专利名称：一种治理富营养化地表水的方法
技术领域：
本发明涉及一种治理富营养化地表水的方法。
背景技术：
水体富营养化已经逐渐成为当代许多国家政府和公众最为关注的环境问题之一。据联合国环境规划署(UNEP)的一项调查表明，在全球范围内30％-40％的湖泊和水库遭受了不同程度富营养化的影响。在中国，由于人口的不断增多及工农业的迅速发展，大量富含营养物质的污水未经任何处理直接排入各种水体中，从而导致富营养化进程的加速。在我国131个主要湖泊中，已达富营养程度的湖泊有67个，占51.2％；在39个代表性水库中，达富营养程度的有12座，占30％。在五大淡水湖中，太湖、洪泽湖、巢湖已达富营养程度，鄱阳湖、洞庭湖目前虽然维持中营养水平，但磷、氮含量偏高，正处于向富营养过渡的阶段。因此，湖泊、水库等地表水系富营养化已经成为我国的一个突出的环境问题。
总体上说，水体富营养化的危害主要表现在破坏了水体原有生态系统的平衡，导致水体生态系统结构遭到破坏，功能日益退化，影响水体水质，从而对水生动物和植物产生严重危害。富营养化的危害还表现在由于水质恶化造成的水质性缺水以及富营养化过程中产生得一些有毒物质对人体健康的危害作用。因此富营养化的治理问题应受到各界的高度重视.
目前，防治水体富营养化的措施主要有(1)控制外源性营养物质的输入通过建立工业和生活污水处理厂及农业面源污染控制等措施控制外源性营养物质的输入，这是治理富营养化的基本措施，但是由于污染严重难以控制、人们环保意识淡泊等因素，使得这一措施无法奏效；(2)减少内源性营养物质负荷通过疏浚底泥、引水冲洗等措施控制内源性营养物质污染，但是实践证明，采用单一的底泥清除措施是无济于事的、或者只是短期有效的，因此必须将对内源污染的控制与对外源污染的控制结合起来，才会有好的效果；(3)物理和化学除藻通过物理和化学方法可以除藻，利用微生物和改变水流态等方法也可以控制水体藻类的生长；但是该法治疗效果不是很理想，尤其是化学除藻容易给水体带来二次污染，因此这是一个不太安全的治理方法，应慎用；(4)生态修复富营养化水体采用人工湿地或者由水生动物和植物组成的生态系统来生态治理水体富营养化。实践证明，这种新兴的生态修复技术在富营养化治理中是最行之有效的，且效果十分显著。可是其不足之处在于水生植物生长的季节性比较明显，会直接影响修复效果。一般水生植物在春夏季生长都较为旺盛，但是进入秋冬季其生长速率往往会明显降低甚至死亡，尤其是在气温偏低的冬季，从而导致水生植物对废水中污染物质的吸收能力也明显降低，加上水生植物死亡体如落叶、残枝等的腐殖作用，这些都是造成秋冬季水体富营养化相对高温季节更加严重的原因，此时传统的生态修复技术无法达到理想效果。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种能较快减少污染水域中的氮磷含量，从而净化水质；而且不产生二次污染的治理富营养化地表水的方法。
本发明为达到以上目的，是通过这样的技术方案来实现的提供一种治理富营养化地表水的方法，依次包括以下步骤1)、制作载体在封闭的扁平布袋内均匀设置泡沫颗粒制成载体；布袋高度小于6cm；2)、黑麦草预培养将黑麦草种子浸湿，置于培养箱内在28～32℃的温度下培养22～26小时；然后将培养后的黑麦草种子按照28～35g/m2的比例均匀洒于已浸湿的载体上进行栽种，制成草坪；3)、治理富营养化地表水待上述草坪上的黑麦草长至7～10cm时，将上述草坪移入并固定于被治理水域表面，利用黑麦草的根系吸收水中过剩的氮磷营养盐。
作为本发明的治理富营养化地表水方法的一种改进步骤3)后，待黑麦草长至80～100cm时、或每隔2～3个月进行收割。
作为本发明的治理富营养化地表水方法的进一步改进步骤1)中，每立方米的布袋内均匀设置5000～10000克泡沫颗粒。
作为本发明的治理富营养化地表水方法的进一步改进步骤3)中，先在被治理水域表面放置能漂浮于水面的八角固定架，再将此草坪移入八角固定架内。
作为本发明的治理富营养化地表水方法的进一步改进所述步骤1)中，布袋由化纤废布料缝制而成。
作为本发明的治理富营养化地表水方法的进一步改进每立方被治理水域放置0.2～0.3平方米上述草坪。
黑麦草主要包括多年生黑麦草和多花(一年生)黑麦草两个品种，同属禾本科饲料。由于黑麦草的生产潜力很大，对氮磷营养盐的需求量也很大，而引起富营养化的主要因子就是水体里氮磷过剩，因此水上种植黑麦草可以高效吸收水体里过剩的氮磷。同时由于冬季气温过低等不利于水生植物生长的因素的存在，导致冬季水体的富营养化程度相对高温季节更加严重，而黑麦草的生长旺季又主要集中在冬春季节，因此水上种植黑麦草可以有效防治水体初冬早春富营养化的发生。
