CN104556402B - 一种湖泊中利用富氮污水养殖水产的方法 - Google Patents
一种湖泊中利用富氮污水养殖水产的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种湖泊中利用富氮污水养殖水产的方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:1)利用管道网给水体充气增氧,使水体中含氧量DO值达到饱和含氧量的70%以上;2)保持水体中的含氧量,同时从外界向水体中引入好养微生物;3)保持水体中的含氧量,同时从外界向水体中引入以该好养微生物喂食的水生虫类;4)使水体中含氧量DO值达到饱和含氧量的80%以上,待水体中生化需氧量BOD值≤8.5mg/L时,从外界向水体中投入鱼虾幼苗;其中,利用所述好养微生物吸收掉湖泊中的氮磷等有机污染物,同时好养微生物得以生长繁殖,为所述水生虫类提供食物,水生虫类的生长繁殖为所述鱼虾幼苗提供食物,恢复湖泊中的生态平衡。
Description
技术领域
本发明涉及一种在湖泊中利用富氮污水养殖鱼虾水产的方法。同时治理污水。
背景技术
我国水系污染十分严重。其中绝大部分是富氮污水(其中一大部分是生活污水)。对于这些富营养化的污水,我国目前采用的治理技术可以概括如下:“捞”水藻(如青岛、太湖、巢湖)、挖污泥(如颐和园、太湖)、“过滤”污水或者干脆“换水”向下排。这些技术总的说来,如果把治理后的污泥也算进去,治理后的污染物总量(主要在污泥中)和治理前水中的污染物总量基本相等。换言之,治理前后的污染物总量基本没变(略有增加)。
其中最典型的工艺是“超过滤膜工艺”(MBR),这是半世纪前在只有沙漠的海湾国家出现的淡化海水的技术。国内现在采用它处理污水,每天要产生许多污泥。不仅如此,这种工艺还有到目前为止没有公开的地方:由于运行中国产膜易堵塞导致渗透率迅速降低,污水处理厂常用酸烧来冲洗膜,而且往往用盐酸这类强酸,尽管进行了稀释,这些酸的残留物与水中的镍和铬不锈钢部件和厨房用的不锈钢擦残留物发生化学反应,就会产生重金属污染物六价铬等附加污染,至今国内对此还没有出现有关的规程。
另外还有许多污水处理厂用氧化沟工艺(OD)、A2O工艺、SBR工艺、最终都是用好氧微生物吃掉污染物。最后不但部分污染物进入污泥中,连微生物的尸体也留在活性污泥里。
现有污水处理厂的工艺大体上都属于上述这几种(和他们的分支),这些工艺都产生令政府头疼的大量污泥。例如,最近北京东郊建立了一个大的污泥处理厂,把大量的污泥晾干加工,人们很远的就能闻到污泥的臭味。
这样,为了美化一个地方而把污染物转移到同样是我国的另一地方。从我国整体考虑,这些技术虽取得了美化局部地区的明显成绩。但是从物质不灭角度看来,既然治理前后污染物总量未变,那么从我国整体考虑治污效果为零(仅仅移动而不消除)。
这样从学术角度来描述我国治理污水的成绩,反映了现有污水处理厂和近年计划新发展乡镇小型污水处理设施的工艺弊端:花了这么多的钱,消耗了这么多的电能,结果只是把污染物转移到同样是我国的另一个地方,一点也没有减少我国国境线以内的污染物总量,而且污泥还污染了不少农村地区。最后,大雨一冲,最终都流到我国的海洋经济区:渤海、东海、南海。被污染的海洋鱼越来越少,昔日全国最大的渔场(舟山群岛)鱼群消失了,渔民们只好被迫搞网箱养殖或者冒着被抓的危险到别国水域去捕鱼。
不仅如此,这几年,污水还没治理好,雾霾天却出来了。在这几年大建污水处理厂和乡镇小型污水处理设施的时候出现雾霾天,时间上巧合说明二者间的一些联系:建污水处理厂是造成雾霾天严重的一个重要因素。这种不顾高昂建造代价和高耗电运行建污水处理厂的同时,需要新建不少发电厂(或扩大发电量)。我们计算了一下:截止2012年底我国全部污水厂运行电耗每天达到7.1千万度/天(按0.5元电费/吨水计算,膜工艺还要高一些),按国家***的换算标准,每度电折0.404kg标准煤,为此每天要烧2.9万吨/天标准煤,每年要烧一亿吨以上的标准煤。
另外,建造这些昂贵的污水处理厂(建一个日产5万方的厂约需1亿元),所需制造的设备在制造过程中又要用更多的电、烧更多的煤。这些煤是造成我国目前空气雾霾的主要原因之一。
下面,我们再看看我国还有多少富氮污水需要治理?它会决定我们今后应该采用什么技术方案。
这可以如下计算出来:众所周知,我国大江大河的水都污染了。以长江为例,若不治理,江中的鱼将会越来越少,下游的饮水都成问题。长江的年径流量是9616亿立方米/年,占全国江河流量的36%;2013年全国污水处理厂的处理能力为1.62亿立方米/天,仅相当于长江27分钟的流量(1.62亿立方米/27分钟),这样可以计算,如果按2013年的数据,全国污水处理厂全开动的话,一天只能处理我国全部江河污水的不到10分钟的流量。换句话说,假定要把全国这些污水处理完,污水处理厂还要增加144倍(按2012年数据)!
