专利名称：一种收集蓝藻净化水质的方法
技术领域：
本发明涉及湖泊水质治理方法，具体地说是一种生态治理湖泊蓝藻、净化水体水质的方法。
背景技术：
经典的“生物操纵”依靠浮游动物控制藻类。在浅水湖泊，浮游动物摄食藻类后很快分解释放又进入物质循环，藻类被浮游动物摄食后N、P没有离开生态系统；在我国的大型浅水湖泊浮游动物的数量一般并不多，浮游动物对浮游植物摄食压力不大；浮游动物也不能有效控制丝状藻类和形成群体的蓝藻水华。此外，浮游动物是浮游植物和鱼类等经济水生动物之间重要的营养通道。如果不利用浮游动物，浮游植物的能量就不会被非浮游植物食性水生动物利用。“非经典生物操纵”控制蓝藻水华是可以做到的，但控制所有藻类和降低N、P治理湖泊富营养化是很难做到的。并且，在大型湖泊进行鱼类控藻存在如下问题1)难以在大型湖泊实施以巢湖为例，巢湖的水量达到25亿m3。如果按照50g/m3 鱼类密度标准需要12-15万吨鲢、鳙鱼才可以控藻，显然这是不可能的；2)大型富营养化湖泊蓝藻的分布是不均勻的。在蓝藻严重堆积区域，因氧气等条件的恶化并不适合鱼类生存。那么可能会产生这样的情况蓝藻需要控制的区域鱼类可能较少，起不到控制效果；3)不同的鱼类密度会对浮游植物产生相反的影响。并非放养鲢、鳙鱼就可以控制蓝藻，如果达不到阈值密度可能会导致蓝藻增加；4)鱼类可以控制蓝藻，但不能控制所有藻类，也不能削减N、P治理富营养化，更不能形成稳定良性生态系统。如图4所示。鱼类控藻的根本问题是，鱼类摄食藻类后N、P和藻粪基本没有离开生态系统。传统网箱养鱼的目的是利用天然饵料生物和水体空间生产鱼类，其布设方式、品种选择、放养密度等技术措施并不是针对控制蓝藻的。现有改善水质所用的浮床技术单一，且一般很难在风浪很大的开敞水域进行，单一的水质净化技术可以解决某个问题，但很少能从生态系统结构与功能的角度进行针对性设计。目前的很多水域生态恢复措施由于无法或较少直接获得经济效益，而不能维持生态修复工程设施的再运转。
发明内容
本发明是为了解决现有技术存在的不足之处，提供一种收集蓝藻净化水质方法， 能有效削减N、p在水体内富营养化，而且在生态修复的同时可以直接获得经济效益。本发明解决技术问题采用如下方案一种收集蓝藻净化水质方法，采用在水体内放养食藻鱼类，其特征在于，食藻鱼类被放养在网箱中，网箱有多个，在每个网箱的底部设置由密网制成的藻粪收集器，在网箱所在水域边界设置一个鱼类漂浮藻粪拦截网，通过鱼类摄食藻类来治理净化水体，同时将食藻鱼类产生的藻粪通过拦截网及藻粪收集器进行拦截收集。 本发明的一种收集蓝藻净化水质方法，其特点还在于，所述网箱在水域内呈多环形分布，并在网箱的环与环之间设置种植有水生植物的浮岛。所述漂浮藻粪拦截网由外围网片和一个可随水位变化人工调节的位于水气临界区域的密眼网片构成。与已有技术相比，本发明的有益效果体现在1、本发明通过在局部水域通过设置鱼类藻粪拦截网、鱼类拦截捕获蓝藻模块、生态浮岛水质净化模块，以有效控制水源地蓝藻生物量，有效减少水体中的N、P含量，改善水质、提高用水安全、并且在经济上能获得循环支撑。2、本发明针对鱼类控藻中藻粪漂移、污染水质等问题，设置鱼类藻粪拦截网、藻粪收集器以对鱼类藻粪进行拦截和收集，避免鱼类藻粪对水体的二次污染，收集的藻粪可以加工成生物肥料或直接作为种植肥料。3、本发明在生态修复及水质改善的同时，可以从食藻鱼类身上直接获得经济效益，以维持生态修复工程及设施的再运转。
