专利名称：网箱养草净化水质技术的应用方法
技术领域：
本发明涉及水的生物法处理技术，具体来说，涉及利用植物特性净化水质技术的应用方法。
背景技术：
“网箱养草”，指的是不将沉水植物栽种在湖泊或河流底泥中，而将其置于类似网箱养鱼的网箱中，网箱置于水体之中的光补偿深度内，以满足水草光合作用的要求，网箱还装有沉子和浮子。网箱内按一定的密度植入水草。
近年来，水生生物在治理水体环境和防治江河湖泊富营养化污染方面的应用得到广泛重视和逐步完善。人们在研究中发现，在水生生物中，水生植物尤其高等水生植物净化富营养化水体的生态工程方法以其良好的净化效果、独特的经济效益、低能耗、简单易行等特点，正日益引起人们的关注。网箱养草净化水质技术正是在此研究基础上的一项实用技术，记载在论文《水生植物净化水质生态工程研究》(谢田，等.新能源，1998，23(12)32-34)《“网箱养草”净化水质技术初步试验结果》(谢田，等.云南环境科学，2004，23(3).58-62)，《“网箱养草”净化水质生物技术初步试验结果》(谢田，等.贵州环保科技，2004(3).5-8)。这些论文虽然介绍了“网箱养草”净化水质技术，但却未提出具体的应用方法。经过人们努力，水生生物净化水质也出现了一些专利技术方案，例如申请号98106999.1“人造水草结构”、01141689.0“间歇供水草类作物轮作轮收富营养劣质水净化装置”、200310111287.7“一种人造水草”等，这些方法虽然能为净化水质提供一些技术，但人们还在研究更简捷、更有效的技术方案，并逐步使之实际应用于生产和生活之中。
发明内容
本发明的目的就是提供网箱养草净化水质技术的应用方法，提出在各种环境净化水质的具体技术方案。
发明人提供的网箱养草净化水质技术包括(1)选用金鱼藻作为用于净化水质的高等水生植物；(2)将金鱼藻置于网箱之中养殖；(3)将养殖金鱼藻的网箱置于水体之中的适当深度，网箱还装有沉子和浮子控制网箱的深度。
发明人在长期的科研工作中，从可以用于净化水质的高等沉水植物里，包括金鱼藻、黑藻、竹叶眼子菜、茨藻、狐尾藻、海菜花、苦草和菹草等，选择了双子叶植物纲毛茛目植物金鱼藻(Ceratophyllum demersum L.)作为网箱养草净化水质技术的水草。因为金鱼藻是一种沉水植物，其根已严重退化，与其他沉水植物比较，其根退化最甚，因而可将其悬浮养殖于水体中，利于利用富营养化水体中的光能，一边吸污，一边通过光合作用放出氧气，实现供氧；而且金鱼藻易生易换，废弃水草易处理，养殖与管理方便。只要冬季水面下的光照度和水温高于金鱼藻的光补偿点和最低耐受范围，金鱼藻就能安全越冬，保持生长。再者，金鱼藻比表面大，易生微生物形成生物膜，这也是发明人选用金鱼藻的原因之一。
金鱼藻在网箱中养殖，可以使金鱼藻在网箱内自然悬浮在水体之中，这就可在光补偿深度范围内的垂直空间上下浮动，保证金鱼藻的光合作用和供氧，而且可按需要及时调整箱内水草的数量，达到净化水质目的。网箱可以制作成任意形状，但为制作方便并节约成本，网箱通常制成立方形，其方框周边采用竹子或塑料或不锈钢等材料围成，4个角加角铁固定其形状，并保证其有足够的刚性，再用鱼网固定在方框上。网箱还装有沉子和浮子。用石头作沉子、用泡沫塑料作浮子在开敞水域里将网箱悬置在水层中某一位置，此方式简称为网箱设置方式a；在封闭水泥池中底部或近底部设置框架，铺网等同a，此方式简称为网箱设置方式b。
使用时，网内金鱼藻栽培方式有3种(1)撒在网箱内，粘在丝网上散养，不少植株呈平卧状，此方式简称为养殖方式A；(2)植株一端用夹子等固定在网底上，助其在网内竖直生长，此方式简称为养殖方式B；(3)撒在网箱内，静水，待其着床自发竖直生长，再让水缓慢流动，此方式简称为养殖方式C。水草植株按一定的密度植入。金鱼藻养殖过程中，有时会有附生藻生长。据研究，附生藻也有净化水质的作用，除了需要作观赏水草外，没有必要清除附生藻。
