CN114314964B - 一种控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，包括如下步骤：（1）水动力循环复氧控藻：将若干台水动力循环复氧控藻设备分别安装于景观水体中，对景观水体进行水动力循环复氧；（2）光催化除藻：向含有丝状藻华处的景观水体中加入光催化剂，并且使用光催化反应仪对该处景观水体进行照射；所述光催化反应仪采用500w的氙灯为光源，并且使用滤光片滤去紫外光部分；（3）化学控藻。本发明所述的控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，采用物理方法、光催化、化学方法的组合方法对景观水体的丝状藻生长进行控制，起到了扬长避短的效果，可以实现更有效的控藻和除藻毒素，提高了景观水体观赏性，应用前景广泛。

Description

一种控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法
技术领域
本发明属于景观水体修复技术领域，具体涉及一种控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法。
背景技术
景观水体是现代城市生态建设的重要部分，它可以满足人们身心的需要。但由于景观水体半封闭、流动性差、循环自净能力较小等特点，水体污染问题越来越严重，普遍出现富营养化现象，例如丝状藻华。丝状藻华指在浅水河道河岸两侧，水流缓慢区域，水体透明度高，水生植物少的区域大型丝状绿藻或丝状蓝藻体的爆发性繁殖现象。丝状藻类的爆发会大量消耗水体中的溶解氧，造成水体营养物质过剩，引起水体二次污染，堵塞鱼类、虾类、双壳类贝壳等的鳃，使其无法呼吸而窒息死亡。
为了减少水体富营养化的水污染现象，提高景观水体观赏性。需要对丝状藻生长进行控制。常规控藻的方法有物理方法、化学方法和生物方法。虽然这些方法对控制丝状藻华是有效的， 但常常会破坏藻细胞，导致更多的藻毒素释放到水中大。若不能同时有效控藻和除藻毒素，将难以防控丝状藻华的综合风险。因此，需要研发出一种控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，既能控制丝状藻生长，又藻毒素浓度控制在安全限值以下，提高景观水体观赏性的同时确保饮用水与水产品质量安全。
中国专利申请号为CN202110424559.7公开了一种磷酸铋复合改性漂浮式光催化控藻材料及其制备方法，目的是利用了农业废弃物为原材料，复合改性磷酸铋，没有达到既能控制丝状藻生长，又藻毒素浓度控制在安全限值以下，提高景观水体观赏性的同时确保饮用水与水产品质量安全的技术效果。
发明内容
发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，方法简单，采用物理方法、光催化、化学方法的组合方法对景观水体的丝状藻生长进行控制，起到了扬长避短的效果，可以实现更有效的控藻和除藻毒素，提高了景观水体观赏性，应用前景广泛。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）水动力循环复氧控藻：将若干台水动力循环复氧控藻设备分别安装于景观水体中，对景观水体进行水动力循环复氧；
（2）光催化除藻：向含有丝状藻华处的景观水体中加入光催化剂，并且使用光催化反应仪对该处景观水体进行照射；所述光催化反应仪采用500w的氙灯为光源，并且使用滤光片滤去紫外光部分；
（3）化学控藻：定期采用无人机喷洒化学控藻药物，所述化学控藻药物喷洒于漂浮于水面的丝状藻华上。
本发明所述的控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，方法设计合理，采用物理方法、光催化、化学方法的组合方法对景观水体的丝状藻生长进行控制，起到了扬长避短的效果，可以实现更有效的控藻和除藻毒素，提高了景观水体观赏性。
所述水动力循环复氧控藻，是采用水动力循环复氧控藻设备利用高效纵向循环将底层低溶解氧的水提升到表层使之形成表面流，使表层水体不断更新，此过程不仅有助于改善水体的表面张力，而且加快了界面复氧速度。另外，在水体自重作用下，被抽走的底层水由邻近的上层水体替代，实现了上下层水体的交换。覆盖面积内水体不仅实现了水体的纵向循环，而且改善了水体溶解氧及营养盐的分布状况，使整个水体溶解氧含量明显提高，并逐渐均化，通过对景观水体的水质的改善对丝状藻生长起到抑制作用，不会带来二次污染也不会导致生物入侵。
