一種生物反應器及其對富營養(yǎng)化水體的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種生物反應器，包括固定于水域中的培養(yǎng)浮室，培養(yǎng)浮室中設置有浮游動物種子格、越冬儲種格以及為浮游動物提供生長營養(yǎng)的培養(yǎng)基格，其中越冬儲種格設置于培養(yǎng)浮室內(nèi)腔底部，浮游動物種子格、越冬儲種格以及培養(yǎng)基格之間形成供浮游動物種苗生長的培養(yǎng)區(qū)域，培養(yǎng)區(qū)域所在的培養(yǎng)浮室的室壁上開設有進水口、出水口以及可供培養(yǎng)后的浮游動物釋放的溢出口，上述浮游動物為溞類；還涉及其對富營養(yǎng)化水體的處理方法。與現(xiàn)有技術相比，該生物反應器結(jié)構(gòu)簡單，能實現(xiàn)溞類的自動化培養(yǎng)，培養(yǎng)后的溞類能實現(xiàn)周期性釋放，而該處理方法成本低，能較好地預防和治理富營養(yǎng)化好，可形成耐物性水域生態(tài)系統(tǒng)，可使水域長期保持自我穩(wěn)定。
【專利說明】
一種生物反應器及其對富營養(yǎng)化水體的處理方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及水體生態(tài)修復領域，尤其涉及一種生物反應器及其對富營養(yǎng)化水體的處理方法?！颈尘凹夹g】
[0002]枝角類(Cladocera)簡稱“潘類”、“水潘”，俗稱紅蟲，屬無脊椎動物，甲殼綱，鰓足亞綱，枝角亞目，主要濾食水中的細菌，單細胞藻類和原生動物，可用于水體的凈化。常見的潘類中大型潘、蚤狀潘隆重線潘、潘及裸腹潘屬中的少數(shù)種類均適于人工培養(yǎng)。人工培養(yǎng)的潘種來源十分廣泛，一般水溫達18°C以上時，一些富營養(yǎng)水體中經(jīng)常有枝角類大量繁殖，早晚集群時可用浮游動物網(wǎng)采集;在室外水溫低，尚無枝角類大量繁殖的情況下，可采取往年枝角類大量繁殖過的池塘底泥，其中的休眠卵(冬卵)經(jīng)一段時間的滯育期后，在室內(nèi)給予適當?shù)姆敝硹l件，也可獲得潘種。
[0003]目前，專用于潘類人工培養(yǎng)的裝置報道較少，申請?zhí)枮?01310580712.0(申請公布號為CN 103563859 A)的中國發(fā)明專利《為室內(nèi)培養(yǎng)大型潘更換培養(yǎng)液的裝置及其方法》中公開了人工培養(yǎng)中更換培養(yǎng)液的裝置，但對人工培養(yǎng)裝置的其他部分未見闡述。
[0004]富營養(yǎng)化的水體中由于富含氮、磷，因此適合藍綠藻的生長、暴發(fā)，導致水質(zhì)堿性化，且藍綠藻暴發(fā)往往漂浮于水面，大量堆積成油漆狀團塊，形成藍綠藻污染。藍綠藻污染遮擋陽光對水體的照射，使得水下的沉水植物無法生存，水體也失去了大量氧氣來源，影響水生動物的生存，使生態(tài)環(huán)境越來越壞。潘類經(jīng)過馴化可以專門攝食藍綠藻而成為藍藻天敵-食藻蟲，食藻蟲本身含有豐富營養(yǎng)，是魚、蝦、蟹、貝等動物的食物來源之一。如申請?zhí)枮?02110500.X(公開號為CN1432538A)的中國發(fā)明專利《培養(yǎng)食藻蟲治理水域藍綠藻污染的方法》、專利號為ZL200810037051.6(授權公告號為CN101575144 B)等均公開了利用食藻蟲來治理藍綠藻污染的方法，但上述方法的治理效果均較差，可見現(xiàn)有的利用食藻蟲來進行藍綠藻污染污的處理方法還有待改進。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的第一個技術問題是針對現(xiàn)有技術而提供一種利用潘類種苗培養(yǎng)食藻蟲的生物反應器。
[0006]本發(fā)明所要解決的第二個技術問題是針對現(xiàn)有技術而提供一種對于藻類水華爆發(fā)的富營養(yǎng)化水體處理效果好的處理方法，該方法利用上述生物反應器，主要治理或預防藍綠藻污染。
