CN102101724A - 原位修复富营养化池塘养殖水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原位修复富营养化池塘养殖水的方法,包括以下步骤:1)植物预培养:每3~4根的金鱼藻理顺成1蓬,放入霍格兰氏营养液中驯化培养8~10天,得预培养后金鱼藻;2)植物移栽:将预培养后金鱼藻栽***被治理水域的底泥中,每立方米被治理水域设置2~10kg的预培养后金鱼藻;3)在被治理水域中投放生物激活剂,每立方米被治理水域投放4~6g生物激活剂;4)控制金鱼藻的覆盖率不超过60%~80%。使用该方法能实现对富营养化池塘养殖水的生物原位修复。
Description
技术领域
本发明涉及一种治理富营养化池塘养殖水的方法。
背景技术
池塘养殖由于人工饲料过量添加等原因造成水体中氮磷等主要营养物质过剩,从而产生水体富营养化现象已成为目前淡水养殖模式中一个突出的环境矛盾,直接关系到池塘养殖经济效益和附近水域水质。池塘养殖水体富营养化破坏了水体原有生态***的平衡,导致水体生态***结构遭到破坏,功能日益退化,藻类疯长,造成鱼类大量死亡,水体发黑发臭,水体的透明度大大降低,影响水体的景观和水质。同时由于水质恶化造成的鱼类营养品质下降以及富营养化过程中产生的一些有毒物质对鱼类和人体健康都有危害作用,影响了经济和社会的正常发展。因此,如何有效控制池塘养殖水富营养化、恢复水体水质和提高鱼类产量及其营养品质,已成为如今淡水养殖生态研究的重要方向。
水生植物在池塘养殖水环境中不仅可为鱼类提供栖息场所,而且对养殖污染负荷起到缓冲的效果,最终为池塘养殖生态***起到平衡支撑作用。植物***主要通过植物吸收和吸附、附着于根系表面的微生物硝化和反硝化、底泥或基质对营养盐的吸附等作用来去除水体中过剩的营养盐,水生植物根系还能同时为微生物生长提供合适的营养环境并吸附水体中大量的悬浮物质从而达到提高水体透明度的目的。通过在养殖池塘或养殖***中逐步恢复水生植物尤其沉水植物以修复养殖环境中的水体富营养化,是一种简单、高效、价廉且较易维持的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种原位修复富营养化池塘养殖水的方法,使用该方法能实现对富营养化池塘养殖水的生物原位修复。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种原位修复富营养化池塘养殖水的方法,包括以下步骤:
1)、植物预培养:每3~4根的金鱼藻理顺成1蓬,放入霍格兰氏营养液中驯化培养8~10天,得预培养后金鱼藻;
2)、植物移栽:将上述预培养后金鱼藻栽***被治理水域的底泥中,每立方米被治理水域设置2~10kg的预培养后金鱼藻;
3)、在被治理水域中投放生物激活剂,每立方米被治理水域投放4~6g生物激活剂;
4)、控制金鱼藻的覆盖率不超过60%~80%。当超过该覆盖率时,对金鱼藻作收割等去除处理。
作为本发明的原位修复富营养化池塘养殖水的方法的改进:当被治理水域中的NH4 +-N浓度≥0.6mg/L时,在所述步骤1)和步骤2)之间设置降低氨毒的预处理:向被治理水域投放微生物数量级为2.5~4.5LogMPN/mL的硝化细菌。
作为本发明的原位修复富营养化池塘养殖水的方法的进一步改进:当被治理水域为高度富营养化池塘养殖水时,每立方米被治理水域种植6~10kg的预培养后金鱼藻;当被治理水域为中度富营养化池塘养殖水时,每立方米被治理水域种植4~6kg的预培养后金鱼藻;当被治理水域为轻度富营养化池塘养殖水时,每立方米被治理水域种植鲜重为2~4kg的预培养后金鱼藻。
在本发明中,每立方米被治理水域对应的是池塘中水的体积,不包括池塘中底泥的体积。
