CN1778716A - 湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统及其净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统及其净化方法，属于湖泊水源地富营养水体生物净化技术以及富营养水资源化技术。净化系统包括桩、浮球、尼龙绳、盛蚌网孔框篓；净化方法，其特征在于在湖泊水源地富营养水体中，应用蚌的集约化设置，降低藻类生物量和悬浮物的方法；根据水源地用水量，建立相应时间的湖泊水柱蚌净化系统，确定最佳的蚌对叶绿素a和悬浮物单位消除量；根据蚌对叶绿素a和悬浮物最佳单位消除量，在水源地富营养水体中确定设置所需蚌的生物量，建造湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统工程；定期巡查管理，保持工程结构的完整，定期采收长成的蚌体，同时用生长良好的年青蚌补充工程区蚌的相应生物量。

Description

湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统及其净化方法

技术领域

本发明涉及的是一种湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统及其净化方法，属于湖泊水源地富营养水体生物净化技术以及富营养水资源化技术。也适用于河流、滩荡、池塘等水域富营养水体中进行水产养殖和净化水质。

背景技术

我国多湖泊，全国1km²以上天然湖泊275个，总面积101km²，占国土面积0.5％；其中1/3为淡水湖泊，主要分布于东部沿海和长江中下游广大地区。该区为经济发达的平原，人口稠密、用水量大，加上不适宜的人类活动，极大地改变了湖泊天然生态系统物质循环和能量流动，以致于多数湖泊面临不同的生态环境问题。例如：湖泊生态系统功能退化、蓝藻水华频繁暴发、水质性缺水日趋严重、洪涝灾害加剧，同时造成巨大经济损失等。像太湖水质，最近20年中平均每10年，水质下降一个等级，甚至发生过蓝藻水华暴发，使无锡市城区生产和生活用水发生困难，严重影响居民的日常生活和经济的正常发展。最近几十年国家和地区政府投入了大量的人力与物力，采取的措施有污染源控制或蓝藻水华防治、底泥疏浚等。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处提供一种湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统及其净化方法，在湖泊水源地富营养水体中，设置降低藻类生物量和悬浮物较佳蚌生物量的净化系统，建立净化水体工程，达到生物净化水体，不断地从水源地富营养水体中提出多余的营养物质的目的，并通过蚌，达到富营养水体资源化利用。

湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统及其净化方法是采取以下方案实现：

湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统，其特征在于净化系统包括桩、浮球、尼龙绳、盛蚌网孔框篓。若干个桩分布在湖泊水源地打入湖泊硬底之下0.5～1m，若干个浮球固定在尼龙绳上，浮球间距6～8m，尼龙绳固定在活动圈上，活动圈套装在桩上，可随湖水水位升降在桩上能上下移动，桩露出水面高度应超过该湖泊年最高水位值0.5m，这些桩和尼龙绳在该水域内建造形成网格型结构。活动圈可采用金属材料活动圈或高强度塑料活动圈，要求使用过程中不变形。若干个盛蚌网孔框篓在需净化水面之内，在系统设置的尼龙绳上平均分布吊挂，每只盛蚌网孔框篓装蚌3～4只，用绳吊挂在湖水面之下，深度为水体平均透明度×0.8cm。盛蚌网孔框篓整个框篓封闭，蚌不能掉出，而框篓上部设有网盖。

湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统的净化方法，其特征在于在湖泊水源地富营养水体中，应用蚌的集约化设置，降低藻类生物量和悬浮物量：

A、决定单位水体设置蚌生物量：

(1)在需净化湖泊水源地水域内选择具有代表性的水域中建立蚌的围隔净化水柱系统；

(2)对蚌的围隔净化水柱系统实施定期测定、数据比较、通过计算得出蚌对水体中叶绿素a、悬浮物的筛选单位消除量，当水温18～25℃，叶绿素a单位消除量为100～400μg/kg.h，悬浮物单位消除量60～100mg/kg.h；

(3)根据上述(2)筛选出单位消除量值，计算得出需净化水域中设置蚌的总生物量；

B、湖泊水源地富营养化水体中，建造湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统工程：

(1)选择生长良好的“年青”蚌，“年青”蚌龄为1～2龄，并选择当年繁殖并长成的体长7～10cm的褶纹冠蚌或第二年7月份前体长7～10cm的三角帆蚌，用于净化系统工程；

