一种富营养化水体资源化治理装置及方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103420485 A (43)申请公布日 2013.12.04 CN 103420485 A *CN103420485A* (21)申请号 201310329279.3 (22)申请日 2013.07.31 C02F 3/32(2006.01) (71)申请人 郭永龙 地址 430000 湖北省武汉市洪山区珞瑜路 727 号东谷银座 2601 室 申请人 范天瑜 (72)发明人 范天瑜 (74)专利代理机构 北京轻创知识产权代理有限 公司 11212 代理人 杨立 (54) 发明名称 一种富营养化水体资源化治理装置及方法 (57) 摘要 本发明涉及一种富营养化水体资。

2、源化治理装 置及方法。包括实验箱， 所述实验箱两侧壁间设 有分隔板， 所述分隔板将所述实验箱分为水质调 节区和实验区 ； 所述实验箱上与所述两侧壁相连 的相对两端分别为进水端和出水端， 所述进水端 和所述出水端上分别设有第一进水闸门和第一出 水闸门， 所述分隔板上设有第二出水闸门 ； 所述 实验区上方设有用于调节光照强度的光照控制装 置， 所述实验区内部设有用于控制水温的温控管。 本发明的富营养化水体资源化治理方法不仅能够 持续减持营养物质总磷含量， 达到治理湖泊的效 果， 而且培养出的水生动植物又可作为产业原料、 生物能源， 降低了治理成本的同时创造了经济价 值。 (51)Int.Cl. 权。

3、利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103420485 A CN 103420485 A *CN103420485A* 1/1 页 2 1. 一种富营养化水体资源化治理装置， 其特征在于 ： 包括实验箱， 所述实验箱两侧壁 间设有分隔板， 所述分隔板将所述实验箱分为水质调节区和实验区 ； 所述实验箱上与所述 两侧壁相连的相对两端分别为进水端和出水端， 所述进水端和所述出水端上分别设有第一 进水闸门和第一出水闸门， 所述分隔板上设有第二出水闸门 ； 所述实验区上。

4、方设有用于调 节光照强度的光照控制装置， 所述实验区内部设有用于控制水温的温控管。 2. 根据权利要求 1 所述的治理装置， 其特征在于 ： 所述第一进水闸门、 第一出水闸门 和第二出水闸门均为腮状竖式闸门， 所述腮状竖式闸门两门叶的开启侧为互相咬合的锯齿 形。 3. 根据权利要求 1 所述的治理装置， 其特征在于 ： 所述第一进水闸门、 第一出水闸门和 第二出水闸门的前后两侧均设有过滤网。 4. 根据权利要求 1 所述的治理装置， 其特征在于 ： 所述水质调节区和 / 或实验区内还 设有用于控制供氧量的曝气管。 5. 根据权利要求 1 所述的治理装置， 其特征在于 ： 所述温控管为套管式温控。

5、管， 所述套 管式温控管包括加热管和设置在加热管外部的防腐蚀套管。 6. 根据权利要求 1 所述的治理装置， 其特征在于 ： 所述实验箱下端设有底板， 所述底板 可拆卸的与所述实验箱的两侧壁和两端壁相连接。 7. 根据权利要求 1 所述的治理装置， 其特征在于 ： 所述光照控制装置包括至少一个日 光灯和设置在日光灯上的遮光板。 8. 根据权利要求 7 所述的治理装置， 其特征在于 ： 所述光照控制装置还包括一个用于 控制光照高度的升降杆， 所述光照控制装置通过升降杆与所述实验箱连接。 9. 一种富营养化水体资源化治理方法， 包括以下步骤 ： a、 将所述治理装置放入富营养化的水体中， 打开第一。

6、进水闸门， 富营养化水体中的水 流入所述水质调节区， 调节所述水质调节区内的 PH 值为 5 10， 溶解氧 Do 4 ； b、 打开第二出水闸门， 所述水质调节区内的水流入所述实验区， 待实验区的水位与富 营养化水体的水位一致时， 关闭第二出水闸门， 所述进入实验区水体的上下层水质与所述 富营养化的水体的上下层水质保持一致 ； c、 在实验区的水体中加入水生动植物， 通过控制实验区的温度、 光照、 流速和供氧量模 拟出富营养化水体当前的生态特征， 筛选在当前生态特征下长势最好的水生动植物， 并将 筛选出的所述水生动植物投放到所述富营养化水体进行大面积种植， 所述生态特征包括富 营养化水体的温。

