CN109133356B - 一种利用滤食生物除藻的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用滤食生物除藻的方法，将含藻水依次流过串联的蓄水设施，蓄水设施依次投放桡足类、滤食性贝类‑滤食性鱼类、桡足类、滤食性贝类‑滤食性鱼类，当出现大量藻类时，向蓄水设施中投加微生物修复剂的步骤；所述微生物修复剂包含硝酸菌、亚硝酸菌、枯草芽孢杆菌、聚磷微生物和光合细菌。上述投放桡足类蓄水设施用网衣的网孔为0.5‑2mm，投放滤食性贝类‑滤食性鱼类蓄水设施用网衣的网孔为15‑60mm。本发明除藻的方法能降低水体中的浮游藻类及水体氮磷浓度，促进水底层的附着藻类的生长，利用桡足类、滤食性贝类和滤食性鱼类串联及食性差异达到除藻的目的，可最大限度地消除藻类，消化藻类的能力。
Description
技术领域
本发明涉及环境生态技术领域，尤其是涉及一种利用滤食生物除藻的方法。
技术背景
水体富营养化，是指由于大量的氮磷等植物生长元素排入水体，使藻类等水生生物大量地生长繁殖，同时有机物产生的速度远远超过消耗速度，水体中有机物积蓄，破坏了水生生态平衡的过程。水体富营养化的发生是一个十分复杂而繁琐的过程，在这个过程中其影响因素有很多种。按影响因素的性质可分为物理、化学和生物三类。其中对物理因素的评价指标有温度、透明度、平均深度、色度、水力的停留时间以及富营养化面积等；化学指标包括溶解氧、COD、BOD5、氮和磷等；生物指标包括水体中藻种的组成和密度、生物量、多样性指数、以及底栖动物、浮游动物种类、数量和生物量等。在实际的评价工作中，可针对不同的研究目的来确定不同的评价指标。从很多相关学者在水体富营养化研究中的指标选取来看，大多选择了TP、TN、叶绿素a、CODMn和SD这5个基本参数作为水体富营养状态评价的几个基本因子。
水体富营养化是一个世界性的问题，我国和世界上其他国家都面临着巨大的挑战。水体富营养化对生态系统、经济发展和人类健康具有极大的危害。水体富营养化破坏了水体自净能力和食物链结构，更为严重的是，藻类能够分泌出致病毒素，对人体健康存在潜在的威胁。现有的富营养水体治理或者除藻方法主要有生物法、化学法、生物化学法等。这些方法对除藻都有一定的效果，但也都存在不足，而且方法比较单一，尤其是利用水生生物去除藻类，往往只能对天然水体中的一种或几种藻类去除较好，不能够整体上将各种藻控制在较低水平。
现有中国授权专利CN 103570132 B公开了一种基于生物链关系的藻类水华控制方法，利用生物之间的食物和相克关系构建藻类水华控制方法，实现抑制湿地水体藻类水华爆发。借助隔网浮岛、复层网托浮岛、湿地植物人工种植技术和水生动物放养技术，依据湿地水文过程和季节变化特征，选择适宜湿地生物(包括湿地植物和湿地动物)，构建基于生物链关系的藻类水华控制方法，形成完整的湿地生物链结构，达到控制湿地水体藻类水华爆发的目标。但是该方法不利于实施。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低水体中的浮游藻类及水体氮磷浓度，促进水底层的附着藻类的生长，利用桡足类、滤食性贝类和滤食性鱼类串联及食性差异达到除藻的目的，可最大限度地消除藻类，消化藻类的能力的利用滤食生物除藻的方法。
本发明针对背景技术中提到的问题，采取的技术方案为：
