專利名稱：一種收集藍藻凈化水質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及湖泊水質(zhì)治理方法，具體地說是一種生態(tài)治理湖泊藍藻、凈化水體水質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
經(jīng)典的“生物操縱”依靠浮游動物控制藻類。在淺水湖泊，浮游動物攝食藻類后很快分解釋放又進入物質(zhì)循環(huán)，藻類被浮游動物攝食后N、P沒有離開生態(tài)系統(tǒng)；在我國的大型淺水湖泊浮游動物的數(shù)量一般并不多，浮游動物對浮游植物攝食壓力不大；浮游動物也不能有效控制絲狀藻類和形成群體的藍藻水華。此外，浮游動物是浮游植物和魚類等經(jīng)濟水生動物之間重要的營養(yǎng)通道。如果不利用浮游動物，浮游植物的能量就不會被非浮游植物食性水生動物利用。“非經(jīng)典生物操縱”控制藍藻水華是可以做到的，但控制所有藻類和降低N、P治理湖泊富營養(yǎng)化是很難做到的。并且，在大型湖泊進行魚類控藻存在如下問題1)難以在大型湖泊實施以巢湖為例，巢湖的水量達到25億m3。如果按照50g/m3 魚類密度標準需要12-15萬噸鰱、鳙魚才可以控藻，顯然這是不可能的；2)大型富營養(yǎng)化湖泊藍藻的分布是不均勻的。在藍藻嚴重堆積區(qū)域，因氧氣等條件的惡化并不適合魚類生存。那么可能會產(chǎn)生這樣的情況藍藻需要控制的區(qū)域魚類可能較少，起不到控制效果；3)不同的魚類密度會對浮游植物產(chǎn)生相反的影響。并非放養(yǎng)鰱、鳙魚就可以控制藍藻，如果達不到閾值密度可能會導(dǎo)致藍藻增加；4)魚類可以控制藍藻，但不能控制所有藻類，也不能削減N、P治理富營養(yǎng)化，更不能形成穩(wěn)定良性生態(tài)系統(tǒng)。如圖4所示。魚類控藻的根本問題是，魚類攝食藻類后N、P和藻糞基本沒有離開生態(tài)系統(tǒng)。傳統(tǒng)網(wǎng)箱養(yǎng)魚的目的是利用天然餌料生物和水體空間生產(chǎn)魚類，其布設(shè)方式、品種選擇、放養(yǎng)密度等技術(shù)措施并不是針對控制藍藻的。現(xiàn)有改善水質(zhì)所用的浮床技術(shù)單一，且一般很難在風(fēng)浪很大的開敞水域進行，單一的水質(zhì)凈化技術(shù)可以解決某個問題，但很少能從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的角度進行針對性設(shè)計。目前的很多水域生態(tài)恢復(fù)措施由于無法或較少直接獲得經(jīng)濟效益，而不能維持生態(tài)修復(fù)工程設(shè)施的再運轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種收集藍藻凈化水質(zhì)方法， 能有效削減N、p在水體內(nèi)富營養(yǎng)化，而且在生態(tài)修復(fù)的同時可以直接獲得經(jīng)濟效益。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下方案一種收集藍藻凈化水質(zhì)方法，采用在水體內(nèi)放養(yǎng)食藻魚類，其特征在于，食藻魚類被放養(yǎng)在網(wǎng)箱中，網(wǎng)箱有多個，在每個網(wǎng)箱的底部設(shè)置由密網(wǎng)制成的藻糞收集器，在網(wǎng)箱所在水域邊界設(shè)置一個魚類漂浮藻糞攔截網(wǎng)，通過魚類攝食藻類來治理凈化水體，同時將食藻魚類產(chǎn)生的藻糞通過攔截網(wǎng)及藻糞收集器進行攔截收集。 