專利名稱：藍(lán)藻的休眠期去除方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種藍(lán)藻的休眠期去除方法，本發(fā)明還將提供這種方法所使 用的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在湖泊水生態(tài)環(huán)境的各種污染問題中，水體富營養(yǎng)化(Eutrophication)是 發(fā)生最普遍、危害最大的突出問題之一，影響和制約著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展， 已成為當(dāng)今世界面臨的最嚴(yán)重的主要環(huán)境問題之一，而越來越引起人們的高 度重視。水體的納污量越大，水體和底泥中污染物急劇積累，營養(yǎng)鹽濃度越 來越高，湖泊富營養(yǎng)化日趨嚴(yán)重。而湖泊富營養(yǎng)化的直接后果是藻類的過度 繁殖進(jìn)而造成藻類污染的程度也日趨嚴(yán)重。
Gordon等人早在1982年的研究中發(fā)現(xiàn)利用藻類(浮游植物)去除水 中營養(yǎng)鹽是非常有效的，它是現(xiàn)有污水處理中最有效的方法之一。滇池的自 然條件似乎更適合藍(lán)藻的生長，只要?dú)夂?、營養(yǎng)和水力學(xué)條件恰當(dāng)，全湖藍(lán) 藻在近十年頻繁地在全湖暴發(fā)；而不像大型水生植物人工修復(fù)那樣投入巨 大、去除效果甚微和經(jīng)不起長時(shí)間的檢驗(yàn)。"九五"期間，云南省內(nèi)曾開展 過大型水生植物人工修復(fù)工程研究，試驗(yàn)區(qū)在人工可控條件下能正常運(yùn)行， 但回至自然狀態(tài)后試驗(yàn)區(qū)藍(lán)藻依舊暴發(fā)，大型水生植物遭受很大的破壞；在 溪池較多的水域內(nèi)，存在藻草共生的現(xiàn)象也側(cè)面證明了水草對(duì)湖水氮磷去除 效果甚微。國家科技部和云南省政府2000年立項(xiàng)的"溪池藍(lán)藻水華污染控制技術(shù)研究"課題的研究成果，經(jīng)驗(yàn)收專家的評(píng)審也充分肯定了"生物控藻，，和 "機(jī)械除藻"技術(shù)是行之有效的。但已研究與示范的這些抑藻措施都是在水華 暴發(fā)時(shí)進(jìn)行的，由于藻類繁殖的速度極快，清除藻類的工作量很大，使除藻 的速度跟不上藻類繁殖的速度，達(dá)不到有效控制藍(lán)藻水華的目的。項(xiàng)目申請(qǐng) 單位在前期研究工作中發(fā)現(xiàn)，在藍(lán)綠藻水華暴發(fā)的間隙期，活藻體絕大多數(shù) 存活在水土界面的附近，由于不能進(jìn)行光合作用，所以這時(shí)的藻類不能進(jìn)行 有效的繁殖(我們稱之為藻類的休眠期)。 一旦環(huán)境合適(溫度、光照、營 養(yǎng)狀況等)，這樣藻體就浮到水面快速的繁殖，就發(fā)生水華。
目前，有關(guān)問題的解決也已成為當(dāng)務(wù)之急，也是防止湖泊環(huán)境質(zhì)量持續(xù) 惡化和徹底解決問題的研究焦點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種藍(lán)藻的休眠期去除方法，以及這種方法所使用
的設(shè)備。該休眠期藍(lán)藻去除技術(shù)原理研究和應(yīng)用裝置研制的目的是采用更 經(jīng)濟(jì)的投資費(fèi)用和運(yùn)行成本，能更有效地收獲更多數(shù)量的藍(lán)藻生物量，從而 起到逐年降低溪池藍(lán)藻暴發(fā)數(shù)量與范圍，明顯改善北部水域藍(lán)藻堆積狀況， 使內(nèi)源的氮磷釋放污染強(qiáng)度和溪池水體的營養(yǎng)鹽濃度得到更顯著的下降，真 正起到溪池水污染"控源控藻，，和"外控源內(nèi)撈藻"的作用。
完成上述發(fā)明任務(wù)的方案是， 一種藍(lán)藻的休眠期去除方法，其特征在于， 步驟如下，
(1) .在藍(lán)藻的休眠期，采用泵筒通過吸嘴將處于水-泥界面處的休眠期藍(lán) 藻藻體、死亡藻體、部分粘土礦物和水一起吸耳又到船上；
(2) .將吸^l到的^f木眠期藍(lán)藻藻體、死亡藻體、部分粘土礦物和水充分分離；
(3).將分離出的粘土礦物和水返回湖體。
以上所述吸取的"部分粘土礦物和水，，是在吸取作業(yè)時(shí)無法避免而吸取 的，操作中該"部分粘土礦物和水"的數(shù)量越少越好。所以在優(yōu)化方案中， 所述的"泵筒通過吸嘴"的吸取步驟，所述的吸嘴作業(yè)區(qū)域設(shè)置在沉積物的
