专利名称：富营养化水域的综合治理方法
技术领域：
本发明涉及一种富营养化水域的综合治理方法，主要用于因高度富营养化导致藻类大量爆发的湖泊、河流、水库、池塘景观水等地表水域的水质综合治理。
背景技术：
我国富营养化的地表水域比比皆是，无论是滇池、太湖之类的大型湖泊，还是城市内小型公园湖、封闭河道等等，很多都已经严重富营养化。在富营养化的地表水域里，因为氮、磷等营养元素超标，往往导致篮绿藻等藻类大量爆发，并常常在水面形成一层厚厚的藻类漂浮层，称作“水华”。“水华”被称作生态癌症，极大地恶化了水体环境，导致水体腥臭和鱼虾的大量死亡。富营养化水体的藻类水华治理是一个世界难题。
全世界的本行业科学家都在研究如何削减河流湖泊中氮、磷的问题，但困难重重，因为氮、磷来源广泛，土壤中氮、磷作为肥料广泛存在，至今也一直没有寻找到一种廉价有效的氮、磷去除方法；也有很多人采用水生植物法来治理河流湖泊的富营养化，但收效也不大。水生植物在生长过程中虽然能吸收部分氮、磷，但吸收量很少、很慢，据研究一年中不超过20％。需要大面积种植才能见到一点效果，但大面积种植不仅成本高，关键是破坏了原有水面景观。另外水生植物自身冬天枯萎需要收割，工作量极大，枯萎期起不到任何治理作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种见效快、效果好、持久有效的富营养化水域的综合治理方法，以便有效地控制藻类水华所造成的危害，并对水中有机污染进行同步治理，实现水质的大幅提升。
本发明是这样实现的一种富营养化水域的综合治理方法，它包含如下步骤a、水面漂浮物的机械清除步骤通过机械化方式快速清除水面上的水面漂浮物，其中包括藻类水华层，通过从水中取走大量藻类颗粒来大量削减氮、磷含量；b、水体流动化促进步骤在水域中直接设置水流营造设备，驱动水体流动，营造动水环境来破坏藻类的过量繁殖；c、生物膜培育步骤在水域中直接设置微生物载体，大量培养土著微生物形成生物膜，利用生物膜截流和捕食藻类并综合降解污染物。
上述三个基本步骤的先后次序关系并不需要严格限定，既可以按上述顺序逐步进行，也可以同步进行，当然也可以颠倒顺序进行。
包含上述三个基本步骤的该综合治理方法适合应用于水域深度小于或等于0.5米的水域，因为水较浅，依靠大气复氧可以得到较充足的溶解氧，可以不需要在水域中曝气。
如果水域中溶解氧不足或水深较深，在上述三个步骤之外，还可在水中增加曝气步骤在水域中直接设置单独的曝气设备进行曝气，或者与上述b步骤中所述的水流营造设备合并，设置一种既能营造水流又能曝气的超大流量造流曝气装置。
水深大于0.5米时因为水底溶解氧容易不足最好增加曝气步骤。
为了更快地削减藻类和氮磷含量，还可以增加气浮步骤在水中设置微细气泡发生装置，并投加絮凝剂，让水域表面下方的藻类浮上水面，并通过上述a步骤进行清除。
为了更快地削减氮磷含量，也可以增加漂浮植物种植步骤首先在水面大面积种植漂浮植物，漂浮植物在生长过程中大量吸收氮、磷，最后漂浮植物连同水华一起在上述步骤a中被清除掉。
通过藻类自身或者通过水面漂浮植物来大量吸收氮、磷营养元素，通过机械化方式快速清除藻类或水面漂浮植物来从水中取走大量氮、磷元素，从而可以大大削减水中氮、磷营养元素含量，降低水体富营养化的程度，使藻类水华爆发泛滥的力度越来越小，减轻危害。
上述的气浮、漂浮植物种植、水面漂浮物机械清除三个步骤属于对富营养化水域的初级治理阶段，主要作用在于快速控制藻类浓度，减少藻类水华的污染危害，并削减水中氮、磷营养元素的含量。经过这些步骤后，水质已经有明显改善，为后续精细治理奠定了基础。
清除了大量富集在水面的藻类水华层后，水域中藻类浓度将大幅度减少，但仍有少量游离态藻类分散在水体中，在对水体景观要求较高的情况下，还可以增加杀藻步骤通过投加化学杀藻剂或使用超声波杀藻器消灭绝大部分藻类。
上述的水体流动化步骤、曝气步骤、生物膜培育步骤、杀藻步骤这四个步骤属于精细治理阶段，主要是进一步控制游离态藻类的数量，并同时对水中有机污染全面治理，降解BOD(生化需氧量)、COD(化学需氧量)、NH3-N(氨氮)、SS(悬浮物)等，消除异味、黑臭，提高水体透明度，实现水体质量的全面提升。