(2)湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统工程建造：在需净化的富营养水域内建造竹桩或木桩，打入湖泊硬底之下0.5～1m，桩间牵尼龙绳，绳上间隔固定浮球，浮球间距6～8m，这些桩和绳在该水域内建造形成网格型结构，用盛蚌网孔框篓装盛蚌并平均间隔地固定在尼龙绳上，每只盛蚌网孔框篓装蚌3～4只，使蚌挂养在水面之下，深度为平均透明度×0.8cm；

(3)上述(2)中所述尼龙绳固定在特制的活动圈上，活动圈套在竹桩或木桩中，活动圈大小以套在桩上能灵活地上下移动为度，使挂养蚌的尼龙绳通过浮球能随湖水水位升降而上下浮动；

C、在上述B所述建造的湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统工程区实施定期巡查管理，保持工程结构的完整；有计划收获长成的蚌，同时用生长良好的年青蚌补充工程区蚌的相应生物量。

定期采收长成的蚌体，达到不断地从水源地富营养水体中提出多余的营养物质的目的，并通过蚌，达到富营养水体资源化利用。

滤食性水生生物对蓝藻等浮游藻类的调控净化水体不仅是一种值得进一步研究降低水华发生的方向，而且可投入应用。淡水双壳类是湖泊等淡水生态系统中重要的滤食性底栖生物，属短食物链系列，它们在湖泊水生态系统的物质循环中起着重要的作用，而且也是可供人们利用的水产资源，通过在湖泊水生态系统中有计划移出，可降低湖泊的营养负荷，有助于减缓湖泊的富营养化进程。采用不同生物密度的三角帆蚌、褶纹冠蚌在不同环境条件下对水体中悬浮物、叶绿素a消长以及对水体藻类种群结构影响，进而在湖泊水源地原生境条件下控藻和净化水体并建立规模化工程投入应用。

我们在养蚌育珠生产和研究中看到大型瓣鳃类有很强的滤食藻类功能和净水效能，而且这类底栖贝类在挂养于水体表层时滤食生长良好，所以完全可在水源地水域实施高密度挂养，建立净化水体工程，这种贝类控藻工程的优点是可根据需要调整空间布局，并随时方便地回收长成的贝类进行综合利用，这种生物净化水体适合于水源地无害化要求。而且不会因为过度放流而有可能破坏局部底栖生物种群结构。本发明是一种在湖泊水源地富营养水体中，应用蚌的集约化设置，降低藻类生物量和悬浮物的方法。

我们在太湖梅梁湾水源地建造了1平方公里蚌集约化净化水体工程，经测试效果良好。

湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统及其净化方法特点是：

1、根据水源地用水量，建立相应时间的湖泊水柱蚌净化系统，确定最佳的蚌对叶绿素a和悬浮物单位消除量。

2、根据蚌对叶绿素a和悬浮物最佳单位消除量，在水源地富营养水体中确定设置所需蚌的生物量，并建立蚌的净化水体工程。

3、定期采收长成的蚌体，达到不断地从水源地富营养水体中提出多余的营养物质的目的，并通过蚌，达到富营养水体资源化利用。

本发明通过在富营养水体中建立合理的水柱系统，测定贝类对水柱系统的净化作用，得到贝类对水体藻类及悬浮物最佳单位消除量，据此，确定该水体中设置贝类的生物量，并在湖泊中建立贝类集约化净化水体工程，并有计划地更替收获长成的贝类，达到既实现湖泊水源地富营养水体中降低藻类和悬浮物的量，又使水体中多余的营养物质转化为可利用的贝类。这是一项贝类集约化培养，在湖泊水源地进行生物净化的综合技术，体现了在湖泊水源地无害化利用富营养水体并产生效益的科学思想。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明。

图1是湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统布局图。

图2是湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统结构图。

图中：1、桩，2、浮球，3、活动圈，4、尼龙绳，5、盛蚌网孔框篓，6、湖泊水面，7、湖泊硬底

具体实施方式

参照附图1、2，湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统的净化方法：

1、进行褶纹冠蚌或三角帆蚌人工繁殖并强化培育。

2、选择生长良好的褶纹冠蚌或三角帆蚌。

3、在需要净化的富营养水域中，建立蚌的围隔水柱净化水体系统，测定相应时间蚌在该水柱系统中蚌对叶绿素a和悬浮物的最佳单位消除量，并确定在单位水体中需设置蚌的生物量。