网箱置于水体之中的适当深度，以满足金鱼藻的光补偿要求，确保网箱中金鱼藻的生长繁殖，实现对水体的净化。通常放置的深度为2～10m。水流速度较大时，金鱼藻要适当固定在网箱内，以免被水流冲向一侧。网箱的升降可以用浮子和沉子控制。
本发明的网箱养草净化水质技术的应用领域和方法包括(1)提高饮用水水源的水质丁一等在论文《微污染水处理技术现状与展望》(西南给排水，2004，26(4)17-19)和李灵芝等在论文《饮用水深度处理工艺对有机污染物的去除效果》(中国环境科学，2002，22(6)542-545)中指出饮用水水源的污染日益严重，对人类的健康构成了较大的威胁，在目前水源水难于达到地面水环境质量标准的情况下，采用常规的饮用水处理技术难以有效地去除水中的微量有机污染物；由于水体的富营养化，往往使水源水里含藻毒素；又由于水源水水质差，自来水厂往往加大液氯量进行消毒处理，由此产生的卤代烃，以上三者可能产生具肝毒性、会致癌、致畸、致突变的物质，可见采用化学法消毒有副作用。生产罐装水的厂家也有对水质进行处理的需要。
在取水水源放置水草网箱，可以利用水草的光合放氧作用有效地去除水源中的毒素和有机物，提高水质。
具体技术方案是在水源水体附近放置网箱，使水源水流流经网箱，并控制水力负荷在0.1～1m3/d·m2之内，让水流有足够的停留时间；水草养殖采用bA方式，每1～5个月更换一次水草；网箱采用网箱串联或并联方式，每个网箱面积为20～1000m2。
(2)对渔业污水的净化人工养殖鱼、虾、蟹等水产品是近代渔业的重要内容。水中的氮、磷水平是水产养殖中水质管理的重要技术参数，尤其是水中的氨态氮和亚硝态氮对水产品的致毒效应显著，在养殖密度大的情况下，氨态氮和亚硝态氮经常造成鱼、虾、蟹等生病乃至死亡。目前有的养殖部门采用施用抗生素的办法抗病，但这又造成其体内抗生素含量高而影响出口。
根据金鱼藻及其附生藻可以消除氮磷污染物尤其是氨态氮和亚硝态氮以及磷的原理，将金鱼藻网箱放置在渔业污水之中一段时间，通过金鱼藻及其附生藻的光合放氧作用，不但可迅速降低氨态氮、亚硝态氮浓度，还能逐渐降低水体中的总磷和总氮浓度，使水质达到利于水产品生长的要求；将金鱼藻网箱与养殖鱼类的网箱同时使用，使网箱养草与鱼、虾、蟹等构成良性生态系统，既能为所养鱼类供氧，又可为鱼、虾、蟹等动物产卵提供床层。
具体的技术方案是在养殖鱼、虾、蟹等动物的水域里，如鱼塘、虾塘等，在适当深度布设网箱，在箱内养殖金鱼藻及其附生藻。通常情况下，应选择网眼小的鱼网作网箱，以避免水产动物迅速将水草吃完；网箱所占面积为水域面积的1/4～3/4为宜；其布设的冠层深度在距水面0.2～1m为宜；通常采用aC或bC方式，若短期增氧，也可采用A方式；还可采用bB和Bc方式进行以下组合工艺“水流由网箱养草净化水质的池子--流入养殖鱼、虾、蟹等的池子向动物供氧后--流入再次净化的水池--净化后的水流流入湖泊”。
(3)对城市生活污水的深度净化目前对城市生活污水的集中处理通用的方法，是物理-化学法，由于成本高，一般不进行深度处理，这样排入受纳水体的水往往水质难达标；另外，城市许多高等的楼盘大都临水而建，而不少楼盘附近的水属于不流动或流速缓慢的水体，加之接纳居住小区内径流雨水或部分废水，容易造成水质腐臭。如果为避免此弊病，引自来水作景观水，又会造成水资源的极大浪费。
城市生活污水在经过常规的理化净化处理后，可将金鱼藻网箱放置在生活污水之中一段时间，即能逐渐降低水体中的各种有机污染物含量，并消除其异味；在楼盘邻近的水体中大量养殖金鱼藻，可以形成新的观赏水草和城市“绿地”，改善居住环境。
具体技术方案是将网箱置于水体中，箱内养殖金鱼藻；网箱置于距水面0.5～1m的深度；可采用bA、bB、bC方式养殖水草；为防止不美观的附生藻生长，应当每隔1～2月更换一次金鱼藻。
