CN110240259B - 一种针对牦牛养殖区水域污染的微生物治理方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于环境治理领域，具体涉及一种针对牦牛养殖区水域污染的微生物治理方法及设备。具体技术方案为：一种水域治理设备，包括密封的中空壳体，所述壳体内通过水平设置的防水密封隔板分为至少两个腔室，最底部的腔室内均匀填充填料，所述填料的重量保持壳体在水中底部朝下且浮于水面；所述壳体侧壁中空，所述侧壁外侧、填料对应位置，密布开孔，所述侧壁内填有缓释碳源，所述开孔孔径小于所述缓释碳源的粒径。使用本发明提供的设备和方法，可自动、长期、低成本地净化水域环境。

Description

一种针对牦牛养殖区水域污染的微生物治理方法及设备

技术领域

本发明属于环境治理领域，具体涉及一种针对牦牛集中养殖区水域污染的微生物治理方法及设备。

背景技术

牦牛是中国高原地区的优势家畜，其饲养长期以放牧为主。这种饲养方式，导致牦牛的排泄物长期处于无治理、任其堆积的状态。在饲养量较小时，对周边环境影响不大；但近年来，由于牦牛肉、奶在市场上广受推崇，饲养量逐年递增，其排泄物也逐渐增加。更重要的是，为了提高产能，越来越多的牧民开始尝试采用半舍饲或舍饲的方式集中饲养牦牛，导致牦牛排泄物不再像放牧时四处散落，而是大量、长期集中出现于某一地点，远远超过了环境的自净能力。而牧民的环境治理意识普遍较弱，在兴建牦牛圈舍时，往往并未考虑到排泄物处理的方案，导致排泄物未经处理即直接排入环境中。

中国高原，存在大量开放环境水域，如青海境内的通天河(长江上游)、扎曲(澜沧江上游)、湟水、大通河等。牦牛的尿液中含有丰富的硝酸盐，进入水体后，会导致有毒的水藻滋生，大量牦牛排泄物无节制无处理进入周边环境、并逐渐进入这类水域后，极易对水体造成污染，带来众多隐患。

这类被污染的水域，污染程度相对较低、C/N较低，且面积过大；同时，这类水体往往是水域覆盖区域居民的母亲河，还孕育着周边众多动植物。一方面，目前这类水体的治理尚未引起足够重视，并未出现针对性治理方法；另一方面，这类水体的治理也非常困难，无法直接使用投入化学净化剂等可能引入新的污染物、加剧环境破坏的常规水体治理手段。

由于具有不会引入新的污染物、对环境影响小、处理效果显著等优点，近年来，微生物水体治理的手段越来越多。对于普通的污染水体，一般的微生物治理方法为：采集待处理水体中的优势微生物，富集、筛选后再定点重新投放入水体内，帮助水体完成自我净化。但针对上述水域，水体中的氮浓度含量偏高，同时碳含量低，有机物缺乏，反硝化菌生长困难，环境自然净化能力低。传统脱氮理论认为，要实现完全反硝化作用，系统的C/N比值为2.86以上，考虑到微生物的同化作用，实际所需的C/N比值应在4.2以上，才可给反硝化细菌提供适量的碳源，使得生物脱氮正常进行。但我国这类水体的C/N一般在1.4～3.0之间，无法满足反硝化菌的正常生长。如果贸然向水体中投放优势反硝化菌，依然会因为碳源不够、生长不正常等原因，无法达到良好的水体净化作用。

针对这种情况，需要向水体中施加碳源，帮助反硝化菌的生长。但如果直接向水体中投洒碳源，虽然可以短期内提高C/N，但用量不易控制，且非常容易造成短期局部水域的污染，而且效果不持久，需要不断、大量、大面积施加，各项成本极高。