图1是本发明生态治理净化水体水质系统构成图。图2是本发明藻粪拦截网局部示意图。图3是本发明带藻粪收集器的鱼网箱示意图。图4是现有技术治理湖泊富营养化水体中N、P去向示意图。图5是本发明治理湖泊富营养化水体N、P去向示意图。图中标号1外围网片、2内围网片、3网箱、4浮岛、5密眼网片、6藻粪收集器。以下通过实施例对本发明技术方案做进一步说明。
具体实施例方式—种收集蓝藻净化水质方法，采用在水体内放养食藻鱼类，食藻鱼类被放养在网箱中3，网箱有多个，在水域内呈多环形层次分布，在每个网箱2的底部设置由密网制成的藻粪收集器6，在网箱所在水域边界设置一个鱼类漂浮藻粪拦截网，漂浮藻粪拦截网由外围网片1、内围网片2和一个设置在内围网片上可随水位变化人工调节的位于水气临界区域的密眼网片5构成，通过鱼类摄食藻类来治理净化水体，同时将食藻鱼类产生的藻粪通过拦截网及藻粪收集器进行拦截收集。为了进一步控制蓝藻、吸收氮磷、净化水体水质；提供浮游动物和水生动物栖息与保护场所，在网箱2的环与环之间设置种植有水生植物的浮岛 4。实施方案生态治理净化水体水质系统，由鱼类藻粪拦截网、鱼类拦截捕获蓝藻模块、生态浮岛水质净化模块组成。选择一块水域为中试区，其边长为130m的正方形，面积为16900m2。 各个部分的功能定位和解决的关键问题、设计参数与安装方法如下1、鱼类藻粪拦截网
(1)功能定位和解决的关键问题确定中试区边界，便于进行生物组成调控和生态系统设计；阻止鱼类藻粪漂移，便于机械收集；消浪，便于安装内部结构。(2)设计参数与安装方法边界网用网片分内外两层进行环行布设，形成一个边长为130m的正方形区域； 外层边长130m，内层边长110m，内外层网片间隔IOm ；网片高4m，目大a = 1cm。鱼类藻粪拦截网在内网片上加一个可随水位变化人工调节的密眼网片；密眼网片高度150cm，目大a = Imm ；密眼网片附着在单元外围围网上，水面上50cm、水面下100cm， 密眼网片可根据水位变化随时调整高度。2、鱼类拦截捕获蓝藻模块(1)功能定位和解决的关键问题在鱼类藻粪拦截网形成的正方形中试区内，利用高密度鱼类进行多层拦截捕获蓝藻形成低藻区域；消浪，便于安装内部生态浮岛水质净化模块；加装鱼类粪便收集器，便于人工或机械收集；形成鱼类产品用于支撑中试区建设和维持运转。(2)设计参数与安装方法鱼类拦截捕获蓝藻模块由若干单个鱼类拦截捕获蓝藻箱排列组成；在鱼类藻粪拦截网形成的正方形区域内，用鱼类拦截捕获蓝藻箱进行环形多层布设，由120只鱼类拦截捕获蓝藻网箱组成，形成正方形低藻区域，鱼类拦截捕获蓝藻箱鱼类拦截捕获蓝藻箱规格为4X6X3m，用目大a = Icm聚乙烯网片制作而成；鱼类藻粪收集器鱼类藻粪收集器由四片三角形密眼网片缝制成漏斗形，密眼网片网目a = 1mm，三角形网片上边和网箱边长等长、高度200cm 300cm ；藻粪收集器加挂在鱼类拦截捕获蓝藻网箱底；鱼类品种和密度每个24m2的鱼类拦截捕获蓝藻箱放养鲢、鳙鱼或罗非鱼，3月份或5月份初始鱼类密度按照> 50kg，中试区内120个鱼类拦截捕获蓝藻箱总鱼类生物量为 6000kg ；在10 11月底，每个鱼类拦截捕获蓝藻箱的鱼类密度达到> 350kg，总鱼类生物量> 42000kg。