(4)城市雨水资源化雨水是一种最根本、最直接、最经济的水资源，国际研究的共识是雨水利用是解决21世纪水资源的重要途径。当前，我国缺水城市很多，为了解决城市的用水问题，雨水的储集和使之资源化很重要。但只收集不处理，储集的雨水易变质发臭。采用网箱养草技术净化水质显得尤其重要。
具体作法是将从屋面、广场等地收取的雨水汇集到储水池中，达到一定储集量之后，在该水体一定深度中放置金鱼藻网箱，或使水流缓缓流过金鱼藻网箱。通过网箱养草的净化作用，使水质逐渐改善，最终得到可再生使用的清洁水。可通过低洼地的优化改造，用bA、bC方式养殖水草，水草养殖期为6～12月；如用储水池方式，储水池用水泥砌成，池子为任何形状，面积10～10000m2；若采用流水方式，则池子采用长方形，其长宽比以1∶3为宜；池子深4～5m，金鱼藻网箱底置于池中3m深度为宜。
(5)为湖滨栽培水生花卉和蔬菜服务湖滨往往受到旅游废弃物、工业废水、生活废水等污染，造成湖滨水体中氮、磷元素含量过高，相关环保措施却难以得到附近居民的配合。
对于目前受污染的湖泊，可以将养草网箱放置在湖滨的水中，通过水草的供氧，实现湖滨栽培水生花卉和水生蔬菜的良好生长，并且协同削减氮、磷元素含量，降低水体中的有害污染物，从而达到美化环境的目的。同时，由于水生蔬菜、花卉可以出售，产生经济效益，容易提高附近居民，尤其是农民的积极性。
具体的技术方案是在湖滨沿岸水体中放置网箱带，箱内将金鱼藻和水生蔬菜、水生花卉交叉养殖，由金鱼藻为蔬菜和花卉根系供氧，并共同削减污染物含量。水草养殖采用aA、aC方式。水草更换周期为1～12月。
(6)实现无泡供氧目前无泡供氧技术是采用膜材料实现的，将加压空气或纯氧连续通入中空纤维的管腔中，水在管外流动，保持氧气压力低于泡点，在膜两侧氧分压差的推动下，管腔内的氧透过膜壁或其上的微孔直接扩散进入管外水体中。
使用网箱养草也同样可以实现无泡供氧，原理就是水草光合作用产生的氧气在水体中放出，但勿需膜材料和纤维管，降低了供氧成本。当然，使用这种技术的氮、磷阈值应能保证水草的存活。
具体实施方案也是将网箱置于需要供氧的水体之中，在网箱内养殖金鱼藻及其附生藻。采用aA或bA方式养殖。水草更换周期10天～12个月。
使用本发明的网箱养草净化水质技术，不仅充分利用了天然沉水植物的生物特性--即其具有明显的增氧效应，降低水体污染，改善环境，而且大大地减少了治理水体污染的投资；其应用方法适用于多种水体污染的治理，成为多元化水处理工艺的一环。
将本发明的网箱养草净化水质技术用于渔业养殖，据测定，清晨7时网箱养草提供的溶解氧比对照水体高(网内7.5mg/L，网外4.5mg/L)，可大大减少黎明时分水体缺氧引起死鱼的现象。
具体实施例方式
实施例1用竹子制成方框两个，面积分别为15m×15m和16m×16m，将网眼为3cm×3cm的鱼网固定于该两个方框上，4个角加角铁固定其形状，并用浮筒作浮子，用石块作沉子。2000年9月上旬按1.5kg/m2的量在网箱内撒入金鱼藻，放入贵州红枫湖的微污染水体中，用沉子和浮子调节其网底深度为6m。2000年9～12月，网箱内金鱼藻为水体增氧明显，晴天9～10月可增氧1倍以上；11月增氧约2mg/L；12月还可增氧约1mg/L。按平均值计，网箱内溶解氧达到10.08mg/L，而网箱外对应数据为8.16mg/L，两者相差19％。
实施例2用面积为30m2的水泥池，在距底部30cm处架设不锈钢管，将网眼为3cm×3cm的鱼网固定于其上，按1.5kg/m2的量在网箱内撒入金鱼藻，引云南星云湖的富营养化湖水流经水泥池。2003年12月-2004年2月对水质进行监测，在水力负荷在0.5m3/d·m2的条件下，增氧能力1倍以上，总磷削减率50％，总氮削减率30％～70％，尤其对水体中极其有害的氨态氮、亚硝氮、有毒藻类(如微囊藻)削减率分别为70％，90％～100％，90％～100％。