因此，开发一种针对牦牛集中养殖区污染水域的自动、长期、低成本、不造成新污染的治理设备及方法，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对牦牛集中养殖区污染水域的自动、长期、低成本、不造成新污染的治理设备及方法。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种水域治理设备，包括密封的中空壳体，所述壳体内通过水平设置的防水密封隔板分为至少两个腔室，最底部的腔室内均匀填充填料，所述填料的重量保持壳体在水中底部朝下且浮于水面；所述壳体侧壁中空，所述侧壁外侧、填料对应位置密布开孔，所述侧壁内填有缓释碳源，所述开孔孔径小于所述缓释碳源的粒径。

优选的，所述壳体顶部由透明顶板密封，所述壳体最顶部的腔室内设置太阳能发电板；所述壳体底部设有推动壳体行进的螺旋桨；所述螺旋桨与所述太阳能发电板电性连接；或；所述壳体内设有与太阳能发电板电性连接的蓄电池，所述螺旋桨与所述蓄电池电性连接。

优选的，所述填料为导电填料，所述填料内埋设有碳棒，所述碳棒顶部伸出最下方的隔板、通过导线与蓄电池电性连接，所述蓄电池通过导线与导电凸起连接，所述导电凸起设置在壳体外壁上、各开孔间隙处；所述壳体最底部的腔室内壁为质子交换膜。

优选的，所述壳体底部设置水质检测传感器。

优选的，所述壳体内设有与水质检测传感器遥感连接的控制器；所述壳体底部设有受控制器控制的转向舵。

优选的，所述壳体外侧壁上、所述开孔间隙处，密度挂膜凸起。

优选的，所述缓释碳源为壳聚糖微球2；或；所述缓释碳源为壳聚糖微球1和壳聚糖微球2；所述壳聚糖微球1为由壳聚糖壳体包裹大分子碳源的微球，所述大分子碳源分子量在5000以上；所述壳聚糖微球2为在壳聚糖微球1的外部吸附小分子碳源的微球，所述小分子碳源分子量在600以下。

优选的，所述壳聚糖微球1的制备方法包括如下步骤：

(1)在100ml液态油中缓慢逐滴加入1～3g表面活性剂，充分混匀，得液态油溶液；

(2)按质量比为1:0.1～0.2，将壳聚糖和氯化钙溶解于0.2mol/l的乙酸溶液中，充分混匀后静置，得壳聚糖溶液；

(3)在所述液态油溶液中滴加6～8ml所述壳聚糖溶液；在加入溶液量为壳聚糖溶液总量1/5～1/3的壳聚糖溶液时，开始向所述液态油溶液中同时缓慢加入微米级的大分子碳源；以壳聚糖溶液的总量计，所述大分子碳源的添加量为10～30g/L；控制壳聚糖溶液和大分子碳源的添加速度，使两者同时完成添加；随后充分搅拌混匀反应；

(4)再在所述液态油溶液中滴加体积为壳聚糖溶液体积1/35～1/25的戊二醛，充分混匀后，静置反应2～3h，离心、清洗、干燥，得壳聚糖微球1。

优选的，所述步骤(3)中，待大分子碳源添加量为大分子碳源总量的1/3～1/2时，开始向所述液态油溶液中同时缓慢加入过300目筛的活性炭，所述活性炭的添加量为大分子碳源质量的1/3～1/2；

壳聚糖溶液、大分子碳源和活性炭均为匀速添加，控制添加速度为：待大分子碳源添加完成后，活性炭还剩1/5未添加。

优选的，所述壳聚糖微球2的制备方法为：制备小分子碳源饱和水溶液，将含活性炭的所述壳聚糖微球1充分浸入该溶液中15～30min；随后取出微球，干燥，即得壳聚糖微球2。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明利用反硝化菌的生长特性，提供了一种可长期进行持续有效工作、且可自行前往污染程度较高区域的设备。将该设备投入水中后，会自动进行碳源缓释。小分子碳源先释放到水中，快速吸引、富集反硝化菌在设备表面形成挂膜，随后大分子碳源缓慢释放，不断为反硝化菌提供新的碳源，有效提高了水体中已经存在细菌的生长活力，进而利用细菌来完成水体的自净化。