7、度、 光照、 流速和供氧量 ； d、 在步骤 c 筛选出的水生动植物在所述富营养化水体中生长的同时， 在实验区的水体 中再次加入各种水生动植物， 通过控制实验区的温度、 光照、 流速和供氧量模拟出富营养化 水体在不同季节的生态特征， 并重复筛选在不同季节对应的生态特征下长势最好的水生动 植物 ； e、 打捞步骤c中生长成熟的水生动植物， 并将步骤d筛选出的水生动植物， 在对应的季 节中投放到所述富营养化水体进行大面积种植。 10. 根据权利要求 9 所述的方法， 其特征在于 ： 所述水生动植物包括长苞香蒲、 水烛、 三 角褐指藻、 等边金藻和 / 或微藻。 权 利 要 求 书 CN 10342。

8、0485 A 2 1/5 页 3 一种富营养化水体资源化治理装置及方法 技术领域 0001 本发明一种富营养化水体治理装置及方法， 尤其涉及一种富营养化水体资源化治 理装置及方法。 背景技术 0002 我国是一个多湖泊的国家， 面积在 1 平方公里以上的天然湖泊有 2759 个， 近几年， 湖泊水环境恶化的问题日趋突出， 而水环境恶化的首要问题就是水体富营养 化。水体富营养化的根本原因是水体中存在过剩的丰富养分， 主要包括来源于工业 和生活废水的氮、 磷， 其中水体中磷的来源有两个 ： 一是人工合成洗涤剂中占 50左 右的三聚磷钠， 另一个是磷肥大量使用后随农业污水和灌溉排水而污染水体。当氮、。

9、 磷等元素进入水体后， 藻类大量繁殖， 而藻类有机质中含有的元素具有一定的比例 ： C H O N P=43.7 6.2 24.8 7.7 1， 在光合作用过程中每生成 100g 细胞 有机质 ( 干重 )， 就要消耗 52.4gC、 9.29gN 和 1.2gP。一般来说自然水体中磷含量较低， 按 照利比希 (Liebig) 最小因子法则， 磷就常常成为其限制因子， 一般正常范围是 P 0.02 0.03mg/L， N 0.15 0.30mg/L。而我国一般污水处理厂排放的处理水中磷含量为 1 5mg/L， 氮为 10 30mg/L， 可见大量未经处理的工业和生活废水是造成水体富营养化的主 。

10、要原因。N、 O、 H、 C 是水体中自然存在的， 而只有 P 是外源性的， 所以我们需要找到治理磷这 种限制因子的方法， 从而科学的治理水体富营养化。 0003 现有的修复富营养化水体的生态方法主要有 ： 生物浮床、 生态疏浚和人工湿地等 技术。这些方法均存在一些问题 ： 生态浮床方法主要采用陆生植物 的水域无土栽培技术， 但是在许多地方这种陆生植物难以越冬， 而且来年的再次种植等都需要耗费大量的人力和 物力 ； 生态疏浚方法需要对疏浚底泥进行后续处理， 以防止造成二次污染或污染物的转移， 加大了工作量 ； 人工湿地的净化效率随季节的变化非常大， 在低温的冬季， 植物大量死亡， 其处理效果随。

11、之下降。 0004 在早期的湖泊富营养化治理中， 刘健康院士提出了在东湖放养鲢、 鳙鱼等鱼类， 通 过减持湖水中营养物质总磷的含量来治理富营养化。 但是这种方法减持总磷含量的周期较 为缓慢， 也不能产生较大的经济效益。因此可以考虑将鱼类转变为适合在富营养化水体中 生长且具有较高经济效益的水生动植物， 既通过减持湖水中营养物质总磷的含量治理了湖 泊富营养化， 又通过生长成熟的水生动植物创造了经济价值。 因此， 迫切需要设计一种利用 待治理的富营养化水体来选择培育合适的水生动植物的装置， 并利用该装置来进行富营养 化水体资源化治理。 发明内容 0005 本发明所要解决的技术问题是提供一种富营养化水。