在本发明的原位修复富营养化池塘养殖水的方法中,发明人根据对若干种水生植物去除氮磷效果筛选的试验结果分析,金鱼藻在富营养化池塘养殖水中去除氮磷效果较好。金鱼藻(Ceratophyllum demersum)属多年生沉水草本;茎长40-150厘米,平滑,具分枝。叶4-12轮生,1-2次二叉状分歧,裂片丝状,或丝状条形,长1.5-2厘米,宽0.1-0.5毫米,先端带白色软骨质,边缘仅一侧有数细齿。花直径约2毫米;苞片9-12,条形,长1.5-2毫米,浅绿色,透明,先端有3齿及带紫色毛;雄蕊10-16,微密集;子房卵形,花柱钻状。坚果宽椭圆形,长4-5毫米,宽约2毫米,黑色,平滑,边缘无翅,有3刺,顶生刺(宿存花柱)长8-10毫米,先端具钩,基部2刺向下斜伸,长4-7毫米,先端渐细成刺状。花期6-7月,果期8-10月。
在本发明中,高度、中度、轻度这三种不同程度的富营养化污染水体,是根据王明翠等的《湖泊富营养化评价方法及分级标准》(《中国环境监测》2002年第5期)来定义的。
本发明的设计理念是通过在富营养化池塘养殖水中种植沉水植物-金鱼藻,通过金鱼藻茂密的茎叶大量吸收富营养化养殖废水中过剩的氮磷营养盐,并储存于植物体内,视金鱼藻的生长覆盖量及时收割植物,从而可以从水体中带走大量氮磷等营养盐,净化水质,同时金鱼藻既可分泌抑藻物质,抑制藻类繁殖,收割的金鱼藻可进行集中资源化处理,例如制成鱼饲料、药品原料等,还可回收植物残株中可利用的元素,实现富营养化池塘养殖水的生物原位修复。具体为:金鱼藻易移栽、繁殖快、生长旺盛,是一种富营养化水污染原位修复和控制技术的优选植物材料,作为沉水植物它不仅可以直接从水体中吸收去除大量氮磷营养物,还能从底泥中获取大量的氮磷营养,对污水进行全面的原位处理,不另外占用土地,它的管理和收获操作都很简单,使用成本比其他需要浮体承载的植物如水芹、香根草和美人蕉等都要低很多,且金鱼藻嫩绿多汁,还可作为鱼类的一种天然饲料,减少人工饲料的使用量,不仅可以降低饲料成本还能避免水体污染。与其他水生植物相比有无可比拟的优势。
在本发明中,在被治理水域中配合投放生物激活剂,生物激活剂主要由生物氧化剂和营养复合剂组成,其作用机制是有效提供自然水体中好氧微生物族群消化分解有机物所必需的养分、酶及生物激活剂,这些制剂能够迅速地刺激水体和底泥中的土著微生物,使其产生大量氧气并加速分解污染物,当生物激活剂与水生植物尤其是沉水植物例如金鱼藻等进行联合原位修复污染水体时可在短时间内达到更好的水质改善效果。研究表明:由于这项技术对水体具有较好的处理效果,与其它整治方法相比,不需要大量投资购置装置和设备,制剂的投加量小,因而相应的处理成本较低,且所加制剂不含外来微生物,无任何附加危险。
综上所述,本发明能使金鱼藻和生物激活剂发挥协同作用,从而实现更佳的治理效果。生物激活剂可通过市购的方式获得,例如可购自上海巨科国际贸易有限公司。
与传统的富营养化湖泊、池塘等的修复治理方法相比,本发明的原位修复富营养化池塘养殖水的方法,在“环境-植物-动物-人类”之间建立良好的循环体系;具备无二次污染、投资少、维护成本低、工程量适当、管理技术要求低等优点;适合规模化推广使用。
具体实施方式
实施例1、原位修复富营养化池塘养殖水的方法,依次进行以下步骤:
1)、植物预培养:将采自野外的金鱼藻洗净并理顺,每3~4根金鱼藻理顺成1蓬,每蓬嫩头不少于10个,在室温(20~25℃)下,采用国际水培标准的霍格兰氏营养液驯化培养8~10天,得预培养后金鱼藻,该预培养后金鱼藻可用于下述步骤的移栽。
2)、检测被治理水域中的NH4 +-N浓度,当被治理水域中的NH4 +-N浓度≥0.6mg/L时,需要设置降低氨毒的预处理,具体为:向被治理水域投放微生物数量级为2.5~4.5LogMPN/mL的硝化细菌。
硝化细菌例如可购自美国碧沃丰公司。
3)、植物移栽:准备手指粗细的棍子,棍子长短视水的深浅而定,以齐水面为宜,在距离棍子底端10厘米处用橡皮筋绷上1蓬预培养后金鱼藻,将棍子***水中直至到达底泥处,棍子入泥10厘米后慢慢收起棍子,轻拿轻栽,此时预培养后金鱼藻已被留于底泥当中,开始着生繁衍。
每立方米被治理水域设置2~10kg的预培养后金鱼藻。具体为:当被治理水域为高度富营养化池塘养殖水时,每立方被治理水域种植6~10kg的预培养后金鱼藻;当被治理水域为中度富营养化池塘养殖水时,每立方被治理水域种植4~6kg的预培养后金鱼藻;被治理水域为轻度富营养化池塘养殖水时,每立方被治理水域种植2~4kg的预培养后金鱼藻。