2、本发明还收集了太阳能和微生物的生物能并将其转换为电能，为设备的螺旋桨和转向结构供电，并辅以定位装置、水质检测装置和控制器等结构，实现设备无需额外充电即可自行前往污染浓度相对更高的水域的目的。前期投入低，后期维护和操作简单，如果简单地增加现有已成熟的数据传输、数据同步等装置后，还可实现水域不同区域的水质质量数据采集、分析等功能。

3、本发明还提供了一种前期实现快速挂膜、缓释效果持久的缓释碳源及制备方法。首先制备一种包裹大分子碳源的壳聚糖微球，微球表面具有较多折皱、比表面积大，而且设有活性炭，可以有效吸附大量小分子碳源到微球表面。待装置入水后，微球表面的小分子迅速扩散、释放，被微生物所利用。随后壳聚糖被缓慢降解，降解过程中，逐渐释放内部包裹的大分子碳源，最终达到持续为微生物提供碳源、持续实现水体自净的目的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明壳体侧壁示意图；

图3为本发明优选实施方式的结构示意图；

图4为图3的A处放大图；

图5为本发明壳体侧壁优选实施方式的结构示意图。

具体实施方式

如图1、2所示的，一种水域治理设备，包括密封的中空壳体10，所述壳体10内通过水平设置的防水密封隔板41分为至少两个腔室，最底部的腔室内均匀填充填料42，所述填料42的重量保持壳体10在水中底部朝下且浮于水面；所述壳体10侧壁中空，所述侧壁外侧、填料42对应位置，密布开孔11，所述侧壁内填有缓释碳源31，所述开孔11孔径小于所述缓释碳源31的粒径。所述侧壁顶部设置盖子32，以便补充缓释碳源31。

所述壳体10采用防腐蚀防水材质。实际使用时，先在壳体10侧壁内填满缓释碳源31，然后将该设备投入待处理的水体中。壳体10入水后，填料42起到配重块的作用。壳体10在填料42的作用，始终保持底部浸入水中，且漂浮于水面上的状态。可以通过控制壳体10的大小及填料42的重量，来调节壳体10浸入水中的深度，从而调控主要治理的水体深度。水通过开孔11与缓释碳源31接触，缓释碳源31逐渐释放到水体中，调节所处水体的C/N比，富集反硝化菌在壳体10外表面挂膜，最终在壳体10外壁形成一层净水除氮生物膜，从而达到无污染净水的作用。通过控制缓释碳源31的种类，和对待处理水体的初步检测分析，可以大致推断出缓释碳源31耗尽的周期，根据该周期定期对壳体10进行缓释碳源31的补充、外部已凋亡微生物的清除和填料42的更换即可。另外，随着反应的不断推进，填料42内部水分可能不断增加，重量也相应增加。因此，初始填料42无需设置太重。

但在这种设置方式下，设备只能随波逐流，无法定点、定向进行水质处理，也不方便进行设备定位、回收和维护。因此，更优选的方式为：所述壳体10顶部由透明顶板21密封，所述壳体10最顶部的腔室内设置太阳能发电板20；所述壳体10底部设有推动壳体10行进的螺旋桨50；所述螺旋桨50与所述太阳能发电板20电性连接；或；所述壳体10内设有与太阳能发电板20电性连接的蓄电池22，所述螺旋桨50与所述蓄电池22电性连接。在这种设置方式下，太阳能发电板20将太阳能转换为电能，储存到蓄电池22中，为螺旋桨50供电，以推进壳体10行驶。

