CN107572664B

CN107572664B - 一种用于河流、湖泊及水库蓝藻治理的方法

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Publication number: CN107572664B
Application number: CN201710919335.7A
Authority: CN
Inventors: 谢悦波; 姚竣耀
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-09-30
Filing date: 2017-09-30
Publication date: 2020-10-27
Anticipated expiration: 2037-09-30
Also published as: CN107572664A

Abstract

本发明公开一种用于河流、湖泊及水库水面覆盖遮光膜结合生物酶、微生物菌剂治理蓝藻的覆盖遮光膜/酶/微生物菌剂复合技术；针对蓝藻生长所需光合作用的特点，采用覆盖遮光膜遮光技术，在需治理的河流、湖泊及水库运用两层或多层带孔遮光膜完全或局部覆盖以阻断蓝藻的光合作用，同时针对蓝藻生长所需富营养化环境，采用微生物菌剂对富营养物质进行分解、吸收及转化，以改变富营养化状态；利用生物酶对蓝藻活体的蛋白质进行破坏以达到灭杀及抑制蓝藻生长的作用；利用生物酶及微生物菌剂对蓝藻死亡后的藻毒素进行裂解、分解及吸收；本发明安全、有效，具有显著的社会效益和经济效益。

Description

一种用于河流、湖泊及水库蓝藻治理的方法

技术领域

本发明涉及水环境治理领域，特别是一种用于河流、湖泊及水库水面覆盖遮光膜并结合微生物菌剂、生物酶治理蓝藻的复合技术。

背景技术

随着社会经济的发展和人口的增加，我国水环境污染问题日趋严重。目前我国河流、湖泊及水库存在一定程度的蓝藻聚集现象，而蓝藻爆发会造成以下危害：1）影响饮用水安全；2）影响环境安全使水资源质量下降；3）危害水产养殖业；4）造成水体次生污染使河流、湖泊群落结构发生改变，物种多样性降低；5）蓝藻死亡后产生藻毒素，严重危害水体环境。

目前治理蓝藻的方法有化学、物理和生物三种方法。

利用化学方法（如杀藻剂）除藻是一种效果显著、见效快的有效途径,但这是一种治标不治本的方法，必须慎重使用，该方法存在以下问题亟待解决：1）使用化学杀藻剂除藻后，仍有藻毒素残留在水体中；2）化学杀藻本身存在毒副作用，造成次生污染，对水体生物影响很大，使用化学药剂后的河流不利于生态恢复；3）使用化学杀藻剂仅能在短时间内对水体中藻类有控制作用。目前我国已经限制化学方法在河流等水体治理中的使用。

物理换水法同样只治标不治本；底泥疏浚可减少积存河湖内的大量有机碳、氮、磷等营养物质，增大流量及蓄水量，是减少内源性污染的有效途径和措施。但是大规模清淤，会破坏河流、湖泊及水库原有的生物种群结构和生态环境，削弱其自净功能，对生态修复带来负作用；人工打捞效率低、费用高。

而单一生物方法对蓝藻的治理无次生污染，且能降解污染物，对生态修复有协同作用，但未能解决藻毒素残留问题，且蓝藻在大规模爆发后其治理效率和效果会产生影响。

因此提供一种高效、便捷且安全无污染的蓝藻治理方法，已经成为本领域亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明针对现有方法的不足，针对蓝藻生长需要光合作用、水体及底泥的富营养环境及蓝藻富含蛋白质的特点，提供一种用于河流、湖泊及水库覆盖遮光膜结合微生物菌剂、生物酶治理蓝藻的物理/酶/微生物菌剂复合技术，杀灭、抑制、控制蓝藻生长爆发，实现对蓝藻的高效及长效治理。

本发明是通过以下技术方案实现的：

1）根据蓝藻生长需要光合作用的特点，在蓝藻生长或爆发水域的水面铺设至少两层带孔遮光膜，遮光膜两端固定于水体两岸，遮蔽蓝藻生长所需要的光源，以阻断蓝藻的光合作用；遮光膜均匀分布有贯穿的气水孔，并且上下两层遮光膜之间的气水孔相互交错，便于水体蒸发、空气流通，利于降雨等造成的积水渗漏，减少遮光膜因气流、雨水造成的承载压力；

