一种用于精养鱼池水质控制的无机固定化生物浮床

摘要

本发明涉及一种用于精养鱼池水质控制的无机固定化生物浮床，属生态环境工程技术领域。它由相互连接的浮床浮板单元构成，浮床浮板单元由浮板本体、栽培蓝、浮床基质和水生植物构成；浮板本体的边角处分别设置有连接孔，连接孔之间设置有栽培孔，栽培孔内放置有栽培篮，栽培篮内通过浮床基质种植有水生植物。本发明通过水生植物在生长过程中对水体中的氮、磷等必需元素的吸收利用，以及水生植物根系和浮板本体基质等对水体中悬浮物的吸附作用，有效控制水体中蓝藻数量，并对水中污染物进行转化、降解，从而达到使水体得到净化，使水生态系统得到修复。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于精养鱼池水质控制的无机固定化生物浮床，属生态环境工程技术领域。

背景技术

当今社会蓝藻污染已成为全球性问题，导致人畜患病甚至死亡事件频频发生。美国、日本、澳大利亚等10多个国家都曾报道过湖泊、水库中的有毒水华事件。我国一些湖泊、水库、河流、池塘等水源地也都不同程度地遭到了蓝藻污染。由于我国是水产养殖大国，其中池塘养殖是个复杂的半人工生态系统，养殖水体中污染物质多样而又复杂，尤其以高产为目的的高密度养殖，大量排泄物及残饵等沉积、腐败，易造成物严重的有机污染，结果之一会导致一些藻类（蓝藻）的大量增殖，败坏水质而影响鱼类生长。

目前，国内外研究者在湖泊中藻类控制方面做了大量的工作，但对养殖池塘中蓝藻的生态控制技术较少，如何优化池塘中藻类群落结构并提高藻类多样性和均匀性的研究也不多，因此，在现有养殖模式下，探讨如何采取有效地方法来调节和维持池塘藻相平衡并实现池塘优质高效养殖具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种通过浮床植物在生长过程中对水体中的氮、磷等必需元素的吸收利用，以及浮床植物根系和浮床基质等对水体中悬浮物的吸附作用，有效控制水体中蓝藻数量，并对水中污染物进行转化、降解，从而达到使水体得到净化，水生态系统得以稳定维持目的的用于精养鱼池水质控制的无机固定化生物浮床。

本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：

一种用于精养鱼池水质控制的无机固定化生物浮床，它由通过连接绳相互连接的浮床浮板单元构成，其特征在于：浮床浮板单元由浮板本体、栽培蓝、浮床基质和水生植物构成；浮板本体为矩形体，浮板本体的边角处分别设置有连接孔，连接孔之间的浮板本体上规则设置有栽培孔，栽培孔内活动放置有栽培篮，栽培篮内通过浮床基质种植有水生植物。

所述的栽培孔直径为10cm,各栽培孔之间的间距为10㎝。

所述的栽培篮网眼直径小于1.0㎝。

所述的栽培篮中水生植物的植入株数为2-3株。

所述的水生植物为水稻、水雍菜、水芹菜、菖蒲、芦苇、芦竹、鸢尾中的一种或一种以上的任意组合。

所述的浮板本体它由下列原料，经水均匀搅拌混合后，通过模具压制成型制得：（单位：重量份）

发泡水泥34.4          珍珠岩9      多孔轻质陶粒56

加固剂0.5             微量元素0.1     

所述的微量元素由下列原料混合而成：（单位：重量份）

锰0.05                铁5           钴0.5    

锌1                  铜0.05         硼1 

所述的多孔轻质陶粒径粒为1-2㎝。

所述的浮板本体规格为60㎝×60㎝×8㎝。

所述的浮床基质由下列原料混合而成：（单位：重量份）

陶土      1000              氯化铵     1     

   碳酸氢钠     2                 草酸钠    2

   氯化钠     0.5               硫酸镁       0.2

磷酸氢钾    0.2                酵母膏    0.5

该用于精养鱼池水质控制的无机固定化生物浮床的净化机理包括物理作用、植物吸收作用、气体传输和释放作用、微生物降解作用及植物化感抑制作用等几个重要作用；通过浮床浮板单元上水生植物在生长过程中对水体中氮、磷等植物必需元素的吸收利用，及其水生植物根系和浮板基质等对水体中悬浮物的吸附作用，附集水体中的有害物质，水生植物根系释放出大量能降解有机物的分泌物，利于不同功能的微生物生长，并且浮板本体中所含的微量元素可为微生物的生长提供必需的营养物质。在水生植物-微生物的协同作用下，可加速有机污染物的分解。同时，浮板本体遮挡水面太阳光，降低了藻类光合作用所需的光照强度，有效抑制藻类生长繁殖，最终通过收获浮床植物生物量的形式，将氮、磷等营养物质以及吸附积累在植物体内和根系表面的污染物搬离水体，使水体中的污染物大幅度减少，水质得以改善，从而为水生植物的生存、繁衍创造生态环境条件，使水生态系统得到修复。

