專利名稱：一種治理富營養(yǎng)化水體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及治理富營養(yǎng)化水體的方法。
背景技術(shù)：
水是基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的經(jīng)濟(jì)資源，是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要保證。在不同的水體污染類型中，水體富營養(yǎng)化已成為目前水污染類型中最突出的、危害最大的、全球性的重大水環(huán)境問題。當(dāng)前我國湖泊富營養(yǎng)化問題相當(dāng)嚴(yán)重，而且水體富營養(yǎng)化進(jìn)程速度非常驚人，已成為新世紀(jì)限制我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的因素之一，尤其是近十幾年內(nèi)我國湖泊由貧營養(yǎng)向富營養(yǎng)狀態(tài)急劇轉(zhuǎn)化。時(shí)至今日，富營養(yǎng)化的狀況仍在繼續(xù)，根據(jù)水利部《2002年中國水資源公報(bào)》報(bào)道在評(píng)價(jià)的24個(gè)天然湖泊，6個(gè)湖泊水質(zhì)符合或優(yōu)于III類水，6個(gè)湖泊部分水體受到污染，12個(gè)湖泊水污染嚴(yán)重，三湖(太湖、滇池、巢湖)的仍以富營養(yǎng)狀態(tài)為主。對(duì)161座水庫進(jìn)行了營養(yǎng)化程度評(píng)價(jià)，處于中營養(yǎng)狀態(tài)的水庫105座，處于富營養(yǎng)狀態(tài)的水庫56座，占評(píng)價(jià)水庫數(shù)量的35％。水體富營養(yǎng)化不僅帶來水質(zhì)惡化、生物多樣性下降等一系列水生生態(tài)系統(tǒng)平衡被破壞的不良后果，降低了水體和周圍城市景觀質(zhì)量，嚴(yán)重影響供水質(zhì)量，直接威脅人類的健康生存。
目前，國內(nèi)外富營養(yǎng)化治理研究與應(yīng)用最多的、也是最普遍和最有應(yīng)用前景的就是生物調(diào)控與生物修復(fù)的技術(shù)措施。生物調(diào)控常與水環(huán)境修復(fù)生態(tài)工程相伴出現(xiàn)，主要包括以水生植物為主體的生物調(diào)控和魚類、浮游動(dòng)物為主體的生物調(diào)控。生物調(diào)控由于研究區(qū)域、研究對(duì)象以及研究范圍的不同，往往難得到一致的結(jié)論與結(jié)果。生物調(diào)控作為管理工具的有效性仍存在很大的爭(zhēng)議，同時(shí)面臨著一系列的挑戰(zhàn)生物調(diào)控技術(shù)基于“下行效應(yīng)”(top-down)原理，但是對(duì)于復(fù)雜的湖泊生態(tài)系統(tǒng)，“下行效應(yīng)”和“上行效應(yīng)”(bottom-up)往往相伴出現(xiàn)，復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和非線性過程難于控制；食魚性魚類種群難于形成和穩(wěn)定、難于控制；下行效應(yīng)在食物鏈網(wǎng)的頂層作用可能很強(qiáng)，但到底層其作用往往很弱。因此，生物調(diào)控技術(shù)有待發(fā)展和完善。
生物修復(fù)就是利用天然存在的或經(jīng)特別篩選培養(yǎng)的微生物(或某些基質(zhì))，通過微生物或促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)代謝將環(huán)境中的特定污染物降解，主要有利用藻菌關(guān)系控制有害藻類、利用微生物分解水體營養(yǎng)物質(zhì)等幾種方式?，F(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用的生物修復(fù)技術(shù)主要有投加光合細(xì)菌(PhotoSynthetic Bacteria，PSB)來凈化水質(zhì)，該方法是目前較為廣泛的一種生物修復(fù)方法，但投加菌種所需費(fèi)用較高；將PSB菌劑加以改進(jìn)，在光合細(xì)菌基礎(chǔ)上添加硝化細(xì)菌組成，并輔以反硝化細(xì)菌制成復(fù)合菌劑，該方法實(shí)驗(yàn)室處理效果比較理想，但還沒有實(shí)際應(yīng)用的案例；將好氧和厭氧性微生物混合，發(fā)酵制成微生物活菌制劑——有效微生物群，應(yīng)用該微生物群處理水體；另外，還有硝化細(xì)菌桿菌制劑等。這些生物制劑在不同水體中的重現(xiàn)性很差，同時(shí)還存在或工程費(fèi)用昂貴，或二次污染嚴(yán)重，或治標(biāo)不治本，或治理速度緩慢等缺點(diǎn)，效果都不盡人意。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種治理富營養(yǎng)化水體的方法。