这还远不包括全国的湖泊、水库、河流和水底多年积累的污泥和各地静止的水体,也不包括人(和动物)在***、树叶在落等等因素造成的新污染。如果把它也考虑进去,以10年治好为目标,大约需要把污水厂增加1000倍。这意味着发电厂还要多烧1000倍的煤,如此的话,雾霾还要严重多少倍?
我国的工业总产值仅占全球的9%,却烧掉了全球49%的煤。我国目前是世界上最大的碳排放国,2013年碳排放总量占全球28%,超过美国(14.4%)和欧盟(9.6%)的总和(详见参考消息2014.9.23,“中国再成全球气候峰会焦点”)。尽管政府处罚了一些不开除尘设备的公司,还制定规章禁止发电厂燃烧灰份≧40%和含硫≧3%的煤,可是煤燃烧后在排放二氧化碳的同时,还是排放了大量导致雾霾天的细微粉尘。对此,最典型的例子是在位于缺风的四川盆地成都,自从西郊建成火力发电站之后,这个地区再也难以见到像北京一样西北风吹后的蓝天。
这些数据旁证了我国雾霾天的根源,也说明了在治理我国雾霾天和我国污水的技术领域中,按照现行的治污水的技术方案,没有可能治好我国的污水。唯一的途径是:发展并采用节能特别明显的技术方案(如节能10倍到1000倍)。
政府对于节能大约10%-20%的项目特别关心,有专项扶持资金。对于节能10-1000倍,有人就会感到奇怪而产生天大的疑问:这可能吗?
首先,节能10倍是我们目前的测试结果,是目前我们已经达到的水平。那么1000倍呢?
随着今后专利技术的不断出现,实现1000倍可能是今后若干年出现的事。
不仅仅局限于1000倍,值得指出的是这已经是以往已经实现过的事情:在很久以前,甚至在还没有人类的时候,大自然就是靠河流的浪花所产生的气泡给水里充氧保持了自然界河流的良好生态平衡,河湖水清澈透明且耗电量为零,远在1000倍以上。
这就是用污水养鱼治污的前景,也说明了我国的治污还有希望。
因此即便是节能上千倍也不值得奇怪,奇怪的是人们忘记了古代河流气泡增氧保持河湖水清洁的事实,奇怪的是人们拿着耗能最高的膜工艺当成现在治理我国污水的主流方法。在欧美发达国家里,至今连大城市的自来水***还没有人敢采用膜工艺来获得自来水,他们仅在宾馆等大建筑中用它来获得直饮自来水。没有采用的原因之一是膜工艺比传统自来水厂的工艺能耗高很多倍,还有一个更重要的原因是为此需要更新整个城市的地下自来水管道(需要全部更新为不锈钢管道),耗资太大。好不容易靠高耗能膜工艺获得能直接饮用的纯净水(和瓶装纯净水的纯度一样),通入已污染的旧自来水管道,就变成再次污染了的不能直接饮用的普通自来水。显然,发达国家的人们还没有这样蠢。显然他们在决定采用什么工艺路线的时候,要把节约、节能、环保放在比GDP还要重要的地位。
人们常看着手机、汽车的蓬勃发展,想当然的认为今后随着发达国家的技术扩散,他们会带领我们解决我国的水污染问题。但是,这种想法错大了。在治理富氮污水方面绝对不同,不可能指望发达国家来解决我国的问题。原因是:从地理上看,我国处于欧亚大陆的东端偏南,我国西北方的欧亚大陆太大了,西北方距海太远,主宰地球空气对流的西北信风带来干燥的空气。此外,古代印亚大陆地壳运动相撞造成长长的喜马拉雅山系又像高墙一样挡住了来自印度洋的潮湿空气(一直挡到新疆西面的天山),山那一侧印度的一个邦年降雨量高达2.1米。这样天然造成我国的降雨量小、水污染最严重。加上我国重视又太晚和一些国内原因,发达国家从来没有见到过大国如此严重的水污染和如此多的污水,自然从来就没想过如何治理它。
过去,各地进行了大量的努力,注入了大量的资金。但仍然看不到若干年或数十年治理好我国水系、湖泊的前景。时至今年(2014),尽管成绩显著,但仍处于看报纸上报导“太湖蓝藻爆发”的年代(见2014.6.9***:今夏,太湖又遇蓝藻挑战),文章说治理的“关键在减排”,办法是在河湖周边乡镇河口修建污水处理厂,这说明国内的治理思路还处于压根就没想到在整个湖中治理污水的“堵源头”阶段,因此前年报上说“专家们悲观的估计要治好太湖还需要几十年”。
不仅如此,近来媒体已开始报导用现有工艺治污水失败的信息,如2014.9.22参考消息“深圳河流治污失败”:花了近300亿元,建了数十个污水处理厂,一条河也没治理好,85%的河流为五类(极差)。
