專利名稱：一種利用水生植物治理富營養(yǎng)化水體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用水生植物治理富營養(yǎng)化水 體的方法，尤其涉及以水生漂浮植物——浮萍為主體的水生植物處理技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，由于人口的不斷增長及工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，大量富含營養(yǎng)物質(zhì)的污 水未經(jīng)任何處理直接排入各種水體中，從而導(dǎo)致富營養(yǎng)化進(jìn)程加速。湖泊和水庫 的富營養(yǎng)化已經(jīng)成為我國的一個突出的環(huán)境問題。綜合近年來富營養(yǎng)化的防治途徑和對策，可歸納為物理方法、化學(xué)方法及 生物/生態(tài)方法。相對于物理法和化學(xué)法而言，生物/生態(tài)修復(fù)技術(shù)的提出較晚， 僅僅是近十多年前才開始的，尤其是其中的水生植物凈化技術(shù)是近年來才開始得 到重視。水生植物凈化技術(shù)的最大優(yōu)點是可以通過植物的吸收、吸附作用，降解、 轉(zhuǎn)化水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，繼而通過收獲植物體的形式將有機污染物從水域系統(tǒng)中 清除出去。因此，這種方法常?？梢赃_(dá)到標(biāo)本兼治的效果。利用水生植物凈化技術(shù)修復(fù)富營養(yǎng)化水體的工作已開展數(shù)年，國內(nèi)外已有一 些工作取得了較好的效果，但仍存在諸多問題。其關(guān)鍵是如何選用合適的凈化植 物以及對收獲的植物如何利用。如果凈化植物選擇不當(dāng)，不僅不能對富營養(yǎng)化水 體進(jìn)行修復(fù)，而且由于植物的瘋長反而會造成二次污染。目前已有的凈化方法大 體分為兩類 一是采用大型水生植物(水花生、水葫蘆、大型藻類等)凈化氮磷污水，雖然凈化效果良好，但由于植物體形狀體積大，根系縱橫交錯，難以用簡 單的機械方法及時清除，需消耗大量人力，清除時易攪動底泥，因而存在二次污 染問題；且多纖維、營養(yǎng)價值低、適口性差、有富積重金屬的危險，難以用作動 物飼料，只能作為經(jīng)濟價值低的堆肥、沼氣原料，不能真正做到資源化回收利用。 另一種方法是采用小型藻類(小球藻、柵藻等)凈化氮磷污水，但由于藻類體積 過小，難以完全回收，因此出水中仍含有大量藻類，進(jìn)入自然水體后易引起二次 污染。因此，在選擇水生植物修復(fù)水體富營養(yǎng)化的過程中，不但要考慮水生植物 的去污能力，同時也要考慮水生植物生長后的資源化回收利用問題。利用既能有 效去除水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，又容易打撈而不會對水體造成二次污染，最好再具有 經(jīng)濟價值的高等水生植物來治理富營養(yǎng)化水體，是修復(fù)水體富營養(yǎng)化的首選方 案。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提出了一種利用浮萍及其混 養(yǎng)的大型水生植物處理系統(tǒng)凈化富營養(yǎng)化水體的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為水生植物處理系統(tǒng)的關(guān)鍵是如何選用合適的凈化植物 以及對收獲的植物如何利用。與常用的水生植物水葫蘆、水花生或小型藻類相比， 浮萍不僅同樣具有吸收氮、磷能力強、生長速度快、分布廣的特點，而且還有如下優(yōu)點l)體積適中，易回收，可以很方便地采取在小船上附加篩網(wǎng)等濾水設(shè)備 的方式進(jìn)行機械收獲，節(jié)省人工、達(dá)到及時收獲多余浮萍，控制瘋長的目的；2) 營養(yǎng)價值高，低纖維、高蛋白，葉黃酸和賴氨酸含量豐富，重金屬富集低，安全 性好，可替代玉米大豆作為優(yōu)質(zhì)、安全的高蛋白畜禽、水產(chǎn)等動物詞料(干物質(zhì) 蛋白質(zhì)含量高達(dá)30%以上)；3)浮萍可入藥，制化妝品，其具高附加值的經(jīng)濟 利用價值是其它水生植物所不能及的。