本发明通过采取上述步骤，对于因水体的富营养化而导致的篮绿藻水华泛滥现象提供了有力的治理措施，可以快速减轻蓝藻水华的污染程度，并进一步深入治理，极大地提高水体质量，并可对水体有机污染所导致的黑臭异味等进行综合治理，全面提升水体质量。本发明所用方法无毒无害，成本低，非常适合于城市湖泊、河流等地表水的综合治理。
下面结合附图和最佳实施例对本发明内容进一步说明图1所示为本发明第一实施例的治理方法流程示意图；图2所示为本发明第二实施例的治理方法流程示意图。
具体实施例方式
第一实施例的治理流程如图1所示，只包含了水面漂浮物的机械清除步骤、水体流动化促进步骤、生物膜培育步骤这三个步骤。这种治理方法适合于水深在0.5米以下，已经出现较明显篮绿藻水华的水域的治理。因为水深较浅，故水底缺氧程度不严重，不需要曝气增氧步骤。
一般情况下，在富营养化水域，以篮绿藻为主的藻类大量富集在水面形成较明显的藻类水华，并夹杂一些树叶、垃圾、死鱼等形成水面漂浮物，故治理的第一步是先采取水面漂浮物的机械清除步骤，大量清除水面表层的藻类富集层，将藻类浓浆移送到水体之外，减少水域中藻类浓度。由于藻类自身吸收了大量氮、磷元素，故这样也大幅度减少了水中氮、磷元素的含量，使得藻类再次爆发的力度越来越小，直至不再出现水华。
具体的水面漂浮物的机械清除方法，可以采用本发明人此前提出的发明专利02125693.4(水华及水面固体漂浮物的清除方法及其设备)上所公开的方法。
清除了水面大量富集的浓厚藻类水华层之后，再同步展开水体流动化促进步骤和生物膜培育步骤，一方面使水体流动起来，死水变成活水，破坏喜欢死水的藻类生存环境，控制藻类再次大量爆发；另一方面在水中培养由大量原有土著微生物组成的生物膜，利用生物膜截流和捕食少量游离态藻类，进一步减少藻类的含量。
水体流动化促进步骤的具体实现方法是在要治理的水域内直接设置水流营造装置，所述水流营造设备可以是超大流量造流机、螺旋浆式推流器、水泵或喷泉设备中的一种或几种，水流营造装置搅动水体，实现水体流动化。水量较小时，可以使用水泵和喷泉的办法搅水，水量较大时，水泵和喷泉搅水就很不经济，应该采用超大流量造流机或螺旋桨式推流器等能够水平搅动庞大水流的装置。
生物膜培育步骤的具体实现方法是在要治理的水域内直接设置微生物载体，微生物载体可以是碎石、沙砾、陶粒、沸石、活性炭、或是水处理行业常用的各种填料如弹性立体填料、飘带式填料、软性填料、半软性填料、悬浮球填料等、或是其它各种材质和形状的具有较大表面积的固体物体中的一种或几种的混合物，一段时间之后，上述微生物载体上便会自动生长出大量的微生物，构成生物膜。
上述三个步骤都是在要治理的富营养化水域内直接进行的，治理流程不是一过性的，而是周而复始、反复进行的。
图2是第二实施例的治理流程图，本实施例中，全面采用了本发明所提出的各种步骤，多管齐下，综合治理。它适合于污染严重、对治理要求高、水深较深的水域。
前面的气浮、水面漂浮植物种植、水面漂浮物的机械清除三个步骤属于对富营养化成分的初级治理阶段，主要作用在于快速削减水中氮、磷营养元素的含量，并控制藻类水华所造成的污染程度。后面的水体流动化步骤、曝气步骤、生物膜培育步骤、杀藻步骤这四个步骤属于精细治理阶段，主要是进一步控制游离态藻类的数量，并同时对水中有机污染全面治理，降解BOD(生化需氧量)、COD(化学需氧量)、NH3-N(氨氮)、SS(悬浮物)等，消除异味、黑臭，提高水体透明度，实现水体质量的全面提升。
气浮步骤的具体实现方法是在要治理的水域内直接设置微气泡发生装置，所述微细气泡发生装置可以是微孔曝气装置(微孔曝气管、微孔曝气盘)、剪切式微细气泡发生装置(凹凹气浮机)、加压溶气气浮装置、雾化曝气软管、气液混合泵等中的一种或几种、或其它市场上出售的微气泡发生装置，能在水中释放出大量微小气泡，同时投撒絮凝剂，促使分散的游离态藻类快速集聚并上浮到水面，人为促进水华的形成，以利于后续的机械清除。
漂浮植物种植步骤的具体实现方法是在要治理的水域内直接种植漂浮植物，如浮萍、大漂等，漂浮植物在快速生长繁殖过程中大量吸收氮、磷，然后用上述水面漂浮物的机械化清除设备，将漂浮植物连同水华一起清除出水体，从而削减氮、磷含量。