微生物挂膜进行到一定阶段、具有一定厚度后，可以将其产生的生物电能利用起来。因此，更优选的方式为，如图3、4所示，所述填料42为导电填料，例如石墨。所述填料42内埋设有碳棒43，所述碳棒43顶部伸出最下方的隔板41、通过导线44与蓄电池22电性连接，所述蓄电池22通过导线44与导电凸起13连接，所述导电凸起13设置在壳体10外壁上、各开孔11间隙处；所述壳体10最底部的腔室内壁为质子交换膜45。所述导电凸起13可以为涂有防腐涂料的导电金属，例如铜；连接方式可以为，直接将导线44焊接到导电凸起13上(焊接外部做防水处理，例如刷漆或增设保护套)。所述导电凸起13和对应的导线44至少设置一组，优选为对应设置4组导电凸起13和对应的导线44(图中只示意了一组)，4个导电凸起13分别设置于壳体10的4个侧壁上，各导线44通过相同的方式将导电凸起13与蓄电池22连接，蓄电池22再通过统一的导线44与碳棒43连接。

微生物附着于壳体10外部，作为正极，释放电子，通过导线与碳棒43和蓄电池22构成回路，将生物电传输到蓄电池22中储存起来，可进一步用于为螺旋桨50供电。

应当理解的是，所述质子交换膜45代替了壳体10对应位置的壳壁，即填料42与缓释碳源31间由质子交换膜45隔开。当然，还应理解的是，壳体10均使用防水耐腐蚀材料，例如高强度硬质塑料，或者耐腐蚀合金，或者其它可用于此处的材料。

更优选的方案为：所述壳体10底部设置水质检测传感器61。所述水质检测传感器61外设置保护罩，避免受到冲击破坏，保护罩上留有通孔，保证水质检测传感器61与水体接触进行检测。

更优的方案为：所述壳体10内设有与水质检测传感器61遥感连接的控制器62；所述壳体10底部设有受控制器62控制的转向舵(图中未示出)。所述壳体10内还设有定位装置。壳体10可以根据水质检测传感器61传回的信号，确定当前水质情况，如果此处水质较好，可以通过控制器62控制转向舵前往其余水质不佳的水域。当然，也可以不设水质检测传感器61，事先对待处理水体进行多处抽样预检，再根据待处理水体的平均情况预估处理一处区域所需的大致时间，对控制器62内的程序进行预设，定期控制壳体10前往其余区域即可。

更优选的方案为：所述壳体10外侧壁上、所述开孔11间隙处，密布挂膜凸起12。所述挂膜凸起12为微生物提供了更多附着点，便于微生物更好更快地实现挂膜。如图2所示，所述挂膜凸起12所覆盖的面积可以适当大于开孔11所在面积，以进一步为微生物提供附着点。

另外，太阳能发电板20与蓄电池22间、蓄电池22与螺旋桨50间等，各处需要连接的地方，在图中未示出，实际操作时按需进行密封布线即可，文中不再赘述。导线44与导电凸起13连接时，整个布线全部密封、防水防腐蚀，具体可以通过保护套、封胶等常规方法实现，也不再赘述。

按上述方式实施时，虽然水体优先浸润下层的、开孔11对应位置的缓释碳源31，但水体从开孔11逐渐进入壳体10侧壁后，由于扩散等作用，位于较为上部的缓释碳源31也逐渐会被润湿，增加了碳源提前释放的可能性，缩短了缓释时间。因此，更优选的方案为，如图5所示(图5为壳体10一侧侧壁的剖面图)，所述侧壁内设置可拆装的置物架33，所述置物架33与侧壁空间大小相适应，使用时直接放入即可。所述置物架33侧壁为密封板，板上与开孔11对应的位置设置同样大小、形状的孔洞。即，初始状态时，水体只能通过开孔11进入置物架33内部。所述置物架33内部设置多层置物板34，所述置物板34由两片相互吻合的、由防水材料制成的置物片构成。不受力时，置物板34处于水平状态，两片置物片相互接触，阻止水分浸润位于上层的缓释碳源31。置物片采用轻薄、有一定韧性的材质构成(例如轻质塑料)；或者置物片与置物架33铰接；或者置物片与置物架33的连接处设置弹簧；使置物片上方受力后会自然向下、两块置物片相互分离，置物板34上的缓释碳源31自动落入下一层。