因此，利用浮萍不僅可對污水中的氮、磷 等有機污染物進(jìn)行深度吸收、凈化，收獲后的浮萍還能在一定程度上資源化利 用，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟，因而具有較好的經(jīng)濟可行性及廣闊的應(yīng)用前景，非常適合作 為污水凈化尤其是氮磷污水凈化及其資源化回收利用的首選水生植物品種。在處 理系統(tǒng)中混養(yǎng)水葫蘆水花生的目的是增加系統(tǒng)的抗負(fù)荷能力，以適應(yīng)水質(zhì)的波 動，并起到減緩風(fēng)浪對浮萍的影響的作用。本發(fā)明的具體技術(shù)方案是 一種利用水生植物治理富營養(yǎng)化水體的方法，其 特征在于在富營養(yǎng)化水體中放養(yǎng)浮萍及其混養(yǎng)的大型水生植物，通過混養(yǎng)體系中 水生植物的吸收、吸附及生化作用凈化后，水體中的氮、磷成分及其它污染物質(zhì)被去除；浮萍與其混養(yǎng)的大型水生植物放養(yǎng)面積占水面的70-90%。其中大型水生植物為水花生、水葫蘆中的任意一種或兩種，放養(yǎng)面積占水面 的10%~20%;浮萍的放養(yǎng)面積占水面的60%~70%?；祓B(yǎng)體系中浮萍的放養(yǎng)密度
為0.2~0.5kg/m2，水花生的放養(yǎng)密度為0.8~1.0kg/m2，水葫蘆的放養(yǎng)密度為 1.4 1.6kg/m2。為保證植物的正常生長及其對污染物的高效去除，除冬季以外浮萍每3~15 天收獲一次，收獲量為處理系統(tǒng)中其總生物量的10%~30%;與其混養(yǎng)的大型水 生植物每5 10天收割一次，收割量為處理系統(tǒng)中其總生物量的20% 50%。夏、 秋兩季可適當(dāng)增加收獲(收割)次數(shù)。冬季低溫條件建議停止收獲(收割)水生 植物，并采取適當(dāng)?shù)谋卮胧?，或在冬季來臨前將其撈盡，并補種耐寒沉水植物 金魚藻，利用其良好的氮、磷吸收能力，保持凈化系統(tǒng)的穩(wěn)定性。收獲的浮萍可 用作畜禽動物飼料或其他經(jīng)濟利用，也可以與其它混養(yǎng)的水生植物用于堆肥或產(chǎn) 沼氣?；祓B(yǎng)體系中設(shè)曝氣系統(tǒng)通過間歇微曝氣方式對處理系統(tǒng)內(nèi)的水進(jìn)行攪拌，加 快污染物的降解，促進(jìn)植物對氮、磷的吸收，克服水深對處理效率的影響。浮萍體積適中，易回收，可以很方便地采取在小船上附加篩網(wǎng)類濾水設(shè)備的 方式進(jìn)行機械收獲，節(jié)省人工、達(dá)到及時收獲多余浮萍，控制瘋長的目的。在處理系統(tǒng)中混養(yǎng)水葫蘆水花生的目的是增加系統(tǒng)的抗負(fù)荷能力，以適應(yīng)水 質(zhì)的波動，并起到減緩風(fēng)浪對浮萍的影響的作用。本專利除適用于富營養(yǎng)化湖泊、水庫、河流等自然水體，還可用作生活污水、 工業(yè)廢水、畜禽、水產(chǎn)養(yǎng)殖場廢水等經(jīng)過傳統(tǒng)廢水處理系統(tǒng)中生物處理后的三級 處理，以去除其中的氮、磷成分。有益效果-1、 利用浮萍不僅可對污水中的氮、磷等有機污染物進(jìn)行深度吸收、凈化，收 獲后的浮萍還能在一定程度上資源化利用，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟，因而具有較好的經(jīng)濟 可行性及廣闊的應(yīng)用前景，非常適合作為污水凈化尤其是氮磷污水凈化及其資源 化回收利用的首選水生植物品種。在處理系統(tǒng)中混養(yǎng)水葫蘆水花生能增加系統(tǒng)的 抗負(fù)荷能力，以適應(yīng)水質(zhì)的波動，并起到減緩風(fēng)浪對浮萍的影響的作用。2、 本專利操作簡單，構(gòu)建和運行管理費用低，效果明顯，不會造成二次污 染，適宜作為新工藝對我國傳統(tǒng)廢水處理系統(tǒng)舊工藝進(jìn)行技術(shù)改造。
具體實施方式