所述光催化除藻，是采用光催化剂在光催化反应仪的配合下对已经产生丝状藻华处的景观水体的藻细胞进行灭活，并且光催化在灭活藻细胞的同时可对微囊藻毒素MC—LR进行降解，起到了控藻、除藻毒素的作用。
所述化学控藻，是针对性的对已经产生丝状藻华处的景观水体进行灭藻，针对性强，去除率高，且可以明显减少药物的使用量，不引起水体污染以及水产中毒，安全高效。
进一步的，上述的控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，所述水动力循环复氧控藻设备的参数设置为：主导流10-20m3/min，感应流为20-30 m3/min，总循环交换量为30-50 m3/min，叶轮直径在80-90cm，叶轮转速为50-60r/min。
进一步的，上述的控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，所述光催化剂的制备，包括如下步骤：
（1）取Al (NO3)3·9H2O和CO (NH2)2溶于去离子水中，待溶解完全后，加入膨胀珍珠岩，不断搅拌，反应2-3h后，取出反应物，在100-110℃烘干10-12h，随后将烘干的反应物放入马弗炉内，在350-400℃下煅烧1-2h，得到光催化剂载体；
（2）将g-C3N4粉末分散至无水乙醇中，超声剥离6-8 h，得到g-C3N4乙醇溶液；将钛酸正四丁酯滴人无水乙醇中，加入浓HNO3抑制水解，而后滴加上述g-C3N4乙醇溶液不断搅拌，混合均匀后加入光催化剂载体，不断搅拌，混合均匀后逐滴加入去离子水直至充分水解，得到凝胶，将上述凝胶陈化20-24 h；
（3）将AgNO3和K2CrO4分别溶于去离子水中形成溶液一和溶液二，将上述陈化的凝胶加入溶液一中，在充分搅拌下逐滴加入溶液二，充分反应6-8h后，取出，在70-80℃烘干，用去离子水漂洗3-5次后，低温烘干，得到光催化剂。
不同于溶于水的污染物，丝状藻这类藻类细胞一般浮于水体的表面，因此，需要光催化剂与丝状藻充分接触，本申请所述光催化剂，先通过Al (NO3)3·9H2O和CO (NH2)2对膨胀珍珠岩进行Al2O3改性，使得载体成为漂浮型载体，然后采用溶胶凝胶-浸渍沉积法制备出Ag2CrO4- g-C3N4-TiO2/漂浮型载体的光催化剂，与丝状藻接触效果好，Ag2CrO4作为一种良好的光敏化材料，在与g-C3N4复合后可提升光生电子与空穴的分离 ，g-C3N4在TiO2中的 N/C掺杂以及TiO2与g-C3N4之间的相互作用对提高可见光吸收和光诱导电子转移有重要作用，在光催化反应仪的光照作用下，催化活性显著提高，光催化过程不仅会造成丝状藻细胞的破坏，随着 Adda 链的氧化，MC-LR 逐渐降解，起到了控藻、除藻毒素的作用。
进一步的，上述的控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，所述步骤（1）中，1L去离子水中，加入160-170gAl (NO3)3·9H2O，加入110-120g CO (NH2)2，加入110-120 g膨胀珍珠岩；所述膨胀珍珠岩的粒径为1-2mm。
进一步的，上述的控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，所述步骤（3）中，1L去离子水中加入14-15g AgNO3得到溶液一，1L去离子水中加入8.5-9.0 g K2CrO4得到溶液二，然后向上述陈化的凝胶加入溶液一中，在充分搅拌下逐滴加入溶液二。
进一步的，上述的控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，所述化学控藻药物的制备，包括如下步骤：将浓度为100ppm的高铁酸盐水溶液和200ppm的自制药物水溶液按照质量比9:1进行混合，并且在混合后1h内使用完毕。
所述化学控藻药物采用高铁酸盐与过硫酸氢钾、过氧化氢酶、过氧化物酶、柠檬酸配合，高铁酸盐是一种可以同时有效去除水中藻细胞和藻毒素的物质，高铁酸盐氧化能使藻细胞失活和藻毒素降解，来自高铁酸盐还原的Fe还可以引发藻细胞絮凝沉淀；过硫酸氢钾与过氧化氢酶可以起到快速补充氧气以及降解丝状藻藻毒素的效果，过硫酸氢钾溶解于水中产生H2O2，过氧化氢酶利用H2O2将绿藻毒素氧化，反应为R′H2+ H2O2→R′+2H2O，降低了水中藻毒素的含量，进而防止藻毒素对水产产生毒害；过氧化物酶可以降解藻毒素，反应为RH2+ O2→R+ H2O2，同时，为过氧化氢酶提供H2O2，提高分解效率；通过柠檬酸调节pH。
