專利名稱：利用水葫蘆治理污染水體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種利用水葫蘆原位生態(tài)修復(fù)污染水體的方法，屬于污水治理和環(huán)境保 護(hù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在污染的水體中的化學(xué)需氧量(COD)、懸浮物(SS)、氮、磷和重金屬往往嚴(yán)重超 標(biāo)，對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響，從而限制了水體的利用，在污染水體的下風(fēng)口和湖灣、 河灣附近等靜水區(qū)域，極易積聚、暴發(fā)藍(lán)藻，進(jìn)而對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)造成毀滅性的破壞。目前， 對(duì)污染水體綜合治理主要要有物理法、化學(xué)法和生物法，或者是三大類方法的綜合使用。對(duì) 于污染的江河湖泊和大的庫、塘等龐大水體生態(tài)修復(fù)治理才是根本。放養(yǎng)鰱魚、鳙魚、草魚和特定藻類(申請(qǐng)?zhí)?00710071817、200710071824、 200710071829)聯(lián)合控藻和蛘類、螺類慮食性凈化水質(zhì)的的方法，是利用了牧食食物鏈的原 理來減少水體中的藻類和有機(jī)物，但是，鰱魚、鳙魚和蛘類、螺類都是慮食性或腐食性動(dòng)物， 其存在的前提就是要水中存在較高密度的藻類，才能保證其正常生長(zhǎng)，這就決定了這種方 式不能完全控制水體質(zhì)量。同時(shí)，在污染水體，藻類生長(zhǎng)旺盛，水體的含氧量晝夜波動(dòng)很大， 鰱魚、鳙魚是好氧性魚類，所需氧濃度大，這容易造成鰱魚、鳙魚在低氧時(shí)間段窒息死亡。而 且污染水體的N、P嚴(yán)重超標(biāo)，即使是飼養(yǎng)密度很大的鰱魚、鳙魚和螺類、螺類，也很難有效 降低污染水體N、P的含量。再次，在污染嚴(yán)重的水域，根本就不適合鰱魚、鳙魚和蛘類、螺類 的生長(zhǎng)。設(shè)置種植水生植物的人工濕地(申請(qǐng)?zhí)?00710156754、200810124330)，可以過
濾、沉淀、去除大量的藻類和N、P等污染水體的含量，但是前提是需要面積可觀的陸地面 積，而目前，多數(shù)富營(yíng)養(yǎng)水體就是因?yàn)殛懙孛娣e因工業(yè)、農(nóng)業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的擴(kuò)張?jiān)斐傻?，增?和培植人工濕地，成本巨大。在富營(yíng)養(yǎng)化水體建立浮島，在浮島上種植不同類型的植物，如黑麥草(申請(qǐng)?zhí)?200510060450)、佛手蔓綠絨和葉喜林芋(申請(qǐng)?zhí)?00510027080)等可以吸收水中的N、P 并遮蔽光線抑制藍(lán)藻，但是浮島往往具有一個(gè)固定的面積，水生植物的生長(zhǎng)只能局限在浮 島這個(gè)小范圍內(nèi)，如果大規(guī)模使用，將需要大量的浮島材料，而這些浮島材料的制備、回收 是個(gè)龐大的工程，而且浮島和浮島上生長(zhǎng)的植物往往連在一起，在機(jī)械化收集浮島上的植 物時(shí)，往往會(huì)使浮島損壞。種植苦草(申請(qǐng)?zhí)?314420 、大茨藻(申請(qǐng)?zhí)?00410065661等沉水植物，也可 因營(yíng)養(yǎng)和光線的競(jìng)爭(zhēng)減少藍(lán)藻發(fā)生，并從一定程度上凈化水質(zhì)，但是是沉水植物，有根部和 底泥相連，不易打撈，且含水量特別大，不利于規(guī)模化處理。且苦草、藻類等水生植物大量繁 殖后以打撈不及時(shí)或在冬季死亡，容易對(duì)水體造成更為惡劣的二次污染種植菱等水生浮葉植物、田菁(申請(qǐng)?zhí)?3139848)等挺水植物治理富營(yíng)養(yǎng)化水 體，只能種植在污染水體的淺灘，在治理面積上受到限制，浮葉植物和挺水植物的根部生長(zhǎng) 在底泥中，打撈收集不方便。菱等水生浮葉植物，總體產(chǎn)量不高，且不能規(guī)?；杉瑢?duì)水體
