專利名稱：：一種原位治理富營養化地表水的方法
技術領域：
：本發明涉及一種富營養化地表水資源化和生態治理的方法。技術背景近年來，我國生活污水的排放量逐年提高，二級污水處理廠的壓力也在不斷的提高，造成水體富營養化的潛在威脅。水體的富營養化已經逐漸成為當代許多國家政府和公眾最為關注的問題之一。據聯合國環境規劃署(UNEP)的一項調査表明，在全球范圍內30%—40%的湖泊和水庫遭受了不同程度富營養化的影響。在我國131個主要湖泊中，已達富營養程度的湖泊有67個，占51.2%;在39個代表性水庫中，達富營養程度的有12座，占30%。現階段對富營養化的處理主要采用物理、化學和生物以及聯合方法。利用化學方法主要是在藻類爆發時期利用化學藥品來殺死藻類或者是利用其化學成分促進水體的自凈能力。物理方法主要是運用有吸附作用的基質來吸附水中的氮磷等營養物質或者是水中的藻類等大量繁殖所產生的影響水質的物質。生物方法是一種環境友好的、能夠徹底進行有效處理的、而且成本低廉的方法，有微生物方法和植物-微生物修復之分。通過栽種植物，一方面植物可以吸收水體中氮磷，另一方面還為微生物提供載體和有機營養物質，同時植物的根還可以起到吸附水體中的營養物質的作用，而且植物本身容易降解，不會造成二次污染，再加上有些植物可以作為工業和醫藥的原材料，因此利用植物修復的方法是當今發展的重要方向。此外，目前為止，利用富營養化水體作為營養資源來大規模生產飼料或經濟作物未見報道。主要原因(1)、富營養化水體pH較高，營養不平衡，很多有經濟價值的植物不能適應生長。因此，必須經過大量的篩選和實驗，才能找到對富營養化水體適應性強、生物量大、氮磷去除效率高、具有一定經濟效益的植物種質。(2)、適用于大規模生產的經濟有效的植物浮床載體技術沒有突破。至今多數研究者采用泡沬塑料板作為浮床，它不僅成本高，而且還有二次污染，不適宜于規模化生產。米仁(0^>Z3c2y7z/sj'a/^"為一年生禾本科植物是我國古老的一種糧藥兼用植物。由于米仁的生產潛力很大,對氮磷營養鹽的需求量也很大。同時米仁具有生長快、產量高、適應性強、糧藥兼用的特點，其體內富含蛋白質、礦物質、維生素及鐵鋅等微量元素，干草粗蛋白含量可高達20%以上，植株是詞養各種家畜和草食性魚類的優良飼草。米仁的種子含有特定成分是常用中藥，有利尿、健脾、補肺、祛濕熱、消水腫、排濃、止瀉等功效。因此，如果能克服在富營養化水體中種植米仁的難題，不僅可以解決生活污水的處理問題，還可以實現規模化種植米仁；因此具有重要的環境意義和很好的經濟價值，值得推廣。
發明內容本發明要解決的技術問題是提供一種原位治理富營養化地表水的方法，該方法利用特異植物--米仁能較快地去除富營養化水體中的氮磷，從而凈化水質，且不會產生二次污染。為了解決上述技術問題，本發明提供一種原位治理富營養化地表水的方法，包括以下步驟1)、載體制作在吸水性材料制成的封閉的扁平布袋內均勻設置泡沬顆粒形成苗床栽體；扁平布袋的高度為58cm;2)、米仁預培養將米仁種子浸在水中后，再置于培養箱內于2832'C的溫度下培養2226小時；3)、米仁二次培養將上述預培養處理后的米仁種子直接置于培養箱內，于2832"C的溫度下培養3438小時；4)、苗床制作將上述二次培養處理后的米仁種子按照24.525.5g干重/1112的比例均勻撒在己浸濕的苗床載體上進行培苗，制成草坪式的苗床；5)、治理富營養化地表水待上述苗床上的米仁長至710cm時，將所述苗床移入被治理水域表面，利用米仁的根系吸收水中過剩的氮磷營養鹽以及有機物質；每立方被治理水域放置0.20.3平方米所述苗床。在本發明的步驟2)中，每8小時左右換水一次。作為本發明方法的改進步驟5)后，待米仁長至90110cm時、或每隔3050天進行收割。作為本發明方法的進一步改進米仁的被收割高度為1525cm。作為本發明方法的進一步改進步驟l)中，每立方米扁平布袋內均勻設置50008000克泡沫顆粒。作為本發明方法的進一步改進先將苗床固定在能漂浮于水面的固定框架上，再將上述苗床放置于被治理水域表面。作為本發明方法的進一步改進扁平布袋的外層為網格狀尼龍布、內層為具有強吸水性的彈力纖維材料。本發明的原位治理富營養化地表水的方法，實質上是一種利用米仁去除富營養化水體中氮磷的方法。其利用人工載體水上種植米仁，通過米仁發達的根系大量吸收富營養化水體中的氮磷營養鹽，并向上運輸到植物根上部；定期或視米仁的生長高度進行收割，并將收割的地上部材料轉移到其他地方集中資源化處理，莖桿可作畜禽的飼料或作為培養蘑菇的原料。