同时黑麦草作为一种优质饲草，具有生长快、产量高、适应性强、适口性好的特点，其体内富含蛋白质、矿物质、维生素及铁锌等微量元素，干草粗蛋白含量可高达20％以上，是饲养各种家畜和草食性鱼类的优良饲草。因此水上种植黑麦草不仅可以防治水体富营养化，还可以有效解决畜禽初冬早春缺乏青饲料的难题，因此这一技术在富营养化地表水的植物修复中不仅有重要的环境意义，也有很好的经济价值，值得推广。
本发明的治理富营养化地表水的方法，是利用人工载体水上种植黑麦草，通过黑麦草发达的根系大量吸收富营养化水体中的氮磷营养盐，并向上运输到植物根上部；定期或视黑麦草的生长高度进行收割，并将收割的地上部材料转移到其他地方集中资源化处理，可作绿肥，也可作畜禽初冬早春缺乏的青饲料，回收植物残株中可利用的元素。因此本发明的治理富营养化地表水的方法，可以从富营养化水体中带走大量的氮磷营养盐，净化水质；同时分泌抑藻物质，抑制藻类繁殖，实现富营养化地表水植物修复的目标。与传统的富营养化地表水的修复治理方法相比，本发明的治理富营养化地表水的方法，在“环境-植物-动物-人类”之间建立良好的循环体系；无二次污染，且可绿化美化环境。本发明选用化纤废布料所制成的布袋，成本低，耐腐蚀，渗水强，易于黑麦草的生长；利用八角固定架来固定草坪，还可以起到美化环境的作用。因此本发明的治理富营养化地表水的方法，还具有投资少，维护成本低，工程量适当，管理技术要求低等优点；修复治理后黑麦草的资源化利用还可带来一定的经济效益。
本发明的治理富营养化地表水的方法，采用黑麦草这类适宜低温环境生长的冬季牧草来进行低温季节的生态修复，从而既能有效防治初冬早春等低温季节水体富营养化的发生，又可以通过对黑麦草的定期收割实现其牧草的经济效益。同时水上种植草坪也是一种极具发展潜力的美化水域景观技术，一改秋冬季节较为萧条的景象，治水的同时还可以带给人们美好的视觉效果。
为了证明本发明的治理富营养化地表水的方法的实际治理效果，进行了如下的实际应用示例。
示例1处理污水取自浙江杭州浙大华家池校区神农钓鱼台池水，以此作为低富营养污水，按照本发明的治理富营养化地表水的方法进行污水处理称为示例组，一个不设植物的空白对照(即不作任何处理)称为对照组。每立方被治理水域放置0.24平方米所述草坪。示例组在实验期内共收割3次，实验进行约86天后，水质有明显改善TN减少63.9％，TP减少65.3％，具体数值见表1。黑麦草收获后分别对其地上部植株和根系进行了氮磷分析地上部植株中TN占0.99％，TP占0.21％，根系中TN占0.70％，TP占0.26％。
表1
表中TN表示总氮、TP表示总磷、DP表示可溶性磷、NH4+-N表示氨氮、NO2--N表示亚硝态氮、CODMn表示高锰酸钾盐指数、Chla表示叶绿素a，PH表示酸碱值。
示例2处理污水取自浙江杭州浙大华家池校区神农钓鱼台池水，另加取自西湖的底泥，以此作为低富营养污水。每立方被治理水域放置0.24平方米所述草坪。实验对比方式同示例1。实验进行约86天后，水质有明显改善TN减少89.5％，TP减少82.1％，具体数值见表2。黑麦草收获后分别对其地上部植株和根系进行了氮磷分析地上部植株中TN占1.89％，TP占0.48％，根系中TN占1.07％，TP占0.52％。
表2
示例3处理污水取自浙江杭州浙大华家池校区养鱼塘池水，以此作为中富营养污水，每立方被治理水域放置0.24平方米所述草坪。实验对比方式同示例1。实验进行约86天后，水质有明显改善TN减少88.2％，TP减少96.2％，具体数值见表3。黑麦草收获后分别对其地上部植株和根系进行了氮磷分析地上部植株中TN占1.76％，TP占0.28％，根系中TN占1.31％，TP占0.52％。
表3
示例4处理污水取自浙江杭州浙大华家池校区养鱼塘池水，另加取自西湖的底泥，以此作为中富营养污水，每立方被治理水域放置0.20平方米所述草坪。实验对比方式同示例1。实验进行约86天后，水质有明显改善TN减少97.9％，TP减少78.3％，具体数值见表4。黑麦草收获后分别对其地上部植株和根系进行了氮磷分析地上部植株中TN占2.13％，TP占0.24％，根系中TN占1.79％，TP占0.34％。
表4