3、生态浮岛水质净化模块(1)功能定位和解决的关键问题在鱼类拦截捕获蓝藻模块形成的低藻区域里，进一步控制蓝藻、吸收氮磷、净化水 体水质；提供浮游动物和水生动物栖息与保护场所，便于调控生物组成，进行生态系统设计。(2)设计参数与安装方法生态浮岛水质净化模块是由若干单个生态浮岛排列组成；设置在网箱的环与环之间，生态浮岛分竹架式和软式两类，规格有lXlm、2X3m和4X6m三种；竹架式生态浮岛用毛竹制作而成；软式生态浮岛用网片制作而成。生态浮岛植物种类水花生、水葫芦、水芹菜等。从初步结果看，水花生效果最好。生态浮岛水质净化模块面积占整体单元面积比例按照约10% 20%、设计冲试进行的匹配比例约为10%。整个系统在二零一零年四月搭建完成并进行试验。
具体效果如下 1、鱼类藻粪拦截网具体效果设计安装的鱼类藻粪拦截网可以有效拦截漂浮部分鱼类藻粪，在鱼类藻粪拦截网外围水域没有发现漂浮的鱼类藻粪。并且漂浮的鱼类藻粪便于收集。确定局部水域边界，便于项目开展和管理，进行生物组成调控和生态系统设计；中试区内风浪明显减小，为浮床安装提供了有利条件。2、鱼类拦截捕获蓝藻模块具体效果鱼类拦截捕获蓝藻模块可以在局部水域有效去除蓝藻、形成低藻区域，叶绿素a、 SD、TN、TP均有明显好转。风浪明显减小消浪作用明显，安装的内部生态浮岛水质净化模块可以正常运行。比较发现，用于控制蓝藻又要兼顾经济效益的合适鱼类罗非鱼最好，其次是鳙鱼。3、实施后各参数结果1)鱼类摄食过滤蓝藻结果中试结果一个中试区鱼类净产量为9093. 4kg，摄食过滤蓝藻推算值约400t/年； 折合2000kg/天。正常运转情况下预计一个中试区鱼类净产量为36000kg，摄食过滤蓝藻推算值约1600t/年；折合8000kg/天。2)鱼类藻粪收集量试验结果推算一个中试区可收集藻粪量300 400t/年、平均1500 2000Kg/天。正常运转情况下一个中试区可收集藻粪量约IOOOt/年，平均4500 5000kg/天。3)各项理化指标叶绿素a 在4月份鱼类放养初期，单元内外变化不明显；在5-6月份期间，中试区内外变化开始明显中试区内叶绿素a是中试区外湖水的36. 33 % 士 14. 40 %、57. 54 % 士 12. 16% ；在7月 11月份，中试区内叶绿素a是中试区外的57. 54% 82. 14%。SD:除8月份洪水位较高外，正常情况下，其余月份中试区内透明度比中试区外提高了 3cm 11. 25cm、10% 20%。TN 在4月份鱼类放养初期，中试区内外TN变化不明显；8月份洪水位时出现异常，其余月份中试区内外TN变化开始明显中试区内TN比中试区外湖水下降10% 43%。TP 在4月份鱼类放养初期，中试区内外TP变化不明显；8月份洪水位时出现异常，其余月份中试区内外TN变化开始明显中试区内TN比中试区外湖水下降17% 26%。4)鱼类固定氮磷量试验结果放养鱼类4100kg，合计毛产量13193. 4kg，净产量为9093. 4kg ；按照鱼肉含氮量3. 51 %、含磷量1 %计算，鱼类固定氮320kg、磷90kg。如果不被人为破坏，正常运转情况下预计一个中试区鱼类净产量40062kg ；鱼类固定氮1400kg、磷400kg。5)巢湖鲢、鳙鱼藻粪的漂浮性和稳定性为弄清巢湖中鲢、鳙鱼排出藻粪的沉浮状态，2010年6月份进行了试验。