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【发明授权】基于生物竞争原理的水域蓝藻处理方法及应用的装置_复旦大学_201811070277.6 

申请/专利权人:复旦大学

申请日:2018-09-13

公开(公告)日:2020-07-24

公开(公告)号:CN109205929B

主分类号:C02F9/14(20060101)

分类号:C02F9/14(20060101);C02F3/32(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2020.07.24#授权;2019.02.12#实质审查的生效;2019.01.15#公开

摘要:本发明公开了一种基于生物竞争原理的水域蓝藻处理方法及应用的装置,该方法中首先找到蓝藻最容易富集的区域,即水域凹岸处,在该区域周围设置拦藻网,在该区域内采用人工或者机械捕捞的方式快速、大量地清理蓝藻,在水域岸边栽种挺水植物,以便从根本上改善水质,还需要在更大面积的并在该水域中布置处理罐,通过密集设置的处理罐逐渐杀死蓝藻,并且收集死亡的蓝藻,防止死亡的蓝藻继续污染水域,并安照预定规律收集处理所述处理罐,以便于处理罐的循环使用。

主权项:1.一种基于生物竞争原理的水域蓝藻处理方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:步骤1:在水域边缘选择捕捞点1,在岸边挖掘沉降池2,将蓝藻从捕捞点1抽取至沉降池2;步骤2:在水域表面,围绕捕捞点1设置拦藻网3;步骤3:沿着凹岸水边栽种水生植物4;在所述捕捞点1上游水域中布置处理罐5,所述处理罐5悬浮在水域中,且所述处理罐5至少有一部分本体位于水面上方,在所述处理罐5上,在靠近水面的侧壁上开设有供蓝藻通过的进藻通道6,所述进藻通道6下方的侧壁密封;在水域的水面上横置有用于拦截所述处理罐5的栏杆7,通过所述栏杆7使得所述处理罐5停留在水域的特定区域;在所述栏杆7上开设有可关闭的豁口8,所述处理罐5可在水流的作用下依次从豁口8中穿出,并进入到由拦藻网3围绕而成的捕捞区域内进行集中处理;当所述处理罐5从所述豁口8中穿出时,关闭所述处理罐5上的进藻通道6,使得处理罐的侧壁完全封闭,不会造成二次污染;在所述处理罐5外部设置有环状的支撑浮圈9;在所述处理罐5上设置有连杆51,所述连杆51一端与处理罐5相连,另一端与支撑浮圈9相连;所述连杆51位于水面以下,在所述连杆51上还可以附着有沉水植物;在所述处理罐5外部还设置有附着杆52,所述附着杆52呈细杆状,也用于附着沉水植物。

