成活率；

③通过上述两小步确定完投加量和浓度后，利用操作平台船，承载喷洒设备沿河喷洒投加，喷洒工具为喷枪，喷洒最远距离为5米；

④微生物控藻制剂完成喷洒作业后，船尾安装曝气机，驾船沿河道往返形式多次对水体进行循环增氧曝气，同时很好的将微生物与水体进行混合接触。

本发明的有益效果为：

本发明中采用的高效复合微生物控藻剂中菌的含量是国内同类产品菌株含量的十倍以上。本发明具有处理效率高、无二次污染、绿色、安全、高效等优点，弥补了现有物理法和化学法治理技术的不足之处。

附图说明

图1为水温监测曲线图；

图2为COD柱状图；

图3为氨氮柱状图；

图4为总磷柱状图；

图5为透明度柱状图；

图6为叶绿素柱状图；

图7为溶解氧柱状图。

具体实施方式

高效复合微生物控藻剂投入水体中时，就可迅速在污染水域中繁殖，分解过量营养盐与有机物，抑制藻类过度生长繁殖，提高水体透明度，减少臭味以及重建生态系统的自然平衡。

高效复合微生物控藻剂产品性能：

外观：红色液体

微生物菌株：2×10¹⁰CFU/mL。

主要成分：芽孢菌、硝化细菌、光合细菌。

稳定性：阴冷干燥处存放，3个月保质期。

使用条件：使用浓度为0.1ppm～2.5ppm。

安全评价：以鱼类急性毒性试验来评价微生物菌剂使用的安全性。试验鱼种为斑马担尼鱼(真骨鱼总目，鲤科)。试验鱼体长30±5mm，体重0.4±0.1g，选自同一驯养池中规格大小一致的幼鱼，无疾病。10L水体系，温度为21-25℃，pH为中性，在实验组中加入10g菌剂，对照组不加。实验组和对照组各放入8条幼鱼，静态试验。进行96小时培养实验，每天光照12-16小时，溶解氧不低于空气饱和值得60％，不喂食并避免会改变鱼行为的干扰。在实验开始后6小时、24小时、48小时、72小时和96小时后检查受试鱼的状况。结果显示，在实验各个阶段，并未发现鱼的异常行为(如鱼体侧翻、失去平衡等)，也为发现鱼死亡，因此可以初步判断高效微生物控藻剂的使用对受试鱼种是安全的。可判定，本产品可以在环境水体中安全使用。

某河道水华防治项目河道长8.812公里，河道宽35米，断面高度2.2米，总水量688438立方米。该河段的水体流速缓慢，水域水源主要为再生水、雨污水，汇入污水占整个流域水体份额较高。河段分布多处雨污排水口。

实施案例：

水华防治工期：6月1日～6月30日。其中6月1日～6月5日是治理前期，6月6日～6月25日是治理中期，6月26日～6月30是治理后期。

6月份水质等指标连续检测数据祥见下表：

表1水温检测值 单位：mg/L

表2 COD检测值 单位：mg/L

表3氨氮检测值 单位：mg/L

表4总磷检测值 单位：mg/L

表5透明度检测值 单位：cm

表6叶绿素检测值 单位：mg/m³

表7溶解氧检测值 单位：mg/L

6月份水质等指标连续检测数据柱状图祥见附图说明：

图1为水温监测曲线图，从图中可以看出，6月水温逐渐升高，水温检测值在24～29℃，进入水华容易曝发的敏感温度范围。

图2为COD柱状图，图3为氨氮柱状图，图4为总磷柱状图，从图中可以看出，随着天气气温升高、雨季来临COD、氨氮和总磷数值在6月9日突然出现较高峰值，主要是由于降雨引起的外来污染源进入。

图5为透明度柱状图，降雨之前透明度在70～80cm之间，因为6月9日降雨造成透明度急剧下降，范围值在30m～60cm之间，治理过程中，透明度逐渐上升，范围值在70cm～85cm之间。

图6为叶绿素柱状图，6月9日降雨之前，河水中的叶绿素浓度范围值在11～24mg/m³之间。降雨之后，河水中营养盐增高，藻颗粒浓度升高，叶绿素浓度在3个检测点均出现峰值，其中检测点2达到63.24mg/m³。治理后，各检测点叶绿素浓度逐渐降低。

图7为溶解氧柱状图，由于6月9日的降雨，河水中藻颗粒在充足的营养盐环境下大量繁殖，溶解氧迅速升高，而后随着微生物控藻剂的投加治理，营养盐得到消减，其次藻细胞自身新陈代谢消耗水中的溶解氧，溶解氧浓度降低。6月15日～30日之间实施防治后，水体溶解氧浓度恢复正常。