另一个报导是2014.11.27***文章:“滇池治污难在哪”。可以说这篇文章为我国目前治理污水的工艺技术做了总结。滇池是上个世纪国家重点治理的三江三湖之一,从最初的2亿元治好滇池,到如今已经投入了数百亿元,仍未实现“滇池清”。我们解读这篇文章,不难得出这样的结论:难在至今没有治理好它的好方法!显然,这篇文章无意中呼唤我国尽快出现更多的有关治污专利技术。
各地政府在治理污水方面雄心勃勃,投入巨额资金,但是,目前很少听到我国治理污水方面取得实质性成就的信息报道。
至今,还没有人拿出治理大江大湖等庞大水域(如太湖、巢湖、滇池等国内大大小小许多湖泊)的湖中整体治理技术方案。这就是本专利提要把治理污水的电耗和设备投资降低10-100倍(估计最终会达到1000倍以上)所考虑的技术背景。
为此,我们用了五年时间进行了大量的实验,在小试成功的基础上和中试的过程中,提出这个用养殖水产来治理我国富氮污水新的技术方法。
本专利方法要把富氮污水中的污染物变的没了,转换成不是污染物的有价值的鱼虾。
申请人早先申请了一种用来给水体充气增氧的超微气泡的装置,其专利号为200810118566.9用作参考。
我国目前鱼虾的养殖大部分处于靠投放饲料养殖的阶段,还有一些河湖投放了鱼苗,但由于没有充气增氧这一环节,鱼类消耗水中的氧会对生态平衡造成的负面影响。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明的目的在于利用生化物理方法对富氮污水进行处理,解决了如何把污染物变成鱼虾等水产这一问题,办法就是把污水、污泥中的氮、磷无生命的有机污染物,通过好氧微生物分步转化为水生虫类这一有生命的饲料,进而转化成水产。
为实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种湖泊中利用富氮污水养殖水产的方法,该方法包括如下步骤:
步骤1)利用管道网给水体充气增氧,使水体中含氧量DO值达到饱和含氧量的70%以上;
步骤2)保持水体中的含氧量,同时从外界向水体中引入好养微生物;
步骤3)保持水体中的含氧量,同时从外界向水体中引入以该好养微生物喂食的水生虫类;
步骤4)使水体中含氧量DO值达到饱和含氧量的80%以上,待水体中生化需氧量BOD值≤8.5mg/L时,从外界向水体中投入鱼虾幼苗;
其中,利用所述好养微生物吸收掉湖泊中含有氮、磷的有机污染物,同时好养微生物得以生长繁殖,为所述水生虫类提供食物,水生虫类的生长繁殖为所述鱼虾幼苗提供食物,恢复湖泊中的生态平衡。
进一步,所述步骤1)中向水体中通入气泡直径为0.01mm-1mm的空气或氧气。
进一步,还包括步骤5)在引入所述鱼虾后,当水体中生化需氧量BOD值≤6mg/L时,向水体中补充富氮污水。
进一步,所述水生虫类为:草履虫、轮虫、水蚤、泥虫、变形虫、钟形虫、太阳虫、挠足虫、栉毛虫、累枝虫、寡毛虫、吸管虫、漫游虫、纤毛虫、喇叭虫中的一种或多种。
进一步,还能够在水体中种植水草,通过水草向水体中补充氧气并作为鱼虾的食料。
本发明是利用生化物理方法对湖泊进行净化,通过养殖水产治理污水,并在治理污水过程中不产生污泥,养殖水产不用从外界添加任何饲料,饲料从污水中转化而来,资金投入小,见效快,适合大范围推广应用;高的含氧量DO值和生化需氧量BOD的降低还使水生植物能够像自然界那样自然健康生长。此时,湖水由于有了丰富的氧气,植物就彻底避免了缺氧造成的腐烂,也避免了植物高BOD条件下疯长(像现在一样需要不断派人打捞),植物进而迅速扩散,健康繁殖生长,一些吃草的鱼类会制衡草类的生长,从而避免了草类的疯长;水生植物的出现不仅为鱼类(如草鱼)提供了食物,而且光合作用产生的氧气还能进一步降低养鱼治污管道网工程运行中的能耗。目前估算,一旦植物参与生态平衡以后,由于植物光合作用释放出氧气,本方法养鱼治污的能耗还能再降低10倍以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行更全面的说明。
首先让我们先看看湖水在污染前和污染后水中的情况:
污染前,良好生态平衡的湖水未污染时,湖底生长着各种水生植物。湖边的比较矮小,水再深一些,植物开始多样化,大约到2米多深的地方细长的植物从湖底一直延伸到水面。阳光透过清澈的湖水照到湖底,为湖底的藻类和各种生物平衡生长提供了条件。水生植物和藻类通过光合作用产生氧气,在植物叶面上能看到许多小气泡。在这种条件下,从湖底到湖面不同深度下湖水的含氧量都比较高,从水的上层到下层各种好氧微生物、虫类、螺、鱼虾等都良好生长,水底上上下下生气盎然,甚至在湖底的污泥中,由于水体中扩散过来的氧使污泥中的泥虫等生物也良好生长,并为深水鱼类的大量生长提供食物。
富营养化以后,大量微生物的生长耗尽了水里的氧,含氧量降到零,好氧微生物都死了,厌氧微生物大量繁殖生长,这样使水体进入厌氧状态。缺氧窒息了所有的生物,首先是水底的藻类死去,其次是全部的好氧微生物,及各种水生虫类消失,死水里没有鱼和其他水产动物,也没有活的水草植物。腐烂的鱼、动物、植物和藻类浮渣分解后沉入湖底变成污泥,厚厚的蓝藻和变成褐色的水体阻挡了阳光,减少了阳光的穿透力。湖水分层:水温上下层差别很大,上下层富营养化状态差别也很大(BOD值差别很大),除岸边以外上下层水体在无人知悉情况下从不交换。
水体的分层使上下层含氧量的差别也很大,下层接近为零,而上层在接近湖水表面薄薄的一层水里有氧气,适合鱼类生存。水表层游动的鱼很容易给人错觉,让人们忽视湖水中严重分层的状况。
在湖水发展到上述严重失衡的过渡阶段,经历如下的中间阶段:水的颜色变黄褐色,水的表面出现水花和蓝藻,水底出现污泥,接着深水区的好氧微生物和水生虫类消失,再接着深水区的鱼类开始死亡消失。在这个过程中水草开始腐烂,并且在完全腐烂之前开始疯长,疯长的水草多得往往需要派人去打捞。
出现上述湖水严重失衡以后,难以在污染的富氮污水中养殖鱼虾。本发明要用生化物理方法在污水中养殖鱼虾,并对湖泊进行净化。用微生物吸收掉水体中的氮、磷、硫、碳,用虫类吃掉碳并通过吃掉微生物来间接吸收掉氮、磷、硫、碳和生物(植物)碎屑。
要在生物链的不同阶段实施生化物理方法(生化物理方法的含义见下面泥虫部分的内容),并在生物链的各个阶段控制好养殖密度D.
如何把富氮污水、污泥转换成鱼虾。这样要分以下三个阶段:(1)微生物以污水为食物滤食污水;(2)水生虫类(也可以称为虫类)吃微生物;(3)鱼虾吃虫类,大鱼吃小鱼;下面分述:
(1)微生物滤食污水:
用富氮污水养鱼虾及其水产品的过程是把富氮污水中的氮、磷和其他无生命的有机物转化为有生命的无机物(如鱼虾)的过程。这种的转换原本在大自然河流中是自然进行的。
上述步骤1)运行之后,湖中整个水域水体的氧含量由缺氧状态向接近饱和发展。水体有了氧,大自然的生态平衡迅速恢复到良好的天然状态:水中引起发臭的厌氧微生物迅速死亡,取而代之的是好氧微生物(也可叫嗜氧微生物、好氧菌,本专利下简称微生物)。
由于污水养分特别丰富,好氧微生物便开始大量繁殖。这种只有显微镜下才能看到微小生物适应性极强,很容易在很短的时间内繁殖积累非常多的个体数量;另外,微生物代谢异常旺盛,这是由于它的个体表面积和体积的比很大(约是同等重量成人的30万倍),这使它能迅速吸收污水中氮磷有机物营养,通过代谢把它们变成自己身体的氨基酸、脂肪、多糖、维生素等,以供自身成长和繁殖。这样看来,只要不断充气增氧,水体中第一生物链微生物有充分的能力“吃掉”富氮污水中的氮磷有机物,把污染有机物变成有生命的有机物,成为自己身体的一部分。
为了迅速增加好氧微生物的数量,在严重失衡的地区,应从外界引入用来繁殖的好氧微生物。最好是本地区或同纬度的好氧微生物。
外加好氧微生物时,含氧量的下限为50%左右。而BOD的上限很高,对于目前国内河湖的水体,可以不用考虑它的上限。
(2)虫类吃微生物,泥虫吃污泥:
然后,以微生物为食物的草履虫、轮虫等水生虫类便开始大量繁殖:
从外界作为种子向水体添加水生虫类,添加的条件是水体含氧量要达到一定的值,要达到饱和含氧量值的百分比参见下表:
虫类 | 含氧量DO | 备注 |
草履虫 | ≥70% | |
轮虫 | ≥85% | |
水蚤 | ≥80% | |
泥虫 | ≥75%(在污泥附近水体中) | 泥虫要种入污泥中 |
其他虫类 | ≥75% |
表中数据为观测值,实施中应根据纬度和具体情况做出适当调整。