全文数据:基于生物竞争原理的水域蓝藻处理方法及应用的装置技术领域本发明涉及蓝藻水华治理方法,尤其是一种基于生物竞争原理的水域蓝藻处理方法,还涉及该方法中应用的蓝藻处理装置。背景技术水华是水体富营养化状态下生态平衡破坏的集中体现,在我国以蓝藻水华最为常见。蓝藻也称蓝绿藻、蓝细菌,含有光合色素如叶绿素a和捕光色素藻胆蛋白,能进行放氧光合作用。蓝藻形态差异较大,已知有球状、杆状单细胞丝状聚合物细胞链两种形体。绝大多数蓝藻个体直径和宽度为3~10μm,当许多个个体聚集在一起时,可形成肉眼可见的群体。蓝藻对水体的破坏性和对人体的毒害性都是极大的,我国每年都要投入巨大的人力物力来清理蓝藻,多个相关部门单位针对当地的水化规模、特点及具体环境等情况采取多种应对处理措施,例如采用引水换水、底泥疏浚、围隔拦截等工程处理方式,又如采用硫酸铜、高锰酸盐、硫酸铝、高铁酸盐复合药剂、液氯等化学试剂,或者蓝藻生物抑制剂等生物制剂进行蓝藻处理;目前常用的这些处理方法都能够在一定程度上缓解蓝藻的危害,但是也都具有其各自的缺点;另外,湖泊藻类死亡后不断向湖底沉积,不断地腐烂分解,也会消耗深层水体大量溶解氧,严重时可能使深层水体溶解氧消耗殆尽而呈厌氧状态,使得需氧生物难以生存,甚至导致水中鱼类大批窒息死亡、水产资源遭到破坏。这种厌氧状态,可以触发或者加速底泥积累的营养物质释放,造成水体营养物质的更高负荷,形成富营养化水体的恶性循环,这种水体腐化变质最终导致湖泊老化和衰亡,所以目前的一些常见处理方式中虽然能够大批量杀死蓝藻,但是不能及时地将蓝藻收集起来,没能从根本上解除蓝藻带来的危害。由于上述原因,本发明人对现有的蓝藻治理方法做了深入研究,设计出一种基于生物竞争原理的,能够克服先有技术缺陷的蓝藻处理方法。发明内容为了克服上述问题,本发明人进行了锐意研究,设计出一种基于生物竞争原理的水域蓝藻处理方法,该方法中首先找到蓝藻最容易富集的区域,即水域凹岸处,在该区域周围设置拦藻网,在该区域内采用人工或者机械捕捞的方式快速、大量地清理蓝藻,在水域岸边栽种挺水植物,以便从根本上改善水质,还需要在更大面积的水域中布置处理罐,通过密集设置的处理罐逐渐杀死蓝藻,并且收集死亡的蓝藻,防止死亡的蓝藻继续污染水域,并安照预定规律收集处理所述处理罐,以便于处理罐的循环使用,从而完成本发明。具体来说,本发明的目的在于提供一种基于生物竞争原理的水域蓝藻处理方法,该方法包括如下步骤:步骤1:在水域的凹岸选择蓝藻最为集中的区域作为捕捞点1,在岸边挖掘沉降池2,将蓝藻从捕捞点1抽取至沉降池2;步骤2:在水域表面,围绕捕捞点1设置拦藻网3;步骤3:沿着凹岸水边栽种水生植物4。其中,所述步骤1包括如下子步骤:子步骤1,根据水文资料找到水域凹岸,子步骤2,在水域凹岸上,沿着岸边每隔预定距离选择一个采样点,并在采样点处采集水样,步骤3,检测分析各个采样点的水样中氮元素和磷元素的含量,并根据氮元素和磷元素含量在岸边设置捕捞点;优选地,所述捕捞点有多个。其中,在所述捕捞点1上游水域中布置处理罐5,所述处理罐5悬浮在水域中,且所述处理罐5至少有一部分本体位于水面上方,在所述处理罐5上,在靠近水面的侧壁上开设有供蓝藻通过的进藻通道6,所述进藻通道6下方的侧壁密封。其中,所述处理罐5顶部敞口,在所述处理罐5中种植水生植物。其中,所述水生植物为当地优势物种,如挺水植物。其中,在水域的水面上横置有用于拦截所述处理罐5的栏杆7,通过所述栏杆7使得所述处理罐5停留在水域的特定区域。其中,在所述栏杆7上开设有可关闭的豁口8,所述处理罐5可在水流的作用下依次从豁口8中穿出。其中,在所述处理罐5外部设置有环状的支撑浮圈9;优选地,所述豁口8的内径尺寸大于所述支撑浮圈9的外径尺寸。其中,当所述处理罐5从所述豁口8中穿出时,关闭所述处理罐5上的进藻通道6。其中,在所述捕捞点1的下游回收所述处理罐5,在清空所述处理罐5后继续将之投放到捕捞点1的上游。本发明还提供一种基于生物竞争原理的水域蓝藻处理装置,该装置包括上文中基于生物竞争原理的水域蓝藻处理方法所用的处理罐。本发明所具有的有益效果包括:1根据本发明提供的基于生物竞争原理的水域蓝藻处理方法既能够实时、高效地清理已经富集的蓝藻,还能够在更大的水域范围内持续蓝藻的清理工作,而且通过岸边种植挺水植物来改善水质,进而从根本上解决蓝藻带来的安全隐患;2根据本发明提供的基于生物竞争原理的水域蓝藻处理方法中通过处理罐来杀死蓝藻,同时盛装被杀死的蓝藻,防止死亡的蓝藻继续污染水域,使得整体蓝藻处理方式的更为科学合理,能够极大程度地降低蓝藻带来的危害。