[0007]本發(fā)明解決上述第一個技術問題所采用的技術方案為:一種生物反應器，其特征在于，包括固定于水體中的培養(yǎng)浮室，該培養(yǎng)浮室中設置有浮游動物種子格、越冬儲種格以及為浮游動物提供生長營養(yǎng)的培養(yǎng)基格，其中越冬儲種格設置于培養(yǎng)浮室內(nèi)腔底部，所述浮游動物種子格、越冬儲種格以及培養(yǎng)基格之間形成供浮游動物種子生產(chǎn)的培養(yǎng)區(qū)域，該培養(yǎng)區(qū)域所在的培養(yǎng)浮室的室壁上開設有進水口、出水口以及可供培養(yǎng)后的浮游動物釋放的溢出口，上述浮游動物為潘類。
[0008]作為優(yōu)選，所述培養(yǎng)區(qū)域中設有對該培養(yǎng)區(qū)域中的水體進行攪拌的混合器，能為潘類的生長繁殖提供充足的氧氣。
[0009]為使培養(yǎng)基格更好地向培養(yǎng)區(qū)域中輸送營養(yǎng)物質(zhì)，同時避免培養(yǎng)區(qū)域中的水進入培養(yǎng)基格，從而利于該培養(yǎng)區(qū)域中浮游動物的生長，作為優(yōu)選，所述培養(yǎng)基格的外周圍設有單向交換膜，通過該單向交換膜向上述培養(yǎng)區(qū)域輸送供浮游動物種苗生長需要的營養(yǎng)。
[0010]作為優(yōu)選，所述培養(yǎng)浮室上還設置有包含太陽能電熱板的太陽能自動控溫裝置和定位警報裝置，太陽能自動控溫裝置可使生物反應器中培養(yǎng)水體的水溫處于一個合適的范圍，定位警報裝置可對生物反應器的位置進行監(jiān)控，避免生物反應器在水域遺失。
[0011]進一步，所述培養(yǎng)浮室的底部設有用于與待處理水域底部固定的固定錨，進一步避免生物反應器遺失。
[0012]作為優(yōu)選，所述培養(yǎng)浮室為筒狀，所述培養(yǎng)基格呈柱狀且軸向設置于培養(yǎng)浮室中心處，培養(yǎng)基格的上端周向包覆有一浮圈而下端穿設于越冬儲種格中，所述浮游動物種苗格為多個且以培養(yǎng)基格為中心周向均設于培養(yǎng)浮室內(nèi)腔上端。
[0013]作為優(yōu)選，所述混合器為兩個且均設于培養(yǎng)基格兩側(cè)，所述進水口和出水口設置于培養(yǎng)基格一側(cè)且進水口開設于出水口上方，所述溢出口設置于培養(yǎng)基格的另一側(cè)。
[0014]本發(fā)明解決第二個技術問題所采用的技術方案為:(1)食藻蟲培養(yǎng):將上述生物反應器放置于待處理水域中，且生物反應器在待處理水域的投放間距為50?80m，其中該生物反應器的浮游動物種苗格中投放有潘類種苗，投放量為浮游動物種苗格水體質(zhì)量的3? 5%〇，養(yǎng)殖過程控制水溫為18?28 °C，pH值為7.5?8.0，養(yǎng)殖水體中溶氧飽和度為70? 120 %，養(yǎng)殖水體的Mg2+濃度小于50mg/L，上述潘類為大型潘、蚤狀潘、隆重線潘或裸腹潘屬中的至少一種；[〇〇15](2)食藻蟲釋放:當生物反應器培養(yǎng)中潘類的密度達到1500?2000個/升時，潘類由生物反應器溢出進入待處理水域，使其捕食藍藻，吸收和降解有毒物質(zhì)，從而凈化水體， 其中該水域中設置1?3道蝦網(wǎng)，阻隔個體大于2?3_的生物體進入待處理污染水域中；
[0016](3)水生植物的種植:曝氣2?3天后在待處理污染水域的底泥種植沉水植物，以對水體中的氮、磷等富營養(yǎng)化物質(zhì)進行吸附；
[0017](4)水生動物的投放:沉水植物種植完畢后，待其生長逐步茂盛后投放水生動物。
[0018]作為優(yōu)選，所述沉水植物為金魚藻、苦草、狐尾藻、輪葉黑藻、眼子菜、伊樂藻或菹草中的至少一種。
