本發(fā)明涉及水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的治理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種固著藻藻坪系統(tǒng)去除養(yǎng)殖水體中有害污染物的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著人口的增長、養(yǎng)殖業(yè)和畜牧業(yè)的發(fā)展以及化肥施用量的不斷增加以及飼料的投放等，致使大量氨氮、重金屬、環(huán)境激素和抗生素等有害污染物進入水體，導(dǎo)致水產(chǎn)養(yǎng)殖的水體環(huán)境不斷惡化，影響水產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量安全。

現(xiàn)有技術(shù)中，對污染水體的治理技術(shù)主要集中在添加化學(xué)絮凝劑、截污、人工曝氣以及人工濕地和人工浮島等，這些修復(fù)方式運作成本高，去除效率低，處理周期長。并且上述處理方法往往改變水體原有的生物群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境，不適用于水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的修復(fù)。因此，在不改變原有生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，選擇合適的修復(fù)技術(shù)，是改善水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境，提高水產(chǎn)品質(zhì)量的首要選擇。目前，利用水生植物修復(fù)水體污染開始受到人們的關(guān)注，但是水生植物生長周期長，去除效率低，清理工程量大，清理成本高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種固著藻藻坪系統(tǒng)去除養(yǎng)殖水體中有害污染物的方法及系統(tǒng)，利用水體中固著藻類這一微觀群體處理水產(chǎn)養(yǎng)殖水體中的氨氮、重金屬、環(huán)境激素和抗生素等有毒有害污染物，水體中的藻類不僅生物量大，代謝速率快，生長周期短，還能通過光合作用釋放氧氣，增加水體中的溶解氧，在原生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)上，能進一步改善水體環(huán)境質(zhì)量。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的固著藻藻坪系統(tǒng)去除養(yǎng)殖水體中有害污染物的方法，包括以下步驟：

（1）獲取自然水體中固著藻類生物量，以及培養(yǎng)固著藻類發(fā)育到特定生物量所需要的時間；

（2）獲取固著藻類生長速率，并記錄最大生長速率時的光強、滯留時間，以及水體深度；

（3）建立有害污染物去除率與滯留時間、污染負荷以及固著藻類生物量的關(guān)系；

（4）確定養(yǎng)殖水體處理量，構(gòu)建固著藻藻坪系統(tǒng)；

（5）將養(yǎng)殖水體引入固著藻藻坪系統(tǒng)，運行固著藻藻坪系統(tǒng)去除養(yǎng)殖水體中有害污染物；

（6）對固著藻類進行收割，清理固著藻藻坪系統(tǒng)。

進一步地，步驟（2）所述的固著藻類生長速率與所述固著藻類生物量、固著藻類發(fā)育到特定生物量所需要的時間的關(guān)系如下：

其中：v為固著藻類生長速率；B為單位面積固著藻類生物量；t為固著藻類發(fā)育到特定生物量所需要的時間。

進一步地，步驟（3）所述的有害污染物去除率與滯留時間、污染負荷以及固著藻類生物量的關(guān)系為：

r =f（B）+f（C）+f（T）

其中，r為有害污染物去除率；B為單位面積固著藻類生物量；C為污染負荷；T為滯留時間。

進一步地，所述步驟（4）是在最大固著藻類生長速率和最大有害污染物去除效率時，確定養(yǎng)殖水體的處理量，構(gòu)建固著藻藻坪系統(tǒng)。

更進一步地，步驟（6）是根據(jù)有害污染物去除效率，決定藻類去除頻率，清理固著藻藻坪系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的固著藻藻坪系統(tǒng)，其根據(jù)最大固著藻類生長速率和最大有害污染物去除效率，確定養(yǎng)殖水體的處理量構(gòu)建而成。

進一步地，所述的固著藻藻坪系統(tǒng)，包括本體、入水口、出水口，以及固著基，其中，在所述入水口和出水口分別設(shè)置在所述本體的側(cè)面；所述固著基置于所述本體的底部。

更進一步地，所述固著基為2nm的尼龍紗網(wǎng)。

本發(fā)明的固著藻藻坪系統(tǒng)去除養(yǎng)殖水體中有害污染物的方法及系統(tǒng)，通過應(yīng)用生態(tài)工程技術(shù)，利用不同的水力學(xué)參數(shù)（養(yǎng)殖水體滯留時間、水深等），培養(yǎng)固著藻類，通過藻類生長代謝，去除水體中氨氮、重金屬、環(huán)境激素和抗生素等有害污染物。