方法是：

①在需净化的湖泊水域内选择具代表性富营养水域中设置不透水的围隔水柱系统5～6组；

②围隔水柱系统中设置不同蚌只数梯度生物量的蚌，同时设一组不放蚌作为空白对照；

③定期、同时取各围隔系统水样；

④分别测定各个水样中叶绿素a、悬浮物的量；同时鉴定藻类并计数；

⑤与空白组对照，计算蚌对水柱系统中叶绿素a、悬浮物的单位消除量；选择最佳值计算出需净化水域中单位水体设置蚌的生物量。可参照下述需净化水体蚌生物量计算公式。

4、建立蚌的净化水体系统工程

以竹桩或木桩为基础，桩间用具浮球的尼龙绳联结，尼龙绳用活动圈套在桩上并能在桩中上下活动，使尼龙绳可随湖水水位升降而浮动调节，绳上固定挂养盛蚌的盛蚌网孔框篓，盛蚌网孔框篓挂养在较佳水层。盛蚌网孔框篓在所需净化水面内平均分布。蚌的总只数合计的生物量与上述3点中第⑤部分计算得出的蚌生物量相同。

在湖泊富营养水体中设置较佳生物量褶纹冠蚌，当水温20℃左右可在1平方公里工程区范围内每周能降低藻类生物量约3500kg(干)，且降低的藻类中大部分属蓝藻和属蓝藻中的微囊藻；降低悬浮物约13600kg，蚌净化水质工程区挂养蚌经上半年的6个月每10万只褶纹冠蚌可获蚌产量600kg，每10万只三角帆蚌可获蚌产量1000kg。

5、系统工程管理和长成蚌采收

蚌的净化系统工程管理内容主要包括：

(1)定期检查蚌的生理、生长情况；巡查工程结构情况，保持工程结构完整，对工程损毁部分及时修复；在蚌的生长季节增加检查频度；

(2)有计划、分批收获已长成的蚌，及时更换生理异常或濒死的蚌，同时用生长良好的年青蚌补充工程区蚌的相应生物量。

具体实施方案

1、培育生长良好、生理功能旺盛的蚌，是保证具有最佳单位净水功能的关键之一。具体方法是：

(1)选择、培育优良的亲本蚌，用于繁殖幼蚌。采用人工养蚌育珠生产中的选择和培育亲蚌的方法进行，并每年补充由不同区域、不同繁殖群体长成引进的亲本蚌，避免近亲繁殖。

(2)长成的稚、幼蚌及时分养、强化培育，用于净化工程的蚌，选择生长良好的“年青”蚌，“年青”蚌龄为1～2龄，并选择当年繁殖并长成的体长7～10cm的褶纹冠蚌或第二年7月份前体长7～10cm的三角帆蚌。

2、湖泊富营养水体中决定单位水体设置蚌生物量方法中：

(1)围隔水柱设置：在需净化的湖泊水域中选具有代表性富营养水域设置围隔蚌净化系统水柱5～6组；每组2～4只作为平行组；每只围隔水柱面积1～2m²，设围水柱体积2～4m³。圆柱形围隔骨架可采用钢筋或圆竹牢固紥制，骨架外密封围以帆布，在帆布与骨架接触部位最好绕以塑料带，以防止帆布被磨破。围隔底部周缘用石龙埋入湖泊底泥中并用竹签插入固定，围隔上口敞开，周缘高出水面0.5～0.8m或用浮球抬高出水面，保持整个测试期，围隔水柱内、外水体隔绝交流。

整个围隔蚌净化系统水柱各组均固定围护在架设固定于湖中的竹架之内。

(2)蚌的设置：围隔水柱系统内，蚌的只数以梯度设置，蚌用竹圈撑开孔径1～2cm的网袋装盛。每袋装蚌2～3只，装蚌网袋在围隔水面平均分布挂养在水面以下，深度为：水体透明度×0.8(cm)。

例如：水体透明度为40cm，深度为32cm左右。

(3)定期提取各围隔水柱系统水样，分别测定叶绿素a、悬浮物的量以及进行藻类定性、定量测定。当水温18～25℃，叶绿素a单位消除量为100～400μg/kg.h，悬浮物单位消除量60～100mg/kg.h；