3N、P的吸收相當(dāng)有限。像田菁類的植株根部有含氮根瘤，能固定空氣中的N，大量種植，容易 導(dǎo)致水體的N含量增加，不利于水體的凈化。水葫蘆生長(zhǎng)極快，在適宜條件下，可在五天時(shí)間里，使其生物量增加一倍，在其生 長(zhǎng)過程中，可以強(qiáng)烈吸收氮、磷，使水體富營(yíng)養(yǎng)化得以根本緩解。水葫蘆發(fā)達(dá)的根系可以過 濾、吸附、吸收水體中的有機(jī)物和懸浮物，減少化學(xué)需氧量(COD)、懸浮物(SS)和含量，從 而使水體的透明度增加。水葫蘆大量生長(zhǎng)后，可以使水中的藻類缺少陽光而大大降低繁殖 速度，并死亡沉淀，也可使部分有機(jī)物沉淀，從而也可降低水體的渾濁度，增加水體的透明 度。藍(lán)藻經(jīng)常爆發(fā)的區(qū)域種植水葫蘆后，可以抑制藍(lán)藻對(duì)光線、營(yíng)養(yǎng)的利用，可以抑制藍(lán)藻 的發(fā)生。利用水葫蘆(鳳眼蓮)治理富營(yíng)養(yǎng)化水體(申請(qǐng)?zhí)?1108743、200310117M1、 200710029516)，目前只有單純種植、打撈水葫蘆和處理水葫蘆的靜態(tài)處理，這只能使水葫 蘆治理的范圍局限在水體的一小塊區(qū)域，且長(zhǎng)期在某一個(gè)特定區(qū)域種植水葫蘆，因營(yíng)養(yǎng)和 光線的競(jìng)爭(zhēng)，將嚴(yán)重抑制藻類生長(zhǎng)，而水體的溶氧主要來自藻類的光合作用，這容易導(dǎo)致該 水體缺氧，容易對(duì)水中魚類等水生生物帶來毀滅性打擊，從而造成性質(zhì)更為惡劣的二次污 染，國(guó)內(nèi)夏季水葫蘆成災(zāi)的報(bào)道就多源于此。水葫蘆大量繁殖才能快速、大量吸收水中的N、 P，如果僅僅依靠鵝類等動(dòng)物吃食(申請(qǐng)?zhí)?00510038462)，需要修建大面積的飼養(yǎng)場(chǎng)和相 應(yīng)相關(guān)設(shè)施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用水葫蘆治理污染水體的方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種利用水葫蘆治理污染水體的方 法，其特征在于在污染水體內(nèi)種植水葫蘆；在水葫蘆種植區(qū)域設(shè)置水泵，將水葫蘆凈化后的 水經(jīng)輸送系統(tǒng)排至其它水域，其它受污染的水再循環(huán)流入水葫蘆種植區(qū)；在水泵進(jìn)水口設(shè) 置攔壩，在攔壩內(nèi)、輸送系統(tǒng)出水口、輸送系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置強(qiáng)力曝氣系統(tǒng)；在水葫蘆種植區(qū)的水 體底部設(shè)置溫和曝氣系統(tǒng)；在水葫蘆種植區(qū)放養(yǎng)魚類和螺蛘類；移走富余水葫蘆，回收利 用。前述的利用水葫蘆治理污染水體的方法，其特征在于所述的水葫蘆種植在污染水 體下風(fēng)口的湖灣、河灣，水葫蘆的種植面積占水體面積的5% -40%。前述的利用水葫蘆治理污染水體的方法，其特征在于在所述的輸送系統(tǒng)的入水口 設(shè)在水葫蘆種植區(qū)或岸邊，出水口設(shè)置在污染水體其它水域，是設(shè)置在水體內(nèi)，沿著水體循 環(huán)方向設(shè)置的管道或者設(shè)置在水體外圍的溝渠。前述的利用水葫蘆治理污染水體的方法，其特征在于強(qiáng)力曝氣系統(tǒng)是由一組以上 集中安置的大功率增氧機(jī)組成，溫和曝氣系統(tǒng)是由若干組并聯(lián)的小型微孔充氣泵構(gòu)成。