一种利用水生植物治理富营养化水体的方法

摘要

本发明涉及一种利用水生植物治理富营养化水体的方法，尤其涉及以水生漂浮植物——浮萍为主体的水生植物处理技术，在富营养化水体中放养浮萍及其混养的大型水生植物，通过混养体系中水生植物的吸收、吸附及生化作用净化后，水体中的氮、磷成分及其它污染物质被去除；浮萍与其混养的大型水生植物放养面积占水面的70－90％。此方法操作简单，构建和运行管理费用低，效果明显，不会造成二次污染，收获后的浮萍及其它植物能资源化利用，是一种技术可行、易于推广的治理富营养化水体的方法。

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种利用水生植物治理富营养化水体的方法，尤其涉及以水生漂浮植物——浮萍为主体的水生植物处理技术。

背景技术

近年来，由于人口的不断增长及工农业的迅速发展，大量富含营养物质的污水未经任何处理直接排入各种水体中，从而导致富营养化进程加速。湖泊和水库的富营养化已经成为我国的一个突出的环境问题。

综合近年来富营养化的防治途径和对策，可归纳为：物理方法、化学方法及生物/生态方法。相对于物理法和化学法而言，生物/生态修复技术的提出较晚，仅仅是近十多年前才开始的，尤其是其中的水生植物净化技术是近年来才开始得到重视。水生植物净化技术的最大优点是可以通过植物的吸收、吸附作用，降解、转化水体中的营养物质，继而通过收获植物体的形式将有机污染物从水域系统中清除出去。因此，这种方法常常可以达到标本兼治的效果。

利用水生植物净化技术修复富营养化水体的工作已开展数年，国内外已有一些工作取得了较好的效果，但仍存在诸多问题。其关键是如何选用合适的净化植物以及对收获的植物如何利用。如果净化植物选择不当，不仅不能对富营养化水体进行修复，而且由于植物的疯长反而会造成二次污染。目前已有的净化方法大体分为两类：一是采用大型水生植物(水花生、水葫芦、大型藻类等)净化氮磷污水，虽然净化效果良好，但由于植物体形状体积大，根系纵横交错，难以用简单的机械方法及时清除，需消耗大量人力，清除时易搅动底泥，因而存在二次污染问题；且多纤维、营养价值低、适口性差、有富积重金属的危险，难以用作动物饲料，只能作为经济价值低的堆肥、沼气原料，不能真正做到资源化回收利用。

另一种方法是采用小型藻类(小球藻、栅藻等)净化氮磷污水，但由于藻类体积过小，难以完全回收，因此出水中仍含有大量藻类，进入自然水体后易引起二次污染。因此，在选择水生植物修复水体富营养化的过程中，不但要考虑水生植物的去污能力，同时也要考虑水生植物生长后的资源化回收利用问题。利用既能有效去除水体中的营养物质，又容易打捞而不会对水体造成二次污染，最好再具有经济价值的高等水生植物来治理富营养化水体，是修复水体富营养化的首选方案。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，而提出了一种利用浮萍及其混养的大型水生植物处理系统净化富营养化水体的方法。

本发明的技术方案为：水生植物处理系统的关键是如何选用合适的净化植物以及对收获的植物如何利用。与常用的水生植物水葫芦、水花生或小型藻类相比，浮萍不仅同样具有吸收氮、磷能力强、生长速度快、分布广的特点，而且还有如下优点：1)体积适中，易回收，可以很方便地采取在小船上附加筛网等滤水设备的方式进行机械收获，节省人工、达到及时收获多余浮萍，控制疯长的目的；2)营养价值高，低纤维、高蛋白，叶黄酸和赖氨酸含量丰富，重金属富集低，安全性好，可替代玉米大豆作为优质、安全的高蛋白畜禽、水产等动物饲料(干物质蛋白质含量高达30％以上)；3)浮萍可入药，制化妆品，其具高附加值的经济利用价值是其它水生植物所不能及的。因此，利用浮萍不仅可对污水中的氮、磷等有机污染物进行深度吸收、净化，收获后的浮萍还能在一定程度上资源化利用，实现循环经济，因而具有较好的经济可行性及广阔的应用前景，非常适合作为污水净化尤其是氮磷污水净化及其资源化回收利用的首选水生植物品种。在处理系统中混养水葫芦水花生的目的是增加系统的抗负荷能力，以适应水质的波动，并起到减缓风浪对浮萍的影响的作用。