本發(fā)明的一種收集藍藻凈化水質(zhì)方法，其特點還在于，所述網(wǎng)箱在水域內(nèi)呈多環(huán)形分布，并在網(wǎng)箱的環(huán)與環(huán)之間設(shè)置種植有水生植物的浮島。所述漂浮藻糞攔截網(wǎng)由外圍網(wǎng)片和一個可隨水位變化人工調(diào)節(jié)的位于水氣臨界區(qū)域的密眼網(wǎng)片構(gòu)成。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在1、本發(fā)明通過在局部水域通過設(shè)置魚類藻糞攔截網(wǎng)、魚類攔截捕獲藍藻模塊、生態(tài)浮島水質(zhì)凈化模塊，以有效控制水源地藍藻生物量，有效減少水體中的N、P含量，改善水質(zhì)、提高用水安全、并且在經(jīng)濟上能獲得循環(huán)支撐。2、本發(fā)明針對魚類控藻中藻糞漂移、污染水質(zhì)等問題，設(shè)置魚類藻糞攔截網(wǎng)、藻糞收集器以對魚類藻糞進行攔截和收集，避免魚類藻糞對水體的二次污染，收集的藻糞可以加工成生物肥料或直接作為種植肥料。3、本發(fā)明在生態(tài)修復(fù)及水質(zhì)改善的同時，可以從食藻魚類身上直接獲得經(jīng)濟效益，以維持生態(tài)修復(fù)工程及設(shè)施的再運轉(zhuǎn)。


圖1是本發(fā)明生態(tài)治理凈化水體水質(zhì)系統(tǒng)構(gòu)成圖。圖2是本發(fā)明藻糞攔截網(wǎng)局部示意圖。圖3是本發(fā)明帶藻糞收集器的魚網(wǎng)箱示意圖。圖4是現(xiàn)有技術(shù)治理湖泊富營養(yǎng)化水體中N、P去向示意圖。圖5是本發(fā)明治理湖泊富營養(yǎng)化水體N、P去向示意圖。圖中標號1外圍網(wǎng)片、2內(nèi)圍網(wǎng)片、3網(wǎng)箱、4浮島、5密眼網(wǎng)片、6藻糞收集器。以下通過實施例對本發(fā)明技術(shù)方案做進一步說明。
具體實施例方式—種收集藍藻凈化水質(zhì)方法，采用在水體內(nèi)放養(yǎng)食藻魚類，食藻魚類被放養(yǎng)在網(wǎng)箱中3，網(wǎng)箱有多個，在水域內(nèi)呈多環(huán)形層次分布，在每個網(wǎng)箱2的底部設(shè)置由密網(wǎng)制成的藻糞收集器6，在網(wǎng)箱所在水域邊界設(shè)置一個魚類漂浮藻糞攔截網(wǎng)，漂浮藻糞攔截網(wǎng)由外圍網(wǎng)片1、內(nèi)圍網(wǎng)片2和一個設(shè)置在內(nèi)圍網(wǎng)片上可隨水位變化人工調(diào)節(jié)的位于水氣臨界區(qū)域的密眼網(wǎng)片5構(gòu)成，通過魚類攝食藻類來治理凈化水體，同時將食藻魚類產(chǎn)生的藻糞通過攔截網(wǎng)及藻糞收集器進行攔截收集。為了進一步控制藍藻、吸收氮磷、凈化水體水質(zhì)；提供浮游動物和水生動物棲息與保護場所，在網(wǎng)箱2的環(huán)與環(huán)之間設(shè)置種植有水生植物的浮島 4。實施方案生態(tài)治理凈化水體水質(zhì)系統(tǒng)，由魚類藻糞攔截網(wǎng)、魚類攔截捕獲藍藻模塊、生態(tài)浮島水質(zhì)凈化模塊組成。選擇一塊水域為中試區(qū)，其邊長為130m的正方形，面積為16900m2。 各個部分的功能定位和解決的關(guān)鍵問題、設(shè)計參數(shù)與安裝方法如下1、魚類藻糞攔截網(wǎng)