为表明该用于精养鱼池水质控制的无机固定化生物浮床对养殖池塘水质的净化效果，下面通过试验做进一步说明。

试验地点：

中国水产科学研究院池塘生态工程研究中心（荆州）荆州窑湾试验基地。试验1：

试验对象：

荆州窑湾试验基地1号养殖池塘和2号养殖池塘。两个养殖池塘面积均为400m²，养殖期水深1.5m，养殖池塘均为泥质底、水泥护坡。池塘主养鱼为30g的鲫鱼鱼种。其中，1号养殖池塘为试验塘，2号养殖池塘为对照塘。

试验时间：

2011年7月25日——2011年9月25日。

实验步骤：

首先按养殖池塘面积的10%—15%取本发明的浮板本体，再将浮床基质填充于栽培篮内，并植入水生植物（水芹菜），然后将栽培篮逐一放置于各浮板本体的栽培孔内，每一栽培篮的水生植物株数为3株。通过各浮板本体上的连接孔，将各浮床浮板单元相互连接，使其形成浮床（又名：漂浮湿地）并放置于试验塘水面。再在试验塘池埂四周设置固定浮床的基桩，通过固定绳将浮床加以固定，避免其漂移。基桩数量视情况而定。各浮床之间留有5—10㎝的间距，以保证间距形成试验塘水气交换区。

对照塘不设各浮床浮板单元相互连接形成的浮床。

试验过程中每15天测定水质一次，并作详细记录。通过2个月的对比试验，其水质情况和池塘蓝藻的控制结果如下：

 表1 ：试验塘和对照塘水质情况表

 试验塘对照塘DO4.23±0.71^a4.53±0.72^apH7.87±0.22^a8.23±0.18^b透明度25.7±4.2^a22.3±2.5^aNH₄⁺-N0.50±0.15^a0.57±0.10^aTN6.36±0.82^a7.74±0.48^aTP1.01±0.21^a1.67±0.17^bCOD20.5±3.5^a26.6±1.9^bPO₄^3--P0.43±0.17^a0.75±0.14^aNO₂^--N0.02±0.01^a0.01±0.01^a

表2 ：试验塘和对照塘的蓝藻控制效果

生物量（mg/L)蓝藻微囊藻试验塘2.65±0.39^a1.61±0.55^a对照塘9.55±1.78^b7.48±1.78^b

从表1和表2中可以看出试验塘水质明显优于对照塘水质，试验塘蓝藻数量显著低于对照塘，对照塘中过剩的营养物质得到转化利用，从而有效减少了有害蓝藻的爆发。

试验2：

试验地点：

中国水产科学研究院池塘生态工程研究中心（荆州）荆州窑湾试验基地。

试验时间：

2012年7月25日到2011年9月25日。

实验步骤： 

实验设三种处理，分别为空白对照塘、浮板本体和浮床。浮板本体、浮床覆盖率约为5%。每种处理设三个重复。实验在同等面积的三个小型水泥池塘内进行，面积均为20m²。

试验过程中每15天测定水质一次，并作详细记录。通过2个月的对比试验得出，浮板本体和浮床对各种形态的N、P均有显著的去除作用，但浮床对N、P的去除效率高于浮板本体。其具体结果如下：

  表3：试验开始和结束时不同处理水质理化指标含量及差异性分析

P值为实验结束时，二种浮床处理水质与空白对照的差异。

*p<0.05，差异显著；**p<0.01，差异极显著。

试验开始时的优势种为蓝藻门的颤藻Oscillatoria Vauch.和微囊藻Microcystis Kütz.，绿藻门的小球藻Chlorella Beij.，硅藻门的小环藻Cyclotella Kütz.。试验进行2周后，各处理组的优势种群主要有：绿藻门的小球藻，纤维藻 Ankistrodesmus Cord.，栅藻 Scenedesmus Mey.，卵囊藻 Oocystis N?g.；蓝藻门的微囊藻Microcystis Kütz.；硅藻门的小环藻，针杆藻 Synedra Her.；隐藻门的蓝隐藻 Chroomonas Hansg.和隐藻 Cryptomonas Her.。其中，蓝藻门的微囊藻只在空白对照中形成阶段性优势。在浮板和浮床处理组中，绿藻门的纤维藻为全时段优势属，而隐藻门的蓝隐藻和隐藻交替成为优势属。

表4 实验期间各处理组浮游植物优势种变化

本发明的有益效果在于：

 1、本发明结构简单，使用方便，运行费用和管理费用低廉，通过固定基桩布设在待净化水面，即可有效地降低水中的营养盐，去除富营养化因子。

2、本发明的浮板本体能阻挡阳光直接照射水面，可改变影响浮游生物分布的一些理化环境因子如扰动、PH、光照、透明度等，影响浮游藻类为食的小型动物，能较好地限制藻类的恶性繁殖。并通过浮板本体中所含的微量元素可为微生物的生长提供必需的营养物质。