12、体资源化治理装置及方法， 解 决了现有技术的富营养化水体治理装置和方法需要花费大量人力财力且效果不明显的问 题。 说 明 书 CN 103420485 A 3 2/5 页 4 0006 本发明解决上述技术问题的技术方案如下 ： 一种富营养化水体资源化治理装置， 包括实验箱， 所述实验箱两侧壁间设有分隔板， 所述分隔板将所述实验箱分为水质调节区 和实验区 ； 所述实验箱上与所述两侧壁相连的相对两端分别为进水端和出水端， 所述进水 端和所述出水端上分别设有第一进水闸门和第一出水闸门， 所述分隔板上设有第二出水闸 门 ； 所述实验区上方设有用于调节光照强度的光照控制装置， 所述实验区内部设有用于控 。

13、制水温的温控管。 0007 本发明的有益效果是 ： 利用待治理的富营养化水体中的水， 通过模拟不同季节不 同时期所述富营养化水体的温度、 流苏、 光照强度等条件， 选育出不同时期适合在所述富营 养化水体中生长且易于采收并具有一定经济实用价值的水生动植物种类。 采用本治理装置 的富营养化水体治理方法成本低， 不耗费大量人力物力财力， 通过对富营养化湖泊的不断 播种和收获， 不仅能够持续减持营养物质总磷含量， 达到治理湖泊的效果， 而且培养出的水 生动植物又可作产业原料、 生物能源， 降低了治理成本的同时创造了经济价值。 0008 在上述技术方案的基础上， 本发明还可以做如下改进。 0009 进一。

14、步， 所述第一进水闸门、 第一出水闸门和第二出水闸门均为腮状竖式闸门， 所 述腮状竖式闸门两门叶的开启侧为互相咬合的锯齿形。 0010 采用上述进一步方案的有益效果是 ： 采用所述腮状竖式闸门， 可以使进出水质调 节区、 实验区水体的上下层水质与所述富营养化水体的上下层水质保持一致 ； 还可以通过 所述腮状竖式闸门控制水质调节区、 实验区水体的流速来模拟不同时期所述富营养化水体 的流速情况。 0011 进一步， 第一进水闸门、 第一出水闸门和第二出水闸门的前后两侧均设有过滤网。 0012 采用上述进一步方案的有益效果是 ： 采用所述过滤网可以避免大型机械杂质进入 所述水质调节区和实验区。 00。

15、13 进一步， 所述水质调节区和 / 或实验区内还设有用于控制供氧量的曝气管。 0014 采用上述进一步方案的有益效果是 ： 采用所述曝气管可以保障溶解氧的充分供 应。 0015 进一步， 所述温控管为套管式温控管， 所述套管式温控管包括加热管和设置在加 热管外部的防腐蚀套管。 0016 采用上述进一步方案的有益效果是 ： 采用所述套管式温控管可以使水温均匀加 热， 达到所需的恒温。 0017 进一步， 所述实验箱下端设有底板， 所述底板可拆卸的与所述实验箱的两侧壁和 两端壁相连接。 0018 采用上述进一步方案的有益效果是 ： 采用可拆卸的底板， 扩大了所述治理装置的 使用范围， 使其在封闭。

16、的湖泊或者流动的江河中均可以使用。 0019 进一步， 所述光照控制装置包括至少一个日光灯和设置在日光灯上的遮光板。 0020 进一步， 所述光照控制装置还包括一个用于控制光照高度的升降杆， 所述光照控 制装置通过升降杆与所述实验箱连接。 0021 采用上述进一步方案的有益效果是 ： 采用所述光照控制装置， 可以模拟富营养化 水体的光照强度情况， 并且在光照强度没有达到物种生长需要时， 保障物种的生长。 0022 一种富营养化水体资源化治理方法， 包括以下步骤 ： 说 明 书 CN 103420485 A 4 3/5 页 5 0023 a、 将所述治理装置放入富营养化的水体中， 打开第一进水闸。