进一步的，上述的控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，所述自制药物水溶液包括如下质量份数的组分：过硫酸氢钾80-85份，过氧化氢酶13-15份、过氧化物酶0.5-1份、柠檬酸0.5-1份。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1） 本发明所述的控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，方法设计合理，采用物理方法、光催化、化学方法的组合方法对景观水体的丝状藻生长进行控制，起到了扬长避短的效果，可以实现更有效的控藻和除藻毒素，提高了景观水体观赏性；
（2） 本发明所述的控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，水动力循环复氧控藻是采用水动力循环复氧控藻设备利用高效纵向循环将底层低溶解氧的水提升到表层使之形成表面流，使表层水体不断更新，此过程不仅有助于改善水体的表面张力，而且加快了界面复氧速度。另外，在水体自重作用下，被抽走的底层水由邻近的上层水体替代，实现了上下层水体的交换。覆盖面积内水体不仅实现了水体的纵向循环，而且改善了水体溶解氧及营养盐的分布状况，使整个水体溶解氧含量明显提高，并逐渐均化，通过对景观水体的水质的改善对丝状藻生长起到抑制作用，不会带来二次污染也不会导致生物入侵；
（3） 本发明所述的控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，光催化除藻是采用光催化剂在光催化反应仪的配合下对已经产生丝状藻华处的景观水体的藻细胞进行灭活，并且光催化在灭活藻细胞的同时可对微囊藻毒素MC—LR进行降解，起到了控藻、除藻毒素的作用；所述光催化剂，先通过Al (NO3)3·9H2O和CO (NH2)2对膨胀珍珠岩进行Al2O3改性，使得载体成为漂浮型载体，然后采用溶胶凝胶-浸渍沉积法制备出Ag2CrO4- g-C3N4-TiO2/漂浮型载体的光催化剂，与丝状藻接触效果好，Ag2CrO4、 g-C3N4共同与TiO2复合，催化活性显著提高，提高了控藻、除藻毒素效果；
（4） 本发明所述的控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，化学控藻是针对性的对已经产生丝状藻华处的景观水体进行灭藻，针对性强，去除率高，且可以明显减少药物的使用量，不引起水体污染以及水产中毒，安全高效；学控藻药物采用高铁酸盐与过硫酸氢钾、过氧化氢酶、过氧化物酶、柠檬酸配合，提高了控藻、除藻毒素效果。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
所述控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，包括如下步骤：
（1）水动力循环复氧控藻：将若干台水动力循环复氧控藻设备分别安装于景观水体中，对景观水体进行水动力循环复氧；
（2）光催化除藻：向含有丝状藻华处的景观水体中加入光催化剂，并且使用光催化反应仪对该处景观水体进行照射；所述光催化反应仪采用500w的氙灯为光源，并且使用滤光片滤去紫外光部分；
（3）化学控藻：定期采用无人机喷洒化学控藻药物，所述化学控藻药物喷洒于漂浮于水面的丝状藻华上。
本发明所述的控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，方法设计合理，采用物理方法、光催化、化学方法的组合方法对景观水体的丝状藻生长进行控制，起到了扬长避短的效果，可以实现更有效的控藻和除藻毒素，提高了景观水体观赏性。
实施例2
水动力循环复氧控藻，包括如下内容：将若干台水动力循环复氧控藻设备分别安装于景观水体中，对景观水体进行水动力循环复氧；水动力循环复氧控藻设备的参数设置为：主导流10-20m3/min，感应流为20-30 m3/min，总循环交换量为30-50 m3/min，叶轮直径在80-90cm，叶轮转速为50-60r/min。
实施例3
所述光催化剂的制备，包括如下步骤：
（1）1L去离子水中，加入162gAl (NO3)3·9H2O，加入115g CO (NH2)2，Al (NO3)3·9H2O和CO (NH2)2溶于去离子水中，待溶解完全后，加入112 g膨胀珍珠岩，不断搅拌，反应3h后，取出反应物，在105℃烘干12h，随后将烘干的反应物放入马弗炉内，在380℃下煅烧2h，得到光催化剂载体；