3、本发明不仅能调控富营养化水体中的物质循环速度，抑制水体富营养化，控制有害藻类生长，提高透明度，改善水体溶氧状态，而且还有助于提高富营养化水体的生物多样性，增强水体环境的稳定性。

附图说明：

图1为本发明的浮床浮板单元的结构示意图。

图2为本发明的浮床浮板单元的截面结构示意图。

图中：1、浮板本体，2、栽培篮，3、浮床基质，4、水生植物，5、栽培孔，6、连接孔。

具体实施方式

该用于精养鱼池水质控制的无机固定化生物浮床由通过连接绳相互连接的浮床浮板单元构成，浮床浮板单元由浮板本体1、栽培蓝2、浮床基质3和水生植物4构成；浮板本体1为矩形体，其规格为60㎝×60㎝×8㎝。浮板本体1的边角处分别设置有连接孔6，连接孔6之间的浮板本体1上规则设置有栽培孔5，栽培孔5直径为10cm,各栽培孔5之间的间距为10㎝。栽培孔5内活动放置有栽培篮2，栽培篮2的网眼直径小于1.0㎝。栽培篮2内通过浮床基质3种植有水生植物4，水生植物4的植入株数为2-3株。水生植物4为水稻、水雍菜、水芹菜、菖蒲、芦苇、芦竹、鸢尾中的一种或一种以上的任意组合。

浮板本体1由重量份为：发泡水泥34.4、珍珠岩9、多孔轻质陶粒56、加固剂0.5、微量元素0.1的原料，经水均匀搅拌混合后，通过模具压制成型制得。其中：微量元素由重量份为：锰0.05、铁5 、钴0.5、锌1、铜0.05、硼1的原料混合而成。

多孔轻质陶粒径粒为1-2㎝。

该用于精养鱼池水质控制的无机固定化生物浮床使用时，首先按养殖池塘的水面面积的10%—15%取相应面积数量的浮板本体1，再将浮床基质3填充于栽培篮2内，并植入2-3株水生植物4。浮床基质3由重量份为：陶土1000、氯化铵1、碳酸氢钠2、草酸钠2、氯化钠0.5、硫酸镁0.2、磷酸氢钾0.2、酵母膏0.5的原料混合而成。浮床基质3在栽培篮2内的填充量为栽培篮2容积的三分之二。然后将栽培篮2逐一放置于各浮板本体1的各栽培孔5内，使其构成浮床浮板单元。

将浮床浮板单元通过浮板本体1上的连接孔6，将各浮床浮板单元相互连接使其形成浮床（又名：漂浮湿地）并布设于养殖池塘水面。各浮床浮板单元的连接情况视情况而定，不局限于形式，如双体对称状布设，或多体“口” 字状布设。需要注意的是各浮床之间须留有5—10㎝的间距，以保证间距形成试验塘水气交换区。然后再在养殖池塘埂四周设置固定浮床的基桩，通过固定绳将浮床加以固定，避免其漂移。

该用于精养鱼池水质控制的无机固定化生物浮床的水质净化机理包括物理作用、植物吸收作用、气体传输和释放作用、微生物降解作用及植物化感抑制作用。该生物浮床与待处理水体可形成一个微观的水动态过程。通过水生植物4的生长可将水体中的营养物质输出，水生植物4吸收的营养物质大多直接来自于富营养水体，此外，水生植物4的根系可形成一个生物膜，通过其中的微生物分解、合成代谢作用，能对池塘水质有改善作用。并且水生植物4如为经济类植物可定时采收，如水雍菜、水芹菜等；如为观赏性植物如菖蒲、鸢尾、芦竹等，可在生长期类收割2-3次，通过收割将水中的氮磷等导致藻类生长的物质移出水体。以利于提高池塘水体的透明度，平缓PH值波动，使溶氧浓度保持在3.00㎎/L以上，适宜于鱼类的生长。

另一方面，浮板本体1中所含的微量元素可为微生物的生长提供必需的营养物质，从而为微生生物的生存、繁衍创造生态环境条件。进而在水生植物-微生物的协同作用下，可加速有机污染物的分解。

本发明的浮板本体1在使用过程中可遮挡水面太阳光，从而降低了藻类光合作用所需的光照强度，有效抑制藻类生长繁殖，最终通过收获浮床植物生物量的形式，将氮、磷等营养物质以及吸附积累在植物体内和根系表面的污染物搬离水体，使水体中的污染物大幅度减少，水质得以改善，从而为水生植物的生存、繁衍创造生态环境条件，使水生态系统得到修复。