因此本發明的原位治理富營養化地表水的方法，可以從污水中帶走大量的氮磷營養鹽，從而凈化水質；同時還可以降低水體中COD，實現污水植物修復之目標。與傳統的治理方法相比，本發明的方法，在"環境-植物-動物-人類"之間建立良好的循環體系；無二次污染，且可綠化美化環境。本發明選用外層為網格狀尼龍布、內層為具有強吸水性的彈力纖維材料來制成載體，因此具有成本低、耐腐蝕、滲水強的特點，易于米仁的生長；保證了米仁在發芽時能提供足夠的水分。將苗床固定在固定框架上，能使苗床保持水平狀態，使苗床上的米仁能均勻生長。當被治理水域表面風浪大時，可將若干個固定框架捆綁在一起，可有效防止苗床被風浪翻倒的威脅。本發明的原位治理富營養化地表水的方法，還具有投資少、維護成本低、工程量適當、管理技術要求低等優點；所得的米仁進行資源化利用還可以帶來一定的經濟效益。本發明的原位治理富營養化地表水的方法，采用米仁這類環境適應性比較強的植物，在全國各地的被治理水域都適宜種植。經過我們試驗表明被治理水域中氮的濃度在0.520mg/L、磷的濃度在0.055mg/L、pH為5.09.0時，米仁都能正常生長，因此可以高效地吸收水體里過剩的氮磷。在時間方面，就杭州地區而言，采用本發明的原位治理富營養化地表水的方法，從4月份到11月份米仁都可以很好地生長；到了冬季收割(僅留根部)以后，用塑料大棚遮蓋后，第二年根部還可以生長。同時水上種植米仁這種綠色植物也是一種極具發展潛力的美化水域的景觀技術，治水的同時還可以帶給人們美好的視覺效果。為了證明本發明的原位治理富營養化地表水的方法實際治理效果，進行了如下的實際應用示例-示例1、處理污水取自浙江杭州某污水處理廠的尾水，作為重度富營養化水。按照本發明的原位治理富營養化地表水的方法進行污水處理稱為發明組，一個不設植物的空白對照(即不作任何處理)稱為對照組。每立方被治理水域放置0.3平方米所述草坪。發明組實驗進行約60天后水質有明顯改善TN減少87%，TP減少79。/。，具體數值見表l。此外，所收獲米仁的植物品質和安全指標均達到動物飼料標準，還可以為動物提供飼料。表l、米仁對重度富營養化水的凈化效果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表l中TN表示總氮、TP表示總磷、DP表示可溶性磷、NH4+-N表示氨氮、N02—-N表示亞硝態氮、CODcr表示化學需氧量，PH表示酸堿值。示例2、處理污水取自華家池水，作為中度富營養化水。按照本發明的治理富營養化水的方法進行處理稱為發明組，一個不設植物的空白對照(即不作任何處理)稱為對照組。每立方被治理水域放置O.27平方米所述米仁苗床。發明組實驗進行約70天后水質有明顯改善TN減少75X，TP減少69X，具體數值見表2。表2、米仁對輕富營養化水的處理效果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2中TN表示總氮、TP表示總磷、DP表示可溶性磷、,4+^表示氨氮、N02—-N表示亞硝態氮、CODMn表示高錳酸鉀鹽指數，PH表示酸堿值。示例3、采用本發明的方法進行臨安污水處理廠尾水植物生態系統除磷脫氮工程示范，所建設的植物生態系統去降尾水氮磷效率達到80%。利用米仁浮床種植在尾水集約式資源化處理子系統區中，我們發現米仁植物生長旺盛，如果不收割的話，植物高度可達到2米以上。快速期生長期每天每平方米干物質積累138克，氮積累8克，磷0.5克(表3)。米仁去除污水中氮磷的效率比大型水生植物如美人蕉再要高2倍多。表3、米仁在臨安污水處理廠尾水(重度富營養化水體)中生長和氮磷積累能力<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細說明。圖1是本發明的方法中所使用的固定框架的結構示意圖。具體實施方式實施例1、一種原位治理富營養化地表水的方法，依次進行以下步驟1)、載體制作-首先采用網格狀尼龍布縫制成1.5米寬，4.0米長，0.08米高的扁平布袋，在布袋的上下兩面內襯吸水性強的彈力纖維材料，再在布袋內均勻設置泡沬顆粒，一般控制在每立方米的布袋內均勻設置50008000克泡沫顆粒；最后在布袋上均勻加縫若干條線，將布袋劃分為若千個小區域，起固定攤平布袋的作用，以防止布袋里面的泡沬顆粒移動。這樣，苗床栽體就制成了。2)、制作固定框架如圖1所示，固定框架是一個寬1.5米和長4.0米的長方形1，是由外徑8cm的PVC管圍制而成。