在使用时，先在置物架33的各层置物板34上装满缓释碳源31。置物板34上虽然放满了缓释碳源31，但下层置物板34上也放满了缓释碳源31，为上层置物板34提供了支撑的力，保持上层置物板34处于水平、关闭状态。下层、设置有孔洞处的缓释碳源31优先被水体浸润，被微生物利用、降解、消耗，缓释碳源31逐渐减少，对上层置物架33的支撑力也随之减小，处于上层的置物板34逐渐开启，对下层置物架33内的缓释碳源31进行补充。补充到一定程度后，支撑力足够，上层置物板34再次关闭，保护剩余缓释碳源31暂时不被浸润打湿。从而有效延长碳源的缓释时间，进一步降低水体局部、短期内引入大量碳源而受到污染的可能性。应当理解的是，此处所述置物板34的关闭，并不要求相互适配的两片置物板34间完全吻合关闭，只要能闭合一部分，一定程度上阻挡水向上渗透即可实现目的。

所述缓释碳源31不能全部为易溶于水的物质，例如蔗糖、葡萄糖等，否则缓释作用不理想。最好也不要使用面粉等与水混合后容易生成糊的物质，否则不仅容易污染局部水体，而且也容易短期内失效。所述缓释碳源31可以单独选用大分子(分子量在5000以上)、难溶解、降解周期长的天然生物材料作为碳源，例如麦麸、玉米芯、行道树修剪的枝条等，将这些生物材料进行简单的清洗、干燥后，破碎为适合的大小(0.1～0.5cm)即可使用。更优选的方式为，采用小分子碳源(分子量600以下)和生物材料混合填充的方式。混合填充的方式可以为：在侧壁底部填充一部分小分子碳源，小分子碳源上方填充大分子碳源；也可以将生物材料表面裹附一层小分子碳源。例如，小分子碳源选择葡萄糖，将葡萄糖制备为水溶液后，将破碎至所需大小的生物材料浸入葡萄糖水溶液中10～30min，随后取出生物材料，常温风干后进行填充即可。这种方式下，小分子碳源先与水体接触，利于前期微生物的快速富集和挂膜，待微生物富集到一定程度后，各微生物间可以发挥联合作用，进一步利用相对更难降解的生物材料。

更优选的方式为：所述缓释碳源31为特制碳源，具体为一种特制壳聚糖微球。所述壳聚糖微球外表面吸附有小分子碳源，内部包裹有大分子碳源。该壳聚糖微球可生物降解，与水体接触后，小分子碳源以扩散等形式进入水体，快速富集周边微生物，形成生物膜；随后，富集的微生物对壳聚糖微球进行降解，逐渐释放微球中包裹的大分子碳源。壳体10侧壁中下部的壳聚糖微球降解后，上部的壳聚糖微球自动下降，继续提供碳源。最终实现碳源缓释、长期有效的目的。

使用特制壳聚糖微球时，也有两种可选方式。方式一：下层填充表面吸附有小分子碳源、内部包裹有大分子碳源的壳聚糖微球2，上层填充只在内部包裹有大分子碳源的壳聚糖微球1。采用这种方式时，前期帮助快速形成生物膜，后期不再向水体中引入小分子碳源，进一步降低了水体受污染的可能性。方式二：在侧壁内全部填充壳聚糖微球2。采用这种方式时，每个相对独立的壳聚糖微球2都先提供小分子碳源帮助富集新的微生物，再提供大分子碳源提高碳源使用时限。有利于吸引、富集新的微生物，促进生物膜的更新。实际使用时，可以任意使用一种方式，也可以根据水体质量、壳体大小、侧壁容积等情况进行综合选择。一般而言，C/N＞1.5，建议选择方式一；C/N浓度比≤1.5时，建议选用方式二。