實施例1 考察冬季氣象條件(以南京市為例)下本專利對南京市郊某養(yǎng)豬場厭氧消化 液的處理效果。本實驗采用兩只邊長為50cm的正方形有機玻璃容器作為處理裝 置， 一只用作實驗， 一只用作對照。將養(yǎng)豬場厭氧消化液加入到處理裝置中，水 深40cm，向?qū)嶒炑b置中加入健康浮萍及水花生、水葫蘆(取自實驗室放大培養(yǎng) 水箱)，鮮重投加量分別為75g、25g和40g,水面覆蓋率分別為60%、 10%和10%， 放養(yǎng)密度分別為0.5kg/m2、 1.0kg/i^和L6kg/m2，對照裝置不加入水生植物，將 兩只處理裝置置于戶外自然環(huán)境中一個月。實驗結(jié)果顯示實驗裝置較對照裝置化 學(xué)需氧量下降54%，總氮下降78%，總磷下降75%。盡管試驗條件為低溫、高 氨氮，但處理裝置中供試植物的生長并未受到嚴(yán)重影響，系統(tǒng)運行良好。由于水 生植物在冬季低溫條件下的生長狀況及其對廢水的凈化效果相對于全年其它氣 象條件而言較差，因而本實驗結(jié)果可為以浮萍為主體的水生植物處理系統(tǒng)在全年 氣候條件下的連續(xù)運行提供可行性論證。 實施例2考察夏季氣象條件(以南京市為例)下本專利對南京市富營養(yǎng)化玄武湖水的 處理效果。本實驗采用兩只邊長為50cm的正方形有機玻璃容器作為處理裝置， 一只用作實驗， 一只用作對照。將富營養(yǎng)化玄武湖水加入到處理裝置中，水深 40cm,向?qū)嶒炑b置中加入健康浮萍(取自實驗室放大培養(yǎng)水箱)，鮮重投加量為 40g，水面覆蓋率為80%，放養(yǎng)密度為0.2kg/m2，對照裝置不加入水生植物，將 兩只處理裝置置于戶外自然環(huán)境中一個月，期間每3天收獲一次浮萍，收獲量為 總生物量的20%。實驗結(jié)果顯示實驗裝置較對照裝置化學(xué)需氧量下降76%，總 氮下降88%，總磷下降92%。效果明顯，水體富營養(yǎng)化程度大大降低。
權(quán)利要求
1.一種利用水生植物治理富營養(yǎng)化水體的方法，其特征在于在富營養(yǎng)化水體中放養(yǎng)浮萍及其混養(yǎng)的大型水生植物，通過混養(yǎng)體系中水生植物的吸收、吸附及生化作用凈化后，水體中的氮、磷成分及其它污染物質(zhì)被去除；浮萍與其混養(yǎng)的大型水生植物放養(yǎng)面積占水面的70-90％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于大型水生植物為水花生、水葫蘆中 的任意一種或兩種，放養(yǎng)面積占水面的10%~20%;浮萍的放養(yǎng)面積占水面的 60%~70%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于混養(yǎng)體系中浮萍的放養(yǎng)密度為 0.2~0.5kg/m2，水花生的放養(yǎng)密度為0.8 1.0kg/m2，水葫蘆的放養(yǎng)密度為 1.4~1.6kg/m2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于除冬季以外浮萍每3~15天收獲一次， 收獲量為處理系統(tǒng)中其總生物量的10%~30%;與其混養(yǎng)的大型水生植物每5 10 天收割一次，收割量為處理系統(tǒng)中其總生物量的20%~50%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于浮萍收獲是通過在船上附加篩網(wǎng)類 濾水設(shè)備的方式收獲。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于混養(yǎng)體系中設(shè)曝氣系統(tǒng)通過間歇微 曝氣方式對處理系統(tǒng)內(nèi)的水進(jìn)行攪拌，加快污染物的降解，促進(jìn)植物對氮、磷的 吸收，克服水深對處理效率的影響。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用水生植物治理富營養(yǎng)化水體的方法，尤其涉及以水生漂浮植物——浮萍為主體的水生植物處理技術(shù)，在富營養(yǎng)化水體中放養(yǎng)浮萍及其混養(yǎng)的大型水生植物，通過混養(yǎng)體系中水生植物的吸收、吸附及生化作用凈化后，水體中的氮、磷成分及其它污染物質(zhì)被去除；浮萍與其混養(yǎng)的大型水生植物放養(yǎng)面積占水面的70-90％。此方法操作簡單，構(gòu)建和運行管理費用低，效果明顯，不會造成二次污染，收獲后的浮萍及其它植物能資源化利用，是一種技術(shù)可行、易于推廣的治理富營養(yǎng)化水體的方法。
文檔編號C02F3/32GK101164916SQ20071013264
公開日2008年4月23日 申請日期2007年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月17日
發(fā)明者杰 劉, 徐炎華, 蔡冬蓉, 輝 黃 申請人:南京工業(yè)大學(xué)