[0019]作為優(yōu)選，所述水生動物為魚、蝦、螺或貝類中的至少一種;優(yōu)選地，該水生動物為魚、蝦、螺和貝類，魚、蝦、螺和貝類在水體中攝食對象不同，水生動物選取該四種生物的組合，可使其更好地協(xié)同凈化水質(zhì)。
[0020]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:培養(yǎng)浮室中設置有浮游動物種子格、越冬儲種格以及為浮游動物提供生長營養(yǎng)的培養(yǎng)基格，而浮游動物種子格、越冬儲種格以及培養(yǎng)基格之間形成供浮游動物種苗生長的培養(yǎng)區(qū)域，潘類的種苗投放于浮游動物種子格中能自動釋放于上述培養(yǎng)區(qū)域中，培養(yǎng)基格為培養(yǎng)區(qū)域中的潘類提供營養(yǎng)，保證其健康生長，低溫條件下潘類落入越冬儲種格中進行儲種，該生物反應器結(jié)構(gòu)簡單，能實現(xiàn)潘類的自動化培養(yǎng)，培養(yǎng)后的潘類能通過出水口和溢出口實現(xiàn)周期性釋放。此外，本發(fā)明利用上述生物反應器培養(yǎng)的食藻蟲來抑制藍藻生長，改善水體的理化性質(zhì)，增加水體的透明度，沉水植物代替藍藻進行水下光合作用，釋放大量的溶解氧，吸收水體中過多的氮、磷等富營養(yǎng)物質(zhì)，為有益微生物、浮游動物、水生昆蟲和水生動物提供了適宜的棲息和生長環(huán)境，從而建立起較為完善的水生動植物生態(tài)系統(tǒng)，該處理方法成本低，治理效果好，可形成耐物性水域生態(tài)系統(tǒng)，可使水域長期保持自我穩(wěn)定?！靖綀D說明】
[0021]圖1為本發(fā)明實施例1中生物反應器的剖面圖；[0022 ]圖2為本發(fā)明實施例1中生物反應器的俯視圖。【具體實施方式】[〇〇23]以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。[〇〇24] 實施例1:
[0025]如圖1?2所示，一種生物反應器，用于培養(yǎng)潘類，包括培養(yǎng)浮室1，該培養(yǎng)浮室1中設置有浮游動物種子格2、越冬儲種格3以及為浮游動物提供生長營養(yǎng)的培養(yǎng)基格4,其中越冬儲種格3設置于培養(yǎng)浮室1內(nèi)腔底部。上述浮游動物種子格2、越冬儲種格3以及培養(yǎng)基格4 之間形成供浮游動物種苗生長的培養(yǎng)區(qū)域14,該培養(yǎng)區(qū)域14所在的培養(yǎng)浮室1的室壁上開設有進水口 11、出水口 12以及溢出口 13，培養(yǎng)后的潘類可由出水口 11和溢出口 13釋放，為利于潘類的釋放，優(yōu)選地，出水口 12和溢出口 13的設置高度低于進水口 11。
[0026]具體地，本實施例中培養(yǎng)浮室1為筒狀，半徑為1000cm，培養(yǎng)基格4呈柱狀，半徑為 200cm，且其軸向設置于培養(yǎng)浮室1中心處，培養(yǎng)基格4的上端周向包覆有一浮圈(半徑為 300cm)而下端穿設于越冬儲種格3(越冬儲種格填充培養(yǎng)基格底面)中，浮游動物種苗格2為多個且以培養(yǎng)基格1為中心周向均設于培養(yǎng)浮室1內(nèi)腔上端，浮游動物種苗格2的寬度為 200cm，長度為300cm。
[0027]為提高培養(yǎng)區(qū)域14中水體的溶解氧量，從而利于潘類的生長，培養(yǎng)區(qū)域14中設有對該培養(yǎng)區(qū)域14中的水體進行攪拌的混合器8，通過混合器8的攪拌，增加水體中的溶解氧， 從而為潘類的生長提高充足的氧氣。本實施例中，混合器8為兩個且均設于培養(yǎng)基格4兩側(cè)， 上述進水口 11和出水口 12設置于培養(yǎng)基格4一側(cè)且進水口 11開設于出水口 12上方，上述溢出口 13設置于培養(yǎng)基格4的另一側(cè)。