具体应用中，遮光膜预制成可拼装的模块，根据需要分柔性膜及硬质膜，如腈纶、涤纶、PVC或PLA等材质，通过拉索或者通过其他方式固定于河流、湖泊及水库两岸。

2）根据蓝藻富含蛋白质的特点投加生物酶，生物酶能快速扩散到蓝藻细胞表面破坏藻膜，并渗透到细胞内部破坏细胞功能性蛋白基团，使细胞蛋白质合成受到抑制，细胞正常代谢终止，最终抑制蓝藻生长，达到蓝藻治理的目的；同时生物酶能够裂解、分解蓝藻死亡后产生的藻毒素，也能裂解、分解蓝藻孢子富集的富营养化底泥，减少蓝藻生长及爆发所需要的营养环境；

本发明所投加的生物酶包括蛋白酶（如碱性蛋白酶）、淀粉酶（如α—淀粉酶）中的一种或多种；酶的使用种类及使用量根据具体工程中对蓝藻及水质成分分析检测进行确定。

3）在蓝藻生长爆发水域投放微生物菌剂，所述微生物包括纤维素降解菌、酵母菌、放线菌、乳酸菌、枯草芽孢杆菌、硝化细菌、反硝化细菌其中的一种或多种，投放量可以根据具体水体环境确定，并可依据本领域常规技术确定，（如参考以下文献：吴霞, 谢悦波.直接投菌法在城市重污染河流治理中的应用研究[J]. 环境工程学报, 2014, 8(8):3331-3336；或者，宋雅静, 谢悦波, 黄小丹. 本源微生物菌剂修复城市污染河流[J]. 环境工程学报, 2012, 6(7):2173-2177；或者，范荣亮, 谢悦波, Yudianto D,等. 复合微生物菌剂及酶制剂治理湖泊蓝藻的研究[J]. 水电能源科学, 2010(2):35-37；或者，聂秋月, 谢悦波, 庄景,等. 高效微生物治理蓝藻实验[J]. 世界科技研究与发展, 2008, 30(4):430-432；或者，王平, 吴晓芙, 李科林,等. 应用有效微生物群(EM)处理富营养化源水试验研究[J]. 环境科学研究, 2004, 17(3):39-43）。

这些微生物菌剂对蓝藻生长有抑制效果，可在蓝藻生长爆发水域降解、吸收水体及淤泥中的富营养物质，改变蓝藻的生存环境；微生物菌剂及生物酶对灭杀后的蓝藻藻毒素进行裂解、分解及通过微生物菌剂对富营养化底泥进行分解、降解、吸收及转化等。

优选的，本发明所提供的用于河流、湖泊及水库蓝藻治理的方法中，遮光膜表面气水孔孔径1～10cm，孔密度50～1000个/m²。

优选的，本发明所提供的用于河流、湖泊及水库蓝藻治理的方法中，遮光膜与水面之间的距离是根据降水、气流等设置，优选距离为10～50cm。

本发明在蓝藻爆发时期通过在需治理的河流或湖泊运用两层或多层带孔遮光膜完全或局部覆盖河流、湖泊及水库阻断蓝藻的光合作用，一般来说，宽度≤50m的河流、湖泊及水库全覆盖遮光膜遮蔽或在蓝藻富集区覆盖遮光膜遮蔽（局部水面遮蔽），宽度＞50m河流、湖泊及水库局部（河、湖湾或河、湖、库边岸蓝藻富集区）覆盖遮光膜遮蔽。

