一种污染水体的生物治理方法与流程

文档序号:12813086阅读:361来源:国知局

本发明涉及污水治理领域,具体涉及一种污染水体的生物治理方法。



背景技术:

随着工业和农业的发展,大量工业污水和生活污水排入江、河、湖泊等水体中,造成水体中氮、磷、有机物、酸、碱、氧化剂、铜、镉、汞、砷等大量增加,不仅会致使水体容易富营养化,还会导致水体的ph值变化,同时,镉、汞、砷甚至苯、二氯乙烷、乙二醇等有机物质会导致水体中的生物大量死亡。

水体不仅能够为人类提供生活用水,还具有调节气候,维持碳循环等多种生态功能,也是生物多样性的重要发源地,不仅如此,水体的重要组成部分湿地还具有涵养水源、净化水质、调控洪水、抗旱、补充地下水等功能。

当水体被污染并出现富营养化时,会导致水体中的藻类和水生植物大量繁殖,但是,水体中鱼类、贝类的数量通常不增反减,水生植物在冬季会直接腐烂并沉积在水底,与水底的泥沙混合,如此周而复始的沉积后,会抬高河/湖床,导致河/湖的草甸化,如果不及时治理,河道和湖泊中会集聚大量泥炭,形成沼泽地,在气候干旱的地区,容易导致荒漠化。

同时,水生植物将水域覆盖后,导致水体难以与空气相流通,水生植物对水体营养盐的的竞争和植物化感作用,导致水体浮游植物量极其匮乏,进而使得以浮游植物为基础的水生生物食物链断裂、生物多样性急剧下降。

为解决上述问题,目前主要采用的手段是:

a、通过人工割除、打捞水生植物,但是,由于水生植物的生长繁殖速度较快,且多为大面积覆盖,割除和打捞的强度过大,且难以将水生植物完全除去,同时,不能实质性消除水体中的污染物。

b、在水体在养殖食草鱼类,由于水生植物腐烂后与淤泥形成的泥炭层会阻断水体底质与水体的交换,当温度较高时,水体水体底质厌氧发酵积累产生的硫化氢、分子氨、胺类物质等有毒有害物随着水体密度流加剧,瞬间大量上升,而溶解氧又急剧下降,会直接导致水体中的鱼类发生内源性中毒的毁灭性死亡,造成渔业严重损失。



技术实现要素:

针对现有技术中存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种污染水体的生物治理方法,能够实质性消除水体中的污染物,且能够创造较大的经济价值。

为达到以上目的,本发明采取的技术方案是:

一种污染水体的生物治理方法,包括以下步骤:

s1、检测当前水体质量及主要污染物的含量、根据当前水体中的水生植物,选择牧草鱼;

s2、按120天内消除水生植物可食用部分的要求,确定牧草鱼的数量并将牧草鱼投放至水体中;

s3、待水生植物可食用部分完全被食用后,向水体中投入益生菌制剂,每亩水域的投放量为150~250g,投放频率为5~7天/次;

s4、向水体中投入以浮游生物为食的鱼类和以有机碎屑为食的鱼类,两种鱼类的投放比例均为5~10尾/亩,养殖至水体中的氮、磷和有机物含量达到净水正常值。

在上述技术方案的基础上,所述步骤s2至s4中还包括以下步骤:对气候和水底的有毒物质含量进行实时监控,所述有毒物质为硫化物、分子氨、亚硝酸盐或/和胺化物,当大气温度高于35℃、水体温度大于等于30℃或监测到水体底部有毒物质含量超过正常值时,向水体中投入还原性物质作为解毒剂至有毒物质含量不高于正常值。

在上述技术方案的基础上,当所述大气温度高于35℃或水体温度大于等于30℃时,向水体中投入解毒制剂的投入量为0.5~1.5ppm,同时,向水体中通入氧气至水体含氧量大于等于5mg/l。

在上述技术方案的基础上,当监测到水体底部的有毒物质的含量超过正常值时,在1h内向水体中投放剂量为1.5~2.5ppm的解毒制剂,并向水体中通入氧气至水体含氧量大于等于5mg/l。

在上述技术方案的基础上,所述解毒制剂为大苏打、亚磷酸、亚硫酸钠、硫脲、维生素c、维生素b中的一种或几种的混合物,所述解毒制剂的溶解度高于15g/100g。

在上述技术方案的基础上,所述步骤s1还包括以下步骤:采用现有的方式处理水体至符合渔业养殖标准。

在上述技术方案的基础上,所述步骤s2中消除可食用部分时,所述水体的温度小于等于25℃。

在上述技术方案的基础上,所述步骤s3中向水体中投入益生菌制剂的具体步骤为:在温度大于等于20℃的条件下向水体中投放益生菌制剂,所述益生菌制剂选用地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌中的一种或几种的混合物,所述益生菌制剂规格为200亿/g,每亩水域的投放量为150~250g,投放频率为5~7天/次。