4)、在被治理水域中投放生物激活剂,每立方米被治理水域投放4~6g生物激活剂。
5)、控制金鱼藻相的覆盖率为60%~80%,当超过该覆盖率时,需及时割除多余的金鱼藻,转移出的金鱼藻可在其他地方进行集中资源化处理。
为了证明本发明的原位修复富营养化池塘养殖水的方法的实际治理效果,发明人进行了如下的实际应用实例。
实例1:
实验原水取自浙江湖州一市郊养鱼塘,以此配制轻度富营养的池塘养殖污水,底泥取自同一鱼塘塘底。处理开始前轻度富营养化池塘养殖污水中的总氮(TN)、氨氮(NH4 +)、硝态氮(N03 -)、亚硝态氮(N02 -)和总磷(TP)的浓度分别为1.5mg/L、0.40mg/L、0.9mg/L、0.201mg/L、0.49mg/L。底泥的厚度设定为20cm。
以下实验组和每个对照组均设定为在底面积为1m*1m的容器内进行,容器内污水和底泥的总高为1.2m;均在20~25℃的室温下进行实验。
按照本发明的原位修复富营养化池塘养殖水的方法进行污水处理称为实验组,具体为:步骤1)植物预培养的时间为9天,步骤2)中硝化细菌的用量为0,步骤3)中每立方米被治理水域投放4g生物激活剂;步骤4)中每立方被治理水域种植3kg的预培养后金鱼藻。
不作任何处理的为空白对照组。
对照组1:取消步骤3)生物激活剂的使用(即生物激活剂的用量为0),步骤4)中每立方被治理水域种植6kg的预培养后金鱼藻。
对照组2:步骤3)生物激活剂的用量改为:每立方米被治理水域投放8g生物激活剂;取消步骤4)中预培养后金鱼藻的移栽。
实验进行20天后,实验组、对照组1和对照组2的水质相比空白对照组的水质均有一定程度的改善,具体如表1所示:
表1金鱼藻对轻度富营养池塘养殖水中氮(TN、NH4 +、N03 -和N02 -)和磷(TP)的去除效果
从以上表1看出,实验组的处理效果明显优于对照组1和对照组2。
注:20天后,实验组和对照组1的覆盖率均没有超过60%。
实例2:
实验原水取自浙江湖州一市郊养鱼塘,以此配制中度富营养的池塘养殖污水,底泥取自同一鱼塘塘底。处理开始前中度富营养池塘养殖水中的总氮(TN)、氨氮(NH4 +)、硝态氮(N03 -)、亚硝态氮(N02 -)和总磷(TP)的浓度分别为4.3mg/L、0.54mg/L、3.0mg/L、0.751mg/L、0.9mg/L。底泥的厚度设定为20cm。
以下实验组和每个对照组均设定为在底面积为1m*1m的容器内进行,容器内污水和底泥的总高为1.2m;均在25℃的室温下进行实验。
按照本发明的原位修复富营养化池塘养殖水的方法进行污水处理称为实验组,具体为:步骤1)植物预培养的时间为9天,步骤2)中硝化细菌的用量为0,步骤3)中每立方米被治理水域投放5g生物激活剂;步骤4)中每立方被治理水域种植5kg的预培养后金鱼藻。
不作任何处理的为空白对照组。
对照组1:取消步骤3)生物激活剂的使用(即生物激活剂的用量为0),步骤4)中每立方被治理水域种植10kg的预培养后金鱼藻。
对照组2:步骤3)生物激活剂的用量改为:每立方米被治理水域投放10g生物激活剂;取消步骤4)中预培养后金鱼藻的移栽。
实验进行20天后,实验组、对照组1和对照组2的水质相比空白对照组的水质均有一定程度的改善,具体如表2所示:
表2、金鱼藻对中度富营养池塘养殖水中氮(TN、NH4 +、N03 -和N02 -)和磷(TP)的去除效果。
从以上表2看出,实验组的处理效果明显优于对照组1和对照组2。
注:20天后,实验组和对照组1的覆盖率均没有超过70%。
实例3:
实验原水取自浙江湖州一市郊鱼塘,以此配制高富营养的池塘养殖污水,底泥取自同一鱼塘的塘底。处理开始前高度富营养化池塘养殖水中的总氮(TN)、氨氮(NH4 +)、硝态氮(N03 -)、亚硝态氮(N02 -)和总磷(TP)的浓度分别为18.0mg/L、5.70mg/L、11.0mg/L、1.30mg/L、1.46mg/L。底泥的厚度设定为20cm。
以下实验组和每个对照组均设定为在底面积为1m*1m的容器内进行,容器内污水和底泥的总高为1.2m;均在25℃的室温下进行实验。