本發(fā)明所提供的治理富營養(yǎng)化水體的方法，是向水體中噴灑褐藻提取物，褐藻提取物在水體中的終濃度為10-200mg/L，并曝氣處理所述水體；其中，所述褐藻提取物是按如下步驟提取的1)將褐藻粉以水浸泡，制成漿液，所述漿液的濃度為5-20g/L；2)在所述漿液中加入甲醇，萃取、過濾，收集清液，所述甲醇為漿液體積的20-40％；3)將所得清液去甲醇后調(diào)節(jié)pH4-5，得到所述褐藻提取物。
其中，褐藻通?？蛇x用泡葉藻；所述漿液的濃度優(yōu)選為12g/L；所述甲醇優(yōu)選是漿液體積的30％。所述將所得清液去甲醇通常可采用抽真空去甲醇的方式完成；調(diào)節(jié)pH一般可用檸檬酸。
為了提高磷的去除率，在所述向水體中噴灑褐藻提取物前，還在水體中加入了終濃度為10-20mg/L的水體清潔劑，所述水體清潔劑是主要含有重量份數(shù)比為1∶1-2∶0.5-1的硫酸鈣、硫酸鋁和硼酸的混合物。
常用的曝氣主要有自然跌水曝氣和機(jī)械式曝氣，自然跌水曝氣充氧效率低，在要求充氧量較大時(shí)一般很難滿足；而機(jī)械式曝氣充氧效率高，選擇靈活。本發(fā)明的曝氣優(yōu)選機(jī)械式曝氣方式，機(jī)械式曝氣一般采用間歇式曝氣方式，其周期為每周曝氣3-5天，2-4天不曝氣。
本發(fā)明采用向富營養(yǎng)化水體中噴灑褐藻提取物的方法來治理富營養(yǎng)化水體，是一套以生物措施為主的綜合處理方法，不需要引入外源微生物，而是通過抑制藻類過渡繁殖，加速耗氧有益微生物的生長(zhǎng)繁殖，恢復(fù)系統(tǒng)原有生態(tài)功能，提高水體本身自凈能力，從而實(shí)現(xiàn)凈化水體的目的，可以廣泛應(yīng)用于湖泊、公園、池塘等水體的治理。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例2各種處理的水體濁度變化圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例2各種處理的水體總氮變化圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例2各種處理的水體總磷變化圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例2各種處理的水體COD變化圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例2各種處理的水體藻類細(xì)胞變化圖；
圖6為實(shí)施例3處理水體與對(duì)照水體的DO(溶解氧)變化圖；圖7為實(shí)施例3處理水體與對(duì)照水體的BOD變化圖；圖8為實(shí)施例3處理水體與對(duì)照水體的COD變化圖；圖9為實(shí)施例3處理水體與對(duì)照水體的TN變化圖；圖10為實(shí)施例3處理水體與對(duì)照水體的TP變化圖；圖11為實(shí)施例3處理水體與對(duì)照水體的葉綠素a變化圖；圖12為實(shí)施例3處理水體與對(duì)照水體的TSS變化圖；圖13為實(shí)施例3處理水體與對(duì)照水體的對(duì)照?qǐng)D。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1、褐藻提取物的制備1、產(chǎn)物提取將褐藻(泡葉藻)粉以水浸泡，制成濃度為12g/L的漿液；在所述漿液中加入無水甲醇(其用量為漿液體積的30％)，經(jīng)24小時(shí)攪拌淬取過濾，收集清液，真空抽去甲醇；將所收集得到的汁液以檸蒙酸(citric acid)調(diào)節(jié)pH值4～5，用氣相層析儀確定其成分后，得到所述褐藻提取物。
2、泡葉藻提取物成分分析測(cè)定所得泡葉藻提取物的氨基酸含量，結(jié)果如表1所示。
表1.泡葉藻提取物的氨基酸組成


