CN111484202B - 利用食藻虫修复水体生态系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开利用食藻虫修复水体生态系统的方法，包括以下步骤：S1：驯化食藻虫；S2：扩培食藻虫；S3：水体曝气处理；S4：投放食藻虫：按照10～30个/L的密度将扩培后食藻虫投放进待修复水体中，处理至藻类含量为初始值的80％时，按0.03～0.05g/L投加量加入负载纳米磷酸银/磷酸镍的光催化剂，并按照6～10株/m2的密度种植沉水植物，生态修复至水体总氮、总磷、藻类含量达到标准值。本发明利用驯化后杂食性食藻虫与沉水植物引导水体生态系统修复，抑制蓝藻的生长和繁殖，改善水体环境，并利用负载纳米磷酸银/磷酸镍的光催化剂的可见光催化性能，加速水体修复净化速度。

Description

利用食藻虫修复水体生态系统的方法
技术领域
本发明属于生态修复技术领域，具体涉及利用食藻虫修复水体生态系统的方法。
背景技术
“食藻虫”本质是水体浮游动物中的大型枝角类浮游动物，枝角类在生物学分类地位中隶属于节肢动物门，甲壳纲，鳃足亚纲，双甲目，枝角亚目，俗称“红虫”、“鱼虫”。迄今为止，中国已发现的淡水枝角类有136种，海水枝角类有5种，内陆咸水种有23种。
食藻虫在水生态系统中起着重要的作用。一方面，它是天然水域食物链中一个重要的营养环节，是鱼类的重要天然饵料；另一方面它在水体物质能量循环中起着承上启下的作用，可以滤食单细胞藻类、细菌、原生动物小粒径悬浮物等，是对生态系统的物质循环起调控作用的关键功能类群。因此，利用食藻虫除藻、修复富营养化水体已成为水体净化领域的新方向，但食藻虫主要针对40μm以下粒径的浮游植物或悬浮物进行摄食，对于较大粒径的物质或沉底的生物残骸及水下有机物颗粒无摄食作用，因此，净化效果有限，修复周期较长。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供利用食藻虫修复水体生态系统的方法。
本发明的技术方案概述如下：
利用食藻虫修复水体生态系统的方法，包括以下步骤：
S1：驯化食藻虫：20～25℃，按1000～1500个/L的密度将食藻虫放入清水中，在黑暗条件下，饥饿胁迫处理6h后，按150g/L投加量加入含水量为90％的蓝藻，在光照强度为200～750Lux的条件下，驯化24～36h，利用孔径为1.0～1.5mm的网筛过滤出一级驯化食藻虫，再按1000～1500个/L的密度将滤出的食藻虫放入清水中，于黑暗条件下饥饿胁迫处理6h，按180g/L投加量加入含水量为90％的绿藻，在光照强度为200～750Lux的条件下，驯化24～36h，利用孔径为1.0～1.5mm的网筛过滤出二级驯化食藻虫，再于黑暗条件下饥饿胁迫处理8h，再按20g/L投加量加入粒径≤40μm有机碎屑颗粒，在光照强度为200～750Lux的条件下，驯化24～36h，利用孔径为0.15～1.5mm的网筛过滤得到驯化后杂食食藻虫；
S2：扩培食藻虫：20～25℃，按80～150个/L的密度将驯化后食藻虫接种于营养液中，按光照强度为200～750Lux、周期为12～16h/d的条件进行光照处理，同时，每隔2d按50g/L的投加量补充含水量为90％的蓝藻，扩培10d；
S3：水体曝气处理：以0.5～2.5L/min的气流量向水体中通入空气，曝气处理至溶解氧含量为2.8～4.2mg/L；