曝气步骤的具体实现方法是在要治理的水域内直接设置单独的曝气设备，所述单独的曝气设备可以是雾化曝气软管、或是水处理行业常用曝气设备如鼓风曝气装置、表面机械曝气装置、射流曝气装置、喷水式曝气装置等中的一种或几种，也可以采用市场上刚出现的超大流量造流曝气机，用一种设备就可以同步实现水体流动化和曝气两种功能。
杀藻步骤的具体实现方法是在要治理的水域内直接投撒化学杀藻剂，或者在要治理的水域内直接设置超声波杀藻装置。常用的化学杀藻剂有二氧化氯、次氯酸钠、漂白粉等各种氯制剂以及臭氧、硫酸铜等，也可以使用其它能从市场上购买到的杀藻剂。各种杀藻剂的使用剂量以产品说明书介绍和实地小范围试验为依据确定，原则是在杀死藻类的同时不损害鱼虾。硫酸铜以及其它含铜离子杀藻剂因为容易导致水中铜离子残留，对鱼虾有较大危害，一般不建议使用。
权利要求
1.一种富营养化水域的综合治理方法，其特征是它包含如下步骤a、水面漂浮物的机械清除步骤通过机械化方式快速清除水面上的水面漂浮物，其中包括藻类水华层，通过从水中取走大量藻类颗粒来大量削减氮、磷含量；b、水体流动化促进步骤在水域中直接设置水流营造设备，驱动水体流动，营造动水环境来破坏藻类的过量繁殖；c、生物膜培育步骤在水域中直接设置微生物载体，大量培养土著微生物形成生物膜，利用生物膜截流和捕食藻类并综合降解污染物。
2.根据权利要求1所述的富营养化水域的综合治理方法，其特征是把该综合治理方法应用于水域深度小于或等于0.5米的水域。
3.根据权利要求1所述的富营养化水域的综合治理方法，其特征是所述水流营造设备可以是超大流量造流机、螺旋浆式推流器、水泵或喷泉设备中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的富营养化水域的综合治理方法，其特征是所述微生物载体可以是碎石、沙砾、陶粒、沸石、活性炭、或是水处理行业常用的各种填料如弹性立体填料、飘带式填料、软性填料、半软性填料、悬浮球填料等中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的富营养化水域的综合治理方法，其特征是增加曝气步骤在水域中直接设置单独的曝气设备进行曝气，或者与上述b步骤中所述的水流营造设备合并，设置一种既能营造水流又能曝气的超大流量造流曝气装置。
6.根据权利要求5所述的富营养化水域的综合治理方法，其特征是把该综合治理方法应用于水域深度大于0.5米的水域。
7.根据权利要求5所述的富营养化水域的综合治理方法，其特征是所述单独的曝气设备可以是雾化曝气软管、或是水处理行业常用曝气设备如鼓风曝气装置、表面机械曝气装置、射流曝气装置、喷水式曝气装置等中的一种或几种。
8.根据权利要求1或5所述的富营养化水域的综合治理方法，其特征是增加气浮步骤在水中设置微细气泡发生装置，并投加絮凝剂，让水域表面下方的藻类浮上水面，并通过上述a步骤进行清除。
9.根据权利要求1或5所述的富营养化水域的综合治理方法，其特征是增加漂浮植物种植步骤首先在水面大面积种植漂浮植物，漂浮植物在生长过程中大量吸收氮、磷，最后漂浮植物连同水华一起在上述步骤a中被清除掉。
10.根据权利要求1或5所述的富营养化水域的综合治理方法，其特征是增加杀藻步骤通过投加化学杀藻剂或使用超声波杀藻器消灭藻类。
11.根据权利要求8所述的富营养化水域的综合治理方法，其特征是所述微细气泡发生装置可以是微孔曝气装置、剪切式微细气泡发生装置、加压溶气气浮装置、雾化曝气软管、气液混合泵等中的一种或几种。
全文摘要
本发明公开了一种富营养化水域的综合治理方法，旨在提供一种见效快、效果好、持久有效的富营养化水域的综合治理方法，以便有效地控制藻类水华所造成的危害，并对水中有机污染进行同步治理，实现水质的大幅提升。本发明采取至少如下几个步骤来实现目的a.水面漂浮物的机械清除步骤通过机械化方式快速清除水面上的水面漂浮物，其中包括藻类水华层，通过从水中取走大量藻类颗粒来大量削减氮、磷含量；b.水体流动化促进步骤在水域中直接设置水流营造设备，驱动水体流动，营造动水环境来破坏藻类的过量繁殖；c.生物膜培育步骤在水域中直接设置微生物载体，大量培养土著微生物形成生物膜，利用生物膜截流和捕食藻类并综合降解污染物。
文档编号C02F9/14GK1736909SQ20051009290
公开日2006年2月22日 申请日期2005年8月24日 优先权日2005年8月24日
发明者黄建军 申请人:黄建军