為使培養(yǎng)基格4更好地向培養(yǎng)區(qū)域14輸送營養(yǎng)物質(zhì)，同時避免培養(yǎng)區(qū)域14中的水進入培養(yǎng)基格4,從而利于該培養(yǎng)區(qū)域14中浮游動物的生長，培養(yǎng)基格4外周圍設有單向交換膜41，通過該單向交換膜41向上述培養(yǎng)區(qū)域14輸送供潘類種苗生長所需的營養(yǎng)。此外，培養(yǎng)浮室1上還設置有包含太陽能電熱板51的太陽能自動控溫裝置 5和定位警報裝置6，太陽能自動控溫裝置5可使生物反應器中培養(yǎng)水體的水溫處于一個合適的范圍，定位警報裝置6可對生物反應器的位置進行監(jiān)控，避免生物反應器在水域遺失。 進一步，培養(yǎng)浮室1的底部設有用于與水域底部固定的固定錨9。[〇〇28]以下實施例應用上述生物反應器培養(yǎng)食藻蟲對藍藻污染水域進行處理，具體方法詳見實施例2、實施例3和實施例4.[〇〇29] 實施例2:[〇〇3〇]將上述生物反應器放置于待處理水域中，且生物反應器在待處理水域的投放間距為50m，其中該生物反應器的浮游動物種苗格中投放有大型潘的種苗，投放量為浮游動物種苗格水體質(zhì)量的3%。，養(yǎng)殖過程控制水溫為18?20 °C，pH值為7.5?8.0，養(yǎng)殖水體中溶氧飽和度為70?80%，養(yǎng)殖水體的Mg2+濃度小于50mg/L。
[0031]當生物反應器中潘類的密度達到1500個/升時，潘類由生物反應器釋放進入待處理污染水域，使其捕食藍藻，吸收和降解有毒物質(zhì)，從而凈化水體，其中該水域中設置1道奸網(wǎng)，阻隔個體大于2?3mm的生物體進入待處理污染水域中。本實施例中藍藻的去除率可達 89.1%〇[〇〇32]然后，對該污染水域進行曝氣處理，曝氣2天后在待處理污染水域的底泥上種植金魚藻，以對水體中的氮、磷等富營養(yǎng)化物質(zhì)進行吸附，待金魚藻逐步茂盛后投放魚類。[〇〇33] 實施例3:[〇〇34]將上述生物反應器放置于待處理污染水域中，且生物反應器在待處理水域的投放間距為66m，其中該生物反應器的浮游動物種苗格中投放有隆重線潘的種苗，投放量為浮游動物種苗格水體質(zhì)量的4%。，養(yǎng)殖過程控制水溫為20?24°C，pH值為7.5?8.0，養(yǎng)殖水體中溶氧飽和度為80?100%，養(yǎng)殖水體的Mg2+濃度小于50mg/L。[〇〇35]當生物反應器中潘類的密度達到2000個/升時，潘類由生物反應器溢出進入待處理污染水域，使其捕食藍藻，吸收和降解有毒物質(zhì)，從而凈化水體，其中該水域中設置2道奸網(wǎng)，阻隔個體大于2?3mm的生物體進入待處理污染水域中。本實施例中藍藻的去除率可達 90.5%〇[〇〇36]然后，對該污染水域進行曝氣處理，曝氣3天后在待處理污染水域的底泥上種植苦草、狐尾藻及輪葉黑藻，以對水體中的氮、磷等富營養(yǎng)化物質(zhì)進行吸附，待金魚藻逐步茂盛后投放魚、蝦以及貝類。[〇〇37] 實施例4:[〇〇38]將上述生物反應器放置于待處理污染水域中，且生物反應器在待處理水域的投放間距為80m，其中該食藻蟲生物反應器的浮游動物種苗格中投放有裸腹潘屬的種苗，投放量為浮游動物種苗格水體質(zhì)量的5%。，養(yǎng)殖過程控制水溫為24?28°C，pH值為7.5?8.0,養(yǎng)殖水體中溶氧飽和度為100?120%，養(yǎng)殖水體的Mg2+濃度小于50mg/L。[〇〇39]當生物反應器中潘類的密度達到1750個/升時，潘類由生物反應器溢出進入待處理污染水域，使其捕食藍藻，吸收和降解有毒物質(zhì)，從而凈化水體，其中該水域中設置3道奸網(wǎng)，阻隔個體大于2?3mm的生物體進入待處理污染水域中。本實施例中藍藻的去除率可達 91.0%〇[〇〇4〇]然后，對該污染水域進行曝氣處理，曝氣2天后在待處理污染水域的底泥上種植金魚藻、眼子菜、伊樂藻以及菹草，以對水體中的氮、磷等富營養(yǎng)化物質(zhì)進行吸附，待金魚藻逐步茂盛后投放魚、蝦、螺以及貝類。
[0041]處理四個月后，實施例2、實施例3以及實施例4中水體透明度均達到1.2米以上，水質(zhì)主要富營養(yǎng)化指標均達到地表水m，沉水植物覆蓋率均達60 %或以上。