一种运输鱼的方法,包括以下步骤:

a、确定待治理的水体与鱼苗产地水体的温差δt,确定待治理的水体与鱼苗产地水体的盐度差δc;

b、将用于运输鱼苗的运输箱中加入初始温度、浓度均与鱼苗产地水体相同的水,保持水中氧气浓度大于等于7mg/l,向水中投放b族维生素,投放量为3~6g/吨,将鱼苗装入运输箱,运输过程中氧气浓度不低于7mg/l;

按温度变化频率为f1,盐度变化频率为f2,f1、f2均为大于等于5的数,调整运输箱中水的温度和盐度,当鱼苗到达待治理水体前至少2天,运输箱中水的温度和盐度鱼待治理水体中温度和盐度相一致。

在上述技术方案的基础上,所述运输过程中运输箱内水中氧气浓度为8~9mg/l。

与现有技术相比,本发明的优点在于:

(1)本发明的一种污染水体的生物治理方法,先通过食草鱼牧食水生植物的可食用部分,以此抑制水生植物的生长和漫延,然后通过益生菌和水体天然分解还原物共同作用,以消解水生植物的不可食用部分和水底腐烂水生植物,待水生植物的不可食用部分被消解后,水体不再被水生植物所覆盖,水底的草甸化区域部分消解,水底积累大量的有机养分,水体与外部大气能够进行正常流通,进而导致水体在外部大气压力作用下具有正常的密度差。

在水的密度差和风力相结合产生的垂直环流作用下,水体深层的养分被提升到水体中上部,进而被上层的浮游植物所利用,浮游植物大量增殖,使得水体由草型水体转换为藻型水体,由于浮游植物能够被大部分鱼类所摄食,因此,此阶段水体恢复成为适合大部分鱼类生存的水体环境。

最后投放食用有机碎屑和浮游植物的鱼类,以控制浮游植物的生长,且有机碎屑是水体有机质的主要存在状态,是水体富营养化的重要因子,同时,有机碎屑及其附着细菌形成的生物絮团物质和以有机质、底栖藻类为食的底栖动物又是大多数水生经济动物的天然良好食物,当有机碎屑的密度为正常状态时,说明水底的草甸区域已消除,已经完全抑制了沼泽化的发展,同时,将被污染的水体恢复成正常水体,适合大部分鱼类生存,具有较好的养殖功能。

通过本发明的方法,不仅能够实质性消除水体中的污染物,将被污染的水体恢复成正常水体,且在此过程中,主要通过将鱼和生物制剂相结合,创造了较大的经济价值。

(3)本发明的一种污染水体的生物治理方法,通过对气候和水体进行监测,并合理使用解毒制剂,有效抑制了水体中有毒物质的急剧释放,进而有效避免了水体内源性恶化导致的鱼类死亡,有效提高了鱼类的产量,增加了经济收益。且本发明中的解毒制剂采用的原料价格均较低,溶解度较高,能够迅速溶解到水中与有毒物质及其原料相互作用,生成无毒的物质,有效防止鱼类中毒。同时,解毒制剂的原料本身对水体无污染,对鱼类生长没有影响,不会造成二次污染,比较环保。

(3)本发明还提供了运输鱼的方法,主要针对距离较长,气候和水体差异较大的区域,在运输过程中,通过合理调整温度和盐度的变化,并在当鱼到达待治理水体前,运输箱中水的温度和盐度鱼待治理水体中温度和盐度相一致,使得鱼苗能够逐渐适应待治理水体的温度和盐度,避免鱼苗进入待治理水体中发生应激反应死亡,提高鱼苗的存活率和暂养成活率。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例提供一种污染水体的生物治理方法,包括以下步骤:

s1、检测当前水体质量及主要污染物的含量:总磷、总氮、氨氮、亚硝酸氮、有效磷、ph、磷度、硬度、硫化物、氯化物、氰化物、hg、cd、pb、as,采用现有的方式处理水体中的硫化物、氯化物、氰化物、hg、cd、pb、as至符合养殖水标准。