示例5处理污水取自浙江杭州四堡污水处理厂的尾水，以此作为重富营养污水，每立方被治理水域放置0.30平方米所述草坪。实验对比方式同示例1。实验进行约86天后，水质有明显改善TN减少96.7％，TP减少93.9％，具体数值见表5。黑麦草收获后分别对其地上部植株和根系进行了氮磷分析地上部植株中TN占1.50％，TP占0.33％，根系中TN占1.55％，TP占0.45％。
表5
示例6处理污水取自浙江杭州四堡污水处理厂的尾水，另加取自西湖的底泥，以此作为重富营养污水，每立方被治理水域放置0.30平方米所述草坪。实验对比方式同示例1。实验进行约86天后，水质有明显改善TN减少97.8％，TP减少84.7％，具体数值见表6。黑麦草收获后分别对其地上部植株和根系进行了氮磷分析地上部植株中TN占1.76％，TP占0.34％，根系中TN占2.03％，TP占0.66％。
表6
图1本发明的治理富营养化地表水的方法的实际使用状态示意图。
具体实施例方式
一种治理富营养化地表水的方法，依次进行以下步骤1)、制作载体先用化纤废布料缝制成一个一端开口的扁平布袋，布袋高度约为5～6cm；然后往袋里装入适量的泡沫颗粒；泡沫颗粒装得不宜过多，否则会使布袋内空隙过少、渗水性差，从而导致黑麦草根系无法正常生长而影响植物生长及污水处理效果，因此一般控制在每立方米的布袋内均匀设置5000～10000克泡沫颗粒。布袋由化纤废布料缝制而成，因为化纤废布料具有成本低、耐腐蚀、易透水的优点。然后将袋口缝合，摊平；最后在布袋上均匀加缝若干条线，将布袋划分为若干个小区域，起固定摊平布袋的作用，以防止布袋里面的泡沫颗粒四处跑动，具体加缝几条线可视布袋大小而定。这样载体就制作完毕了。
2)、黑麦草预培养将黑麦草种子浸湿，置于培养箱内在28～32℃的温度下培养22～26小时；然后将培养后的黑麦草种子按照28～35g/m2的比例均匀洒于已浸湿的载体上(即每平米的载体上表面播种28～35g培养后的黑麦草种子)，再置于20℃左右的温度下、在充足的光照条件下，进行栽种，栽种过程中需要及时补水催苗，若苗生长不良则补种；最终制成草坪1。
3)、治理富营养化地表水如图1所示，先在被治理水域表面放置八角固定架2，此八角固定架2是用PVC制成的管状的八角固定架(内充直径相近的泡沫管)；待草坪1上的黑麦草长至7.0～10.0cm时，再将上述4块草坪1移入八角固定架2内；利用黑麦草的根系吸收水中过剩的氮磷营养盐。待所述黑麦草长至80～100cm时、或每隔2～3个月进行收割。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
权利要求
1.一种治理富营养化地表水的方法，其特征是依次包括以下步骤1)、制作载体在封闭的扁平布袋内均匀设置泡沫颗粒制成载体；所述布袋高度小于6cm；2)、黑麦草预培养将黑麦草种子浸湿，置于培养箱内在28～32℃的温度下培养22～26小时；然后将培养后的黑麦草种子按照28～35g/m2的比例均匀洒于已浸湿的载体上进行栽种，制成草坪；3)、治理富营养化地表水待所述草坪上的黑麦草长至7～10cm时，将所述草坪移入被治理水域表面，利用黑麦草的根系吸收水中过剩的氮磷营养盐。
2.根据权利要求1所述的治理富营养化地表水的方法，其特征是所述步骤3)后，待所述黑麦草长至80～100cm时、或每隔2～3个月进行收割。
3.根据权利要求2所述的治理富营养化地表水的方法，其特征是所述步骤1)中，所述每立方米的布袋内均匀设置5000～10000克泡沫颗粒。
4.根据权利要求3所述的治理富营养化地表水的方法，其特征是所述步骤3)中，先在被治理水域表面放置能漂浮于水面的八角固定架，再将所述草坪移入八角固定架内。
5.根据权利要求4所述的治理富营养化地表水的方法，其特征是所述步骤1)中，所述布袋由化纤废布料缝制而成。
6.根据权利要求5所述的治理富营养化地表水的方法，其特征是每立方被治理水域放置0.2～0.3平方米所述草坪。
全文摘要
本发明公开了一种治理富营养化地表水的方法，依次包括以下步骤1)制作载体在封闭的扁平布袋内均匀设置泡沫颗粒制成载体；布袋高度小于6cm；2)黑麦草预培养将黑麦草种子浸湿，置于培养箱内在28～32℃的温度下培养22～26小时；然后将培养后的黑麦草种子按照28～35g/m
文档编号C02F3/32GK1762855SQ200510060450
公开日2006年4月26日 申请日期2005年8月23日 优先权日2005年8月23日
发明者杨肖娥, 吴湘 申请人:浙江大学