附图说明图1示出根据本发明一种优选实施方式的水域蓝藻处理方法的水域整体示意图;图2示出根据本发明一种优选实施方式的水域蓝藻处理方法的处理罐结构示意图。附图标号说明:1-捕捞点2-沉降池3-拦藻网4-水生植物5-处理罐51-连杆52-附着杆6-进藻通道7-栏杆8-豁口9-支撑浮圈10-挡板门11-连接圈12-水渠13-输送带具体实施方式下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明,本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面,但是除非特别指出,不必按比例绘制附图。根据本发明提供的一种基于生物竞争原理的水域蓝藻处理方法,如图1中所示,该方法包括如下步骤:步骤1:在水域的凹岸选择蓝藻最为集中的区域作为捕捞点1,在岸边挖掘沉降池2,将蓝藻从捕捞点1抽取至沉降池2;步骤2:在水域表面,围绕捕捞点1设置拦藻网3;步骤3:沿着凹岸水边栽种水生植物4。本发明中所述的水域主要包括江、河、湖等内陆水域,所述凹岸是本领域中的常用术语,河流曲流的内弯环抱处叫凸岸,外弯处叫凹岸,河水流经弯曲河道,受离心力作用,表层水流偏向凹岸,底部水流由凹岸流向凸岸,形成弯道环流,所以蓝藻极易在凹岸汇集。本发明中上述步骤1、步骤2和步骤3并没有时间上的先后顺序,都需要持续工作较长时间才能显示出成效,所述步骤1包括如下子步骤:子步骤1,根据水文资料找到水域凹岸,所述水文资料包括该水域的历史记载,可以推断出该水域的改道及侵蚀情况,子步骤2,在水域凹岸上,沿着岸边每隔预定距离选择一个采样点,并在采样点处采集水样,该预定距离优选为5-10米,需要根据凹岸的整体长度来适当调整;步骤3,检测分析各个采样点的水样中氮元素和磷元素的含量,并根据氮元素和磷元素含量在岸边设置捕捞点,所述捕捞点有多个,所述捕捞点设置在氮元素和磷元素总含量较高的区域,并且各个捕捞点之间留有一定的间隔。所述捕捞点处的蓝藻密度较大,可以采用机械手段将之抽取至沉降池,也可以由人工来捞取、转移蓝藻,如中国专利2015205131697一种蓝藻处理系统中给出的捕捞抽取设备;在一个优选的实施方式中,如图1和图2中所述,在所述捕捞点1上游水域中布置处理罐5,所述处理罐5悬浮在水域中,且所述处理罐5至少有一部分本体位于水面上方,在所述处理罐5上,在靠近水面的侧壁上开设有供蓝藻通过的进藻通道6,所述进藻通道6下方的侧壁密封。由于蓝藻大部分位于水面表层,所述处理罐也位于水面表层,且其上的进藻通道6刚好与水域中的蓝藻接触,从而使得蓝藻能够自然地进入到处理罐5中,蓝藻在处理罐中被杀死后自然会落入到处理罐5的底部,并存储起来,直至人工清理该处理罐时,所以在处理罐中被杀死的蓝藻不能继续污染水域。所述处理罐的数量需要较多,其具体数量需要根据水域的面积和蓝藻泛滥程度来确定,优选地需要将处理罐布满水域。在一个优选的实施方式中,所述处理罐5顶部敞口,在所述处理罐5中种植水生植物看,通过水生植物的生物竞争杀死蓝藻,死亡的蓝藻就集中在了处理罐的内部底部,并且由于处理罐下方侧部封闭,不能从处理罐中溢出。优选地,本发明中所述的水生植物为当地优势物种,如芦、蒲草、荸荠、莲、水芹、茭白荀、荷花、香蒲等挺水植物,还可以选择菖蒲,该优势物种可以同时选择多种,且要求具有易活、耐污、根系发达等特点,再根据实际情况对其进行合理搭配,例如,在中国滇池治理中选用的菖蒲、芦苇、水芹等植物搭配。在一个优选的实施方式中,在所述处理罐中还可以放在化学或者生物药剂,通过药剂杀死蓝藻或者缩短蓝藻的寿命。在一个优选的实施方式中,如图1中所示,在水域的水面上横置有用于拦截所述处理罐5的栏杆7,通过所述栏杆7使得所述处理罐5停留在水域的特定区域,优选地,所述栏杆阻止处理罐随着水流流动,使得处理罐停留在水面上一定时间,具体停留时间需要根据处理罐中植物数量或者药剂的种类来设计,一般至多停留一至三天,就开始逐步更新处理罐。优选地,如图1中所述,在所述栏杆7上开设有可关闭的豁口8,所述处理罐5可在水流的作用下依次从豁口8中穿出。所述豁口8可以有多个,每个豁口8只能允许单个处理罐依次通过,不能多个处理罐同时通过;在一个优选的实施方式中,如图2中所示,在所述处理罐5外部设置有环状的支撑浮圈9;优选地,所述豁口8的内径尺寸大于所述支撑浮圈9的外径尺寸。优选地,所述支撑浮圈9由不吸水的轻质弹性材料制成,如高分子聚合物等;所述支撑浮圈9即可以为处理罐提供足够的浮力,还可以使得相邻两个处理罐之间留有一定的间隙,避免处理罐完全封闭水域表面,另外,通过设置支撑浮圈9还可以有效地防止处理罐侧翻,确保处理罐一直处于竖直状态,处理罐内的蓝藻,尤其是死亡的蓝藻不能自行流出;在一个优选的实施方式中,在所述处理罐5上设置有连杆51,所述连杆51一端与处理罐5相连,另一端与支撑浮圈9相连。