專利名稱：富營養(yǎng)化水域的綜合治理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種富營養(yǎng)化水域的綜合治理方法，主要用于因高度富營養(yǎng)化導致藻類大量爆發(fā)的湖泊、河流、水庫、池塘景觀水等地表水域的水質(zhì)綜合治理。
背景技術(shù)：
我國富營養(yǎng)化的地表水域比比皆是，無論是滇池、太湖之類的大型湖泊，還是城市內(nèi)小型公園湖、封閉河道等等，很多都已經(jīng)嚴重富營養(yǎng)化。在富營養(yǎng)化的地表水域里，因為氮、磷等營養(yǎng)元素超標，往往導致籃綠藻等藻類大量爆發(fā)，并常常在水面形成一層厚厚的藻類漂浮層，稱作“水華”?！八A”被稱作生態(tài)癌癥，極大地惡化了水體環(huán)境，導致水體腥臭和魚蝦的大量死亡。富營養(yǎng)化水體的藻類水華治理是一個世界難題。
全世界的本行業(yè)科學家都在研究如何削減河流湖泊中氮、磷的問題，但困難重重，因為氮、磷來源廣泛，土壤中氮、磷作為肥料廣泛存在，至今也一直沒有尋找到一種廉價有效的氮、磷去除方法；也有很多人采用水生植物法來治理河流湖泊的富營養(yǎng)化，但收效也不大。水生植物在生長過程中雖然能吸收部分氮、磷，但吸收量很少、很慢，據(jù)研究一年中不超過20％。需要大面積種植才能見到一點效果，但大面積種植不僅成本高，關(guān)鍵是破壞了原有水面景觀。另外水生植物自身冬天枯萎需要收割，工作量極大，枯萎期起不到任何治理作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種見效快、效果好、持久有效的富營養(yǎng)化水域的綜合治理方法，以便有效地控制藻類水華所造成的危害，并對水中有機污染進行同步治理，實現(xiàn)水質(zhì)的大幅提升。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種富營養(yǎng)化水域的綜合治理方法，它包含如下步驟a、水面漂浮物的機械清除步驟通過機械化方式快速清除水面上的水面漂浮物，其中包括藻類水華層，通過從水中取走大量藻類顆粒來大量削減氮、磷含量；b、水體流動化促進步驟在水域中直接設(shè)置水流營造設(shè)備，驅(qū)動水體流動，營造動水環(huán)境來破壞藻類的過量繁殖；c、生物膜培育步驟在水域中直接設(shè)置微生物載體，大量培養(yǎng)土著微生物形成生物膜，利用生物膜截流和捕食藻類并綜合降解污染物。
上述三個基本步驟的先后次序關(guān)系并不需要嚴格限定，既可以按上述順序逐步進行，也可以同步進行，當然也可以顛倒順序進行。
包含上述三個基本步驟的該綜合治理方法適合應用于水域深度小于或等于0.5米的水域，因為水較淺，依靠大氣復氧可以得到較充足的溶解氧，可以不需要在水域中曝氣。
如果水域中溶解氧不足或水深較深，在上述三個步驟之外，還可在水中增加曝氣步驟在水域中直接設(shè)置單獨的曝氣設(shè)備進行曝氣，或者與上述b步驟中所述的水流營造設(shè)備合并，設(shè)置一種既能營造水流又能曝氣的超大流量造流曝氣裝置。
水深大于0.5米時因為水底溶解氧容易不足最好增加曝氣步驟。
為了更快地削減藻類和氮磷含量，還可以增加氣浮步驟在水中設(shè)置微細氣泡發(fā)生裝置，并投加絮凝劑，讓水域表面下方的藻類浮上水面，并通過上述a步驟進行清除。
為了更快地削減氮磷含量，也可以增加漂浮植物種植步驟首先在水面大面積種植漂浮植物，漂浮植物在生長過程中大量吸收氮、磷，最后漂浮植物連同水華一起在上述步驟a中被清除掉。
通過藻類自身或者通過水面漂浮植物來大量吸收氮、磷營養(yǎng)元素，通過機械化方式快速清除藻類或水面漂浮植物來從水中取走大量氮、磷元素，從而可以大大削減水中氮、磷營養(yǎng)元素含量，降低水體富營養(yǎng)化的程度，使藻類水華爆發(fā)泛濫的力度越來越小，減輕危害。