所述的放養(yǎng)各種魚類和螺蛘類，是指鰱魚、鳙魚這些慮食性魚類，鯉魚和鯽魚這些 底棲性雜食魚類，田螺、河蛘這些腐食性和慮食性螺蛘類，青魚這些食螺類的魚類，烏魚和 鯰魚這些肉食性魚類，這些動(dòng)物直接或間接懸浮有機(jī)物或藻類為食，其排泄物中的N、P有 利于水葫蘆吸收。本發(fā)明具有的特點(diǎn)以及效果本發(fā)明利用水泵輸出水葫蘆底部經(jīng)凈化的水體，通 過設(shè)置在水體下或岸邊的輸送系統(tǒng)輸送到其他的水域，加強(qiáng)水的循環(huán)，便于污染水體的徹 底凈化；污染水流經(jīng)水葫蘆種植區(qū)域，藻類被水葫蘆吸附、過慮、并沉淀、死亡，水體的藻類含量降低，避免了藍(lán)藻的暴發(fā)；攔壩用于攔截水葫蘆，便于水葫蘆的打撈，避免水泵入口的 堵塞，打撈上岸的水葫蘆可以加工成飼料、工藝品或者直接發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，避免水葫蘆的二 次污染；利用曝氣系統(tǒng)對(duì)水體增氧，抑制藻類生長(zhǎng)，并且滿足水生生物和水葫蘆根部的耗 氧，避免因其缺氧死亡而造成二次污染；水體的懸浮物、藻類被魚類和螺類牧食后，代謝物 更有利于水葫蘆的吸收。經(jīng)本發(fā)明處理過的污染水體，水質(zhì)透明度明顯提高、COD、氮、磷、重 金屬、農(nóng)藥等物質(zhì)的含量將顯著降低，水體的含氧量增加，可以用于水體的景觀水、生活用 水、水中和水上活動(dòng)用水，使治理水體質(zhì)量提高1-2個(gè)等級(jí)以上。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中玄武湖實(shí)施本發(fā)明的布局圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中的立體布置圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)以南京玄武湖為例，詳細(xì)解析本發(fā)明的技術(shù)方案。圖1為玄武湖的構(gòu)型圖，參照?qǐng)D1所示，玄武湖湖岸呈菱形，周長(zhǎng)約10公里，占地 面積6555畝，水面約5520畝，平均水深為1. 3m，照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，湖水的總?cè)萘看蠹s480萬噸。 湖內(nèi)有4個(gè)島，分別為翠洲、梁洲、櫻洲和菱洲，各島之間有橋或提相通，把湖面分成3大片。 近二十年來，玄武湖水體中的化學(xué)需氧量(COD)、懸浮物(SS)、氮、磷和重金屬嚴(yán)重超標(biāo)，對(duì) 水體生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響，經(jīng)常暴發(fā)藍(lán)藻。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年9-10月，玄武湖湖水平均透明 度僅為25. 6厘米，化學(xué)需氧量的平均值高達(dá)為44. 6mg/L。2009年4 6月份玄武湖營(yíng)養(yǎng) 物總磷濃度為0. 45 0. 61毫克/升，總氮濃度值為2. 67 3. 97毫克/升，而IV類水的 總磷、總氮濃度標(biāo)準(zhǔn)分別為0. 1毫克/升和1. 5毫克/升，與污染的IV類水相比，總磷和總 氮嚴(yán)重超標(biāo)。目前，已經(jīng)采用的治理方式有放養(yǎng)水草、慮食性魚類(玄武湖公園管理處實(shí) 施)、污水截留(南京市政實(shí)施)、清除湖底底泥(玄武湖隧道施工時(shí)實(shí)施)、撒高嶺土沉淀 藍(lán)藻(十運(yùn)會(huì)前實(shí)施)、噴灑降解有機(jī)物的酶制劑(上海三愛公司實(shí)施)，這些方式均只能 暫時(shí)緩解玄武湖的水質(zhì)和藍(lán)藻暴發(fā)，在相應(yīng)措施實(shí)施1-2年后，藍(lán)藻往往再次光臨玄武湖。 