(1)功能定位和解決的關(guān)鍵問題確定中試區(qū)邊界，便于進行生物組成調(diào)控和生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計；阻止魚類藻糞漂移，便于機械收集；消浪，便于安裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)。(2)設(shè)計參數(shù)與安裝方法邊界網(wǎng)用網(wǎng)片分內(nèi)外兩層進行環(huán)行布設(shè)，形成一個邊長為130m的正方形區(qū)域； 外層邊長130m，內(nèi)層邊長110m，內(nèi)外層網(wǎng)片間隔IOm ；網(wǎng)片高4m，目大a = 1cm。魚類藻糞攔截網(wǎng)在內(nèi)網(wǎng)片上加一個可隨水位變化人工調(diào)節(jié)的密眼網(wǎng)片；密眼網(wǎng)片高度150cm，目大a = Imm ；密眼網(wǎng)片附著在單元外圍圍網(wǎng)上，水面上50cm、水面下100cm， 密眼網(wǎng)片可根據(jù)水位變化隨時調(diào)整高度。2、魚類攔截捕獲藍藻模塊(1)功能定位和解決的關(guān)鍵問題在魚類藻糞攔截網(wǎng)形成的正方形中試區(qū)內(nèi)，利用高密度魚類進行多層攔截捕獲藍藻形成低藻區(qū)域；消浪，便于安裝內(nèi)部生態(tài)浮島水質(zhì)凈化模塊；加裝魚類糞便收集器，便于人工或機械收集；形成魚類產(chǎn)品用于支撐中試區(qū)建設(shè)和維持運轉(zhuǎn)。(2)設(shè)計參數(shù)與安裝方法魚類攔截捕獲藍藻模塊由若干單個魚類攔截捕獲藍藻箱排列組成；在魚類藻糞攔截網(wǎng)形成的正方形區(qū)域內(nèi)，用魚類攔截捕獲藍藻箱進行環(huán)形多層布設(shè)，由120只魚類攔截捕獲藍藻網(wǎng)箱組成，形成正方形低藻區(qū)域，魚類攔截捕獲藍藻箱魚類攔截捕獲藍藻箱規(guī)格為4X6X3m，用目大a = Icm聚乙烯網(wǎng)片制作而成；魚類藻糞收集器魚類藻糞收集器由四片三角形密眼網(wǎng)片縫制成漏斗形，密眼網(wǎng)片網(wǎng)目a = 1mm，三角形網(wǎng)片上邊和網(wǎng)箱邊長等長、高度200cm 300cm ；藻糞收集器加掛在魚類攔截捕獲藍藻網(wǎng)箱底；魚類品種和密度每個24m2的魚類攔截捕獲藍藻箱放養(yǎng)鰱、鳙魚或羅非魚，3月份或5月份初始魚類密度按照> 50kg，中試區(qū)內(nèi)120個魚類攔截捕獲藍藻箱總魚類生物量為 6000kg ；在10 11月底，每個魚類攔截捕獲藍藻箱的魚類密度達到> 350kg，總魚類生物量> 42000kg。3、生態(tài)浮島水質(zhì)凈化模塊(1)功能定位和解決的關(guān)鍵問題在魚類攔截捕獲藍藻模塊形成的低藻區(qū)域里，進一步控制藍藻、吸收氮磷、凈化水 體水質(zhì)；提供浮游動物和水生動物棲息與保護場所，便于調(diào)控生物組成，進行生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計。(2)設(shè)計參數(shù)與安裝方法生態(tài)浮島水質(zhì)凈化模塊是由若干單個生態(tài)浮島排列組成；設(shè)置在網(wǎng)箱的環(huán)與環(huán)之間，生態(tài)浮島分竹架式和軟式兩類，規(guī)格有l(wèi)Xlm、2X3m和4X6m三種；竹架式生態(tài)浮島用毛竹制作而成；軟式生態(tài)浮島用網(wǎng)片制作而成。生態(tài)浮島植物種類水花生、水葫蘆、水芹菜等。從初步結(jié)果看，水花生效果最好。生態(tài)浮島水質(zhì)凈化模塊面積占整體單元面積比例按照約10% 20%、設(shè)計沖試進行的匹配比例約為10%。整個系統(tǒng)在二零一零年四月搭建完成并進行試驗。