表面上、下lcm的ii巨離內(nèi)。
以上方法所使用的設(shè)備是， 一種藍(lán)藻的休眠期去除設(shè)備，其特征在于， 結(jié)構(gòu)如下在污泥泵的入口上連接有軟管和吸嘴；該污泥泵的出口與過濾器 連接；過濾器的出口接排污口。
優(yōu)化方案有
1、 所述吸嘴采用多孔的園形結(jié)構(gòu)；
2、 在所述吸嘴接觸沉積的一面的四周，設(shè)有環(huán)形的護(hù)邊；
3、 所述過濾器的過濾孔徑，采用80 120目孔徑的篩網(wǎng)材料。 本發(fā)明的方法與設(shè)備的發(fā)明關(guān)鍵是
第一，吸嘴，要保證其永遠(yuǎn)固定的沉積物的表面而不深陷進(jìn)人其深部， 吸取一定厚度的沉積物。吸嘴擬采用多孔的園形結(jié)構(gòu)，在接觸沉積的一面的 四周，設(shè)計(jì)一環(huán)形的護(hù)邊，以保證吸嘴不會(huì)深陷進(jìn)沉積物中，其護(hù)邊所用材 料，厚度等參數(shù)，通過實(shí)際實(shí)驗(yàn)獲得。第二，活動(dòng)泵筒，由于水深的變化， 為了保證吸嘴固定在沉積物表面，泵筒部分必須設(shè)計(jì)成可以上下轉(zhuǎn)動(dòng)的形 式，初步計(jì)劃采用可以彎曲的聚氯乙稀的材料制成。第三，過濾裝置，吸取 上來的沉積物、水和藻體的混合物，必須進(jìn)行過濾，以保證將沉積物中的粘 土礦物和水與藻體(含死亡藻體)充分分離，粘土礦物和水返回湖體。過濾裝置的關(guān)4建技術(shù)的過濾孔徑的大小，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),利用80-120目孔徑的篩網(wǎng)材 料,可以達(dá)到較好的效果。
由于藻類暴發(fā)有一定的時(shí)間性和階段性，在藻類非暴發(fā)階段，藻體往往 富集在沉積物的表面，在這個(gè)階段對(duì)藻體進(jìn)行殺滅和攔阻，可以非常有效的 防止藻類的大量暴發(fā)。
本發(fā)明的技術(shù)效果有以下試驗(yàn)證明
2003年，發(fā)明人已經(jīng)初步進(jìn)行了藍(lán)藻休眠期的除藻前期工作的實(shí)驗(yàn)，實(shí) 驗(yàn)區(qū)選擇在呈貢梅子村(溴池邊上的一個(gè)魚塘)進(jìn)行，為了在藍(lán)藻休眠期進(jìn) 行除藻對(duì)水體水華暴發(fā)的影響，布置了兩種處理(l)直接將沉積物表層懸浮 的藻體清除；(2)在沉積物表面覆蓋一定厚度的粘土礦物。然后進(jìn)行了一個(gè)藻 類暴發(fā)期的觀察實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)直接消除表層懸浮的藻體的實(shí)驗(yàn)，在藻類暴 發(fā)期間，其葉綠素A的含量僅是對(duì)照組的1/20 1/50;而覆蓋實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也 顯示，葉綠素A的含量大大降低(見圖1)。由此可見，這些實(shí)驗(yàn)充分證明
了本發(fā)明的藍(lán)藻休眠期的除藻的設(shè)想的可靠性。
開展本工作的研究的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義在于研究休眠期藍(lán)藻去除技
術(shù)可進(jìn)一步促進(jìn)對(duì)藍(lán)藻生理特性、暴發(fā)規(guī)律、控制原理和富營養(yǎng)化湖泊修復(fù) 原理的研究，有利于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步；同是，休眠期藍(lán)藻去除技術(shù)是藍(lán)藻暴 發(fā)期藍(lán)藻水華"機(jī)械除藻"技術(shù)的重要補(bǔ)充與完善，這些都具有學(xué)術(shù)和理i侖 的價(jià)值。本研究獲得的成果將加深人們對(duì)藍(lán)藻生消規(guī)律的認(rèn)識(shí)，水-泥界面 層的"人工除藻"技術(shù)的應(yīng)用，可延長滇池的收藻時(shí)間，獲取最大數(shù)量的藍(lán) 藻生物量，并能更有效地破壞藍(lán)藻的初級(jí)生產(chǎn)力，最終達(dá)到削減滇池氮磷等 營養(yǎng)鹽的目的，這對(duì)縮短滇池水污染治理時(shí)間、明顯減少藍(lán)藻水華暴發(fā)和堆積現(xiàn)象有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