按照本发明的原位修复富营养化池塘养殖水的方法进行污水处理称为实验组,具体为:步骤1)植物预培养的时间为9天,步骤2)中硝化细菌的用量为:向被治理水域投放微生物数量级为3.5LogMPN/mL的硝化细菌,步骤3)中每立方米被治理水域投放6g生物激活剂;步骤4)中每立方被治理水域种植7kg的预培养后金鱼藻。
不作任何处理的为空白对照组。
对照组1:取消步骤3)生物激活剂的使用(即生物激活剂的用量为0),步骤4)中每立方被治理水域种植14kg的预培养后金鱼藻。
对照组2:步骤3)生物激活剂的用量改为:每立方米被治理水域投放12g生物激活剂;取消步骤4)中预培养后金鱼藻的移栽。
在整个实验过程中,控制金鱼藻覆盖率不超过70%。
实验进行20天后,实验组、对照组1和对照组2的水质相比空白对照组的水质均有一定程度的改善,具体如表3所示:
表3金鱼藻对高度富营养池塘养殖水中氮(TN、NH4 +、N03 -和N02 -)和磷(TP)的去除效果
从以上表3看出,实验组的处理效果明显优于对照组1和对照组2。
实例4、将一天然富营养化池塘养殖水(人工养鱼塘,湖州八里店)均匀分割成2个独立实验水域,从而分别进行实验组和对照组的实验。两个围区主要由PVC无纺布(防水)围成,其底端包裹水泥柱***底泥,顶端包裹直径10cm的正方体泡沫材料使之浮出水面,并使PVC无纺布能由水位变动而浮动,以隔开围区内外的水体,避免围区内外的水体交换。
按照本发明的原位修复富营养化池塘养殖水的方法进行污水处理称为实验组,具体为:步骤1)植物预培养的时间为9天,步骤2)中硝化细菌的用量为:向被治理水域投放微生物数量级为3.5LogMPN/mL的硝化细菌,步骤3)中每立方米被治理水域投放6g生物激活剂;步骤4)中每立方被治理水域种植预培养后金鱼藻的量为6kg,具体如表4所示。
对照组:取消步骤3)生物激活剂的使用(即生物激活剂的用量为0),步骤4)中每立方被治理水域种植预培养后金鱼藻的量为10kg,具体如表5所示。
表4
表5、
最后,还需要注意的是,以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然,本发明不限于以上实施例,还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。
Claims (5)
1.原位修复富营养化池塘养殖水的方法,其特征是包括以下步骤:
1)、植物预培养:每3~4根的金鱼藻理顺成1蓬,放入霍格兰氏营养液中驯化培养8~10天,得预培养后金鱼藻;
2)、植物移栽:将上述预培养后金鱼藻栽***被治理水域的底泥中,每立方米被治理水域设置2~10kg的预培养后金鱼藻;
3)、在被治理水域中投放生物激活剂,每立方米被治理水域投放4~6g生物激活剂;
4)、控制金鱼藻的覆盖率不超过60%~80%。
2. 根据权利要求1所述的原位修复富营养化池塘养殖水的方法,其特征是:当被治理水域中的NH4 +-N浓度≥0.6 mg/L时,在所述步骤1)和步骤2)之间设置降低氨毒的预处理:向被治理水域投放微生物数量级为2.5~4.5LogMPN/mL的硝化细菌。
3. 根据权利要求2所述的原位修复富营养化池塘养殖水的方法,其特征是:所述被治理水域为高度富营养化池塘养殖水,每立方米被治理水域种植6~10kg的预培养后金鱼藻。
4. 根据权利要求2所述的原位修复富营养化池塘养殖水的方法,其特征是:所述被治理水域为中度富营养化池塘养殖水,每立方米被治理水域种植4~6kg的预培养后金鱼藻。
5. 根据权利要求2所述的原位修复富营养化池塘养殖水的方法,其特征是:所述被治理水域为轻度富营养化池塘养殖水,每立方米被治理水域种植鲜重为2~4kg的预培养后金鱼藻。
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Granted publication date: 20121121 Termination date: 20151231 |
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