s2、确定当前水体中的水生植物种类、种群生物量、消长规律,选择能够摄食当前主要水生植物的食草鱼作为牧草鱼,食草鱼包括草鱼和武昌鱼,确定牧草鱼对当前水生植物的摄食规律和生长规律。

s3、按120天内消除水生植物可食用部分的要求(且消除可食用部分期间的水体温度小于等于25℃,至少不高于28℃,在实际情况中,根据当地的气候特征进行确定放养鱼苗时间),向每万亩水体中投放规格为0.75~1.25kg/尾的牧草鱼30~100万kg(在实际操作中,投放量的具体值根据污染水体的需要设置,可以为75~100万kg或其他适宜的范围)。

s4、待水生植物可食用部分完全被食用后,在温度大于等于20℃的条件下向水体中投放益生菌制剂,益生菌选用地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌中的一种或几种的混合物,益生菌制剂规格为200亿/g,每亩水域的投放量为150~250g,投放频率为5~7天/次。

益生菌和水体天然分解还原物共同作用,以消解水生植物的不可食用部分和水底腐烂水生植物,待水生植物的不可食用部分被消解后,水体不再被水生植物所覆盖,水底的草甸化区域部分消解,水底积累大量的有机养分,水体与外部大气能够进行正常流通,进而导致水体在外部大气压力作用下具有正常的密度差。

在水的密度差和风力相结合产生的垂直环流作用下,水体深层的养分被提升到水体中上部,进而被上层的浮游植物所利用,浮游植物大量增殖,使得水体由草型水体转换为藻型水体,由于浮游植物能够被大部分鱼类所摄食,因此,此阶段水体恢复成为适合大部分鱼类生存的水体环境。

其中,益生菌和水体天然分解还原物能够分解水生动植物残体、有机碎屑等,增加水体中溶氧量,降低cod、bod、ss,调节水体ph值抑制有害菌群,吸收并分解氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等,改善水质和底质。

s5、向牧草后的水体中投放以浮游生物为食的鱼类和以有机碎屑为食的鱼类,其中,以浮游生物为食的鱼类包括花鲢和白鲢,根据浮游生物的密度,其投放比例为6~8尾/亩,投放的鱼重量为0.7~0.8kg(本实施例中为0.75kg);以有机碎屑为食的鱼类包括鲤鱼、鲫鱼和鲴鱼,根据有机碎屑的密度,其投放比例为6~8尾/亩,投放的鱼重量为0.7~0.8kg(本实施例中为0.75kg),此过程中,两种鱼类能够快速消耗浮游生物和有机碎屑,进而使得得水体中的氮、磷及可利用有机物转化为水产蛋白,有效控制水体的富营养化。

有机碎屑是水体有机质的主要存在状态,是水体富营养化的重要因子,同时,有机碎屑及其附着细菌形成的生物絮团物质和以有机质、底栖藻类为食的底栖动物又是大多数水生经济动物的天然良好食物,当有机碎屑的密度为正常状态时,说明水底的草甸区域已消除,已经完全抑制了沼泽化的发展,同时,恢复了鱼类生存环境和基本养殖功能。

s6、待水体中的氮、磷和有机物含量达到正常值后,向水体中投放青虾、河蟹和食鱼性鱼类,以提高生态渔业效益。

同时,由于污染水体的底层覆盖有草甸层,草甸层中含有大量的有机物和硫化物,当温度较高时,有机物厌氧发酵和硫化物还原的速率迅速增加,导致污染水体中溶解氧迅速下降,硫化物、亚硝酸盐、分子氨、胺类物质等有毒物质的大量产生,使得水体大面积内源性恶化,会导致水体中的鱼类中毒并大量死亡。

本发明经过大量的观察和实验研究后得到,当大气温度高于35℃,水体温度高于31℃并持续3~5天时,会爆发内源性中毒,且有毒物质会从水底向水面扩散,导致位于水体中上层的鱼类大量死亡。

针对上述情况,本发明通过对气候和水底有毒物质含量进行实时监控,当大气温度高于35℃时,向水体中投放解毒制剂,投入量为0.5~1.5ppm,解毒制剂为大苏打、亚磷酸、亚硫酸钠、硫脲、维生素c和/或维生素b中的一种或几种的混合物,解毒制剂为颗粒状,且溶解度高于15g/100g;当未及时投入解毒制剂,监测到水体底部的硫化物、分子氨、亚硝酸盐等有毒物质的含量超过正常值时,在1h内向水体中投放剂量为1.5~2.5ppm的解毒制剂,并向水体中通入氧气至水体含氧量大于等于5mg/l。