在此長方形l內，貼著長方形l的底部，每隔80cm設置l根寬3厘米，長1.5米，高2厘米的毛竹條2作支撐。這樣形成的固定框架能漂浮于水面；當苗床栽體放置于其上時，能保證苗床栽體被平直地固定。3)、米仁預培養將米仁種子浸在水中后，再置于培養箱內于2832"C的溫度下培養24小時左右；在這24小時內，每隔8小時要換一次水。4)、米仁二次培養倒掉浸泡種子的水，即將上述預培養處理后的米仁種子直接置于培養箱內，于2832t:的溫度下培養36小時左右；在這36小時中，每隔8小時要翻動米仁種子一次，以防止位于下面的米仁種子通氣性不好而腐爛。在這36小時后，有許多的種子已經發芽。5)、苗床制作將上述二次培養處理后的米仁種子均勻撒在已浸濕的苗床載體上進行培苗，制成草坪式的苗床，然后在上面蓋一層很薄的泥炭；播種比例為每25克干重的米仁種子播種在1平方米的苗床載體上；干重的米仁種子指的是預培養前的米仁種子。培苗要在3(TC左右、充足的光照條件下進行，還需要及時補水，最終制成苗均勻生長的草坪。6)、治理富營養化地表水待上述苗床上的米仁長至710cm(大約4片葉子)時，將此苗床移到固定框架上；可以用扎帶將苗床與固定框架相固定；再將該苗床連同固定框架移入被治理水域表面，這樣米仁就能通過栽體系統浮于水面生長。在大水面上，還可以把若干個固定框架相互系住，可防風浪；因為這樣可形成成片的米仁，以防米仁長高后受風浪而倒伏。利用米仁的根系吸收水中的氮磷營養鹽以及有機物質，以原位提取富營養化地表流水體中營養鹽，降低水體中氮磷等濃度，此外根系釋放他感物質，以抑制藻類生長；從而達到治理富營養化水之目的。每立方被治理水域放置0.20.3平方米所述苗床。7)、待苗床上的米仁長至90110cm時、或每隔3050天進行收割。收割時，每次割去1525cm的高度。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的一個具體實施例。顯然，本發明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護范圍。權利要求1、一種原位治理富營養化地表水的方法，其特征是包括以下步驟1)、載體制作在吸水性材料制成的封閉的扁平布袋內均勻設置泡沫顆粒形成苗床栽體；所述扁平布袋的高度為5～8cm；2)、米仁預培養將米仁種子浸在水中后，再置于培養箱內于28～32℃的溫度下培養22～26小時；3)、米仁二次培養將上述預培養處理后的米仁種子直接置于培養箱內，于28～32℃的溫度下培養34～38小時；4)、苗床制作將上述二次培養處理后的米仁種子按照24.5～25.5g干重/m2的比例均勻撒在已浸濕的苗床載體上進行培苗，制成草坪式的苗床；5)、治理富營養化地表水待上述苗床上的米仁長至7～10cm時，將所述苗床移入被治理水域表面，利用米仁的根系吸收水中過剩的氮磷營養鹽以及有機物質；每立方被治理水域放置0.2～0.3平方米所述苗床。2、根據權利要求l所述的原位治理富營養化地表水的方法，其特征是所述步驟5)后，待所述米仁長至90110cm時、或每隔3050天進行收割。3、根據權利要求2所述的原位治理富營養化地表水的方法，其特征是米仁的被收割高度為1525cm。4、根據權利要求3所述的原位治理富營養化地表水的方法，其特征是步驟1)中，每立方米扁平布袋內均勻設置50008000克泡沫顆粒。5、根據權利要求4所述的原位治理富營養化地表水的方法，其特征是先將苗床固定在能漂浮于水面的固定框架上，再將上述苗床放置于被治理水域表面。6、根據權利要求5所述的原位治理富營養化地表水的方法，其特征是所述扁平布袋的外層為網格狀尼龍布、內層為具有強吸水性的彈力纖維材料。全文摘要本發明公開了一種原位治理富營養化地表水的方法，包括以下步驟1)載體制作；2)米仁預培養；3)米仁二次培養；4)苗床制作將上述米仁種子按照24.5～25.5g干重/m<sup>2</sup>的比例均勻撒在已浸濕的苗床載體上進行培苗；5)治理富營養化地表水待苗床上的米仁長至7～10cm時，將苗床移入被治理水域表面，每立方被治理水域放置0.2～0.3平方米苗床。本發明的方法利用特異植物--米仁能較快地去除富營養化水體中的氮磷，從而凈化水質，且不會產生二次污染。文檔編號C02F3/32GK101157502SQ20071007125公開日2008年4月9日申請日期2007年9月17日優先權日2007年9月17日發明者楊肖娥,熊集兵,王小忠,沖高申請人:浙江大學