該泡葉藻提取物的金屬組成如表2所示。
表2.泡葉藻提取物的金屬組成

實(shí)施例2、褐藻提取物處理富營養(yǎng)化地表水一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)中，PSB(光合細(xì)菌)菌劑為市售JEBO超級(jí)光合細(xì)菌菌液；泡葉藻提取物為實(shí)施例1所得到的泡葉藻提取物；曝氣泵裝置功率指標(biāo)是2.9W，50Hz；試驗(yàn)水體取自北京動(dòng)物園內(nèi)有代表性的水域——水質(zhì)相對(duì)較好的黑鸛湖的出水河道和污染比較嚴(yán)重的水禽湖。
將取回的水分裝在40升的水箱內(nèi)，每個(gè)水箱裝25升水，各水箱按序排列在試驗(yàn)塑料大棚里，大棚氣溫略高于室外溫度，各水箱的光、溫、氣等環(huán)境條件基本一致。
試驗(yàn)分兩階段進(jìn)行，第一階段(試驗(yàn)-1)從動(dòng)物園黑鸛湖的出水河道取水，設(shè)4個(gè)處理，即(1)11#加泡葉藻提取物；(2)12#加PSB菌液；(3)13#曝氣；(4)14#空白對(duì)照；各處理均設(shè)3次重復(fù)。
第二階段(試驗(yàn)-2)從水禽湖取水，設(shè)5個(gè)泡葉藻提取物終濃度水平，即(1)10mg/L；(2)50mg/L；(3)100mg/L；(4)200mg/L；(5)0mg/L(對(duì)照)；各處理均為3次重復(fù)。兩階段試驗(yàn)均為每5天處理一次，所加制劑量如表1所示。試驗(yàn)-1中11#和13#水體進(jìn)行曝氣，處理12#按著PSB菌液的使用方法，不加曝氣，14#為空白。試驗(yàn)-2中21#、22#、23#和24#均有曝氣，空白對(duì)照無曝氣。
表1水體處理試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

注“+”代表進(jìn)行此項(xiàng)處理，“-”代表無此項(xiàng)處理每5天測(cè)定一次水質(zhì)指標(biāo)，每次處理之前取樣。測(cè)定的項(xiàng)目有包括化學(xué)指標(biāo)、物理指標(biāo)、生物指標(biāo)——CODMn、TN、TP、濁度、藻類濃度。CODMn、TN、TP分別取各箱水體上清液，測(cè)定方法見表2；濁度測(cè)定時(shí)將水體混勻，然后用HACH公司濁度儀測(cè)定；分析藻類濃度的取樣方法同樣是將水體混勻取樣，光學(xué)顯微鏡下記數(shù)藻類細(xì)胞濃度。
表2.水質(zhì)測(cè)定指標(biāo)及其方法

二、結(jié)果與分析
1、試驗(yàn)-1的泡葉藻提取物處理效果分析1)各處理濁度(NTU)的對(duì)比濁度可以反應(yīng)水體的澄清程度，各種處理的濁度變化如圖1所示。由圖1可見，處理20天后各處理11#、12#、13#、14#分別降低了79％、69％、27％和62％，經(jīng)過方差分析表明，曝氣的13#與不曝氣的12#、14#之間有極顯著差異(P＜0.01)，說明曝氣對(duì)濁度有重要影響；同時(shí)曝氣的11#處理與曝氣13#空白之間也存在極顯著差異(P＜0.01)，說明泡葉藻提取物可以抵消曝氣對(duì)濁度增加的副作用，有效的降低了濁度、增加水體澄清度。
2)各處理水體總氮的變化總氮是衡量水體富營養(yǎng)化的重要指標(biāo)之一，各種處理的TN變化如表3、圖2所示。從表3和圖2可見，處理水體11#在試驗(yàn)20天時(shí)的TN較本底值去除率達(dá)58％，與空白13#和14#存在極顯著差異，說明泡葉藻提取物去除水體中的氮素有明顯效果；施加PSB的處理水體12#總氮去除率達(dá)51％，和13#、14#之間均存在極顯著差異，說明PSB也具有降低水體氮素的作用；處理11#與處理12#差異不顯著，可見泡葉藻提取物與PSB菌劑在降低水體氮素方面的作用相當(dāng)；13#和14#水體的總氮分別增加了40％和18％，這是由于大棚的氣溫較室外的溫度高，從動(dòng)物園取回的水在其他營養(yǎng)物質(zhì)不受限制的情況下，在較高溫度的大棚內(nèi)藻類生長(zhǎng)迅速，其中一些具有固氮功能的藻類使水體的總氮增加，尤其是曝氣的13#水體在高溶解氧條件下促進(jìn)了藻類的生長(zhǎng)，水體的總氮增加更為顯著。
表3.處理20天時(shí)各處理水體總氮的差異