草履虫靠纤毛运动,所以也有人叫它纤毛虫。它一般≤0.3㎜,也有更小的,比微生物大不了多少。草履虫通过纤毛滤食微生物和其它食物碎屑大量繁殖。他繁殖极快,几周的时间就会从个位数繁殖到上百万只。微生物是草履虫的食物,草履虫主要靠吃微生物才能活着过生活并繁衍后代,而它自己又是轮虫、甲壳类动物和小鱼小虾的食物。
轮虫长似车轮而得名,长0.04-2㎜,大多数0.1-0.5㎜,爱吃5-10μm的微生物,如细菌、霉菌、酵母菌和原生动物,也吃单细胞藻类和植物碎屑有机颗粒,甚至在养殖密度太大时也吃同类。它的繁殖率极快。轮虫是幼鱼最爱吃的食物,像美食一样,是经济型大型水生动物的可口饵料(家庭养鱼也有买干轮虫当鱼饲料的)。轮虫的生存要求较高的溶氧量DO,因此它的数量可做本发明气泡扩散效果的指示器,换句话说,只有充氧效果达到良好,从DO值较高到接近饱和含氧量时,这个第二生物链的成员轮虫就能迅速大量繁殖。
水蚤也开始繁殖生长,水蚤的个头要大,长1-3㎜。在增氧过程中,随着随着微生物不断吃掉污染物,水体的BOD开始一步步降低,水体颜色变浅。阳光照入水底,水蚤和藻类在整个湖水深处到处生长;水蚤吃藻,它可以用纤毛过滤的形式吞食掉单细胞藻类和各种植物的有机碎屑;水蚤也吃微生物和许多水生虫类。
充气增氧后氧气也扩散到水底的污泥中。泥虫开始生长,泥虫不断吃掉污泥,每天吃掉的污泥相当于它自身长度的40倍(这里的污泥成分绝大部分是碳氮磷等有机污染物,污泥中基本上没有泥沙)。
泥虫从水中溶解氧中得到氧(O2)之后,吃掉含碳(C)有机物,排出二氧化碳(CO2)和水,这个过程极似化学里的氧化反应,因此也可以说泥虫把碳(C)氧化成二氧化碳和水。这样看来,我们可以把本发明方法称作“生化物理方法”,这里,生是指生物,化是指化学反应,物理是指本发明方法的物理条件,以物理量的值表示,如BOD、DO、D等。同样,其他许多虫类(如水蚤)吃掉植物含碳(C)碎屑时,也排出二氧化碳和水。
生化反应也发生在微生物和污水之间;好氧微生物把氮(N)氧化成NO3 -,把磷(P)氧化成PO4 -,把硫(S)氧化成SO4 -,都是生物吸收氧之后在对污水进行的氧化例子,谢天谢地的是:我们地球上的水就是靠这些生化反应过程才保持清洁至今。
随着上述虫类大量繁殖,蛤蛎、蜗牛、螺、蚌等开始生长;其他生物也开始多元化生长。它们都为水底以鱼虾为代表的食物链提供食物。
为了迅速增加水生虫类的数量,在严重失衡的地区,应从外界引入用来繁殖的水生虫类。最好是本地区或同纬度的虫类。
最后指出,除了自然界最常见的草履虫、轮虫、水蚤、泥虫以外,还有许多种水生虫类,像变形虫、钟形虫、太阳虫、挠足虫、栉毛虫、累枝虫、寡毛虫、吸管虫、漫游虫、纤毛虫、喇叭虫等。他们的功能和上述草履虫、轮虫类似,不再一一叙述。
(3)鱼虾吃虫类:
同时,随着BOD的降低,藻类开始大量生长(好氧微生物把氮分解成氨、然后分解成硝酸根,把磷分解成磷酸根,为藻类提供养分)。藻类为不少虫类、各种幼鱼和一些鱼类提供生存所必须的基本食物。
顺便说明,在此有必要为藻类正名:不管是在自然界还是在本发明中,只要是不离开水体气泡充氧这一进程,正常生长的藻类是参与生态平衡的一个重要环节,是水中必不可少的有益的植物。只有在富营养化到严重失衡时,蓝藻才导致水体腥臭、发绿发黑并产生藻毒素。但在这种情况下,罪魁祸首应该是人们没有给湖水充气增氧所造成的的低DO值和过高的BOD值。
这时鱼虾就具备了必要的生存条件:氧含量、食物。此时应考虑引入一些鱼苗。但引入的鱼苗还要求满足另外一个条件:BOD要降到一定的水平,鱼虾才能良好存活,不同的鱼类不同年龄阶段的鱼类对BOD的要求不同,综合考虑,一般为8.5㎎/L左右。
换句话说如果说引入的幼鱼不能长期存活,那就是BOD太高。
太高时,对幼鱼来说,含氧量达到要求也不行)。此时,应继续充气增氧,进一步降低BOD,这样继续运行下去,早晚能等到BOD值降低达到上述要求的时刻,此时再投放幼鱼。
随着上述步骤1)充气增氧继续进行,BOD会降到适合鱼虾繁殖的新水平。只有鱼虾在这种人造“自然条件”能够迅速繁殖,才能最后建立稳定的、自动平衡的生态平衡***(否则得不断人工投放鱼苗,而投放不当易引起失衡)。鱼虾能够繁殖的BOD水平可称作繁殖BOD水平水平,要求较高,不能低于幼鱼生存的BOD水平。