与现有治理蓝藻的技术相比，本发明具有以下有益效果：

1．本发明克服了现有单一蓝藻治理技术的缺陷，为水环境治理及水生态修复奠定基础。

2．本发明通过覆盖遮光膜阻断蓝藻生长爆发所需的光合作用，结合在水体及底泥中接种生物酶对蓝藻活体的蛋白质进行破坏以达到灭杀蓝藻及抑制蓝藻生长的作用；通过投加微生物菌剂，可对灭杀后的蓝藻藻毒素进行裂解、分解及通过微生物菌剂对富营养化底泥进行分解、降解、吸收及转化，改变蓝藻生长所需要的富营养化环境，实现对蓝藻爆发的彻底治理。

3．本发明中涉及的微生物菌剂及生物酶均选用对环境友好的生物菌剂及生物酶，遮光膜选用可回收或可降解的环保材料。

4．本发明实现蓝藻的高效及长效治理，减少了财力、人力、物力的消耗，绿色、安全、无次生污染。

附图说明

图1为实施例治理工艺流程图。

图2位实施例覆盖遮光膜结构示意图；

图中：1、上层遮光膜；2、下层遮光膜；3、固定装置；4、河岸护坡；5、气水孔；6、河基；7、河床。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明思想做进一步说明：

实施例中涉及的菌种均为本领域常规菌种，其中：

1）酵母菌、放线菌、乳酸菌、硝化细菌和反硝化细菌参见以下文献：

吴霞, 谢悦波. 直接投菌法在城市重污染河流治理中的应用研究[J]. 环境工程学报, 2014, 8(8):3331-3336.

宋雅静, 谢悦波, 黄小丹. 本源微生物菌剂修复城市污染河流[J]. 环境工程学报, 2012, 6(7):2173-2177.

范荣亮, 谢悦波, Yudianto D,等. 复合微生物菌剂及酶制剂治理湖泊蓝藻的研究[J]. 水电能源科学, 2010(2):35-37.

聂秋月, 谢悦波, 庄景,等. 高效微生物治理蓝藻实验[J]. 世界科技研究与发展, 2008, 30(4):430-432.

王平, 吴晓芙, 李科林,等. 应用有效微生物群(EM)处理富营养化源水试验研究[J]. 环境科学研究, 2004, 17(3):39-43.

上述参考文献中“谢悦波”与本申请发明人“谢悦波”为同一人;

2)其他菌种及生物酶均通过市售途径获得。

实施例1

5月～10月，试验地为浙江金华某水库，库容为1055m³，治理前水域叶绿素a浓度为0.0071mg/L。

本实施例治理蓝藻流程如图1所示：

1）在水域局部蓝藻富集区域覆盖两层遮光膜，遮光膜的材质为PVC材质，遮光膜两端固定于河岸，其结构如图2所示，覆盖遮光膜区域面积约1000㎡。

上层遮光膜1与下层遮光膜2通过固定装置3（锚索）固定于河岸护坡4上，遮光膜距水面距离为50cm，水面下方为河基6和河床7；两层遮光膜均设有贯通的气水孔5，气水孔5孔径大小约1cm，孔密度约1000个/m²；上下两层遮光膜气水孔5交错分布。

2）在水面覆盖遮光膜后，向该水域底泥及水体中接种微生物菌剂和生物酶，本实施例中投放的微生物包括纤维素降解菌、酵母菌、放线菌、乳酸菌、枯草芽孢杆菌、硝化细菌和反硝化细菌，他们的活菌数比例依次为2:3:1:1:5:2:2，微生物菌剂的投放量约为100ppm。

本实施例中使用的生物酶为按质量比1:3配制的蛋白酶和淀粉酶，生物酶的投放量为5ppm。投加方式为按质量比1:1溶于清水后均匀喷洒于治理水域。

在治理30d后叶绿素a浓度为0.0062mg/L，治理45d后叶绿素a浓度0.0009mg/L（叶绿素a允许浓度为0.0010mg/L，该标准来源于参见文献：王明翠, 刘雪芹, 张建辉. 湖泊富营养化评价方法及分级标准[J]. 中国环境监测, 2002, 18(5):47-49.）。