3)各處理水體總磷的變化各處理水體總磷的變化如表4、圖3所示。由圖3和表4可以看出，在試驗(yàn)20天時(shí)11#水體的總磷降低了69.33％，泡葉藻提取物處理的11#水體與12#、13#、14#均存在極顯著差異；PSB處理與13#和14#存在0.05水平上的顯著差異，可見泡葉藻提取物對(duì)水中總磷的降低效果明顯，并且與PSB菌劑相比在降低水體總磷方面更具有優(yōu)勢(shì)。
處理13#和14#的總磷在試驗(yàn)過程中基本保持不變，曝氣的13#與空白之間無顯著差異。這是由于磷的轉(zhuǎn)化和遷移變化不伴隨氣體的產(chǎn)生使磷離開水體系統(tǒng)，在本試驗(yàn)過程中基本切斷外源污染，未經(jīng)處理的水體總磷變化不大，而且單一的持續(xù)曝氣對(duì)磷的降低沒有明顯效果。
表4.處理20天時(shí)各處理水體總磷的差異

4)各處理水體COD的變化各處理水體COD的變化如圖4所示。由圖4可見，經(jīng)過20天的處理，11#的水體COD從本底值41.03mg/L降低到29.41mg/L，降低了28.32％、處理11#與13#、14#之間存在極顯著差異，說明泡葉藻提取物能夠有效的降低水體有機(jī)物，處理11#的COD降低的原因主要是水體中原有微生物生長(zhǎng)繁殖加快，使有機(jī)物的分解率提高。處理12#的COD去除率35.7％，與13#、14#之間差異顯著。處理11#和12#之間差異不顯著，但整個(gè)試驗(yàn)過程12#的COD一直略低于11#。水體13#、14#的COD呈上升趨勢(shì)是由于水中藻類的光合作用，吸收空氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳，增加了水體的有機(jī)物負(fù)荷。
5)各處理水體藻類細(xì)胞濃度的變化各處理水體藻類細(xì)胞濃度的變化如圖5所示。由圖5可見，經(jīng)過20天后處理11#的藻類細(xì)胞濃度比本底值降低了21.77％，第20天時(shí)處理11#的藻類細(xì)胞濃度比13#、14#分別低了43.2％、32.8％，并與13#、14#之間有極顯著差異。
通過以上水質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果分析表明，用泡葉藻提取物來處理水體，能有效降低了水體的濁度、總磷，去除了部分總氮、COD和藻類，減少了水中的營養(yǎng)鹽和有機(jī)物，控制了藻類的生長(zhǎng)，明顯促進(jìn)了水質(zhì)的好轉(zhuǎn)。
2、泡葉藻提取物處理的最佳效果時(shí)段分析11#處理不同時(shí)間的各項(xiàng)指標(biāo)變化速率如表5所示，由表可見，泡葉藻提取物的前期處理效果明顯，TN、TP前5天的變化速率最大，在15天后的變化速率基本平穩(wěn)；這是由于泡葉藻提取物能刺激水體中功能菌的生長(zhǎng)繁殖，不斷消解水體的N、P和有機(jī)物，到后期水體中可供菌體生長(zhǎng)的物質(zhì)越來越少，功能菌的生長(zhǎng)繁殖速度減慢，水質(zhì)變化逐漸平穩(wěn)。溶解氧(DO)在前五天增加明顯，因?yàn)樗w有機(jī)物下降并施加曝氣使DO上升，而在后期變化不大或略有下降是因?yàn)楹醚跫?xì)菌增殖消耗了一部分溶解氧。濁度和藻類細(xì)胞濃度前5天的變化速率最大，到后期變化不大或基本無變化?？傮w來說，各指標(biāo)基本上前10天的變化明顯，前期水質(zhì)轉(zhuǎn)化快于后期。
表5.處理11#水體在試驗(yàn)期間各項(xiàng)指標(biāo)變化速率(％)

3、不同濃度泡葉藻提取物處理的效果分析試驗(yàn)-2以動(dòng)物園內(nèi)污染程度最為嚴(yán)重的水禽湖水體作為實(shí)驗(yàn)水體，整個(gè)試驗(yàn)周期設(shè)為15天，處理15天后部分水質(zhì)指標(biāo)去除率如表6所示。
表6.試驗(yàn)-2水樣處理15天的部分水質(zhì)指標(biāo)去除率(％)

從表6可以看出，試驗(yàn)第15天的21#、22#、23#、24#水體的TP、TN的去除率隨泡葉藻提取物濃度的增加而增加；經(jīng)過顯著性分析，TN在22#、23#、24#之間不存在極顯著差異，在23#和24#之間有0.05水平差異，可以說，就TN單項(xiàng)指標(biāo)來講，泡葉藻提取物濃度在50～200mg/L效果較好；對(duì)TP指標(biāo)的顯著性分析，24#與23#之間無顯著差異，23#、22#之間差異顯著，21#與22#、23#、24#之間差異極顯著，可以看出100～200mg/L的泡葉藻提取物濃度對(duì)TP的降低效果最好。