随着良性藻类和水生虫类的大量生长,以良性藻类为基本食物、并以水生虫类为美食的的各种幼鱼和大的鱼虾开始大量生长。小鱼吃藻类、小鱼也吃虫类,小鱼吃小虾,大鱼吃小鱼,这样,鱼虾这个新的第三食物链种群开始壮大。
为了迅速增大鱼虾的生物密度D,让鱼类快速达到自动生态平衡的数量,在这个阶段应当从外界引入不同育龄段的幼鱼、小虾。引入尽量以刚孵化的幼鱼为主,以便让幼鱼参与吃藻、吃虫的进程,并为自然繁殖打好基础。
为了平衡虫类而应当引入的鱼类有鲢、鳙、鲤、鲫、泥鳅、麦穗鱼等等。
以往,太湖有人认为鲦鱼吃藻,就投放许多鲦鱼鱼苗(武汉东湖、滇池也这样实验过),结果都未能制止蓝藻,原因是缺少管道网充氧做基础,也不知道许多鱼类在一定的年龄段都吃藻,甚至还未弄清这样年年投放对治污是否有好处(可能仅对短期渔业有好处)。投放的鱼消耗水中的氧,使水中特别是深水中本来缺氧的状态加剧并对生物链的平衡造成负面影响,一到夏天往往会出现在温度高的情况下由于水中缺氧造成鱼大面积死亡,武汉、巢湖等地都有过类似的报导。不过,这类实验不理想的实验结果也为本专利提供了事实。仅仅投入长大了的鱼苗效果往往不好,它们之中不少已经过了吃藻类、吃虫类的年龄段。投放应从刚孵化的幼鱼开始。投放的种类应包括本地水体几十年前未污染时自然界的多种鱼虾种类。另外,不要忘记吃藻的主力军是水蚤和许多虫类。
不要怕幼鱼被吃掉,自然界的幼鱼天生就是鱼虾蟹水产的饲料之一,总有一部分在平衡中保存下来。即便是被吃掉,它们在生前已经通过吃藻吃虫为抑制藻类泛滥和平衡虫类做出了贡献。在鱼类进入自然繁殖的自动平衡阶段以前,投入是必要的。
最后说明植物。在上述养鱼治污的进程中,升高的含氧量和BOD的降低能使水生植物能够像自然界那样自然健康生长。此时,在水中可以开始种植多元化的水生植物,其中包括水生经济植物。管道网工程能保证引入一定量的植物在湖中迅速自然扩张。湖水由于有了丰富的氧气,就会像干旱的草原下了雨一样,植物就彻底避免了缺氧造成的腐烂,也彻底避免了植物高BOD条件下疯长(像现在一样年年需要不断派人打捞),植物进而自动迅速扩散健康繁殖生长。
应当说明,上述本专利方法在湖水中种植水草和不用本专利在水中种植水草大不相同:本质的区别在于本专利的措施最终导致恢复生态平衡,包括水草,水草进入自动平衡状态以后就再也不用人们为了水草去做许多工作。而以往那样种植水草就像北京奥体中心的长条湖那样,当年种了水草以后,时间久了水草就开始腐烂、疯长并进入污染状态。滇池湿地的例子似乎更加典型:“滇池的日常维护需要巨额投入,湿地植物死亡后若不及时清理会造成营养物质的汇入,必须靠人工及时清理,”***2014.11.27“滇池治污难在哪”文章如是说。
用本专利,植物在扩散繁殖生长的过程中,它最后受制于吃草的鱼类(草鱼、鳊鱼、三角鲂、赤眼鳟和其他许多杂食鱼类):如果出现草类过多时,鱼类会制衡水生植物的数量:此时以草类为食物的鱼类种群数量会自动迅速扩大,直到鱼类的种群扩张到被抑制的植物供应量相对不足为止。
水生植物的出现不仅为食草鱼类提供了食物,而且光合作用产生的氧气还能进一步降低养鱼治污管道网工程运行中的电耗。目前估算,一旦植物参与生态平衡以后,由于植物光合作用释放出氧气,本方法养鱼治污的能耗还能再降低10倍左右。
总的说来,只要按本发明上述步骤建立管道网和实施好生化物理方法以后,湖水就能一步步恢复生态平衡,一般用三个多月的时间运行和操作,湖水就可变清,BOD可下降到8.5mg/L以下,整个湖中从水下层到水底恢复生机,大量小鱼种群不仅形成,而且种群自身从此开始大量繁殖,进入自动平衡的阶段。
只要湖水进入自动平衡阶段,湖水就在恢复了生态平衡方面取得重要进展。从此以后,免去了许多年年需要投放(或种植)的工作,只要按一定原则捕鱼和维护好管道网工程就行了。
随着水体就会就会愈来愈清,BOD不断下降。当BOD大约降到≤6㎎/L时,污水中污染物含量下降,好氧微生物开始缺乏食物,最后导致鱼虾缺乏食物,从而降低生物群不断扩大种群数量进而治污的进度。在这样的情况下,可以考虑从外界补充污水,补充污水的方法见有关专利技术。