权利要求
1网箱养草净化水质技术的应用方法，其特征是在提高城市水源水质方面，在水源水体附近放置网箱，使水源水流流经网箱，并控制水力负荷在0.1～1m3/d·m2之内；水草养殖采用bA方式，每1～5个月更换一次水草；网箱采用网箱串联或并联方式，每个网箱面积为20～1000m2。
2如权利要求1所述网箱养草净化水质技术的应用方法，其特征是在对渔业污水的净化方面，在养殖鱼、虾、蟹等动物的水域里布设网箱，在箱内养殖金鱼藻及其附生藻；通常选择网眼小的鱼网作网箱；网箱所占面积为水域面积的1/4～3/4；其布设的冠层深度在距水面0.2～1m；采用aC或bC方式养殖水草；若短期增氧，也可采用A方式；还可采用bB和Bc方式进行以下组合“水流由网箱养草净化水质的池子--流入养殖鱼、虾、蟹等的池子向动物供氧后--流入再次净化的水池--净化后的水流流入湖泊”。
3如权利要求1所述网箱养草净化水质技术的应用方法，其特征是对城市生活污水深度净化方面，将网箱置于水体中，箱内养殖金鱼藻；网箱置于距水面0.5～1m的深度；可采用bA、bB、bC方式养殖水草；每隔1～2月更换一次金鱼藻。
4如权利要求1所述的网箱养草净化水质技术的应用方法，其特征是在城市雨水资源化方面，将从屋面、广场等地收取的雨水汇集到储水池中，达到一定储集量之后，在该水体一定深度中放置金鱼藻网箱，或使水流缓缓流过金鱼藻网箱；也可通过低洼地的优化改造，用bA、bC方式养殖水草，水草养殖期为6～12月；如用储水池方式，储水池用水泥砌成，池子为任何形状，面积10～10000m2；若采用流水方式，则池子采用长方形，其长宽比以1∶3为宜；池子深4～5m，金鱼藻网箱底置于池中3m深度为宜。
5如权利要求1所述网箱养草净化水质技术的应用方法，其特征是在为湖滨栽培水生花卉和蔬菜服务方面，在湖滨沿岸水体中放置网箱带，箱内将金鱼藻和水生蔬菜、水生花卉交叉养殖，水草养殖采用aA、aC方式；水草更换周期为1～12月。
6如权利要求1所述网箱养草净化水质技术的应用方法，其特征是在实现无泡供氧方面，将网箱置于需要供氧的水体之中，在网箱内养殖金鱼藻及其附生藻，采用aA或bA方式养殖；水草更换周期10天～12个月。
7如权利要求1至6所述网箱养草净化水质技术的应用方法，其特征是所述的网箱可以制作成任意形状，通常制成立方形，其方框周边采用竹子或塑料或不锈钢等材料围成，4个角加角铁，再用鱼网固定在方框上；网箱还装有沉子和浮子；所述的网箱设置方式a是用石头作沉子、用泡沫塑料作浮子在开敞水域里将网箱悬置在水层中某一位置；所述的网箱设置方式b是在封闭水泥池中底部或近底部设置框架，铺网等同a；所述的金鱼藻栽培方式A是撒在网箱内，粘在丝网上散养，不少植株呈平卧状；所述的金鱼藻栽培方式B是植株一端用夹子等固定在网底上，助其在网内竖直生长；所述的金鱼藻栽培方式C是撒在网箱内，静水，待其着床自发竖直生长，再让水缓慢流动；网箱设置方式与金鱼藻栽培方式配合使用。
全文摘要
本发明公开了网箱养草净化水质技术的应用方法，它涉及利用植物特性净化水质技术的应用方法。其应用方法包括提高饮用水水源的水质；实现城市雨水资源化；对渔业污水的净化，改善水产业的水质；对城市生活污水的深度净化；实现湖滨栽培水生花卉和蔬菜；实现无泡供氧。使用本发明的网箱养草净化水质技术的应用方法，不仅充分利用了天然水生植物具有明显的增氧效应的生物特性，降低水体污染，改善环境，而且大大地减少了治理水体污染的投资；其应用方法适用于各种水体污染的治理。
文档编号C02F3/32GK1644535SQ20041008156
公开日2005年7月27日 申请日期2004年12月17日 优先权日2004年12月17日
发明者谢田 申请人:贵州省环境科学研究设计院