上述的氣浮、漂浮植物種植、水面漂浮物機械清除三個步驟屬于對富營養(yǎng)化水域的初級治理階段，主要作用在于快速控制藻類濃度，減少藻類水華的污染危害，并削減水中氮、磷營養(yǎng)元素的含量。經(jīng)過這些步驟后，水質(zhì)已經(jīng)有明顯改善，為后續(xù)精細治理奠定了基礎(chǔ)。
清除了大量富集在水面的藻類水華層后，水域中藻類濃度將大幅度減少，但仍有少量游離態(tài)藻類分散在水體中，在對水體景觀要求較高的情況下，還可以增加殺藻步驟通過投加化學殺藻劑或使用超聲波殺藻器消滅絕大部分藻類。
上述的水體流動化步驟、曝氣步驟、生物膜培育步驟、殺藻步驟這四個步驟屬于精細治理階段，主要是進一步控制游離態(tài)藻類的數(shù)量，并同時對水中有機污染全面治理，降解BOD(生化需氧量)、COD(化學需氧量)、NH3-N(氨氮)、SS(懸浮物)等，消除異味、黑臭，提高水體透明度，實現(xiàn)水體質(zhì)量的全面提升。
本發(fā)明通過采取上述步驟，對于因水體的富營養(yǎng)化而導致的籃綠藻水華泛濫現(xiàn)象提供了有力的治理措施，可以快速減輕藍藻水華的污染程度，并進一步深入治理，極大地提高水體質(zhì)量，并可對水體有機污染所導致的黑臭異味等進行綜合治理，全面提升水體質(zhì)量。本發(fā)明所用方法無毒無害，成本低，非常適合于城市湖泊、河流等地表水的綜合治理。


下面結(jié)合附圖和最佳實施例對本發(fā)明內(nèi)容進一步說明圖1所示為本發(fā)明第一實施例的治理方法流程示意圖；圖2所示為本發(fā)明第二實施例的治理方法流程示意圖。
具體實施例方式
第一實施例的治理流程如圖1所示，只包含了水面漂浮物的機械清除步驟、水體流動化促進步驟、生物膜培育步驟這三個步驟。這種治理方法適合于水深在0.5米以下，已經(jīng)出現(xiàn)較明顯籃綠藻水華的水域的治理。因為水深較淺，故水底缺氧程度不嚴重，不需要曝氣增氧步驟。
一般情況下，在富營養(yǎng)化水域，以籃綠藻為主的藻類大量富集在水面形成較明顯的藻類水華，并夾雜一些樹葉、垃圾、死魚等形成水面漂浮物，故治理的第一步是先采取水面漂浮物的機械清除步驟，大量清除水面表層的藻類富集層，將藻類濃漿移送到水體之外，減少水域中藻類濃度。由于藻類自身吸收了大量氮、磷元素，故這樣也大幅度減少了水中氮、磷元素的含量，使得藻類再次爆發(fā)的力度越來越小，直至不再出現(xiàn)水華。
具體的水面漂浮物的機械清除方法，可以采用本發(fā)明人此前提出的發(fā)明專利02125693.4(水華及水面固體漂浮物的清除方法及其設(shè)備)上所公開的方法。
清除了水面大量富集的濃厚藻類水華層之后，再同步展開水體流動化促進步驟和生物膜培育步驟，一方面使水體流動起來，死水變成活水，破壞喜歡死水的藻類生存環(huán)境，控制藻類再次大量爆發(fā)；另一方面在水中培養(yǎng)由大量原有土著微生物組成的生物膜，利用生物膜截流和捕食少量游離態(tài)藻類，進一步減少藻類的含量。
水體流動化促進步驟的具體實現(xiàn)方法是在要治理的水域內(nèi)直接設(shè)置水流營造裝置，所述水流營造設(shè)備可以是超大流量造流機、螺旋漿式推流器、水泵或噴泉設(shè)備中的一種或幾種，水流營造裝置攪動水體，實現(xiàn)水體流動化。水量較小時，可以使用水泵和噴泉的辦法攪水，水量較大時，水泵和噴泉攪水就很不經(jīng)濟，應該采用超大流量造流機或螺旋槳式推流器等能夠水平攪動龐大水流的裝置。
生物膜培育步驟的具體實現(xiàn)方法是在要治理的水域內(nèi)直接設(shè)置微生物載體，微生物載體可以是碎石、沙礫、陶粒、沸石、活性炭、或是水處理行業(yè)常用的各種填料如彈性立體填料、飄帶式填料、軟性填料、半軟性填料、懸浮球填料等、或是其它各種材質(zhì)和形狀的具有較大表面積的固體物體中的一種或幾種的混合物，一段時間之后，上述微生物載體上便會自動生長出大量的微生物，構(gòu)成生物膜。