一种利用滤食生物除藻的方法，将含藻水依次流过串联的蓄水设施，该蓄水设施依次投放桡足类、滤食性贝类-滤食性鱼类、桡足类、滤食性贝类-滤食性鱼类。本发明除藻方法相邻两个蓄水设施内交替放养桡足类或滤食性贝类-滤食性鱼类，综合了不同水生生物对浮游藻类均有控制和去除作用的机理，利用桡足类、滤食性贝类和滤食性鱼类串联及食性差异达到除藻的目的，从而克服了生物方法的单一性，可以将富营养化水体中藻类从整体上去除；此外该除藻方法采用的滤食生物可以滤食浮游植物、有机碎屑等悬浮颗粒，降低水体中的浮游藻类，同时还可减少沉积物营养盐释放，从而降低水层中营养盐水平，进而抑制浮游藻类的生长，降低浮游藻类生物量以及水体氮磷浓度，使得水体浊度下降，增加到达水体底部的光照，促进水底层的附着藻类的生长，而其大量生长有利于打破原有的竞争平衡，利于沉水植物的恢复并向清水态生态系统转化，这对富营养水体的生态系统修复具有十分重要的意义，可有效解决采用水生生物去除藻类、但不能完全去除天然水体中藻类的问题。
作为优选，投放桡足类蓄水设施用网衣的网孔为0.5-2mm，投放滤食性贝类-滤食性鱼类蓄水设施用网衣的网孔为15-60mm。
作为优选，蓄水设施采用的网衣为铜合金、钛合金、不锈钢和合金钢；网衣涂有防腐涂层。该蓄水设施采用的网衣强度高，抗风浪强，不因水流影响而变形，滤水性好；不易附着，减少洗刷次数，便于管理；能防止敌害鸟兽的破坏，使用寿命较长(特别是钛丝、不锈钢、合金钢网衣)。
作为优选，桡足类为以小型藻类为食的纺锤水蚤；滤食性贝类选自牡蛎、三角帆蚌、紫贻贝、斑马贻贝、魁蚶或河蚬；滤食性鱼类为鳀鱼或沙丁鱼或鲢鱼或鳙鱼。水蚤属于枝角类浮游生物，以细菌、水藻及一些原生动物为食，可降低有机物质含量，但是对于大尺寸群体蓝藻摄食效果却不佳，所以要交替放养桡足类或贝类，利用桡足类、滤食性贝类和滤食性鱼类串联达到除藻的目的；滤食性贝类的食物组成比较复杂，主要包括水体中不同粒径的浮游植物、底栖微藻、有机碎屑、海底沉积物和少许的浮游动物等，进食后通过调节滤水率和产生假粪两种方式来调节其对饵料生物的滤食作用，对水体中浮游植物的生物量、丰富度和群落组成产生影响，对浮游植物具有下行控制效应，有效去除水体中藻类，增加水体透明度，增强水体光照强度，有利于促进水生植物生长繁殖，促进水生植物群落结构变化，并抑制有害赤潮的发生；该类滤食性鱼类主要摄食大尺寸藻类，特别是水华蓝藻，对于小尺寸的藻类摄食效果不佳，和桡足类、滤食性贝类存在食性差异，达到去除藻类的目的。
作为优选，滤食性贝类-滤食性鱼类的放养比例为1:0.5-0.8，投养密度为200-400g/m3。该放养比例可实现资源的充分利用，海水鱼类养殖活动中，因残饵和鱼体的代谢产物生成，水体常常富含氨氮和其他形式的氮盐，而高数量的贝类养殖则需大量营养元素，因而，合理的放养比例可利用鱼类养殖过程中营养盐的输入，来补充因贝类的生长和代谢活动过多消耗的营养物质，将鱼类和贝类结合起来，可最大限度地消除藻类。
作为优选，含藻水在滤食性贝类-滤食性鱼类蓄水设施中停留5-10天。
作为优选，投放桡足类蓄水设施的中还投放有包含D-鼠李糖、鼠李糖脂和吐温80的表面活性剂；D-鼠李糖、鼠李糖脂和吐温80的投放量为所投放桡足类重量的0.01-0.02‰。纺锤水蚤体表易于被细菌吸附，而附着细菌主要依靠微生物分泌胞外聚合物而形成的生物膜粘附于纺锤水蚤体表，鼠李糖脂和吐温80的合理存在能够破坏生物膜外侧的亲水膜，进而破坏生物膜的空间三维结构，促进细菌生物膜的解体，然后配合离心作用，使得生物膜脱落而解体，进而使其内部微生物能够完全散播到，而鼠李糖脂、吐温80和D-鼠李糖的结合能显著降低阴离子非离子表面活性剂的沉淀/吸附损失，提高表面活性剂有效浓度，从而协同增强解吸水蚤体表附着细菌，增强纺锤水蚤体表附着细菌的解吸，使得纺锤水蚤能够健康生长，进而提高其消化藻类的能力，降低含藻水在投放桡足类蓄水设施中的停留时间。
进一步优选，鼠李糖脂、吐温80和D-鼠李糖的质量比为1:10-12:0.03-0.05。
进一步优选，含藻水在桡足类蓄水设施中停留1.5-2.5天。