具體效果如下 1、魚類藻糞攔截網(wǎng)具體效果設(shè)計安裝的魚類藻糞攔截網(wǎng)可以有效攔截漂浮部分魚類藻糞，在魚類藻糞攔截網(wǎng)外圍水域沒有發(fā)現(xiàn)漂浮的魚類藻糞。并且漂浮的魚類藻糞便于收集。確定局部水域邊界，便于項目開展和管理，進行生物組成調(diào)控和生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計；中試區(qū)內(nèi)風(fēng)浪明顯減小，為浮床安裝提供了有利條件。2、魚類攔截捕獲藍藻模塊具體效果魚類攔截捕獲藍藻模塊可以在局部水域有效去除藍藻、形成低藻區(qū)域，葉綠素a、 SD、TN、TP均有明顯好轉(zhuǎn)。風(fēng)浪明顯減小消浪作用明顯，安裝的內(nèi)部生態(tài)浮島水質(zhì)凈化模塊可以正常運行。比較發(fā)現(xiàn)，用于控制藍藻又要兼顧經(jīng)濟效益的合適魚類羅非魚最好，其次是鳙魚。3、實施后各參數(shù)結(jié)果1)魚類攝食過濾藍藻結(jié)果中試結(jié)果一個中試區(qū)魚類凈產(chǎn)量為9093. 4kg，攝食過濾藍藻推算值約400t/年； 折合2000kg/天。正常運轉(zhuǎn)情況下預(yù)計一個中試區(qū)魚類凈產(chǎn)量為36000kg，攝食過濾藍藻推算值約1600t/年；折合8000kg/天。2)魚類藻糞收集量試驗結(jié)果推算一個中試區(qū)可收集藻糞量300 400t/年、平均1500 2000Kg/天。正常運轉(zhuǎn)情況下一個中試區(qū)可收集藻糞量約IOOOt/年，平均4500 5000kg/天。3)各項理化指標葉綠素a 在4月份魚類放養(yǎng)初期，單元內(nèi)外變化不明顯；在5-6月份期間，中試區(qū)內(nèi)外變化開始明顯中試區(qū)內(nèi)葉綠素a是中試區(qū)外湖水的36. 33 % 士 14. 40 %、57. 54 % 士 12. 16% ；在7月 11月份，中試區(qū)內(nèi)葉綠素a是中試區(qū)外的57. 54% 82. 14%。SD:除8月份洪水位較高外，正常情況下，其余月份中試區(qū)內(nèi)透明度比中試區(qū)外提高了 3cm 11. 25cm、10% 20%。TN 在4月份魚類放養(yǎng)初期，中試區(qū)內(nèi)外TN變化不明顯；8月份洪水位時出現(xiàn)異常，其余月份中試區(qū)內(nèi)外TN變化開始明顯中試區(qū)內(nèi)TN比中試區(qū)外湖水下降10% 43%。TP 在4月份魚類放養(yǎng)初期，中試區(qū)內(nèi)外TP變化不明顯；8月份洪水位時出現(xiàn)異常，其余月份中試區(qū)內(nèi)外TN變化開始明顯中試區(qū)內(nèi)TN比中試區(qū)外湖水下降17% 26%。4)魚類固定氮磷量試驗結(jié)果放養(yǎng)魚類4100kg，合計毛產(chǎn)量13193. 4kg，凈產(chǎn)量為9093. 4kg ；按照魚肉含氮量3. 51 %、含磷量1 %計算，魚類固定氮320kg、磷90kg。如果不被人為破壞，正常運轉(zhuǎn)情況下預(yù)計一個中試區(qū)魚類凈產(chǎn)量40062kg ；魚類固定氮1400kg、磷400kg。5)巢湖鰱、鳙魚藻糞的漂浮性和穩(wěn)定性為弄清巢湖中鰱、鳙魚排出藻糞的沉浮狀態(tài)，2010年6月份進行了試驗。通過鰱魚和鳙魚自然排出藻糞進行漂浮試驗發(fā)現(xiàn)，鰱魚自然排出藻糞的漂浮率為19. 00% 士4. 65% ；鳙魚自然排出藻糞的漂浮率為21. 30% 士5. 74%。鰱魚和鳙魚自然排出藻糞在水中具有較好的穩(wěn)定性，團塊狀藻糞在靜水中12h 后，鰱魚藻糞的團塊狀比例為50.77 % 士 6. 71% ；鳙魚藻糞的團塊狀比例為50.65 % 士 10. 66%。結(jié)論鰱魚和鳙魚的藻糞漂浮率在10% 25%。鰱魚和鳙魚藻糞在水中12小時， 團塊狀藻糞的比率在20 % 60 %。6)魚類對藍藻消化率分析結(jié)果表明羅非魚對藍藻消化率為41. 55士25. 19% ；花鰱對藍藻消化率為 35. 