上述三個步驟都是在要治理的富營養(yǎng)化水域內(nèi)直接進行的，治理流程不是一過性的，而是周而復始、反復進行的。
圖2是第二實施例的治理流程圖，本實施例中，全面采用了本發(fā)明所提出的各種步驟，多管齊下，綜合治理。它適合于污染嚴重、對治理要求高、水深較深的水域。
前面的氣浮、水面漂浮植物種植、水面漂浮物的機械清除三個步驟屬于對富營養(yǎng)化成分的初級治理階段，主要作用在于快速削減水中氮、磷營養(yǎng)元素的含量，并控制藻類水華所造成的污染程度。后面的水體流動化步驟、曝氣步驟、生物膜培育步驟、殺藻步驟這四個步驟屬于精細治理階段，主要是進一步控制游離態(tài)藻類的數(shù)量，并同時對水中有機污染全面治理，降解BOD(生化需氧量)、COD(化學需氧量)、NH3-N(氨氮)、SS(懸浮物)等，消除異味、黑臭，提高水體透明度，實現(xiàn)水體質(zhì)量的全面提升。
氣浮步驟的具體實現(xiàn)方法是在要治理的水域內(nèi)直接設(shè)置微氣泡發(fā)生裝置，所述微細氣泡發(fā)生裝置可以是微孔曝氣裝置(微孔曝氣管、微孔曝氣盤)、剪切式微細氣泡發(fā)生裝置(凹凹氣浮機)、加壓溶氣氣浮裝置、霧化曝氣軟管、氣液混合泵等中的一種或幾種、或其它市場上出售的微氣泡發(fā)生裝置，能在水中釋放出大量微小氣泡，同時投撒絮凝劑，促使分散的游離態(tài)藻類快速集聚并上浮到水面，人為促進水華的形成，以利于后續(xù)的機械清除。
漂浮植物種植步驟的具體實現(xiàn)方法是在要治理的水域內(nèi)直接種植漂浮植物，如浮萍、大漂等，漂浮植物在快速生長繁殖過程中大量吸收氮、磷，然后用上述水面漂浮物的機械化清除設(shè)備，將漂浮植物連同水華一起清除出水體，從而削減氮、磷含量。
曝氣步驟的具體實現(xiàn)方法是在要治理的水域內(nèi)直接設(shè)置單獨的曝氣設(shè)備，所述單獨的曝氣設(shè)備可以是霧化曝氣軟管、或是水處理行業(yè)常用曝氣設(shè)備如鼓風曝氣裝置、表面機械曝氣裝置、射流曝氣裝置、噴水式曝氣裝置等中的一種或幾種，也可以采用市場上剛出現(xiàn)的超大流量造流曝氣機，用一種設(shè)備就可以同步實現(xiàn)水體流動化和曝氣兩種功能。
殺藻步驟的具體實現(xiàn)方法是在要治理的水域內(nèi)直接投撒化學殺藻劑，或者在要治理的水域內(nèi)直接設(shè)置超聲波殺藻裝置。常用的化學殺藻劑有二氧化氯、次氯酸鈉、漂白粉等各種氯制劑以及臭氧、硫酸銅等，也可以使用其它能從市場上購買到的殺藻劑。各種殺藻劑的使用劑量以產(chǎn)品說明書介紹和實地小范圍試驗為依據(jù)確定，原則是在殺死藻類的同時不損害魚蝦。硫酸銅以及其它含銅離子殺藻劑因為容易導致水中銅離子殘留，對魚蝦有較大危害，一般不建議使用。
權(quán)利要求
1.一種富營養(yǎng)化水域的綜合治理方法，其特征是它包含如下步驟a、水面漂浮物的機械清除步驟通過機械化方式快速清除水面上的水面漂浮物，其中包括藻類水華層，通過從水中取走大量藻類顆粒來大量削減氮、磷含量；b、水體流動化促進步驟在水域中直接設(shè)置水流營造設(shè)備，驅(qū)動水體流動，營造動水環(huán)境來破壞藻類的過量繁殖；c、生物膜培育步驟在水域中直接設(shè)置微生物載體，大量培養(yǎng)土著微生物形成生物膜，利用生物膜截流和捕食藻類并綜合降解污染物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富營養(yǎng)化水域的綜合治理方法，其特征是把該綜合治理方法應用于水域深度小于或等于0.5米的水域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富營養(yǎng)化水域的綜合治理方法，其特征是所述水流營造設(shè)備可以是超