应用实例(1)
采用本发明的养鱼治污方法来治理整个大的湖泊:
我国有许多面积很大的湖泊,像太湖、巢湖、鄱阳湖、滇池等,还有许许多多看起来小实际面积很大的湖泊。这些湖泊大都不是大江大河流过的必经之路,流进流出的水量相对较小。截止目前,还没有出现一个完整的治理整体大湖泊的方法。
首先用已有专利中的管道网进行充气增氧,把整个湖面全覆盖,实施本专利污水养殖水产的方法(见上述)。
管道网工程大约运行三个月以后,湖水就会逐渐变清。继续运行,整个湖水就会逐渐恢复生态平衡。详见发明内容。
为了形成一个整体,在湖水的各个进水口和出水口加装渔网,防止鱼虾游入未治理的水域。
用本发明方法养鱼,初步计算养鱼的收益要明显高于本发明方法运行中的电费(按目前1万斤/亩/年计算,实际上在充气增氧条件下养鱼密度可以再大许多倍)。而且水清之后,还有其他巨大的附加社会效益。
现有的污水处理厂工艺仅仅能把水变清,没有持续充气增氧的功能,因此即便是耗费极大的投资和电耗,治好的水也保持不了多久,过一段时间之后又污染了。之后水体没有氧的来源,不可能用来养鱼虾治污。但是,从污水处理厂流出的这些水中可以为本发明所用,可以减少充气增氧的运行时间。
这样的养鱼治污工程一年四季全天候运行。
大约运行一个阶段之后,湖水逐渐复活,生态平衡逐步建立,代表污染程度的BOD值不断降低。等到BOD值降到大约小于8.5㎎/L之后,如果处于节能考虑,就可以考虑把冒气泡的管道间距加倍(例如由10米的间距增加到20米或40米的间距),以便关掉一部分电机来减少能耗。
但此时充气增氧不能停止,应继续运转,用来继续消除不断进入湖水中的富氮污染。
应当指出,污染的源头不可能都堵掉(工业污染除外)。过分堵源头代价太大,人在***、树叶在落,污染总会不断发生。但是条件变了,污水到了湖里碰上“人造工程”管道网覆盖实施的本发明方法,就把污染消化掉并转变成鱼虾(在湖水的负载范围之内),及时的清除污染。水变清了。如果污染源彻底没有了,“水至清则无鱼”,渔业就没了。所以说污染源不能少,好在,我们人类天天都在***富氮污染物。对整个湖水来说,只要进来的有机物(污染物)等于不断转换的有机物(鱼虾),就建立了良性的生态平衡,到了这时就可以说,湖水基本治好了。
应用实例(2)
用本专利围湖养鱼虾蟹:
以往,传统的围湖养鱼在围湖之后用鱼饲料来养鱼,一部分未吃净的鱼饲料给湖水带来污染,鱼还消耗了水中的氧气,恶化了含氧量这个水生物赖以生存的基础生存环境,因此“围湖养鱼”目前在政府禁止之列。
按照本专利发明方法养鱼不用添加鱼饲料,用污水自动制造鱼饲料。同样是围湖,在养鱼的同时不但不会给湖水带来污染,而且还治理了水体的污染。
为了以往的围湖养鱼区别开来,我们称之为“专利围湖养鱼”,或者成为“新法围湖养鱼”。
为此围湖的方式也和以往的不同。以往用网就行,“专利围湖养鱼”围湖改用薄的塑料膜、塑料布或油布(能把水隔水就行),而且,在它的下部用和塑料膜连成一体的重物(如沙子或石子袋)压住,而上部有一长条浮圈,以便把塑料膜向上拉向水面。这样,塑料膜在上拉下压的作用下就可以把待养鱼的水体隔开达到围湖的目的。
为什么用塑料膜来围湖?原因是所围的一部分水域经过养鱼治污治理后DO、BOD均已达到要求,生态平衡正在或将要恢复,如果去掉围湖膜墙,未治理的污水将会破坏掉围湖区的鱼虾养殖。
如果一个湖面太大,没有能力整湖养鱼的话,就可以用这种方法来围湖养鱼,同样如果治理污水时经济能力不能一次都治理完的话,也可以用这种方法来治污。
最后指出,如果利用现有地形或有现成的堤堰更好,就用不着采用塑料薄膜。另外,也可以尝试去掉塑料隔膜改为用渔网来取代,只要管道网紧挨着围湖养鱼的渔网就行,只是渔网外面大约100米水域充气增氧就白白耗能了(但此举对治污有好处)。
围湖可以养鱼、养虾、也可以养蟹,譬如大闸蟹。目前养殖大闸蟹要购买许多死小鱼投放。用本方法可以造就包括小鱼小虾在内的生物群种供大闸蟹食用。用不着担心蟹抓不着活物,污染才发生几十年,它们应当记得祖先抓活物的本领。
应用实例(3)
用本专利养鱼来治理河道的污染:
目前,经常可以看到建有污水处理厂的下游河道污染仍很严重,而且长度很长,这些河道一般流速十分缓慢。从污水处理厂刚排除的排出的已治理好的水体本来清澈透明。若不治理,等一段时间就又污染了:首先处于静止状态水体上下分层,只有接近水表面的薄薄一层水里有小鱼,水底没有吃草的鱼类导致杂草丛生(年年打捞不完),然后杂草进入腐烂状态变成污泥。即便是没有水草,最后水体都变质,恢复污染状态。若用本专利养鱼虾,则可以利用污水厂已治理好水体的有利条件(BOD值低),快速轻易地通过养鱼虾保持水体透明清洁。这需要首先铺设管道网,采用本方法实施,就可以永久维持水体清洁不变质。
治理好一段河道以后,就可以不断扩大用管道网养鱼的区域。
注意养鱼时河道上下两头要加渔网,防止鱼游到污染区死掉。
注意在高含氧量时种水草。
存在这样的可能:良好运行一段时间之后,种好水草的河道不用充气增氧,在相当长一段时间之内水体照样清澈透明。但是,断电的时间不能长。否则,水体会再次分层并逐步向污染发展。这就是说,节电才是最佳的选择,必要时把管道网的充气增氧管关掉一部分(同时关一部分电机)。
最后说明,如果河道附近没有污水厂,在这种情况下如何办?
办法是采用像上述应用实例(1)中湖水那样的办法。
这样利用富氮污水养殖水产的方法在冬季也可以投入运行。这意味着在冬季养鱼并治污的速度基本上不受影响。在北京地区,水深一米以上的河道充气增氧后和河道的主体区域可以做到一冬不结冰。不结冰的水面可以增加污水养鱼虾的产量。
应用实例(4)
在污染特别严重的水体中消除湖水的气味、清除蓝藻:
应当特别指出的是,在用本专利方法养鱼虾的初期,要不了多长时间(短至半个月),就可以轻易的消除水体中的难闻的气味(本专利消除水体难闻气味和恶臭有奇效),并可以比较容易地阻止蓝藻的爆发。这意味着消除湖水的异味和清除蓝藻在湖水治理的初始阶段就能完成。以后的阶段见上述应用实例(1)。
应用实例(5)
降低水体铁和锰的含量,降低重金属污染,消除水体颜色:
下面列出一组测试结果:
养鱼治污运行以后铁(Fe)含量迅速降低,运行半个月以后,铁含量由0.19mg/L降到0(降到测不出来)。
锰(Mn)的含量:运行一个半月以后,锰含量由0.011mg/L降低到0.002mg/L,降了约6倍。
管道网充气增氧还能降低重金属污染,但我们目前尚无实验数据,仅仅见到有关资料报导。
水体的颜色变化在运行中不断变得清澈透明,一组数据是运行一个月以后,水体的色度由145mg/LPt降低到65mg/LPt。
Claims (5)
1.一种湖泊中利用富氮污水养殖水产的方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
步骤1)利用管道网给水体充气增氧,使水体中含氧量DO值达到饱和含氧量的70%以上;
步骤2)保持水体中的含氧量,同时从外界向水体中引入好氧微生物;
步骤3)保持水体中的含氧量,同时从外界向水体中引入以该好氧微生物喂食的水生虫类;步骤4)使水体中含氧量DO值达到饱和含氧量的80%以上,待水体中生化需氧量BOD值≤8.5mg/L时,从外界向水体中投入鱼虾幼苗;
其中,利用所述好氧微生物吸收掉湖泊中含有氮、磷的有机污染物,同时好氧微生物得以生长繁殖,为所述水生虫类提供食物,水生虫类的生长繁殖为所述鱼虾幼苗提供食物,恢复湖泊中的生态平衡。
2.如权利要求1所述的湖泊中利用富氮污水养殖水产的方法,其特征在于,所述步骤1)中向水体中通入气泡直径为0.01mm-1mm的空气或氧气。
3.如权利要求1所述的湖泊中利用富氮污水养殖水产的方法,其特征在于,还包括步骤5)在引入所述鱼虾后,当水体中生化需氧量BOD值≤6mg/L时,向水体中补充富氮污水。
4.如权利要求1所述的湖泊中利用富氮污水养殖水产的方法,其特征在于,所述水生虫类为:草履虫、轮虫、水蚤、泥虫、变形虫、钟形虫、太阳虫、挠足虫、栉毛虫、累枝虫、寡毛虫、吸管虫、漫游虫、纤毛虫、喇叭虫中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的湖泊中利用富氮污水养殖水产的方法,其特征在于,还能够在水体中种植水草,通过水草向水体中补充氧气并作为鱼虾的食料。
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