隨著泡葉藻提取物濃度的增高，水體COD去除率有降低的趨勢(shì)，經(jīng)過顯著性分析，21#、22#、23#之間差異不顯著，這三個(gè)處理與24#之間差異極顯著，說明對(duì)COD的降低最適宜的泡葉藻提取物的濃度為10～100mg/L。
從水體的生物學(xué)性狀藻類細(xì)胞濃度的去除率來看，隨著泡葉藻提取物濃度的增高，藻類細(xì)胞濃度有下降的趨勢(shì)，從表6可見，21#、22#、23#三個(gè)處理都與24#之間有極顯著差異，10mg/L、50mg/L、100mg/L之間差異不顯著，所以對(duì)藻類去除最為有效的泡葉藻提取物濃度應(yīng)為200mg/L。
根據(jù)上述描述富營養(yǎng)化狀態(tài)的幾個(gè)主要指標(biāo)與泡葉藻提取物濃度的關(guān)系分析可以看出，水體各指標(biāo)性狀達(dá)到最大去除率所要求的泡葉藻提取物濃度范圍并不一致，但從總體趨勢(shì)上說，提高泡葉藻提取物的使用濃度，TN、TP、藻類細(xì)胞濃度的去除率增加，而COD的去除率減少。所以綜合分析此情況，泡葉藻提取物在實(shí)驗(yàn)室處理此水體的濃度設(shè)為100mg/L較適宜。在室外處理實(shí)際水體時(shí)可以適當(dāng)調(diào)整泡葉藻提取物的濃度，做到有效且經(jīng)濟(jì)。泡葉藻提取物在低濃度下(10mg/L或50mg/L)與空白的差異也是顯著的，處理與北京動(dòng)物園水體同類室外地表水的時(shí)候，泡葉藻提取物的推薦使用濃度為50～200mg/L。
4、相同濃度泡葉藻提取物處理不同水體的效果比較試驗(yàn)-1與試驗(yàn)-2處理的是不同富營養(yǎng)狀態(tài)的水體，其中處理11#和處理23#施加的泡葉藻提取物濃度都是100mg/L，從表7可知，在試驗(yàn)前15天內(nèi)兩處理的總氮、總磷的去除率均為11#大于23#，23#和11#的COD的去除率在第10天很接近，而在第5天和第10天是23#的去除率大于11#，兩處理的濁度和藻類濃度的去除率規(guī)律表現(xiàn)不明顯。總體上說一定濃度泡葉藻提取物對(duì)污染程度比較輕的水體的水質(zhì)改善度更大，富營養(yǎng)化程度重的水體需要相對(duì)更高濃度的泡葉藻提取物。
表7.相同泡葉藻提取物濃度處理不同水體的水質(zhì)指標(biāo)去除率比較(％)

5、小結(jié)利用泡葉藻提取物對(duì)動(dòng)物園水體進(jìn)行了兩批室內(nèi)試驗(yàn)(試驗(yàn)-1和試驗(yàn)-2)，水質(zhì)指標(biāo)TN、TP、COD、濁度降低，溶解氧升高，說明水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)；藻類濃度顯著下降，藻類生長(zhǎng)基本得到控制，結(jié)果表明，泡葉藻提取物對(duì)富營養(yǎng)化水體起到很好的控制作用。
實(shí)施例3、褐藻提取物處理富營養(yǎng)型景觀水體北京動(dòng)物園是中國開放最早、飼養(yǎng)動(dòng)物種類最多的國家級(jí)動(dòng)物園，園中水體不僅是園內(nèi)的重要景觀，具有供游人觀賞的功能，更重要的是，它為各類珍稀野生水禽提供生存場(chǎng)所，以滿足這些動(dòng)物生長(zhǎng)和繁殖的需要。在園內(nèi)的水禽湖、黑鸛湖、鸛島湖、天鵝湖、迎湖等人工湖泊上棲息著包括國家一二級(jí)保護(hù)動(dòng)物在內(nèi)的珍稀野生水禽約800余只，由于動(dòng)物在飼養(yǎng)、生長(zhǎng)過程中難免要產(chǎn)生大量的有機(jī)污染，以及原因眾多的面源污染，也包括游人所造成的污染，從而導(dǎo)致了動(dòng)物園水體的嚴(yán)重富營養(yǎng)化，每到夏季，水體透明度下降，水色呈現(xiàn)綠色，浮游藻類增多，河道和湖泊水質(zhì)發(fā)生惡化，直接威脅著珍稀野生水禽的生存環(huán)境。
本實(shí)施例試驗(yàn)地點(diǎn)選在猩猩館外的圍欄湖，該湖呈半環(huán)形，與動(dòng)物園內(nèi)的其它水系不相連，為靜水湖泊，水深1.5～2.5m，處理區(qū)水面面積約75m2，對(duì)照區(qū)水面面積約120m2。該水體的污染物主要來自每年大量枯枝落葉的沉積、水底的大量淤泥、飛禽的糞便以及游人投擲的各種有機(jī)物質(zhì)以及補(bǔ)水帶來的原有污染物?；谝陨锨闆r，將該湖分為兩個(gè)部分，中間用圍欄分開，防止兩側(cè)之間的水交換。西側(cè)為處理區(qū)域，東側(cè)為對(duì)照區(qū)域(CK)。