如果在藻類^f木眠期，將藻體分離出來，這樣就可以抑制水華發(fā)生的規(guī)模, 達(dá)到事半功倍之效果。同時(shí)，風(fēng)干藻類的氮磷等營養(yǎng)鹽含量遠(yuǎn)高于大型水生 植物的，水-泥界面在藍(lán)藻休眠期有較多的藍(lán)藻殘?bào)w和孢子體存在，也伴有 大量的有機(jī)質(zhì)存在，這些特征不僅有利于藻-泥脫水和進(jìn)行資源化利用，而
且也有利于用獲:f又的經(jīng)濟(jì)效益來彌補(bǔ)"除藻"過程的經(jīng)濟(jì)支出，有可能獲得 微利的方式保證產(chǎn)業(yè)化后的正常運(yùn)行，使"除藻"作為去除水體中的營養(yǎng)鹽 的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行開發(fā)變得可能。所以說，從學(xué)術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步而言，對(duì)本 申請(qǐng)項(xiàng)目進(jìn)行立項(xiàng)也是十分必要的。


圖1 不同處理的葉綠素A含量比較圖； 圖2水-沉積物界面藍(lán)藻去除裝置示意圖； 圖3 實(shí)驗(yàn)水體中葉綠素a濃度變化曲線圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1,
溪池已是一種受到嚴(yán)重富營養(yǎng)化污染的湖泊。目前因種種原因，入湖有 機(jī)污染物和氮磷等營養(yǎng)鹽的入湖總量仍數(shù)倍高于湖泊自身的環(huán)境容量，尤其 是新昆明建設(shè)規(guī)劃使滇池水污染面臨更大的壓力，可以預(yù)測(cè)在相當(dāng)長的一段 時(shí)期內(nèi)，滇池藍(lán)藻控制依然是環(huán)境科研中值得關(guān)注的重大難題，需要繼續(xù)投 入、組織全國科技力量進(jìn)行重點(diǎn)創(chuàng)新研究。盡管要治理好溪池的富營養(yǎng)化， 是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，切斷氮磷的入湖來源是最關(guān)鍵的問題。但是在目前 湖水氮磷水平居高不下，藍(lán)藻水華仍然頻繁暴發(fā)的情況下，減少水體中藻類的數(shù)量，也是一種削減湖水氮磷等營養(yǎng)鹽的有效措施。由此可見，從溪池富 營養(yǎng)化污染的狀況、所面臨的經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)環(huán)境的壓力和藍(lán)藻水華控制的社會(huì) 需求考慮，對(duì)本項(xiàng)目立項(xiàng)是很有必要的。
利用藻類去除湖水中營養(yǎng)鹽比用水生植物的方法有更大的優(yōu)越性。盡管 大型水生植物也可用于凈化污水的目的，在有廣闊岸區(qū)的湖泊中，集中種植 收割大型水生植物可非常有效地去除湖周營養(yǎng)鹽，然而有根的大型水生植物 的收獲，可能對(duì)改變富營養(yǎng)化水體的水質(zhì)作用很小，因?yàn)檫@些植物所需要的 大部分營養(yǎng)鹽是從腐泥中，而不是從水體中吸收。這些大型水生植物不及時(shí) 收割，植物死亡之后的機(jī)體，如不盡快從水中除去，它們的分解就會(huì)象一個(gè) 營養(yǎng)鹽的"泵"，從底泥中釋放出來重新回到水體中。即使大型水生植物全 部被收獲，如此多的植物殘?bào)w可獲利潤的資源化利用存在很大的困難，這個(gè) 問題解決不好，將造成對(duì)湖泊水體的二次污染。綜上所述，采用藍(lán)藻休眠期 水-泥界面的"除藻"技術(shù)方案是可行的，也是一種最佳的去除水中營養(yǎng)鹽 的有效方法，值得深入研究并進(jìn)行技術(shù)開發(fā)。
(l)休眠期藍(lán)藻去除裝置的研制