在实际应用中,本发明成功抑制了水体中有毒物质的急剧释放,进而有效避免了水体内源性恶化导致的鱼类死亡,有效提高了鱼类的产量,增加了经济收益。本发明中的解毒制剂采用的原料价格均较低,溶解度较高,能够迅速溶解到水中与有毒物质及其原料相互作用,生成无毒的物质,有效防止鱼类中毒。同时,本发明中的原料本身对水体无污染,对鱼类生长没有影响,不会造成二次污染。

在实际治理中,当待治理的水体与鱼苗产地的距离较远,温差较大,且水体盐度差异较大时,采用常规运输方法,当鱼苗达到待治理水体后,由于温差和盐度差,鱼苗容易产生应激死亡,存货率和暂养成活率均较低,且在养殖过程中的死亡率较高。

因此,本发明提供一种运输鱼的方法,包括以下步骤:

a、确定待治理的水体与鱼苗产地水体的温差δt,确定待治理的水体与鱼苗产地水体的盐度差δc。

b、将用于运输鱼苗的运输箱中加入初始温度、浓度均与鱼苗产地水体相同的水,并向水中充入纳米氧,保持水中氧气浓度大于7mg/l,向水中投放b族维生素,投放量为3~6g/吨,将鱼苗装入运输箱,运输过程中氧气浓度不低于7mg/l(最优为8~9mg/l)。

c、在运输过程中,按温度变化频率为f1(f1为大于等于5),盐度变化频率为f2(f2大于等于5),调整运输箱中水的温度和盐度,当鱼苗到达待治理水体前至少2天,运输箱中水的温度和盐度鱼待治理水体中温度和盐度相一致。

采用本发明的方法,使得鱼苗能够逐渐适应待治理水体的温度和盐度,避免鱼苗进入待治理水体中发生应激反应死亡,提高鱼苗的存活率和暂养成活率。

下面,通过1个实施例对本发明进行详细说明。

实施例1以被污染的乌梁素海为例

s1、检测当前水体质量及主要污染物的含量,详见表1(表1中所有的含量均为mg/l),该水体符合渔业养殖标准。

s2、乌梁素海中主要水生植物为狐尾藻,沉水植物年产量为700万吨以上(鲜重),每年的6~9月是其疯长期,容易出现水体中毒,本实施例中选择从2500km以外运输的草鱼作为食草鱼。

s3、根据当地气候,选择2至4月份,按120天内消除水生植物可食用部分的要求,向每万亩的水草区域投放规格为0.75kg/尾的草鱼,草鱼牧食狐尾藻后当年重量的净增量达1~2kg/尾,第二年草鱼重量的净增量达2~3kg/尾,每净增长1kg草鱼可消耗鲜狐尾藻42~45kg,在次年6月份前可以完全控制狐尾藻的再生。

在草鱼生长过程中,实时监测温度和水底有毒物质的含量,及时投入解毒制剂,保持水体中氧气含量高于5mg/l。

s4、待水生植物可食用部分完全被食用后,在温度高于20℃的条件下向水体中按比例为250g/亩投放益生菌,投放频率为7天/次,消解水生植物不可食用的部分。

s5、向牧草后的区域每亩投放5~6尾花鲢、1~2尾白鲢,放养规格为0.75kg/尾以上,当年净增重可达1.25kg以上,次年净增重可达2kg以上,有效控制了乌梁素海富营养物质的积累。

同时,向牧草后的区域投放了黄河鲤鱼、密鲴、鲫鱼等有机碎屑食性和杂食性鱼类,制定了相应的产卵场保护和限制性捕捞措施,经过四年的持续投放,这类鱼的生态保有量已达1100万斤以上,而且已观测到大量的2~3次的不同繁殖个体,奠定了其稳定的生态位群落。

s6、待水体中的氮、磷和有机物含量达到正常值后,向水体中投放青虾、河蟹和食鱼性鱼类,以提高生态渔业效益,结果表明,青虾在乌梁素海能形成自然繁殖种群,河蟹在乌梁素海增重倍数可达5倍以上,而且品质优良。

待乌梁素海养殖功能恢的后期复,小型野杂鱼大量繁衍,既影响乌梁素海渔业经营效果,也影响到治水的效果,为此,向水体中投放了凶猛性鱼类鳜鱼、狗鱼、五道黑等品种,有效控制了小型野杂鱼的过度繁衍,提升了花白鲢的养殖空间,同时也丰富了乌梁素海鱼类产出品种。

表1,不同治理阶段水体中主要成分检测

本发明不局限于上述实施方式,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

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