测定方法参照金相灿、屠清瑛2000年，湖泊富营养化调查规范(第二版)进行。

(4)将上述(3)中所测的值与空白对照组的值比较计算蚌对水体中叶绿素a、悬浮物的单位消除量，以最佳值计算出在需净化的湖泊富营养水体中设置蚌的总生物量。

3、湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统的工程的建造

蚌的净化水体系统工程结构及系统工程布局见附图1、附图2。湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统包括桩1、浮球2、尼龙绳4、盛蚌网孔框篓5；若干个桩1分布在湖泊水源地打入湖泊硬底7之下0.5～1m，若干个浮球2固定在尼龙绳4上，浮球2间距6～8m，尼龙绳4固定在活动圈3上，活动圈3套装在桩上，可随湖水水位升降在桩上能上下移动，桩1露出水面6高度应超过该湖泊年最高水位值0.5m，活动圈3可采用金属材料活动圈或高强度塑料活动圈，要求使用过程中不变形，若干个盛蚌网孔框篓5在需净化水面之内，在系统设置的尼龙绳4上平均分布吊挂，每只盛蚌网孔框篓5装蚌3～4只，用绳吊挂在湖水面之下，深度为水体平均透明度×0.8cm。盛蚌网孔框篓5整个框篓封闭，蚌不能掉出，而框篓上部设有网盖。盛蚌网孔框篓5可采用多孔塑料框篓或多孔金属材料框篓。施工说明：在蚌的净化水体系统工程施工中：

(1)若干个桩1应打入湖泊硬底7之下0.5～1m

(2)若干个浮球2固定在尼龙绳4上；浮球2间距7m，第二年根据蚌体生长情况增加浮球数。

(3)活动圈3直径＞桩直径，尼龙绳4固定在活动圈3上，使活动圈3能随湖水水位升降在桩1中能上下移动；桩露出水面6高度应超过该湖泊年水位最高值。活动圈3可采用金属材料活动圈或高强度塑料活动圈，要求使用过程中不变形，

(4)盛蚌网孔框篓5质地为硬塑料，整个框篓封闭，蚌不能掉出，而框篓上部可开启，以便收获、更换蚌体。

(5)每只盛蚌网孔框篓5装蚌3～4只，用绳吊挂在湖水面之下，深度为水体平均透明度×0.8(cm)。若干个盛蚌网孔框篓5在需净化水面之内，在工程设置的尼龙绳4上平均分布吊挂。

4、蚌净化水体工程管理及收获

(1)巡查工程结构情况，保持工程结构之完整，对工程损毁部分及时修复。特别在灾害天气如大风、暴雨、湖水水位骤变时应在事先、灾后及时检查、保护。

(2)有计划收获长成的蚌，及时更换生理异常或濒死的蚌。一般2年左右作全部或大部分蚌体收获更换。

(3)夏、秋季节每10～15天巡查一次；冬、春季节每25～35天巡查一次。蚌生长盛期和异常情况应增加巡查次数或及时巡查。平时对整个工程区进行分片抽查。

需净化水体蚌生物量计算公式：

$\mathrm{LRn}=\frac{(a_n-b_n)\×V_n}{E\×G\×N_n}$

$\mathrm{Nn}=\frac{\mathrm{LRn}\×E\×G}{(a_n-b_n)\×V_n}$

$\mathrm{\ΣG}=1000V\×\frac{\mathrm{Nn}}{V_n}\×G$

$=1000V\×\frac{a_n-b_n}{\mathrm{LRn}\×E}$

式中：

∑G 蚌的总生物量(kg)

Rn  各围隔水柱净化系统中蚌的单位叶绿素a消除量(μg/kg.h)

LRn Rn中最大值

E   时间(h)

a_n 经E后空白对照围隔水柱中叶绿素a量(μg/L)

b_n 经E后含蚌围隔水柱中叶绿素a量(μg/L)

V_n 围隔水柱量(L)

G   蚌平均只重(kg)

N_n 含蚌围隔水柱中蚌的只数(只)

V   需净化水体水量(m³)

Claims (6)

1、湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统，其特征在于净化系统包括桩、浮球、尼龙绳、盛蚌网孔框篓；若干个桩分布在湖泊水源地打入湖泊硬底之下0.5～1m，若干个浮球固定在尼龙绳上，浮球间距6～8m，尼龙绳固定在活动圈上，活动圈套装在桩上，可随湖水水位升降在桩上能上下移动，桩露出水面高度应超过该湖泊年最高水位值0.5m，这些桩和尼龙绳在该水域内建造形成网格型结构，若干个盛蚌网孔框篓在需净化水面之内，在系统设置的尼龙绳上平均分布吊挂，每只盛蚌网孔框篓装蚌3～4只，用绳吊挂在湖水面之下，深度为水体平均透明度×0.8cm。