目前，緩解玄武湖污染的重要方式是通過兩個(gè)自來水廠每天最多引洲萬噸長(zhǎng)江水沖洗玄 武湖。但是長(zhǎng)江水的N、P含量高，這無異于為玄武湖變相“施肥”。上述治理，均是采用單一 手段治理，而湖泊污染治理是一個(gè)綜合的、全面的治理。對(duì)于玄武湖的水體污染治理，生態(tài) 治理才是根本。水葫蘆種植區(qū)的設(shè)置水葫蘆種植在梁洲、翠洲、櫻洲和菱洲之間的湖灣，該湖灣 基本在湖心，是整個(gè)玄武湖的污染嚴(yán)重區(qū)域，也是夏季和秋季玄武湖東南部的下風(fēng)口。水葫 蘆種植面積500-1000畝，占玄武湖水面積的9^-18 ^輸送系統(tǒng)的設(shè)置首先把玄武湖各島之間的橋孔除菱洲與湖岸之間的、靠近湖岸 一側(cè)的橋孔之外全部封閉，另在翠洲和和岸邊的提壩間新開設(shè)一個(gè)人工橋孔，并在翠洲和 梁洲的提壩間、翠洲和岸邊的提壩間設(shè)置兩組大功率的水泵，兩組大功率的抽水泵日泵水 量在25-100萬噸，使其達(dá)到可使水體5-20天完成一個(gè)循環(huán)，同時(shí)埋設(shè)5-100米長(zhǎng)的管道， 把水葫蘆種植區(qū)經(jīng)凈化的水經(jīng)水泵泵入管道，流入梁洲和翠洲以北的湖水中，水泵啟動(dòng)一 段時(shí)間后，湖水整體逆時(shí)針流動(dòng)。
參照?qǐng)D2所示，攔壩的設(shè)置在離水泵進(jìn)水口 10-20米的距離朝向水葫蘆種植區(qū) 的位置設(shè)置封閉性攔壩，攔壩由水泥鋼筋柱、水泥預(yù)制板和攔網(wǎng)組成，水泥鋼筋柱固定在水 底，水泥預(yù)制板扣在水泥鋼筋柱上面，形成一個(gè)可供車輛和水葫蘆打撈機(jī)械設(shè)備通行、打撈 的通道，攔網(wǎng)由鋼絲網(wǎng)或尼龍網(wǎng)組成，固定在水泥鋼筋柱上，其網(wǎng)徑在1.0-15cm，攔壩的高 度高出水面0. 5-1. 0米；在水泵工作時(shí)，大量的水葫蘆將匯集在圍欄外，便于水葫蘆的打 撈。曝氣系統(tǒng)的設(shè)置強(qiáng)力曝氣系統(tǒng)是集中安置的大功率充氣式增氧機(jī)，分別設(shè)置在 距離水泵進(jìn)水口 5-10米的位置、管道出水口 5-20米的位置以及在櫻洲與岸邊之間新開設(shè) 的橋孔和菱洲與岸邊之間的橋孔，各設(shè)置2-4組增氧機(jī)，調(diào)整增氧機(jī)的功率，使流過增氧機(jī) 的水體溶氧達(dá)到5mg/L以上。溫和曝氣系統(tǒng)呈帶狀或點(diǎn)狀分布在水葫蘆種植區(qū)的水底，由 小型充氣泵構(gòu)成，充氣泵數(shù)量以所有充氣泵滿負(fù)荷工作后，能保證水葫蘆種植區(qū)的水中溶 氧達(dá)到5mg/L以上為計(jì)，如果水中含氧量在Ι-aiig/L時(shí)，就啟動(dòng)溫和曝氣系統(tǒng)。水生生物培育系統(tǒng)放養(yǎng)慮食性的鰱魚和鳙魚，底棲雜食性的鯽魚、鯉魚，底棲肉 食性的青魚，螺蛘類等底棲軟體動(dòng)物和少量烏魚等兇猛性肉食魚類。水葫蘆采集打撈富余的水葫蘆，使水葫蘆保持占水體5% -40%的面積。在玄武 湖東北邊的池塘里，修建1-3個(gè)水葫蘆沼氣發(fā)酵池，收集的水葫蘆除了部分送往養(yǎng)殖場(chǎng)，其 余的在粉碎或直接至水葫蘆發(fā)酵池發(fā)酵，做肥料使用。玄武湖東北邊的池塘剩余部分可建 成水葫蘆在南京的越冬池。玄武湖的水體經(jīng)本方案處理后，在當(dāng)年使玄武湖的水體透明度從2005年的應(yīng)急 處理前的25. 6厘米增加50厘米以上的景觀娛樂用水的C類標(biāo)準(zhǔn)，而2005年應(yīng)急處理后， 水體透明度僅僅為42. 7厘米；水體的COD值從2005年的應(yīng)急處理前的44. 6mg/L降至 20. Omg/L以下的三類水標(biāo)準(zhǔn)，而2005年應(yīng)急處理后，水體COD值僅僅降低至21. 6mg/L。水 體的總N含量從2009年4 6月份的2. 67 3. 97mg/L,降至1. Omg/L以下的三類水標(biāo)準(zhǔn)， 總P含量從2009年4 6月份的0. 45 0. 61mg/L,降至0. lmg/L以下的三類水標(biāo)準(zhǔn)。本 方案不占用陸地面積，可使玄武湖水質(zhì)得到持續(xù)根本的好轉(zhuǎn)，還可從根本上杜絕藍(lán)藻的發(fā) 生。