6月份防治期间微生物制剂投加量：高效生物控藻剂460kg，活化剂46kg。

6月份防治期间的治理效果：

6月份防治期间微生物制剂投加量：高效生物控藻剂460kg，活化剂46kg。

6月份防治期间的治理藻类种类比例变化：

表8治理前藻类检测值 单位：cells/ml

名称/地点	检测点1	检测点2	检测点3
				裸藻	48763	51490	30973
小球藻	6357	5333	3055
				针尖杆藻	4316	3216	4155
四尾栅藻	642	464	255
				盘星藻	2033	3910	5387
点形平裂藻	2861	2534	2018

表9治理后藻类检测值 单位：cells/ml

通过治理前后藻类取样镜检数据得知：从水华易爆发初期的裸藻、绿藻属类的优势种，变成治理后的有蓝藻、硅藻、绿藻共存的情况，这说明藻类的生态演替发生了变化，各类不同藻属处于一个相互制约平衡的状态，这样就避免了因单一藻类生物量过盛而引起水华爆发。

上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能限定为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所作出的等效变化或修饰，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种利用微生物制剂治理蓝藻水华的生物综合防治方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)调查：调查目标水体的补水水量和水质、是否有雨污排口、缓流区、水体周边是否有绿地、农田，对于农田要考虑是否有农药的污染，重点是暴雨天气，重点调查雨水排口和水体藻类生长情况；

观察水体藻类生长情况主要通过感官进行判断水华爆发的级别，一级：水体浅绿色；二级：水体深绿色，肉眼可以看到星点状分布藻类；三级：水体深绿色，肉眼能看到絮状物；四级：水体深绿色，肉眼能看到絮状物，同时水面出现少量漂浮的藻类；五级：水体深绿色，肉眼能看到絮状物，同时水面出现大量漂浮的藻类，呈膜状；

2)检测：主要测水质、藻类和微生物三个方面。水质检测常规指标主要包括氮、磷、生化需氧量和表征藻类数量的叶绿素-a的浓度；藻类检测常规指标主要包括水体中藻类种属与浓度；微生物检测种属和浓度；

藻类爆发的一般指标限值：氮含量大于0.2-0.3ppm，生化需氧量大于10ppm，磷含量大于0.01-0.02ppm，表征藻类数量的叶绿素-a含量大于10μg/L；

3)通过步骤1)和2)问题诊断结果，进行多种生物菌种复配和激活，然后采用人工机械方式进行投加；

①高效复合微生物控藻剂的投加，所述高效复合微生物控藻剂主要包括以下成分：芽孢菌、硝化细菌和光合细菌，总菌量在2×10¹⁰CFU/mL，有效活菌大于5×10⁹CFU/mL，芽孢菌、硝化细菌和光合细菌的菌株比例为5:3:2，芽孢杆菌具有很强的降解有机磷能力，芽孢柑橘和硝化细菌同时可以有效降解河水中的COD、BOD和氨氮；所述高效复合微生物控藻剂50公斤/桶，3个月保质期，复合微生物菌剂均为天然微生物，不含基因突变或基因重组产物，不含致病菌，不会带来生物安全性问题；

根据水华爆发的级别初步判断的高效复合微生物控藻剂投加浓度分别为：一级水华投加浓度为0.1ppm～0.5ppm，二级水华投加浓度为0.6ppm～1.0ppm，三级水华投加浓度为1.1ppm～1.5ppm，四级水华投加浓度为1.6ppm～2.0ppm，五级水华投加浓度为2.1ppm～2.5ppm；

②高效复合微生物控藻剂的激活：复合微生物制剂均属浓缩高效菌种制剂，每次投加前需将相应量的微生物制剂与河水按1：200重量比进行稀释，再投加活化剂与将微生物控藻剂充分混合，活化剂及生物营养剂，主要包括红糖、糖蜜一类的营养物质，所述活化剂和微生物控藻剂按照1:10重量比投加，在适宜阳光照射的条件下进行产品活化，激活周期为1天，该方法主要保证微生物达到最佳效果，提高微生物成活率；

③通过上述两小步确定完投加量和浓度后，利用操作平台船，承载喷洒设备沿河喷洒投加，喷洒工具为喷枪，喷洒最远距离为5米；

④微生物控藻制剂完成喷洒作业后，船尾安装曝气机，驾船沿河道往返形式多次对水体进行循环增氧曝气，同时很好的将微生物与水体进行混合接触。