2、根据权利要求1所述的湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统，其特征在于活动圈采用金属材料活动圈或高强度塑料活动圈。

3、根据权利要求1所述的湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统，其特征在于盛蚌网孔框篓整个框篓封闭，框篓上部设有网盖。

4、根据权利要求1或3所述的湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统，其特征在于盛蚌网孔框篓采用多孔塑料框篓或多孔金属材料框篓。

5、湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统的净化方法，其特征在于在湖泊水源地富营养水体中，应用蚌的集约化设置，降低藻类生物量和悬浮物量：

A、决定单位水体设置蚌生物量：

(1)在需净化湖泊水源地水域内选择具有代表性的水域中建立蚌的围隔净化水柱系统；

(2)对蚌的围隔净化水柱系统实施定期测定、数据比较、通过计算得出蚌对水体中叶绿素a、悬浮物的筛选单位消除量，当水温18～25℃，叶绿素a单位消除量为100～400μg/kg.h，悬浮物单位消除量60～100mg/kg.h；

(3)根据上述(2)筛选出单位消除量值，计算得出需净化水域中设置蚌的总生物量；

B、湖泊水源地富营养化水体中，建造湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统工程：

(1)选择生长良好的“年青”蚌，“年青”蚌龄为1～2龄，并选择当年繁殖并长成的体长7-10cm的褶纹冠蚌或第二年7月份前体长7-10cm的三角帆蚌，用于净化系统工程；

(2)湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统工程建造：在需净化的富营养水域内建造竹桩或木桩，打入湖泊硬底之下0.5～1m，桩间牵尼龙绳，绳上间隔固定浮球，浮球间距6～8m，这些桩和绳在该水域内建造形成网格型结构，用盛蚌网孔框篓装盛蚌并平均间隔地固定在尼龙绳上，每只盛蚌网孔框篓装蚌3～4只，使蚌挂养在水面之下，深度为平均透明度×0.8cm；

(3)上述(2)中所述尼龙绳固定在特制的活动圈上，活动圈套在竹桩或木桩中，活动圈大小以套在桩上能灵活地上下移动为度，使挂养蚌的尼龙绳通过浮球能随湖水水位升降而上下浮动；

C、在上述B所述建造的湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统工程区实施定期巡查管理，保持工程结构的完整；有计划收获长成的蚌，同时用生长良好的年青蚌补充工程区蚌的相应生物量。

6、根据权利要求5所述的湖泊水源地富营养水体中蚌的净化系统的净化方法，其特征在于湖泊富营养水体中决定单位水体设置蚌生物量方法中：

(1)围隔水柱设置：在需净化的湖泊水域中选具有代表性富营养水域设置围隔蚌净化系统水柱5～6组；每组2～4只作为平行组；每只围隔水柱面积1～2m²，设围水柱体积2～4m³，圆柱形围隔骨架可采用钢筋或圆竹牢固絷制，骨架外密封围以帆布，在帆布与骨架接触部位最好绕以塑料带，以防止帆布被磨破，围隔底部周缘用石龙埋入湖泊底泥中并用竹签插入固定，围隔上口敞开，周缘高出水面0.5～0.8m或用浮球抬高出水面，保持整个测试期，围隔水柱内、外水体隔绝交流；

整个围隔蚌净化系统水柱各组均固定围护在架设固定于湖中的竹架之内；

(2)蚌的设置：围隔水柱系统内，蚌的只数以梯度设置，蚌用竹圈撑开孔径1～2cm的网袋装盛，每袋装蚌2～3只，装蚌网袋在围隔水面平均分布挂养在水面以下，深度为：水体透明度×0.8(cm)；

(3)定期提取各围隔水柱系统水样，分别测定叶绿素a、悬浮物的量以及进行藻类定性、定量测定；

(4)将上述(3)中所测的值与空白对照组的值比较计算蚌对水体中叶绿素a、悬浮物的单位消除量，以最佳值计算出在需净化的湖泊富营养水体中设置蚌的总生物量。