为了优选技术方案，采取的措施还包括：除藻的方法还包括：出现大量藻类时，向蓄水设施中投加微生物修复剂的步骤；微生物修复剂包含硝酸菌、亚硝酸菌、枯草芽孢杆菌、聚磷微生物和光合细菌。向富营养化的、暴发藻华的水体中投加这种有益的微生物修复剂，首先通过亚硝酸菌的硝化作用，将水体中的氨氮脱氮处理，之后配合硝酸菌与二氧化碳共同作用将氨氮转化为硝态氮后再进行反硝化作用，将氨氮转化为氮气排放至空气中，有效降低了水体中氮元素含量，同时聚磷微生物通过其积磷作用可吸收水体中大量的磷元素，并以贮存物质多聚磷酸盐的形式积累于自身细胞内，降低水中营养盐浓度，从而抑制藻类生长，降低水体富营养化程度，达到修复富营养化水体的水质的目的。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1)本发明除藻的方法能降低水体中的浮游藻类及水体氮磷浓度，促进水底层的附着藻类的生长，利于沉水植物的恢复并向清水态生态系统转化，这对富营养水体的生态系统修复具有十分重要的意义；2)本发明除藻的方法相邻两个蓄水设施内交替放养桡足类或滤食性贝类-滤食性鱼类，综合了不同水生生物对浮游藻类均有控制和去除作用的机理，利用桡足类、滤食性贝类和滤食性鱼类串联及食性差异达到除藻的目的；3)本发明将鱼类和贝类结合起来，可最大限度地消除藻类，且使得纺锤水蚤能够健康生长，进而提高其消化藻类的能力。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明方案作进一步说明：
实施例1：
一种利用滤食生物除藻的方法，将含藻水依次流过串联的蓄水设施，该蓄水设施依次投放桡足类、滤食性贝类-滤食性鱼类、桡足类、滤食性贝类-滤食性鱼类。本发明除藻方法相邻两个蓄水设施内交替放养桡足类或滤食性贝类-滤食性鱼类，综合了不同水生生物对浮游藻类均有控制和去除作用的机理，利用桡足类、滤食性贝类和滤食性鱼类串联及食性差异达到除藻的目的，从而克服了生物方法的单一性，可以将富营养化水体中藻类从整体上去除；此外该除藻方法采用的滤食生物可以滤食浮游植物、有机碎屑等悬浮颗粒，降低水体中的浮游藻类，同时还可减少沉积物营养盐释放，从而降低水层中营养盐水平，进而抑制浮游藻类的生长，降低浮游藻类生物量以及水体氮磷浓度，使得水体浊度下降，增加到达水体底部的光照，促进水底层的附着藻类的生长，而其大量生长有利于打破原有的竞争平衡，利于沉水植物的恢复并向清水态生态系统转化，这对富营养水体的生态系统修复具有十分重要的意义，可有效解决采用水生生物去除藻类、但不能完全去除天然水体中藻类的问题。
上述投放桡足类蓄水设施用网衣的网孔为0.5mm，投放滤食性贝类-滤食性鱼类蓄水设施用网衣的网孔为15mm。
上述蓄水设施采用的网衣为铜合金、钛合金、不锈钢和合金钢；网衣涂有防腐涂层。该蓄水设施采用的网衣强度高，抗风浪强，不因水流影响而变形，滤水性好；不易附着，减少洗刷次数，便于管理；能防止敌害鸟兽的破坏，使用寿命较长(特别是钛丝、不锈钢、合金钢网衣)。
上述桡足类为以小型藻类为食的纺锤水蚤；滤食性贝类位三角帆蚌；滤食性鱼类为鳙鱼。水蚤属于枝角类浮游生物，以细菌、水藻及一些原生动物为食，可降低有机物质含量，但是对于大尺寸群体蓝藻摄食效果却不佳，所以要交替放养桡足类或贝类，利用桡足类、滤食性贝类和滤食性鱼类串联达到除藻的目的；滤食性贝类的食物组成比较复杂，主要包括水体中不同粒径的浮游植物、底栖微藻、有机碎屑、海底沉积物和少许的浮游动物等，进食后通过调节滤水率和产生假粪两种方式来调节其对饵料生物的滤食作用，对水体中浮游植物的生物量、丰富度和群落组成产生影响，对浮游植物具有下行控制效应，有效去除水体中藻类，增加水体透明度，增强水体光照强度，有利于促进水生植物生长繁殖，促进水生植物群落结构变化，并抑制有害赤潮的发生；该类滤食性鱼类主要摄食大尺寸藻类，特别是水华蓝藻，对于小尺寸的藻类摄食效果不佳，和桡足类、滤食性贝类存在食性差异，达到去除藻类的目的。