通过鲢鱼和鳙鱼自然排出藻粪进行漂浮试验发现，鲢鱼自然排出藻粪的漂浮率为19. 00% 士4. 65% ；鳙鱼自然排出藻粪的漂浮率为21. 30% 士5. 74%。鲢鱼和鳙鱼自然排出藻粪在水中具有较好的稳定性，团块状藻粪在静水中12h 后，鲢鱼藻粪的团块状比例为50.77 % 士 6. 71% ；鳙鱼藻粪的团块状比例为50.65 % 士 10. 66%。结论鲢鱼和鳙鱼的藻粪漂浮率在10% 25%。鲢鱼和鳙鱼藻粪在水中12小时， 团块状藻粪的比率在20 % 60 %。6)鱼类对蓝藻消化率分析结果表明罗非鱼对蓝藻消化率为41. 55士25. 19% ；花鲢对蓝藻消化率为 35. 37士8. 22% ；白鲢对蓝藻消化率为27. 19士8. 54%。7)合适的鱼类种类本发明的根本目的是控制蓝藻净化水体水质，但也要兼顾生产鱼类取得经济效益。为此确定了合适鱼类种类的标准首先是控制蓝藻，其次才是生产鱼类。以此为标准进行评估发现罗非鱼可以高效率的利用蓝藻，不仅摄食量大，鱼类生长的群体增肉倍数达到 7 ；鲢、鳙可以大量摄食蓝藻，形成的藻粪散失较少，也易于收集；但鳙生长的群体增肉倍数达到4 4. 5，鲢生长的群体增肉倍数达到2. 5 3，要低于罗非鱼；总体比较发现，用于控制蓝藻又要兼顾经济效益的合适鱼类罗非鱼最好，其次是鳙鱼。8)经济效益试验结果一个中试区鱼类产值10. 55万元，去除鱼类苗种成本后利润7. 27万元；正常运转情况下一个中试区鱼类产值可达32. 05万元，去除鱼类苗种成本后的利润27. 25万元，去除总折旧成本后的利润17. 05万元。
权利要求
1.一种收集蓝藻净化水质的方法，采用在水体内放养食藻鱼类，其特征在于，食藻鱼类被放养在网箱中(3)，网箱有多个，在每个网箱(2)的底部设置由密网制成的鱼类藻粪收集器(6)，在网箱所在水域边界设置一个鱼类漂浮藻粪拦截网，通过鱼类摄食藻类来治理净化水体，同时将食藻鱼类产生的藻粪通过拦截网及藻粪收集器进行拦截收集。
2.根据权利要求1所述的一种收集蓝藻净化水质的方法，其特征在于，所述网箱(2)在水域内呈多环形层次分布，并在网箱的环与环之间设置种植有水生植物的浮岛(4)。
3.根据权利要求1或2所述的一种收集蓝藻净化水质的方法，其特征在于，所述漂浮藻粪拦截网由外围网片(1)、内围网片(2)和一个设置在内围网片上可随水位变化人工调节的位于水气临界区域的密眼网片(5)构成。
全文摘要
本发明公开了一种收集蓝藻净化水质的方法，采用在水体内放养食藻鱼类，其特征在于，在控藻水域内设置多个均匀分布的用于放养食藻鱼类的网箱，在每个网箱的底部设置由密网制成的鱼粪收集器，所述食藻鱼类被放养在网箱中，在网箱所在水域边界设置一个鱼类漂浮藻粪拦截网。本发明通过在局部水域通过设置鱼类藻粪拦截网、鱼类拦截捕获蓝藻模块、生态浮岛水质净化模块，以有效控制水源地蓝藻生物量，有效减少水体中的N、P含量，改善水质、提高用水安全、并且在经济上能获得循环支撑。
文档编号C02F3/32GK102219308SQ201110091530
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月12日 优先权日2011年4月12日
发明者刘恩生, 宋雪明, 张厚群, 彭开松, 鲍传和 申请人:安徽农业大学