S4：投放食藻虫：按照10～30个/L的密度将扩培后食藻虫投放进待修复水体中，处理至藻类含量为初始值的80％时，按0.03～0.05g/L投加量加入负载纳米磷酸银/磷酸镍的光催化剂，并按照6～10株/m2的密度种植沉水植物，生态修复至水体总氮、总磷、藻类含量达到标准值。
优选的是，所述有机碎屑颗粒为大豆粉、麦糠粉、豆粕粉、海藻粉中的一种或多种。
优选的是，所述营养液的制备方法为：将豆粕、花生粕、甘薯藤粉碎至40μm，加入15g/L蔗糖溶液中，充分分散后，接种酿酒酵母菌、布氏乳杆菌，厌氧发酵25～30d，95℃灭菌5min，即得所述营养液。
优选的是，所述豆粕、花生粕、甘薯藤、酿酒酵母菌、布氏乳杆菌、蔗糖溶液的用量比为(5～8)g：(5～8)g：(8～10)g：(0.04～0.06)g：(0.02～0.03)g：1L。
优选的是，所述负载纳米磷酸银/磷酸镍的光催化剂的制备方法为：将AgNO3、Ni(NO3)2溶解于去离子水，配制成含0.1mol/LAgNO3、0.05mol/L Ni(NO3)2的混合溶液，并滴加20％乙酸溶液调节pH为6.0，再按照1g/5mL的固液比加入30目竹炭粉，搅拌吸附1h，再滴加0.25mol/L Na3PO4溶液，控制Ag+、Ni2+、PO4 3-的摩尔比为6：3：4，搅拌反应6h，过滤、洗涤、干燥后，即得所述负载纳米磷酸银/磷酸镍的光催化剂。
优选的是，所述沉水植物为苦草、水盾草、菹草、小眼子菜中的一种或多种。
本发明的有益效果：
1、本发明利用驯化后杂食性食藻虫与沉水植物引导水体生态系统修复，食藻虫摄食水体中藻类、悬浮物和有机颗粒，提高水体透明度，并释放弱酸性物质，降低水体pH，抑制蓝藻的生长和繁殖，促进沉水植物的生长，并以水体中氮磷为养分，改善水体环境，并促进氮的硝化-反硝化过程，并阻止底泥的悬浮，此外，在水体修复过程中，还利用负载纳米磷酸银/磷酸镍的光催化剂的可见光催化性能，将大粒径有机颗粒及微生物残骸等分解成食藻虫可摄食的小粒径微粒，并吸附降解有机氮、有机磷或氧化降解沉底生物残骸等，与食藻虫协同作用，极大地提高净化效果，加速水体修复速度。
2、本发明方法修复时间短，见效快，修复后水体具有良好的生态自净能力，水质稳定不反弹。
附图说明
图1为本发明利用食藻虫修复水体生态系统的方法。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1
利用食藻虫修复水体生态系统的方法，包括以下步骤：
S1：原料的制备
A：制备营养液：向每10L的15g/L蔗糖溶液中，加入粉碎粒度均为40μm的50g豆粕粉、50g花生粕粉、80g甘薯藤粉，加入15g/L蔗糖溶液中，充分分散后，接种0.4g酿酒酵母菌、0.2g布氏乳杆菌，厌氧发酵25d，95℃灭菌5min，即得所述营养液；
B：制备负载纳米磷酸银/磷酸镍的光催化剂：将AgNO3、Ni(NO3)2溶解于去离子水，配制成含0.1mol/LAgNO3、0.05mol/L Ni(NO3)2的混合溶液，并滴加20％乙酸溶液调节pH为6.0，再按照1g/5mL的固液比加入30目竹炭粉，搅拌吸附1h，再滴加0.25mol/L Na3PO4溶液，控制Ag+、Ni2+、PO4 3-的摩尔比为6：3：4，搅拌反应6h，过滤、洗涤、干燥后，即得所述负载纳米磷酸银/磷酸镍的光催化剂；
S2：驯化食藻虫：20℃，按1000个/L的密度将食藻虫放入清水中，在黑暗条件下，饥饿胁迫处理6h后，按150g/L投加量加入含水量为90％的蓝藻，在光照强度为300Lux的条件下，驯化24h，利用孔径为1.0mm的网筛过滤出一级驯化食藻虫，再按1000个/L的密度将滤出的食藻虫放入清水中，于黑暗条件下饥饿胁迫处理6h，按180g/L投加量加入含水量为90％的绿藻，在光照强度为300Lux的条件下，驯化24h，利用孔径为1.0mm的网筛过滤出二级驯化食藻虫，再于黑暗条件下饥饿胁迫处理8h，再按20g/L投加量加入粒径≤40μm大豆粉，在光照强度为300Lux的条件下，驯化24h，利用孔径为0.15mm的网筛过滤得到驯化后杂食食藻虫；