1、所述壳聚糖微球1的制备方法包括如下步骤：

(1)在水浴60℃、转速为350r/min下，在100ml液态油中缓慢逐滴加入1～3g表面活性剂，在该条件下继续搅拌5～15min，获得液态油溶液。

(2)按质量比为1:0.1～0.2，将壳聚糖和氯化钙溶解于0.2mol/l的乙酸溶液中，充分混匀后静置，获得壳聚糖溶液。

(3)在转速为350r/min下，在所述液态油溶液中滴加6～8ml所述壳聚糖溶液。在加入溶液量为壳聚糖溶液总量1/5～1/3的壳聚糖溶液时，开始向所述液态油溶液中同时缓慢加入微米级的大分子碳源。以壳聚糖溶液的总量计，所述大分子碳源的添加量为10～30g/L。控制壳聚糖溶液和大分子碳源的添加速度，使两者同时完成添加。待添加完成后，保持该转速继续旋转1.5～3.5h。

(4)再在所述液态油溶液中滴加体积为壳聚糖溶液体积1/35～1/25的戊二醛，室温下、充分混匀后，静置反应2～3h，离心后获得包埋有大分子碳源的壳聚糖微球1。分别使用异丙醇和纯水冲洗壳聚糖微球1三次，再在30℃烘箱中干燥3～5min，至表面水分干燥完全，即可。

优选的方案为：步骤(3)中，待大分子碳源添加量为大分子碳源总量的1/3～1/2时，开始向所述液态油溶液中同时缓慢加入过300目筛的活性炭。所述活性炭的添加量为大分子碳源质量的1/3～1/2。壳聚糖溶液、大分子碳源和活性炭均为匀速添加，控制添加速度为：待大分子碳源添加完成后，活性炭还剩1/5未添加。

2、所述壳聚糖微球2利用步骤1制备的含活性炭的壳聚糖微球1进行。具体包括如下步骤：

(5)制备小分子碳源饱和水溶液(纯水配制)，在转速为350r/min下，将所述壳聚糖微球1充分浸入该溶液中15～30min。随后取出微球，在30℃烘箱中干燥3～5min至表面干燥，至表面水分干燥完全，即得壳聚糖微球2。

下面结合具体实施例，对本发明进行详细阐释。

实施例

1、按上述方法制备分别制备12组壳聚糖微球1、壳聚糖微球2。各组制备条件如表1所示。其中，表面活性剂选用Tween60，液态油选用液体石蜡，壳聚糖：氯化钙＝1:0.1，所述戊二醛用量为壳聚糖溶液体积的1/25。所述大分子碳源均破碎后过350目筛。

表1各组壳聚糖微球具体制备条件对照表

2、对河水表层3米深左右的水体取样进行试验。以COD/TN计算C/N浓度。对水体进行预测，水体平均指标为：COD为28.15mg/L,TN为46.21mg/L；氨氮浓度(NH₃-N)为17.22mg/L。将水体分别置于干净的长方体玻璃缸中，玻璃缸底面积为1㎡；水体体积1m3。按本发明的方法，使用硬质塑料制备壳体10(按图1的方式进行制备，未设置螺旋桨50和转向舵)，所述壳体10总体积为水体体积的1/3，壳体10侧壁内填充的各组制备的缓释碳源31总量为5g。所述缓释碳源31的填充方式为：全部填充壳聚糖微球2。

同时向相同条件下分别使用5g玉米芯、5g用蔗糖饱和溶液浸泡15min处理的玉米芯代替壳聚糖微球2，分别作为阳性对照组1、2。直接向水体中一次性抛洒5g淀粉、5g乙醇、5g玉米芯、5g用蔗糖饱和溶液浸泡15min处理的玉米芯，分别作为对照组1、2、3、4。将各组水体置于开放、露天环境中，每24h测量、观察一次，连续测量、观察5天。各组结果如表2所示。1天后TN和氨氮浓度变化不明显，表中未展示。

表2各组结果对照表

Claims (9)