所述连杆51设置有多个,通过所述多个连杆51使得处理罐5和支撑浮圈9固接为一体结构。所述连杆51位于水面以下,在所述连杆51上还可以附着有沉水植物;优选地,在所述处理罐5外部还设置有附着杆52,所述附着杆52呈细杆状,也用于附着沉水植物;通过所述沉水植物能够进一步净化水质,以生物竞争的方式压缩蓝藻的生存空间;本发明中所述的沉水植物包括金鱼藻、车轮藻、狸藻和眼子菜等多种植物中的一种或多种,可以根据实际需要具体选择;所述支撑浮圈9的上半部分漂浮在水面上,其下半部分位于水面以下,从而将浮在水面上的位于支撑浮圈9内圈的蓝藻与外部的蓝藻隔离开,待内圈的蓝藻被杀死一部分以后,阳光能够照射到水面下方的沉水植物,便于沉水植物进行光合作用。在一个优选的实施方式中,当所述处理罐5从所述豁口8中穿出时,关闭所述处理罐5上的进藻通道6,使得处理罐的侧壁完全封闭,不会造成二次污染。进一步优选地,如图2中所示,在所述处理罐5内部设置有多个与进藻通道6相配合的挡板门10,优选地,所述挡板门10的数量与进藻通道6的数量相同,所述挡板门10的高度略高于进藻通道6的高度,所述挡板门10的宽度略大于进藻通道6的宽度,相邻两个进藻通道6之间的距离值大于或等于挡板门10的宽度值,所述挡板门10分布在各个进藻通道6之间;在所述处理罐5内部还设置有连接圈11,各个挡板门10都与连接圈11相连,所述连接圈11用于控制所述挡板门10转动或者平移,以便于通过挡板门遮盖所述进藻通道6;进一步优选地,在所述栏杆7上的豁口8处设置控制信号发射装置,如红外线发射装置、电磁信号发射装置等等,在所述处理罐5上设置有控制信号接收装置,用以接收所述控制信号发射装置发出的信号,并在接收到该信号后控制连接圈11带动挡板门10移动,进而遮挡封闭进藻通道6。在一个优选的实施方式中,处理罐5从豁口8中穿出,并进入到由拦藻网3围绕而成的捕捞区域内进行集中处理,具体来说,在所述捕捞区域中回收所述处理罐5,将处理罐5中的蓝藻倾倒至沉降池2,并继续将处理罐5投放到捕捞点1的上游。具体来说,如图1中所示,在岸边挖掘有水渠12,所述水渠内水流的流动方向与所述水域中水流的流动方向相反;所述处理罐5在沉降池2中处理完成后可以直接放置到附近的水渠12中,在水渠的水流作用下流动水域的上游,在所述上游,在水渠的末端设置有输送带13,通过所述输送带13将水渠中的处理罐5输送至水域中,以便实现处理罐5的循环利用。优选地,在水渠末端还设置有水泵,其用于实时将水渠中的水抽取至水域中,以便水池中的水可以持续不断地从沉降池附近流动至水域上游。由于所述处理罐5的数量较多,可以在上游投放一定数量的处理罐后,即开启豁口8,逐个放出处理罐,而不必检查处理罐中蓝藻的含量,即使开始阶段放出的处理罐中蓝藻含量较低,后续放出的处理罐中的蓝藻数量会越来越多,从而使得处理罐循环使用工作。在所述处理罐5上还设置有挡板门10的开启开关,使用者在清理干净处理罐内的蓝藻后,可以通过手动控制该开启开关来移动挡板门10,使得进藻通道6再次开启。本发明还提供一种基于生物竞争原理的水域蓝藻处理装置,该装置具体来说包括上文中所述的基于生物竞争原理的水域蓝藻处理方法所用的处理罐。在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“外”“前”“后”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。实施例:面积约为120万平方米,水深为4~8米的有淡水补充的水域,每年夏季都会爆发蓝藻水华,无鱼类生存;对该水域做蓝藻治理工作,采用本发明提供的方法,在蓝藻爆发季节,根据水文资料选择该水域的凹岸,在凹岸中选择捕捞点,并在捕捞点附近的岸边挖掘沉降池,通过机械手段从捕捞点捞取蓝藻送入至沉降池,在捕捞点外围的水域表面上设置拦藻网,沿着凹岸水边栽种水生植物,在捕捞点上游布置三千至四千个处理罐,并持续循环输送该处理罐,连续处理两周时间后,水域中的蓝藻数量明显降低,水体颜色由绿色变为透明色;继续处理满一整年,第二年该水域无蓝藻水华爆发,由水体达到3类水质要求,可进行水产养殖。以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明,不过这些实施方式仅是范例性的,仅起到说明性的作用。在此基础上,可以对本发明进行多种替换和改进,这些均落入本发明的保护范围内。