【主權項】
1.一種生物反應器，其特征在于，包括固定于待處理水域中的培養(yǎng)浮室，該培養(yǎng)浮室中 設置有浮游動物種子格、越冬儲種格以及為浮游動物提供生長營養(yǎng)的培養(yǎng)基格，其中越冬 儲種格設置于培養(yǎng)浮室內(nèi)腔底部，所述浮游動物種子格、越冬儲種格以及培養(yǎng)基格之間形 成供浮游動物種苗生長的培養(yǎng)區(qū)域，該培養(yǎng)區(qū)域所在的培養(yǎng)浮室的室壁上開設有進水口、 出水口以及可供培養(yǎng)后的浮游動物釋放的溢出口，上述浮游動物為潘類。2.如權利要求1所述的生物反應器，其特征在于，所述培養(yǎng)區(qū)域中設有對該培養(yǎng)區(qū)域中 的水體進行攪拌的混合器。3.如權利要求1所述的生物反應器，其特征在于，所述培養(yǎng)基格的外周圍設有單向交換 膜，通過該單向交換膜向上述培養(yǎng)區(qū)域輸送供浮游動物種苗生長需要的營養(yǎng)。4.如權利要求1所述的生物反應器，其特征在于，所述培養(yǎng)浮室上還設置有包含太陽能 電熱板的太陽能自動控溫裝置和定位警報裝置。5.如權利要求1所述的生物反應器，其特征在于，所述培養(yǎng)浮室的底部設有用于與待處 理水域底部固定的固定錨。6.如權利要求1?5中任一項所述的生物反應器，其特征在于，所述培養(yǎng)浮室為筒狀，所 述培養(yǎng)基格呈柱狀且軸向設置于培養(yǎng)浮室中心處，培養(yǎng)基格的上端周向包覆有一浮圈而下 端穿設于越冬儲種格中，所述浮游動物種苗格為多個且以培養(yǎng)基格為中心周向均設于培養(yǎng) 浮室內(nèi)腔上端。7.如權利要求6所述的生物反應器，其特征在于，所述混合器為兩個且均設于培養(yǎng)基格 兩側(cè)，所述進水口和出水口設置于培養(yǎng)基格一側(cè)且進水口開設于出水口上方，所述溢出口 設置于培養(yǎng)基格的另一側(cè)。8.—種應用上述生物反應器的對富營養(yǎng)化水體進行處理的方法，其特征在于包括以下 步驟:(1)食藻蟲培養(yǎng):將上述生物反應器放置于待處理水域中，且生物反應器在待處理水域 的投放間距為50?80m，其中該生物反應器的浮游動物種苗格中投放有潘類的種苗，投放量 為浮游動物種苗格水體質(zhì)量的3?5%。，養(yǎng)殖過程控制水溫為18?28°C，pH值為7.5?8.0，養(yǎng) 殖水體中溶氧飽和度為70?120%，養(yǎng)殖水體的Mg2+濃度小于50mg/L，上述潘類為大型潘、蚤 狀潘、隆重線潘或裸腹潘屬中的至少一種；(2)食藻蟲釋放:當生物反應器中潘類的密度達到1500?2000個/升時，潘類由生物反 應器溢出進入待處理水域，使其捕食藍藻，吸收和降解有毒物質(zhì)，從而凈化水體，其中待處 理水域中設置1?3道蝦網(wǎng)，阻隔個體大于2?3mm的生物體進入待處理污染水域中；(3)水生植物的種植:曝氣2?3天后在待處理水域的底泥種植沉水植物，以對水體中的 氮、磷等富營養(yǎng)化物質(zhì)進行吸附；(4)水生動物的投放:沉水植物種植完畢后，待其生長逐步茂盛后投放水生動物。9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述沉水植物為金魚藻、苦草、狐尾藻、輪葉 黑藻、眼子菜、伊樂藻或菹草中的至少一種。10.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述水生動物為魚、蝦、螺或貝類中的至少一種。
【文檔編號】C02F3/32GK105948264SQ201610397910
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】任紅星, 許生軍, 范娟, 張 杰, 周海浪, 杜肖, 李英
【申請人】浙江國科生態(tài)技術研究有限公司