對(duì)動(dòng)物園猩猩湖水體的測(cè)定，其水體本底值如表8，采用修正Carlson(TSIm)的評(píng)價(jià)方法對(duì)動(dòng)物園水體進(jìn)行評(píng)價(jià)，3項(xiàng)參數(shù)的TSIm的計(jì)算結(jié)果為TSIM(CHL)＝81.3 TSIM(SD)＝85.0 TSIM(TP)＝83.43項(xiàng)TSIM指數(shù)均在80以上，可以看出，此水體已屬富營養(yǎng)型(金相燦，湖泊富營養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范，1990年，286～291)。
表8.動(dòng)物園水污染治理項(xiàng)目水質(zhì)本底值除pH，SD外其它指標(biāo)單位為mg/l

一、處理方法與測(cè)定方法處理方法先向水體中加入水體清潔劑(水體清潔劑主要含有重量份數(shù)比為1∶1∶0.5的硫酸鈣、硫酸鋁和硼酸的混合物)，濃度為10mg/L，然后每隔10天噴灑泡葉藻提取物，濃度約為50mg/L，曝氣為間歇式曝氣，一個(gè)星期分為四天曝氣，三天不曝氣。
取樣測(cè)定在開始處理后的兩個(gè)星期內(nèi)，每個(gè)星期平均取樣三次；以后每個(gè)星期取樣兩次。每次取樣的地點(diǎn)盡量保持一致，測(cè)定指標(biāo)為COD、BOD5、總懸浮物(TSS)、總氮、總磷、pH、葉綠素A、氨態(tài)氮(NH3-N)、硝態(tài)氮(NO3--N)、亞硝態(tài)氮(NO2--N)。每天上午利用便攜式儀器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定濁度、溶解氧(DO)、水體溫度、pH，測(cè)定方法如表9所示。
表9.水體指標(biāo)的測(cè)定方法


二、結(jié)果處理水體與對(duì)照水體的DO(溶解氧)變化如圖6，由圖可見，DO(溶解氧)的變化始終是處理區(qū)高于對(duì)照區(qū)，差距最大時(shí)處理是對(duì)照的3倍，且處理的水域DO變化較小，比較穩(wěn)定；對(duì)照水域的DO在6、7月份逐漸下降后，一直在2mg/l左右。
處理水體與對(duì)照水體的BOD、COD變化如圖7、圖8所示，COD與BOD下降幅度較大，COD降低了一半，BOD下降了70％多。一方面，表明處理水體中的還原性物質(zhì)(亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物)等物質(zhì)減少，特別是有機(jī)物大幅度減少；另一方面，也表明消耗的溶解氧少，水體中溶解氧含量高，這就大大降低了水體中的有機(jī)污染，減輕了富營養(yǎng)化的危害。
氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)是水體中藻類生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，氮、磷指標(biāo)的降低直接限制了藻類的過度生長(zhǎng)，降低了水體中的初級(jí)生物量。處理水體與對(duì)照水體的TN、TP變化如圖9、圖10所示，結(jié)果顯示，經(jīng)過處理的水體總氮降低了50％，在試驗(yàn)后期維持在1.5mg/l左右，為對(duì)照的46％；總磷在8月份以后始終在0.05mg/l左右，最終為對(duì)照水體的30％。這說明，采用本發(fā)明方法能降低水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，可使藻類避免過度生長(zhǎng)、繁衍，防止“水華”的爆發(fā)。
處理水體與對(duì)照水體的葉綠素a的變化如圖11所示，處理水體中的藻類生長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于對(duì)照水體，表現(xiàn)為生物指標(biāo)—葉綠素a濃度的降低，從最初降低后，始終在0.05mg/L以下，最后僅為對(duì)照水體葉綠素a濃度的15％。
處理水體與對(duì)照水體的總懸浮物(TSS)的變化如圖12所示，處理水體的總懸浮物(TSS)減少，水體變的清澈見底，增強(qiáng)了景觀水體的可觀賞性。