上述滤食性贝类-滤食性鱼类的放养比例为1:0.5，投养密度为200g/m3。该放养比例可实现资源的充分利用，海水鱼类养殖活动中，因残饵和鱼体的代谢产物生成，水体常常富含氨氮和其他形式的氮盐，而高数量的贝类养殖则需大量营养元素，因而，合理的放养比例可利用鱼类养殖过程中营养盐的输入，来补充因贝类的生长和代谢活动过多消耗的营养物质，将鱼类和贝类结合起来，可最大限度地消除藻类。
上述含藻水在滤食性贝类-滤食性鱼类蓄水设施中停留5天。
上述投放桡足类蓄水设施的中还投放有包含D-鼠李糖、鼠李糖脂和吐温80的表面活性剂；D-鼠李糖、鼠李糖脂和吐温80的投放量为所投放桡足类重量的0.01‰。纺锤水蚤体表易于被细菌吸附，而附着细菌主要依靠微生物分泌胞外聚合物而形成的生物膜粘附于纺锤水蚤体表，鼠李糖脂和吐温80的合理存在能够破坏生物膜外侧的亲水膜，进而破坏生物膜的空间三维结构，促进细菌生物膜的解体，然后配合离心作用，使得生物膜脱落而解体，进而使其内部微生物能够完全散播到，而鼠李糖脂、吐温80和D-鼠李糖的结合能显著降低阴离子非离子表面活性剂的沉淀/吸附损失，提高表面活性剂有效浓度，从而协同增强解吸水蚤体表附着细菌，增强纺锤水蚤体表附着细菌的解吸，使得纺锤水蚤能够健康生长，进而提高其消化藻类的能力，降低含藻水在投放桡足类蓄水设施中的停留时间。
其中，鼠李糖脂、吐温80和D-鼠李糖的质量比为1:10:0.03；含藻水在桡足类蓄水设施中停留1.5天，在滤食性贝类-滤食性鱼类蓄水设施中停留5天。
此外，除藻的方法还包括：出现大量藻类时，向蓄水设施中投加微生物修复剂的步骤；微生物修复剂包含硝酸菌、亚硝酸菌、枯草芽孢杆菌、聚磷微生物和光合细菌。向富营养化的、暴发藻华的水体中投加这种有益的微生物修复剂，首先通过亚硝酸菌的硝化作用，将水体中的氨氮脱氮处理，之后配合硝酸菌与二氧化碳共同作用将氨氮转化为硝态氮后再进行反硝化作用，将氨氮转化为氮气排放至空气中，有效降低了水体中氮元素含量，同时聚磷微生物通过其积磷作用可吸收水体中大量的磷元素，并以贮存物质多聚磷酸盐的形式积累于自身细胞内，降低水中营养盐浓度，从而抑制藻类生长，降低水体富营养化程度，达到修复富营养化水体的水质的目的。
实施例2：
一种利用滤食生物除藻的方法，将四个蓄水设施串联起来，四个蓄水设施依次为投放小型藻类为食的纺锤水蚤、紫贻贝-沙丁鱼、小型藻类为食的纺锤水蚤、紫贻贝-沙丁鱼，其中紫贻贝-沙丁鱼的放养比例为1:0.65，投养密度为300g/m3，然后将含藻水依次流过各个蓄水设施，在桡足类蓄水设施中停留2天，在紫贻贝-沙丁鱼蓄水设施中停留7天。
上述投放小型藻类为食的纺锤水蚤蓄水设施用网衣为钛合金，网衣涂有防腐涂层，网孔为1.2mm，投放紫贻贝-沙丁鱼蓄水设施用网衣的网孔为40mm；上述投放桡足类蓄水设施的中还投放有D-鼠李糖、鼠李糖脂和吐温80，其投放量为所投放桡足类重量的0.015‰，且鼠李糖脂、吐温80和D-鼠李糖的质量比为1:11:0.04。
此外，当出现大量藻类时，向蓄水设施中投加微生物修复剂的步骤；微生物修复剂包含硝酸菌、亚硝酸菌、枯草芽孢杆菌、聚磷微生物和光合细菌。
实施例3：
一种利用滤食生物除藻的方法，将四个蓄水设施串联起来，四个蓄水设施依次为投放小型藻类为食的纺锤水蚤、河蚬-鲢鱼、小型藻类为食的纺锤水蚤、河蚬-鲢鱼，其中河蚬-鲢鱼的放养比例为1:0.8，投养密度为400g/m3，然后将含藻水依次流过各个蓄水设施，在桡足类蓄水设施中停留2.5天，在河蚬-鲢鱼蓄水设施中停留10天。