权利要求:1.一种基于生物竞争原理的水域蓝藻处理方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:步骤1:在水域边缘选择捕捞点1,在岸边挖掘沉降池2,将蓝藻从捕捞点1抽取至沉降池2;步骤2:在水域表面,围绕捕捞点1设置拦藻网3;步骤3:沿着凹岸水边栽种水生植物4。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤1包括如下子步骤:子步骤1,根据水文资料找到水域凹岸,子步骤2,在水域凹岸上,沿着岸边每隔预定距离选择一个采样点,并在采样点处采集水样,步骤3,检测分析各个采样点的水流、常规风向、蓝藻密度等,并根据蓝藻聚集效果在岸边设置捕捞点;优选地,所述捕捞点有多个。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述捕捞点1上游水域中布置处理罐5,所述处理罐5悬浮在水域中,且所述处理罐5至少有一部分本体位于水面上方,在所述处理罐5上,在靠近水面的侧壁上开设有供蓝藻通过的进藻通道6,所述进藻通道6下方的侧壁密封;优选地,所述处理罐5顶部敞口,在所述处理罐5中种植水生植物。4.根据权利要求1-3之一所述的方法,其特征在于,所述水生植物为当地优势物种。5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在水域的水面上横置有用于拦截所述处理罐5的栏杆7,通过所述栏杆7使得所述处理罐5停留在水域的特定区域。6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,在所述栏杆7上开设有可关闭的豁口8,所述处理罐5可在水流的作用下依次从豁口8中穿出,并进入到由拦藻网3围绕而成的捕捞区域内进行集中处理。7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,在所述处理罐5外部设置有环状的支撑浮圈9;优选地,所述豁口8的内径尺寸大于所述支撑浮圈9的外径尺寸。8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,当所述处理罐5从所述豁口8中穿出时,关闭所述处理罐5上的进藻通道6。9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,在所述捕捞区域中回收所述处理罐5,将处理罐5中的蓝藻倾倒至沉降池2,并继续将处理罐5投放到捕捞点1的上游。10.基于生物竞争原理的水域蓝藻处理装置,其特征在于,该装置包括权利要求1-9中任一项基于生物竞争原理的水域蓝藻处理方法所用的处理罐。

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