這是本項(xiàng)目的關(guān)鍵所在，擬采用泵式裝置(如圖2所示)，該裝置 固定在采樣船l上，重點(diǎn)需要研發(fā)的部分有三個(gè)第一，吸嘴7,要保 證其永遠(yuǎn)固定的沉積物的表面而不深陷進(jìn)人其深部，吸取一定厚度的 沉積物。吸嘴7采用多孔的園形結(jié)構(gòu)，在接觸沉積的一面的四周，設(shè) 計(jì)一環(huán)形的護(hù)邊，以保證吸嘴7不會(huì)深陷進(jìn)沉積物中。第二，活動(dòng)泵 筒1,由于水深的變化，為了保證吸嘴固定在沉積物表面，泵筒2部 分必須設(shè)計(jì)成可以上下轉(zhuǎn)動(dòng)的形式，本實(shí)施例是采用可以彎曲的聚氯乙稀的材料制成。第三，過濾裝置3(過濾器)，吸取上來的沉積物、水和藻 體的混合物，必須通過過濾器進(jìn)行過濾，以保證將沉積物中的粘土礦物和水 與藻體(含死亡藻體)充分分離，粘土礦物和水返回湖體。過濾裝置的關(guān)鍵 技術(shù)的過濾孔徑的大小，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，利用80 120目孔徑的篩網(wǎng)材料，可以 達(dá)到較好的效果。圖中5為動(dòng)力機(jī)；6為沉積物。4為泵筒2的出水口。 (3)休眠期藍(lán)藻去除裝置的實(shí)際操作和效果檢驗(yàn)
在溴池選擇典型的區(qū)域作為實(shí)驗(yàn)靶區(qū)(初步計(jì)劃在中國科學(xué)院水生生物 研究所的實(shí)驗(yàn)區(qū)或海埂湖灣)，將靶區(qū)平均分成6部分(每部分100m2),進(jìn) 行2種處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)對(duì)照，本裝置的除藻實(shí)^r。定時(shí)測(cè)定不同 處理的水體藍(lán)藻數(shù)量的變化(以葉綠素a來表征)。結(jié)果充分表明，本裝置的 除藻實(shí)驗(yàn)可以充分抑制藍(lán)綠藻的暴發(fā)。
權(quán)利要求
1、一種藍(lán)藻的休眠期去除方法，其特征在于，步驟如下，(1). 在藍(lán)藻的休眠期，采用泵筒通過吸嘴將處于水-泥界面處的休眠期藍(lán)藻藻體、死亡藻體、部分粘土礦物和水一起吸取到船上；(2). 將吸取到的休眠期藍(lán)藻藻體、死亡藻體、部分粘土礦物和水充分分離；(3). 將分離出的粘土礦物和水返回湖體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍(lán)藻的休眠期去除方法，其特征在于，所述 的吸嘴作業(yè)區(qū)域設(shè)置在沉積物的表面上、下lcm的距離內(nèi)。
3、 一種權(quán)利要求1所述的藍(lán)藻的休眠期去除方法所使用的藍(lán)藻的休眠 期去除設(shè)備，其特征在于，結(jié)構(gòu)如下在污泥泵的入口上連接有軟管和吸嘴； 該污泥泵的出口與過濾器連接；過濾器的出口接排污口 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的藍(lán)藻的休眠期去除設(shè)備，其特征在于，所述 吸嘴釆用多孔的園形結(jié)構(gòu)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的藍(lán)藻的休眠期去除設(shè)備，其特征在于，在所 述吸嘴接觸沉積的一面的四周，設(shè)有環(huán)形的護(hù)邊。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述的藍(lán)藻的休眠期去除設(shè)備，其特征在 于，所述過濾器的過濾孔徑，采用80~120目孔徑的篩網(wǎng)材料。
全文摘要
藍(lán)藻的休眠期去除方法及其設(shè)備。方法的步驟如下，(1)在藍(lán)藻的休眠期，采用泵筒通過吸嘴將處于水-泥界面處的休眠期藍(lán)藻藻體、死亡藻體、部分粘土礦物和水一起吸取到船上；(2)將吸取到的休眠期藍(lán)藻藻體、死亡藻體、部分粘土礦物和水充分分離；(3)將分離出的粘土礦物和水返回湖體。該方法所使用的藍(lán)藻的休眠期去除設(shè)備，其特征在于，結(jié)構(gòu)如下在污泥泵的入口上連接有軟管和吸嘴；該污泥泵的出口與過濾器連接；過濾器的出口接排污口。本發(fā)明的效果是由于藻類暴發(fā)有一定的時(shí)間性和階段性，在藻類非暴發(fā)階段，藻體往往富集在沉積物的表面，在這個(gè)階段對(duì)藻體進(jìn)行殺滅和攔阻，可以非常有效的防止藻類的大量暴發(fā)。
文檔編號(hào)E02F3/88GK101532284SQ200810244179
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者浩 楊, 王國祥 申請(qǐng)人:南京師范大學(xué)