S3：扩培食藻虫：20℃，按80个/L的密度将驯化后食藻虫接种于营养液中，按光照强度为300Lux、周期为12h/d的条件进行光照处理，同时，每隔2d按50g/L的投加量补充含水量为90％的蓝藻，扩培10d；
S4：水体曝气处理：以2.0L/min的气流量向水体中通入空气，曝气处理至溶解氧含量为3.3mg/L；
S5：投放食藻虫：按照10个/L的密度将扩培后食藻虫投放进总氮含量为108.36mg/L，总磷含量为7.19mg/L、藻类含量为462.28mg/L的待修复水体中，处理至藻类含量为初始值的80％时，按0.03g/L投加量加入负载纳米磷酸银/磷酸镍的光催化剂，并按照6株/m2的密度种植苦草，修复至水体总氮含量为0.97mg/L、总磷含量为0.02mg/L、藻类含量为61.54mg/L。
实施例2
利用食藻虫修复水体生态系统的方法，包括以下步骤：
S1：原料的制备
A：制备营养液：向每10L的15g/L蔗糖溶液中，加入粉碎粒度均为40μm的60g豆粕粉、60g花生粕粉、90g甘薯藤粉，加入15g/L蔗糖溶液中，充分分散后，接种0.5g酿酒酵母菌、0.25g布氏乳杆菌，厌氧发酵27d，95℃灭菌5min，即得所述营养液；
B：制备负载纳米磷酸银/磷酸镍的光催化剂：将AgNO3、Ni(NO3)2溶解于去离子水，配制成含0.1mol/LAgNO3、0.05mol/L Ni(NO3)2的混合溶液，并滴加20％乙酸溶液调节pH为6.0，再按照1g/5mL的固液比加入30目竹炭粉，搅拌吸附1h，再滴加0.25mol/L Na3PO4溶液，控制Ag+、Ni2+、PO4 3-的摩尔比为6：3：4，搅拌反应6h，过滤、洗涤、干燥后，即得所述负载纳米磷酸银/磷酸镍的光催化剂；
S2：驯化食藻虫：23℃，按1500个/L的密度将食藻虫放入清水中，在黑暗条件下，饥饿胁迫处理6h后，按150g/L投加量加入含水量为90％的蓝藻，在光照强度为500Lux的条件下，驯化30h，利用孔径为1.0mm的网筛过滤出一级驯化食藻虫，再按1500个/L的密度将滤出的食藻虫放入清水中，于黑暗条件下饥饿胁迫处理6h，按180g/L投加量加入含水量为90％的绿藻，在光照强度为500Lux的条件下，驯化30h，利用孔径为1.0mm的网筛过滤出二级驯化食藻虫，再于黑暗条件下饥饿胁迫处理8h，再按20g/L投加量加入粒径≤40μm大豆粉和麦糠粉(大豆粉和麦糠粉投加量比例为1.5：1)，在光照强度为500Lux的条件下，驯化30h，利用孔径为0.15mm的网筛过滤得到驯化后杂食食藻虫；
S3：扩培食藻虫：23℃，按120个/L的密度将驯化后食藻虫接种于营养液中，按光照强度为50Lux、周期为14h/d的条件进行光照处理，同时，每隔2d按50g/L的投加量补充含水量为90％的蓝藻，扩培10d；
S4：水体曝气处理：以2.5L/min的气流量向水体中通入空气，曝气处理至溶解氧含量为3.5mg/L；
S5：投放食藻虫：按照20个/L的密度将扩培后食藻虫投放进总氮含量为74.41mg/L，总磷含量为5.26mg/L、藻类含量为291.77mg/L的待修复水体中，处理至藻类含量为初始值的80％时，按0.04g/L投加量加入负载纳米磷酸银/磷酸镍的光催化剂，并按照8株/m2的密度种植水盾草，修复至水体总氮含量为1.13mg/L、总磷含量为0.01mg/L、藻类含量为38.74mg/L。