圖13為處理水體與對(duì)照水體的照片，圖中A為處理區(qū)，B為對(duì)照區(qū)。由圖可見，經(jīng)本發(fā)明方法處理的水體在表觀上明顯好于對(duì)照水體。
經(jīng)過3個(gè)月的處理，處理區(qū)水體濁度在2NTU左右，溶解氧在6mg/L以上，COD40mg/L、BOB 6mg/L、TN 3mg/L、TP 0.15mg/L、葉綠素a含量0.023mg/L，綜合各項(xiàng)指標(biāo)，經(jīng)過處理的水體完全達(dá)到IV類地表水的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)TSIM(CHL)為47.3，處理區(qū)水體由富營養(yǎng)型轉(zhuǎn)為中營養(yǎng)型水體。
權(quán)利要求
1.一種治理富營養(yǎng)化水體的方法，是向水體中噴灑褐藻提取物，褐藻提取物在水體中的終濃度為10-200mg/L，并曝氣處理所述水體；其中，所述褐藻提取物是按如下步驟提取的1)將褐藻粉以水浸泡，制成漿液，所述漿液的濃度為5-20g/L；2)在所述漿液中加入甲醇，萃取、過濾，收集清液，所述甲醇為漿液體積的20-40％；3)將所得清液去甲醇后調(diào)節(jié)pH4-5，得到所述褐藻提取物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述褐藻為泡葉藻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述漿液的濃度為12g/L；所述甲醇為所述漿液體積的30％。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述將所得清液去甲醇是采用抽真空去甲醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述調(diào)節(jié)pH所用的是檸檬酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的方法，其特征在于在所述向水體中噴灑褐藻提取物前，還在水體中加入了終濃度為10-20mg/L的水體清潔劑，所述水體清潔劑含有重量份數(shù)比為1∶1-2∶0.5-1的硫酸鈣、硫酸鋁和硼酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述曝氣為機(jī)械式曝氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述曝氣為間歇式曝氣，其周期為每周曝氣3-5天，2-4天不曝氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的方法，其特征在于所述曝氣為機(jī)械式曝氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述曝氣為間歇式曝氣，其周期為每周曝氣3-5天，2-4天不曝氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種治理富營養(yǎng)化水體的方法。本發(fā)明所提供的治理富營養(yǎng)化水體的方法，是向水體中噴灑褐藻提取物，褐藻提取物在水體中的終濃度為10－200mg/L，并曝氣處理所述水體；其中，所述褐藻提取物是按如下步驟提取的1)將褐藻粉以水浸泡，制成漿液，所述漿液的濃度為5－20g/L；2)在所述漿液中加入甲醇，萃取、過濾，收集清液，所述甲醇為漿液體積的20－40％；3)將所得清液去甲醇后調(diào)節(jié)pH4－5，得到所述褐藻提取物。本發(fā)明方法可以廣泛應(yīng)用于湖泊、公園、池塘等水體的治理。
文檔編號(hào)C02F3/00GK1800033SQ200510000120
公開日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2005年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月4日
發(fā)明者王道龍, 任天志, 王立剛, 王宗禮, 王迎春, 耿旭, 尤少彬, 樊明 申請(qǐng)人:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)自然資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所, 億路集團(tuán)公司