37士8. 22% ；白鰱對藍藻消化率為27. 19士8. 54%。7)合適的魚類種類本發(fā)明的根本目的是控制藍藻凈化水體水質(zhì)，但也要兼顧生產(chǎn)魚類取得經(jīng)濟效益。為此確定了合適魚類種類的標準首先是控制藍藻，其次才是生產(chǎn)魚類。以此為標準進行評估發(fā)現(xiàn)羅非魚可以高效率的利用藍藻，不僅攝食量大，魚類生長的群體增肉倍數(shù)達到 7 ；鰱、鳙可以大量攝食藍藻，形成的藻糞散失較少，也易于收集；但鳙生長的群體增肉倍數(shù)達到4 4. 5，鰱生長的群體增肉倍數(shù)達到2. 5 3，要低于羅非魚；總體比較發(fā)現(xiàn)，用于控制藍藻又要兼顧經(jīng)濟效益的合適魚類羅非魚最好，其次是鳙魚。8)經(jīng)濟效益試驗結(jié)果一個中試區(qū)魚類產(chǎn)值10. 55萬元，去除魚類苗種成本后利潤7. 27萬元；正常運轉(zhuǎn)情況下一個中試區(qū)魚類產(chǎn)值可達32. 05萬元，去除魚類苗種成本后的利潤27. 25萬元，去除總折舊成本后的利潤17. 05萬元。
權(quán)利要求
1.一種收集藍藻凈化水質(zhì)的方法，采用在水體內(nèi)放養(yǎng)食藻魚類，其特征在于，食藻魚類被放養(yǎng)在網(wǎng)箱中(3)，網(wǎng)箱有多個，在每個網(wǎng)箱(2)的底部設(shè)置由密網(wǎng)制成的魚類藻糞收集器(6)，在網(wǎng)箱所在水域邊界設(shè)置一個魚類漂浮藻糞攔截網(wǎng)，通過魚類攝食藻類來治理凈化水體，同時將食藻魚類產(chǎn)生的藻糞通過攔截網(wǎng)及藻糞收集器進行攔截收集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種收集藍藻凈化水質(zhì)的方法，其特征在于，所述網(wǎng)箱(2)在水域內(nèi)呈多環(huán)形層次分布，并在網(wǎng)箱的環(huán)與環(huán)之間設(shè)置種植有水生植物的浮島(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種收集藍藻凈化水質(zhì)的方法，其特征在于，所述漂浮藻糞攔截網(wǎng)由外圍網(wǎng)片(1)、內(nèi)圍網(wǎng)片(2)和一個設(shè)置在內(nèi)圍網(wǎng)片上可隨水位變化人工調(diào)節(jié)的位于水氣臨界區(qū)域的密眼網(wǎng)片(5)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種收集藍藻凈化水質(zhì)的方法，采用在水體內(nèi)放養(yǎng)食藻魚類，其特征在于，在控藻水域內(nèi)設(shè)置多個均勻分布的用于放養(yǎng)食藻魚類的網(wǎng)箱，在每個網(wǎng)箱的底部設(shè)置由密網(wǎng)制成的魚糞收集器，所述食藻魚類被放養(yǎng)在網(wǎng)箱中，在網(wǎng)箱所在水域邊界設(shè)置一個魚類漂浮藻糞攔截網(wǎng)。本發(fā)明通過在局部水域通過設(shè)置魚類藻糞攔截網(wǎng)、魚類攔截捕獲藍藻模塊、生態(tài)浮島水質(zhì)凈化模塊，以有效控制水源地藍藻生物量，有效減少水體中的N、P含量，改善水質(zhì)、提高用水安全、并且在經(jīng)濟上能獲得循環(huán)支撐。
文檔編號C02F3/32GK102219308SQ201110091530
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者劉恩生, 宋雪明, 張厚群, 彭開松, 鮑傳和 申請人:安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)