1.一种水域治理设备，其特征在于：包括密封的中空壳体（10），所述壳体（10）内通过水平设置的防水密封隔板（41）分为至少两个腔室，最底部的腔室内均匀填充填料（42），所述填料（42）的重量保持壳体（10）在水中底部朝下且浮于水面；所述壳体（10）侧壁中空，所述侧壁外侧、填料（42）对应位置密布开孔（11），所述侧壁内填有缓释碳源（31），所述开孔（11）孔径小于所述缓释碳源（31）的粒径；所述壳体（10）顶部由透明顶板（21）密封，所述壳体（10）最顶部的腔室内设置太阳能发电板（20）；所述壳体（10）底部设有推动壳体（10）行进的螺旋桨（50）；所述螺旋桨（50）与所述太阳能发电板（20）电性连接；或；所述壳体（10）内设有与太阳能发电板（20）电性连接的蓄电池（22），所述螺旋桨（50）与所述蓄电池（22）电性连接。

2.根据权利要求1所述的水域治理设备，其特征在于：所述填料（42）为导电填料，所述填料（42）内埋设碳棒（43），所述碳棒（43）顶部伸出最下方的隔板（41）、通过导线（44）与蓄电池（22）电性连接，所述蓄电池（22）通过导线（44）与导电凸起（13）连接，所述导电凸起（13）设置在壳体（10）外壁上、各开孔（11）间隙处；所述壳体（10）最底部的腔室内侧壁为质子交换膜（45）。

3.根据权利要求1所述的水域治理设备，其特征在于：所述壳体（10）底部设置水质检测传感器（61）。

4.根据权利要求3所述的水域治理设备，其特征在于：所述壳体（10）内设有与水质检测传感器（61）遥感连接的控制器（62）；所述壳体（10）底部设有受控制器（62）控制的转向舵。

5.根据权利要求1所述的水域治理设备，其特征在于：所述壳体（10）外侧壁上、所述开孔（11）间隙处密布挂膜凸起（12）。

6.根据权利要求1所述的水域治理设备，其特征在于：所述缓释碳源（31）为壳聚糖微球2；或；所述缓释碳源（31）为壳聚糖微球1和壳聚糖微球2；所述壳聚糖微球1为由壳聚糖壳体包裹大分子碳源的微球，所述大分子碳源分子量在5000以上；所述壳聚糖微球2为在壳聚糖微球1的外部吸附小分子碳源的微球，所述小分子碳源分子量在600以下。

7.根据权利要求6所述的水域治理设备，其特征在于：所述壳聚糖微球1的制备方法包括如下步骤：

（1）在100ml液态油中缓慢逐滴加入1～3g表面活性剂，充分混匀，得液态油溶液；

（2）按质量比为1:0.1～0.2，将壳聚糖和氯化钙溶解于0.2mol/l的乙酸溶液中，充分混匀后静置，得壳聚糖溶液；

（3）在所述液态油溶液中滴加6～8ml所述壳聚糖溶液；在加入溶液量为壳聚糖溶液总量1/5～1/3的壳聚糖溶液时，开始向所述液态油溶液中同时缓慢加入微米级的大分子碳源；以壳聚糖溶液的总量计，所述大分子碳源的添加量为10～30g/L；控制壳聚糖溶液和大分子碳源的添加速度，使两者同时完成添加；随后充分搅拌混匀反应；

（4）再在所述液态油溶液中滴加体积为壳聚糖溶液体积1/35～1/25的戊二醛，充分混匀后，静置反应2～3h，离心、清洗、干燥，得壳聚糖微球1。

8.根据权利要求7所述的水域治理设备，其特征在于：所述步骤（3）中，待大分子碳源添加量为大分子碳源总量的1/3～1/2时，开始向所述液态油溶液中同时缓慢加入过300目筛的活性炭，所述活性炭的添加量为大分子碳源质量的1/3～1/2；

壳聚糖溶液、大分子碳源和活性炭均为匀速添加，控制添加速度为：待大分子碳源添加完成后，活性炭还剩1/5未添加。

9.根据权利要求8所述的水域治理设备，其特征在于：所述壳聚糖微球2的制备方法为：制备小分子碳源饱和水溶液，将含活性炭的所述壳聚糖微球1充分浸入该溶液中15～30min；随后取出微球，干燥，即得壳聚糖微球2。

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