本实施例中检测叶绿素a浓度的方法为分光光度法，具体操作方法参见《国家环境污染物监测方法标准制修订技术导则（HJ168-2010）》。

按照国标（GB/T20466-2006），采用微囊藻毒素快速检测试剂盒测微囊藻毒素（简称“MC”）含量，未治理前水体中MC含量为1.150μg/L，经使用本方法治理后水体中MC未测出。

本实施例中使用的蛋白酶为碱性蛋白酶，淀粉酶为α—淀粉酶，在具体应用过程中，还可以使用其他常规的市售蛋白酶和淀粉酶，均可实现发明之目的，生物酶的投放量及比例可依据产品说明书、水体环境、蓝藻爆发程度综合确定。

具体实施过程中所投放的微生物菌剂，可以根据具体水体情况、蓝藻数量确定投放的菌种和投放量，投放的微生物菌剂包括纤维素降解菌、酵母菌、放线菌、乳酸菌、枯草芽孢杆菌、硝化细菌、反硝化细菌其中的一种或多种均可实现发明之目的。

实施例2

5月～10月，试验地为江苏南京某湖泊湖湾，试验范围约80m×80m，平均水深5～8m，治理前水域叶绿素a浓度为0.0100mg/L。

使用覆盖遮光膜结合生物酶、微生物菌剂治理蓝藻的覆盖遮光膜/生物酶/微生物菌剂的复合技术对蓝藻进行原位富集治理：

1）在试验区安装三层遮光膜，遮光膜为腈纶材质，遮光膜上气水孔孔径大小约3cm，孔密度约800个/m²，上下两层遮光膜气水孔交错分布，遮光膜距水面距离为20cm。

2）水面覆盖遮光膜后，在该水域底泥及水体中接种微生物菌剂和生物酶，本实施例中投放的微生物包括酵母菌、放线菌、乳酸菌、枯草芽孢杆菌、硝化细菌和反硝化细菌，他们的活菌数比例依次为4:1:1:5:2:2，菌落总数为2.8×10⁸～3.0×10⁹cfu/ml，微生物菌剂的投放量为50ppm。

本实施例投放的生物酶为质量比为1:2的碱性蛋白酶和α—淀粉酶，生物酶的投放量为3ppm，投放方式同实施例1。

治理一个月后叶绿素a浓度为0.0050mg/L，治理45d后叶绿素a浓度0.0003mg/L。按照国标（GB/T20466-2006），采用微囊藻毒素快速检测试剂盒测微囊藻毒素（简称“MC”）含量，未治理前水体中MC含量为0.253μg/L，经使用本方法治理后水体中MC未测出。

实施例3

5月～10月，试验地为江苏镇江某河流，试验地平均河宽约35～45m，平均水深5～6m，项目的水域治理体积约为6.0×10⁵m³，治理前水域叶绿素a浓度为0.0200mg/L。

1）在河湾处安装两层遮光膜，遮光膜为涤纶材质，遮光膜上气水孔孔径大小约5cm，孔密度约500个/m²，上下两层遮光膜气水孔交错分布，遮光膜距水面距离为35cm；覆盖遮光膜区域面积3000m²。

2）水面覆盖遮光膜后，在该水域底泥及水体中接种微生物菌剂和生物酶，微生物包括纤维素降解菌、酵母菌、乳酸菌、硝化细菌和反硝化细菌，他们的活菌数比例依次为3:3:5:2:1，菌落总数为2.8×10⁸～3.0×10⁹cfu/ml，投放量为150ppm。

本实施例投放的生物酶为质量比为2：1的碱性蛋白酶和α—淀粉酶，投放量为10ppm，投放方式同实施例1。

治理40d后叶绿素a浓度为0.0075mg/L，治理50d后叶绿素a浓度0.0008mg/L。

按照国标（GB/T20466-2006），采用微囊藻毒素快速检测试剂盒测微囊藻毒素（简称“MC”）含量，未治理前水体中MC含量为0.581μg/L，经使用本方法治理后水体中MC未测出。