大流量造流機、螺旋漿式推流器、水泵或噴泉設(shè)備中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富營養(yǎng)化水域的綜合治理方法，其特征是所述微生物載體可以是碎石、沙礫、陶粒、沸石、活性炭、或是水處理行業(yè)常用的各種填料如彈性立體填料、飄帶式填料、軟性填料、半軟性填料、懸浮球填料等中的一種或幾種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富營養(yǎng)化水域的綜合治理方法，其特征是增加曝氣步驟在水域中直接設(shè)置單獨的曝氣設(shè)備進行曝氣，或者與上述b步驟中所述的水流營造設(shè)備合并，設(shè)置一種既能營造水流又能曝氣的超大流量造流曝氣裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的富營養(yǎng)化水域的綜合治理方法，其特征是把該綜合治理方法應用于水域深度大于0.5米的水域。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的富營養(yǎng)化水域的綜合治理方法，其特征是所述單獨的曝氣設(shè)備可以是霧化曝氣軟管、或是水處理行業(yè)常用曝氣設(shè)備如鼓風曝氣裝置、表面機械曝氣裝置、射流曝氣裝置、噴水式曝氣裝置等中的一種或幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的富營養(yǎng)化水域的綜合治理方法，其特征是增加氣浮步驟在水中設(shè)置微細氣泡發(fā)生裝置，并投加絮凝劑，讓水域表面下方的藻類浮上水面，并通過上述a步驟進行清除。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的富營養(yǎng)化水域的綜合治理方法，其特征是增加漂浮植物種植步驟首先在水面大面積種植漂浮植物，漂浮植物在生長過程中大量吸收氮、磷，最后漂浮植物連同水華一起在上述步驟a中被清除掉。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的富營養(yǎng)化水域的綜合治理方法，其特征是增加殺藻步驟通過投加化學殺藻劑或使用超聲波殺藻器消滅藻類。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的富營養(yǎng)化水域的綜合治理方法，其特征是所述微細氣泡發(fā)生裝置可以是微孔曝氣裝置、剪切式微細氣泡發(fā)生裝置、加壓溶氣氣浮裝置、霧化曝氣軟管、氣液混合泵等中的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種富營養(yǎng)化水域的綜合治理方法，旨在提供一種見效快、效果好、持久有效的富營養(yǎng)化水域的綜合治理方法，以便有效地控制藻類水華所造成的危害，并對水中有機污染進行同步治理，實現(xiàn)水質(zhì)的大幅提升。本發(fā)明采取至少如下幾個步驟來實現(xiàn)目的a.水面漂浮物的機械清除步驟通過機械化方式快速清除水面上的水面漂浮物，其中包括藻類水華層，通過從水中取走大量藻類顆粒來大量削減氮、磷含量；b.水體流動化促進步驟在水域中直接設(shè)置水流營造設(shè)備，驅(qū)動水體流動，營造動水環(huán)境來破壞藻類的過量繁殖；c.生物膜培育步驟在水域中直接設(shè)置微生物載體，大量培養(yǎng)土著微生物形成生物膜，利用生物膜截流和捕食藻類并綜合降解污染物。
文檔編號C02F9/14GK1736909SQ20051009290
公開日2006年2月22日 申請日期2005年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月24日
發(fā)明者黃建軍 申請人:黃建軍