本发明的具体技术方案是：一种利用水生植物治理富营养化水体的方法，其特征在于在富营养化水体中放养浮萍及其混养的大型水生植物，通过混养体系中水生植物的吸收、吸附及生化作用净化后，水体中的氮、磷成分及其它污染物质被去除；浮萍与其混养的大型水生植物放养面积占水面的70-90％。

其中大型水生植物为水花生、水葫芦中的任意一种或两种，放养面积占水面的10％～20％；浮萍的放养面积占水面的60％～70％。混养体系中浮萍的放养密度为0.2～0.5kg/m²，水花生的放养密度为0.8～1.0kg/m²，水葫芦的放养密度为1.4～1.6kg/m²。

为保证植物的正常生长及其对污染物的高效去除，除冬季以外浮萍每3～15天收获一次，收获量为处理系统中其总生物量的10％～30％；与其混养的大型水生植物每5～10天收割一次，收割量为处理系统中其总生物量的20％～50％。夏、秋两季可适当增加收获(收割)次数。冬季低温条件建议停止收获(收割)水生植物，并采取适当的保温措施，或在冬季来临前将其捞尽，并补种耐寒沉水植物金鱼藻，利用其良好的氮、磷吸收能力，保持净化系统的稳定性。收获的浮萍可用作畜禽动物饲料或其他经济利用，也可以与其它混养的水生植物用于堆肥或产沼气。

混养体系中设曝气系统通过间歇微曝气方式对处理系统内的水进行搅拌，加快污染物的降解，促进植物对氮、磷的吸收，克服水深对处理效率的影响。

浮萍体积适中，易回收，可以很方便地采取在小船上附加筛网类滤水设备的方式进行机械收获，节省人工、达到及时收获多余浮萍，控制疯长的目的。

在处理系统中混养水葫芦水花生的目的是增加系统的抗负荷能力，以适应水质的波动，并起到减缓风浪对浮萍的影响的作用。

本专利除适用于富营养化湖泊、水库、河流等自然水体，还可用作生活污水、工业废水、畜禽、水产养殖场废水等经过传统废水处理系统中生物处理后的三级处理，以去除其中的氮、磷成分。

有益效果：

1、利用浮萍不仅可对污水中的氮、磷等有机污染物进行深度吸收、净化，收获后的浮萍还能在一定程度上资源化利用，实现循环经济，因而具有较好的经济可行性及广阔的应用前景，非常适合作为污水净化尤其是氮磷污水净化及其资源化回收利用的首选水生植物品种。在处理系统中混养水葫芦水花生能增加系统的抗负荷能力，以适应水质的波动，并起到减缓风浪对浮萍的影响的作用。

2、本专利操作简单，构建和运行管理费用低，效果明显，不会造成二次污染，适宜作为新工艺对我国传统废水处理系统旧工艺进行技术改造。

具体实施方式

实施例1

考察冬季气象条件(以南京市为例)下本专利对南京市郊某养猪场厌氧消化液的处理效果。本实验采用两只边长为50cm的正方形有机玻璃容器作为处理装置，一只用作实验，一只用作对照。将养猪场厌氧消化液加入到处理装置中，水深40cm，向实验装置中加入健康浮萍及水花生、水葫芦(取自实验室放大培养水箱)，鲜重投加量分别为75g、25g和40g，水面覆盖率分别为60％、10％和10％，放养密度分别为0.5kg/m²、1.0kg/m²和1.6kg/m²，对照装置不加入水生植物，将两只处理装置置于户外自然环境中一个月。实验结果显示实验装置较对照装置化学需氧量下降54％，总氮下降78％，总磷下降75％。尽管试验条件为低温、高氨氮，但处理装置中供试植物的生长并未受到严重影响，系统运行良好。由于水生植物在冬季低温条件下的生长状况及其对废水的净化效果相对于全年其它气象条件而言较差，因而本实验结果可为以浮萍为主体的水生植物处理系统在全年气候条件下的连续运行提供可行性论证。

实施例2

考察夏季气象条件(以南京市为例)下本专利对南京市富营养化玄武湖水的处理效果。本实验采用两只边长为50cm的正方形有机玻璃容器作为处理装置，一只用作实验，一只用作对照。将富营养化玄武湖水加入到处理装置中，水深40cm，向实验装置中加入健康浮萍(取自实验室放大培养水箱)，鲜重投加量为40g，水面覆盖率为80％，放养密度为0.2kg/m²，对照装置不加入水生植物，将两只处理装置置于户外自然环境中一个月，期间每3天收获一次浮萍，收获量为总生物量的20％。实验结果显示实验装置较对照装置化学需氧量下降76％，总氮下降88％，总磷下降92％。效果明显，水体富营养化程度大大降低。