（2）向1L无水乙醇中加入12.5gg-C3N4进行分散，超声剥离7 h，得到g-C3N4乙醇溶液；向1L无水乙醇中，加入0.55L钛酸正四丁酯，不断搅拌，加入28mL浓HNO3抑制水解，而后滴加上述0.38Lg-C3N4乙醇溶液不断搅拌，混合均匀后加入225g光催化剂载体，不断搅拌，混合均匀后逐滴加入0.123L去离子水直至充分水解，得到凝胶，将上述凝胶陈化24 h；
（3）1L去离子水中加入15.0g AgNO3得到溶液一，1L去离子水中加入8.8 g K2CrO4得到溶液二，将上述陈化的全部的凝胶加入溶液一中，在充分搅拌下逐滴加入溶液二，充分反应8h后，取出，在75℃烘干，用去离子水漂洗3-5次后，低温烘干，得到光催化剂。
（4）向含有丝状藻华处的景观水体中加入光催化剂，并且使用光催化反应仪对该处景观水体进行照射；所述光催化反应仪采用500w的氙灯为光源，并且使用滤光片滤去紫外光部分。
实施例4
所述化学控藻药物的制备，包括如下步骤：将浓度为100ppm的高铁酸盐水溶液和200ppm的自制药物水溶液按照质量比9:1进行混合，并且在混合后1h内使用完毕。其中，所述自制药物水溶液包括如下质量份数的组分：过硫酸氢钾83份，过氧化氢酶15份、过氧化物酶1份、柠檬酸1份。定期采用无人机喷洒化学控藻药物至含有丝状藻华处的景观水体处，所述化学控藻药物喷洒于漂浮于水面的丝状藻华上。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。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，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）水动力循环复氧控藻：将若干台水动力循环复氧控藻设备分别安装于景观水体中，对景观水体进行水动力循环复氧；
（2）光催化除藻：向含有丝状藻华处的景观水体中加入光催化剂，并且使用光催化反应仪对该处景观水体进行照射；所述光催化反应仪采用500w的氙灯为光源，并且使用滤光片滤去紫外光部分；
（3）化学控藻：定期采用无人机喷洒化学控藻药物，所述化学控藻药物喷洒于漂浮于水面的丝状藻华上；
其中，所述光催化剂的制备，包括如下步骤：
（1）1L去离子水中，加入160-170gAl (NO3)3·9H2O，加入110-120g CO (NH2)2，待溶解完全后，加入110-120 g膨胀珍珠岩，所述膨胀珍珠岩的粒径为1-2mm，不断搅拌，反应2-3h后，取出反应物，在100-110℃烘干10-12h，随后将烘干的反应物放入马弗炉内，在350-400℃下煅烧1-2h，得到光催化剂载体；
（2）1L无水乙醇中，加入12.5g g-C3N4进行分散，超声剥离7 h，得到g-C3N4乙醇溶液；1L无水乙醇中，加入0.55L钛酸正四丁酯，加入28mL浓HNO3，而后滴加0.38L的g-C3N4乙醇溶液不断搅拌，混合均匀后加入225g光催化剂载体，不断搅拌，混合均匀后逐滴加入0.123L去离子水直至充分水解，得到凝胶，将上述凝胶陈化24 h；
（3）将AgNO3和K2CrO4分别溶于去离子水中形成溶液一和溶液二，将上述陈化的凝胶加入溶液一中，在充分搅拌下逐滴加入溶液二，充分反应6-8h后，取出，在70-80℃烘干，用去离子水漂洗3-5次后，低温烘干，得到光催化剂；
所述化学控藻药物的制备，包括如下步骤：将浓度为100ppm的高铁酸盐水溶液和200ppm的自制药物水溶液按照质量比9:1进行混合，所述自制药物水溶液包括过硫酸氢钾、过氧化氢酶、过氧化物酶、柠檬酸，并且在混合后1h内使用完毕。
2.根据权利要求1所述的控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，其特征在于，所述水动力循环复氧控藻设备的参数设置为：主导流10-20m3/min，感应流为20-30 m3/min，总循环交换量为30-50 m3/min，叶轮直径在80-90cm，叶轮转速为50-60r/min。
3.根据权利要求1所述的控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，1L去离子水中加入14-15g AgNO3得到溶液一，1L去离子水中加入8.5-9.0 gK2CrO4得到溶液二，然后向上述陈化的凝胶加入溶液一中，在充分搅拌下逐滴加入溶液二。
4.根据权利要求1所述的控制丝状藻生长提高景观水体观赏性的方法，其特征在于，所述自制药物水溶液包括如下质量份数的组分：过硫酸氢钾80-85份，过氧化氢酶13-15份、过氧化物酶0.5-1份、柠檬酸0.5-1份。
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