本發(fā)明是將水產(chǎn)養(yǎng)殖水體引流經(jīng)過特殊設(shè)計的固著藻藻坪培養(yǎng)系統(tǒng)，在自然條件下培養(yǎng)出固著藻類，藻類通過光合作用作為驅(qū)動力，吸收水體中的有毒有害污染物，增加水中的溶解氧，減少水體有機質(zhì)和重金屬的含量，達到凈化水體，緩解水體富營養(yǎng)化的趨勢，改善水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境。

本發(fā)明的固著藻藻坪系統(tǒng)去除養(yǎng)殖水體中有害污染物的方法及系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點和積極效果：

（1）該技術(shù)與傳統(tǒng)水質(zhì)處理技術(shù)相比較，其操作工藝簡單，運行成本低，環(huán)境兼容性好；

（2）發(fā)揮凈水作用的藻類種群由本地種群構(gòu)成，不會引入入侵物種，不存影響原有生態(tài)環(huán)境的風險；

（3）由生態(tài)工程技術(shù)保證的綠色能源——太陽能驅(qū)動；

（4）藻類的光合作用，移除有害污染物的同時，增加水中的溶解氧，改善水體環(huán)境；

（5）模塊化設(shè)計，可以根據(jù)水質(zhì)改善需要，靈活應(yīng)用到不同的水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域；

（6）有害污染物移除效率可以由生物產(chǎn)量和其化學(xué)成分直接量化分析，易于評估；

（7）藻類產(chǎn)出，作為有價值的凈水副產(chǎn)品（生物柴油、活性物質(zhì)、藻類油脂等），可以推動綠色經(jīng)濟。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。

附圖說明

附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，并與本發(fā)明的實施例一起，用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明的固著藻藻坪系統(tǒng)去除養(yǎng)殖水體中有害污染物的方法流程圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的固著藻藻坪系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明設(shè)計一種人工固著藻藻坪凈化系統(tǒng)去除養(yǎng)殖水體中氨氮、重金屬、環(huán)境激素和抗生素等有毒有害污染物的工藝技術(shù)。通過養(yǎng)殖水體的固著藻類在固著藻藻坪凈化系統(tǒng)中繁殖所需的生長環(huán)境（滯留時間、水深等），保持藻類最大生長速率，從而去除水產(chǎn)養(yǎng)殖水體中的過剩的氨氮以及重金屬等有害污染物，達到改善水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境，提高水產(chǎn)品質(zhì)量，從源頭確保水產(chǎn)品質(zhì)量安全。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的固著藻藻坪系統(tǒng)去除養(yǎng)殖水體中有害污染物的方法流程圖，包括以下步驟：

首先，步驟101，從自然水體中提取固著藻類，確定自然水體中的固著藻類生物量，對固著藻類進行培養(yǎng)，確定固著藻類發(fā)育到特定生物量所需要的時間。

本發(fā)明中，設(shè)計長3.5m，寬0.3m，高0.2m的人工固著藻藻坪凈化系統(tǒng)培養(yǎng)裝置作為培養(yǎng)裝置，用水泵作牽引力將自然水體引入培養(yǎng)裝置，進行循環(huán)流動，滯留時間24小時，以保證培養(yǎng)水質(zhì)保持自然水體。記錄水溫和氣溫，設(shè)計不同的光照強度、滯留時間和水深等技術(shù)參數(shù)，觀測不同參數(shù)組合，培養(yǎng)系統(tǒng)藻類發(fā)育到特定生物量所需要的時間。

步驟102，根據(jù)自然水體中的固著藻類生物量、固著藻類發(fā)育到特定生物量所需要的時間，獲得固著藻類的生長速率。將生長速率最大的光強、滯留時間和水體深度等技術(shù)參數(shù)，作為最優(yōu)參數(shù)組合。

本發(fā)明中，固著藻類生長速率與單位面積固著藻類生物量、固著藻類發(fā)育到特定生物量所需要的時間之間的關(guān)系如下式：

其中：

v：固著藻類生長速率（g/（m2·d））;

B：單位面積固著藻類生物量（g/m2）;

t：固著藻類發(fā)育到特定生物量所需要的時間（d）。

步驟103，建立有害污染物去除效率和滯留時間、污染負荷以及生物量的關(guān)系，動態(tài)擬合出三個變量與有害污染物去除效率的關(guān)系。

（1）去除率——滯留時間（T）對應(yīng)關(guān)系：

r = f（T）

（2）去除率——污染負荷（C）對應(yīng)關(guān)系：

r = f（C）

（3）去除率——固著藻生物量（B）對應(yīng)關(guān)系：

r = f（B）

（4）去除率——滯留時間、有害污染物負荷和固著藻生物量對應(yīng)關(guān)系：

r =f（B）+f（C）+f（T）。

步驟104，根據(jù)上述固著藻類生長速率和有害污染物去除效率，確定最大固著藻類生長速率和最大有害污染物去除效率，并確定養(yǎng)殖水體的處理量。

步驟105，根據(jù)上述步驟102、步驟103，構(gòu)建固著藻藻坪系統(tǒng)，并進行實際安裝。一般處理量應(yīng)在設(shè)計處理系統(tǒng)處理負荷的80%以上，但不能超過設(shè)計負荷的120%。同時考慮經(jīng)濟條件和養(yǎng)殖水體中的污染物負荷以及魚塘容量。