權(quán)利要求
1.利用水葫蘆治理污染水體的方法，其特征在于在污染水體內(nèi)種植水葫蘆；水葫蘆種 植區(qū)域設(shè)置水泵，將水葫蘆凈化后的水經(jīng)輸送系統(tǒng)排至其它水域，其它受污染的水循環(huán)流 入水葫蘆種植區(qū)；在水泵進(jìn)水口設(shè)置攔壩，在攔壩內(nèi)、輸送系統(tǒng)出水口以及輸送系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置 強(qiáng)力曝氣系統(tǒng)；在水葫蘆種植區(qū)的水體底部設(shè)置溫和曝氣系統(tǒng)；在水葫蘆種植區(qū)放養(yǎng)魚類 和螺蛘類；移走富余水葫蘆，回收利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用水葫蘆治理污染水體的方法，其特征在于所述的水葫蘆 種植在污染水體下風(fēng)口，水葫蘆的種植面積占水體面積的5% -40%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用水葫蘆治理污染水體的方法，其特征在于在所述的輸送 系統(tǒng)的入水口設(shè)在水葫蘆種植區(qū)或岸邊，出水口設(shè)置在污染水體其它水域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的利用水葫蘆治理污染水體的方法，其特征在于在所述的 輸送系統(tǒng)是設(shè)置在水體內(nèi)，沿著水體循環(huán)方向設(shè)置的管道或者設(shè)置在水體外圍的渠道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用水葫蘆治理污染水體的方法，其特征在于強(qiáng)力曝氣系統(tǒng) 是由一組以上集中安置的大功率增氧機(jī)組成，溫和曝氣系統(tǒng)是由若干組并聯(lián)的小型微孔充 氣泵構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用水葫蘆治理污染水體的方法，是在污染水體種植占水體面積5％-40％的水葫蘆；水葫蘆種植區(qū)域設(shè)置水泵，將水葫蘆凈化后的水經(jīng)輸送系統(tǒng)排至其它水域，其它受污染的水循環(huán)流入水葫蘆種植區(qū)；在水泵進(jìn)水口設(shè)置攔壩攔截水葫蘆，在攔壩內(nèi)、輸送系統(tǒng)出水口以及輸送系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置強(qiáng)力曝氣系統(tǒng)；在水葫蘆種植區(qū)的水體底部設(shè)置溫和曝氣系統(tǒng)以提高水體的溶氧；在水葫蘆種植區(qū)放養(yǎng)魚類和螺蚌類；移走富余水葫蘆，回收利用。輸送系統(tǒng)的入水口設(shè)在水葫蘆種植區(qū)或岸邊，出水口設(shè)置在污染水體其它水域。輸送系統(tǒng)是設(shè)置在水體內(nèi)，沿著水體循環(huán)方向設(shè)置的管道或者設(shè)置在水體外圍的渠道。經(jīng)本發(fā)明凈化的水體水質(zhì)提高、可抑制藍(lán)藻暴發(fā)，且不會(huì)形成二次污染。
文檔編號(hào)C02F3/32GK102060387SQ201010551458
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者曲怡, 焦翼飛, 甘光明 申請(qǐng)人:東南大學(xué)