上述投放小型藻类为食的纺锤水蚤蓄水设施用网衣为钛合金，网衣涂有防腐涂层，网孔为2mm，投放紫贻贝-沙丁鱼蓄水设施用网衣的网孔为60mm；上述投放桡足类蓄水设施的中还投放有D-鼠李糖、鼠李糖脂和吐温80，其投放量为所投放桡足类重量的0.02‰，且鼠李糖脂、吐温80和D-鼠李糖的质量比为1:12:0.05。
此外，当出现大量藻类时，向蓄水设施中投加微生物修复剂的步骤；微生物修复剂包含硝酸菌、亚硝酸菌、枯草芽孢杆菌、聚磷微生物和光合细菌。
对比例1：
一种利用滤食生物除藻的方法，将四个蓄水设施串联起来，四个蓄水设施依次为投放小型藻类为食的纺锤水蚤、紫贻贝-沙丁鱼、小型藻类为食的纺锤水蚤、紫贻贝-沙丁鱼，其中紫贻贝-沙丁鱼的放养比例为1:0.65，投养密度为300g/m3，然后将含藻水依次流过各个蓄水设施，在桡足类蓄水设施中停留2天，在紫贻贝-沙丁鱼蓄水设施中停留7天。
上述投放小型藻类为食的纺锤水蚤蓄水设施用网衣为钛合金，网衣涂有防腐涂层，网孔为1.2mm，投放紫贻贝-沙丁鱼蓄水设施用网衣的网孔为40mm；上述投放桡足类蓄水设施的中还投放有吐温80，其投放量为所投放桡足类重量的0.015‰。
此外，当出现大量藻类时，向蓄水设施中投加微生物修复剂的步骤；微生物修复剂包含硝酸菌、亚硝酸菌、枯草芽孢杆菌、聚磷微生物和光合细菌。
选择某一水库的含藻水，利用实施例1、实施例2、实施例3和对比例1进行处理，处理结果表1所示。
表1含藻水的处理结果
根据表1中数据可知，本发明实施例对含藻水的处理效果佳，藻类去除率、叶绿素a去除率、总氮去除率和总磷去除率均较好，同时对比实施例2和对比例1可发现，实施例2的除藻效果远远好于对比例1，这说明投放桡足类蓄水设施的中鼠李糖脂、吐温80和D-鼠李糖的投放能使得纺锤水蚤能够健康生长，进而提高其消化藻类的能力。
本发明操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种利用滤食生物除藻的方法，其特征在于：将含藻水依次流过串联的蓄水设施，所述蓄水设施依次投放桡足类、滤食性贝类-滤食性鱼类、桡足类、滤食性贝类-滤食性鱼类；所述除藻的方法还包括：出现大量藻类时，向蓄水设施中投加微生物修复剂的步骤；所述微生物修复剂包含硝酸菌、亚硝酸菌、枯草芽孢杆菌、聚磷微生物和光合细菌；
其中，所述桡足类为以小型藻类为食的纺锤水蚤，所述滤食性贝类选自牡蛎、三角帆蚌、紫贻贝、斑马贻贝、魁蚶或河蚬，所述滤食性鱼类为鳀鱼或沙丁鱼或鲢鱼或鳙鱼；所述投放桡足类蓄水设施的中还投放有质量比为1:10-12:0.03-0.05的鼠李糖脂、吐温80和D-鼠李糖，所述D-鼠李糖、鼠李糖脂和吐温80的投放量为所投放桡足类重量的0.01-0.02‰。
2.根据权利要求1所述的一种利用滤食生物除藻的方法，其特征在于：所述投放桡足类蓄水设施用网衣的网孔为0.5-2mm，投放滤食性贝类-滤食性鱼类蓄水设施用网衣的网孔为15-60mm。
3.根据权利要求1所述的一种利用滤食生物除藻的方法，其特征在于：所述蓄水设施采用的网衣为铜合金、钛合金和合金钢；所述网衣涂有防腐涂层。
4.根据权利要求1所述的一种利用滤食生物除藻的方法，其特征在于：所述滤食性贝类-滤食性鱼类的放养比例为1:0.5-0.8，投养密度为200-400g/m3。
5.根据权利要求1所述的一种利用滤食生物除藻的方法，其特征在于：所述含藻水在滤食性贝类-滤食性鱼类蓄水设施中停留5-10天。
6.根据权利要求1所述的一种利用滤食生物除藻的方法，其特征在于：所述含藻水在桡足类蓄水设施中停留1.5-2.5天。
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