步驟106，在固著藻藻坪系統(tǒng)底部，放置2nm的尼龍紗網(wǎng)，作為固著基，自然引流或是人工引流將待處理水產(chǎn)養(yǎng)殖水體引流到固著藻藻坪系統(tǒng)中，被污染的水產(chǎn)養(yǎng)殖水體通過固著藻藻坪系統(tǒng)后將有害污染物去除返回原水體。根據(jù)固著藻類生長速率、培養(yǎng)時間、生物量、滯留時間以及水深等參數(shù)的關(guān)系，設(shè)計固著藻藻坪系統(tǒng)的最優(yōu)培養(yǎng)參數(shù)，確保固著藻類的最大生長速率和最大去除效率。

步驟107，固著藻藻坪系統(tǒng)清理（根據(jù)去除效率選擇藻類清理頻率），根據(jù)有害污染物去除效率，決定藻類去除頻率。一般培養(yǎng)處理20-30天后，停止系統(tǒng)進水，間隔24h測定有害污染物去除率，當去除效率下降后，將培養(yǎng)系統(tǒng)中的藻類進行收割，收割后的藻類集中收集后自然干燥，可用作農(nóng)田施肥、動物飼料以及作為生物燃料等。

步驟108，根據(jù)實際情況，循環(huán)運行步驟106和步驟107。

本發(fā)明項目實施方案以10畝水產(chǎn)養(yǎng)殖的魚塘為例，魚塘平均水深1m，水量總體積1萬立方米，固著藻類系統(tǒng)長200m，寬1m，水深0.3m，滯留時間按照12h計算，魚塘水全部循環(huán)一次約55d，養(yǎng)殖期按4月-10月份共計約180d左右，整個養(yǎng)殖期養(yǎng)殖水體可以更換3次。

本發(fā)明采用的固著藻類系統(tǒng)，可根據(jù)實際情況設(shè)計該系統(tǒng)的形狀，根據(jù)養(yǎng)殖水體總體積、循環(huán)一次所需時間、更換次數(shù)確定系統(tǒng)的容積。其水體深度的選擇為保證最大固著藻類生長速率時的水體深度。

圖2為根據(jù)本發(fā)明的固著藻藻坪系統(tǒng)示意圖，如圖2所示，本發(fā)明的固著藻藻坪系統(tǒng)，包括本體201、入水口202、出水口203，以及固著基204，其中，

本體201不限于長方體，可以根據(jù)養(yǎng)殖場的實際情況設(shè)計本體形狀；

在本體201的側(cè)部分別設(shè)置有入水口202和出水口203，可采用自然引流或人工引流的方式，將待處理的水產(chǎn)養(yǎng)殖水體引流到系統(tǒng)中，污染水通過系統(tǒng)后返回原水體。

在本體201的底部，放置2nm的尼龍紗網(wǎng)，作固著基204。

本發(fā)明的固著藻藻坪系統(tǒng)去除養(yǎng)殖水體中有害污染物的方法及系統(tǒng)，以水產(chǎn)養(yǎng)殖水體為培養(yǎng)介質(zhì)，通過在人工固著藻凈化系統(tǒng)中循環(huán)流動培養(yǎng)出固著藻類，培養(yǎng)15d，單位面積生物量約75g/m2（干重），大于國外研究報道值30-56g/m2 （干重）。培養(yǎng)系統(tǒng)中藻屬主要有克里藻屬—sp. ，毛枝藻屬—sp. LJ1，毛枝藻屬—sp. LJ2。模擬人工固著藻藻坪系統(tǒng)對氨氮去除效率，研究結(jié)果表明氨氮在滯留12h后消除95%，同位素示蹤試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加3h后，藻類體內(nèi)¹⁵N含量上升800%，48h后上升2682%。證明水體中的氨氮被固著藻類吸收，說明固著藻類繁殖速率快，生長周期短，能有效去除水體中的氮。

在開展太湖浮游生物對金屬砷的研究時，發(fā)現(xiàn)藻類對重金屬銅約25-40%的吸收效率。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。