实施例3
利用食藻虫修复水体生态系统的方法，包括以下步骤：
S1：原料的制备
A：制备营养液：向每10L的15g/L蔗糖溶液中，加入粉碎粒度均为40μm的80g豆粕粉、80g花生粕粉、100g甘薯藤粉，加入15g/L蔗糖溶液中，充分分散后，接种0.6g酿酒酵母菌、0.3g布氏乳杆菌，厌氧发酵30d，95℃灭菌5min，即得所述营养液；
B：制备负载纳米磷酸银/磷酸镍的光催化剂：将AgNO3、Ni(NO3)2溶解于去离子水，配制成含0.1mol/LAgNO3、0.05mol/L Ni(NO3)2的混合溶液，并滴加20％乙酸溶液调节pH为6.0，再按照1g/5mL的固液比加入30目竹炭粉，搅拌吸附1h，再滴加0.25mol/L Na3PO4溶液，控制Ag+、Ni2+、PO4 3-的摩尔比为6：3：4，搅拌反应6h，过滤、洗涤、干燥后，即得所述负载纳米磷酸银/磷酸镍的光催化剂；
S2：驯化食藻虫：25℃，按1500个/L的密度将食藻虫放入清水中，在黑暗条件下，饥饿胁迫处理6h后，按150g/L投加量加入含水量为90％的蓝藻，在光照强度为750Lux的条件下，驯化36h，利用孔径为1.0mm的网筛过滤出一级驯化食藻虫，再按1500个/L的密度将滤出的食藻虫放入清水中，于黑暗条件下饥饿胁迫处理6h，按180g/L投加量加入含水量为90％的绿藻，在光照强度为750Lux的条件下，驯化36h，利用孔径为1.0mm的网筛过滤出二级驯化食藻虫，再于黑暗条件下饥饿胁迫处理8h，再按20g/L投加总量加入粒径≤40μm豆粕粉、海藻粉(豆粕粉、海藻粉投加量比例为1.5：1)，在光照强度为750Lux的条件下，驯化36h，利用孔径为0.15mm的网筛过滤得到驯化后杂食食藻虫；
S3：扩培食藻虫：25℃，按150个/L的密度将驯化后食藻虫接种于营养液中，按光照强度为750Lux、周期为16h/d的条件进行光照处理，同时，每隔2d按50g/L的投加量补充含水量为90％的蓝藻，扩培10d；
S4：水体曝气处理：以2.5L/min的气流量向水体中通入空气，曝气处理至溶解氧含量为4.2mg/L；
S5：投放食藻虫：按照30个/L的密度将扩培后食藻虫投放进总氮含量121.65mg/L、总磷含量为9.72mg/L、藻类含量为418.20mg/L的待修复水体中，处理至藻类含量为初始值的80％时，按0.05g/L投加量加入负载纳米磷酸银/磷酸镍的光催化剂，并按照10株/m2的密度混合种植苦草和小眼子菜(苦草和小眼子菜的种植数量比为2：1)，修复至水体总氮含量为1.04mg/L、总磷含量为0.01mg/L、藻类含量为48.33mg/L。
以投放食藻虫当天记作修复第一天，实施例1～3达到上述修复效果所需时间分别为37d、33d、28d，治理时间短，见效快，赋予水体生态系统优异的自修复能力，水质稳定不反弹。
对比例1
利用食藻虫修复水体生态系统的方法，包括以下步骤：
S1：原料的制备：制备营养液：同实施例1；
S2：驯化食藻虫、S3：扩培食藻虫、S4：水体曝气处理：同实施例1；
S5：投放食藻虫：按照10个/L的密度将扩培后食藻虫投放进总氮含量为86.72mg/L，总磷含量为5.04mg/L、藻类含量为363.50mg/L的待修复水体中，并按照6株/m2的密度种植苦草，修复60d后，测定水体总氮含量为34.15mg/L、总磷含量为2.74mg/L、藻类含量为148.25mg/L。