实施例4

5月～10月，试验地为江苏某水库，试验范围约100m×100m，平均水深8～10m，治理前水域叶绿素a浓度为0.0350mg/L。

1）在试验区安装四层遮光膜，遮光膜为PLA材质，遮光膜上气水孔孔径大小10cm，孔密度50个/m²，上下两层遮光膜气水孔交错分布，遮光膜距水面距离为45cm。

2）水面覆盖遮光膜后，在该水域底泥及水体中接种微生物菌剂和生物酶，微生物包括：纤维素降解菌、枯草芽孢杆菌、硝化细菌和反硝化细菌，他们的活菌数比例依次为3:2:1:2，菌落总数为2.8×10⁸～3.0×10⁹cfu/ml，投放量为200ppm。

本实施例投放的生物酶为质量比为5：1的碱性蛋白酶和α—淀粉酶，投放量为12ppm，投放方式同实施例1。

治理45d后叶绿素a浓度为0.0080mg/L，治理90d后叶绿素a浓度0.0009mg/L。

按照国标（GB/T20466-2006），采用微囊藻毒素快速检测试剂盒测微囊藻毒素（简称“MC”）含量，未治理前水体中MC含量为0.615μg/L，经使用本方法治理后水体中MC未测出。

实施例5

试验地为江苏扬州某河流，试验地平均河宽约45～50m，平均水深5～6m，项目的水域治理体积约为7.5×10⁵m³，治理前水域叶绿素a浓度为0.0300mg/L。

使用覆盖遮光膜结合生物酶、微生物菌剂治理蓝藻的覆盖遮光膜+生物酶+微生物菌剂的复合技术对蓝藻进行原位富集治理：

1）在试验区安装四层遮光膜，遮光膜为腈纶材质，遮光膜上气水孔孔径大小8cm，孔密度200个/m²，上下两层遮光膜气水孔交错分布，遮光膜距水面距离为35cm；

2）水面覆盖遮光膜后，在该水域底泥及水体中接种微生物菌剂和生物酶，微生物包括：纤维素降解菌、酵母菌、放线菌、乳酸菌和反硝化细菌，他们的活菌数比例依次为1:3:2:4:1，菌落总数为2.8×10⁸～3.0×10⁹cfu/ml，投放量为180ppm。

本实施例投放的生物酶为质量比为3：2的碱性蛋白酶和α—淀粉酶,投放量为10ppm，投放方式同实施例1。

治理45d后叶绿素a浓度为0.0100mg/L，治理90d后叶绿素a浓度0.0008mg/L。

按照国标（GB/T20466-2006），采用微囊藻毒素快速检测试剂盒测微囊藻毒素（简称“MC”）含量，未治理前水体中MC含量为1.850μg/L，经使用本方法治理后水体中MC未测出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，如采用本领域常用的微生物菌剂和生物酶，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于河流、湖泊及水库蓝藻治理的方法，其特征在于：

1）在水体表面铺设至少两层遮光膜，遮光膜上设有贯通的气水孔，上下两层遮光膜的气水孔相互交错；

2）向水体中投放微生物菌剂和生物酶，以实现对河流、湖泊及水库中蓝藻的治理；所述气水孔孔径 1～10cm，孔密度 50～1000 个/m²；

遮光膜与水体表面的距离为 10～50cm；

所述遮光膜为腈纶、涤纶、PVC 或 PLA 材质；

所述微生物菌剂包括纤维素降解菌、酵母菌、放线菌、乳酸菌、枯草芽孢杆菌、硝化细菌、反硝化细菌其中的一种或多种；菌落总数为 2.8×10⁸～3.0×10⁹cfu/ml ；所述微生物菌剂投放量为 50ppm 或 100ppm 或 150ppm 或 180ppm 或 200ppm；

所述生物酶包括蛋白酶和淀粉酶中的至少一种，所述蛋白酶与所述淀粉酶的质量比为1：2 或 2：1 或 5：1 或 3：2，所述生物酶的投放量为 3ppm 或 5ppm 或 10ppm 或 12ppm。