相比于对比例1，实施例1～3在修复过程中，加入纳米磷酸银/磷酸镍的光催化剂，明显了缩短修复周期，提高了修复效果，在40d内即可使水质达到标准值。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (5)

1.利用食藻虫修复水体生态系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：驯化食藻虫：20～25℃，按1000～1500个/L的密度将食藻虫放入清水中，在黑暗条件下，饥饿胁迫处理6h后，按150g/L投加量加入含水量为90％的蓝藻，在光照强度为200～750Lux的条件下，驯化24～36h，滤出一级驯化食藻虫，再按1000～1500个/L的密度将滤出的食藻虫放入清水中，于黑暗条件下饥饿胁迫处理6h，按180g/L投加量加入含水量为90％的绿藻，在光照强度为200～750Lux的条件下，驯化24～36h，滤出二级驯化食藻虫，再于黑暗条件下饥饿胁迫处理8h，再按20g/L投加量加入粒径≤40μm有机碎屑颗粒，在光照强度为200～750Lux的条件下，驯化24～36h，滤出得到驯化后杂食食藻虫；
S2：扩培食藻虫：20～25℃，按80～150个/L的密度将驯化后食藻虫接种于营养液中，按光照强度为200～750Lux、周期为12～16h/d的条件进行光照处理，同时，每隔2d按50g/L的投加量补充含水量为90％的蓝藻，扩培10d；
S3：水体曝气处理：以0.5～2.5L/min的气流量向水体中通入空气，曝气处理至溶解氧含量为2.8～4.2mg/L；
S4：投放食藻虫：按照10～30个/L的密度将扩培后食藻虫投放进待修复水体中，处理至藻类含量为初始值的80％时，按0.03～0.05g/L投加量加入负载纳米磷酸银/磷酸镍的光催化剂，并按照6～10株/m2的密度种植沉水植物，生态修复至水体总氮、总磷、藻类含量达到标准值；
所述负载纳米磷酸银/磷酸镍的光催化剂的制备方法为：将AgNO3、Ni(NO3)2溶解于去离子水，配制成含0.1mol/LAgNO3、0.05mol/L Ni(NO3)2的混合溶液，并滴加20％乙酸溶液调节pH为6.0，再按照1g/5mL的固液比加入30目竹炭粉，搅拌吸附1h，再滴加0.25mol/L Na3PO4溶液，控制Ag+、Ni2+、PO4 3-的摩尔比为6：3：4，搅拌反应6h，过滤、洗涤、干燥后，即得所述负载纳米磷酸银/磷酸镍的光催化剂。
2.根据权利要求1所述利用食藻虫修复水体生态系统的方法，其特征在于，所述有机碎屑颗粒为大豆粉、麦糠粉、豆粕粉、海藻粉中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述利用食藻虫修复水体生态系统的方法，其特征在于，所述营养液的制备方法为：将豆粕、花生粕、甘薯藤粉碎至40μm，加入15g/L蔗糖溶液中，充分分散后，接种酿酒酵母菌、布氏乳杆菌，厌氧发酵25～30d，95℃灭菌5min，即得所述营养液。
4.根据权利要求3所述利用食藻虫修复水体生态系统的方法，其特征在于，所述豆粕、花生粕、甘薯藤、酿酒酵母菌、布氏乳杆菌、蔗糖溶液的用量比为(5～8)g：(5～8)g：(8～10)g：(0.04～0.06)g：(0.02～0.03)g：1L。
5.根据权利要求1所述利用食藻虫修复水体生态系统的方法，其特征在于，所述沉水植物为苦草、水盾草、菹草、小眼子菜中的一种或多种。
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