17、门， 富营养化水体中 的水流入所述水质调节区， 调节所述水质调节区内的 PH 值为 5 10， 溶解氧 Do 4 ； 0024 b、 打开第二出水闸门， 所述水质调节区内的水流入所述实验区， 待实验区的水位 与富营养化水体的水位一致时， 关闭第二出水闸门， 所述进入实验区水体的上下层水质与 所述富营养化的水体的上下层水质保持一致 ； 0025 c、 在实验区的水体中加入水生动植物， 通过控制实验区的温度、 光照、 流速和供氧 量模拟出富营养化水体当前的生态特征， 筛选在当前生态特征下长势最好的水生动植物， 并将筛选出的所述水生动植物投放到所述富营养化水体进行大面积种植， 所述生态特征包 括富营。

18、养化水体的温度、 光照、 流速和供氧量 ； 0026 d、 在步骤 c 筛选出的水生动植物在所述富营养化水体中生长的同时， 在实验区的 水体中再次加入各种水生动植物， 通过控制实验区的温度、 光照、 流速和供氧量模拟出富营 养化水体在不同季节的生态特征， 并重复筛选在不同季节对应的生态特征下长势最好的水 生动植物 ； 0027 e、 打捞步骤c中生长成熟的水生动植物， 并将步骤d筛选出的水生动植物， 在对应 的季节中投放到所述富营养化水体进行大面积种植。 0028 进一步， 所述水生动植物包括长苞香蒲、 水烛、 三角褐指藻、 等边金藻和/或微藻。 附图说明 0029 图 1 为本发明一种富营养。

19、化水体资源化治理装置的俯视图 ； 0030 图 2 为本发明治理装置的实验区的结构示意图。 0031 附图中， 各标号所代表的部件如下 ： 0032 1、 实验箱， 2、 分隔板， 3、 水质调节区， 4、 实验区， 5、 第一进水闸门， 6、 第一出水闸 门， 7、 第二出水闸门， 8、 过滤网， 9、 温控管， 10、 曝气管， 11、 日光灯， 12、 遮光板， 13、 升降杆， 14、 底板 具体实施方式 0033 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述， 所举实例只用于解释本发明， 并 非用于限定本发明的范围。 0034 如图 1、 图 2 所述， 本实施例的一种富营养化水体资源化。

20、治理装置， 包括实验箱 1， 所述实验箱 1 两侧壁间设有分隔板 2， 所述分隔板 2 将所述实验箱分为水质调节区 3 和实 验区 4 ； 所述实验箱 1 上与所述两侧壁相连的相对两端分别为进水端和出水端， 所述进水端 和所述出水端上分别设有第一进水闸门 5 和第一出水闸门 6， 所述分隔板 2 上设有第二出 水闸门 7 ； 优选的， 所述第一进水闸门 5、 第一出水闸门 6 和第二出水闸门 7 均为腮状竖式 闸门， 所述腮状竖式闸门两门叶的开启侧为互相咬合的锯齿形。 采用所述腮状竖式闸门， 可 以使进出水质调节区、 实验区水体的上下层水质与所述富营养化水体的上下层水质保持一 致 ； 还可以通。

21、过所述腮状竖式闸门控制水质调节区、 实验区水体的流速来模拟不同时期所 述富营养化水体的流速情况。在另一优选实施例中， 所述第一进水闸门 5、 第一出水闸门 6 和第二出水闸门7的前后两侧均设有过滤网8， 采用所述过滤网8可以避免大型机械杂质进 入所述水质调节区 3 和实验区 4。 说 明 书 CN 103420485 A 5 4/5 页 6 0035 所述实验区 4 内部设有用于控制水温的温控管 9， 优选的， 所述温控管 9 为套管式 温控管， 包括加热管和设置在加热管外部的防腐蚀套管， 所述套管式温控管可以使水温均 匀加热， 达到所需的恒温。 0036 所述实验区 4 上方设有用于调节光照。

22、强度的光照控制装置， 本实施例中， 所述光 照控制装置包括至少一个日光灯 11 和设置在日光灯 11 上的遮光板 12。优选的， 所述光照 控制装置还包括一个用于控制光照高度的升降杆 13， 所述光照控制装置通过升降杆 13 与 所述实验箱 1 连接。采用所述光照控制装置， 可以模拟富营养化水体的光照强度情况， 并且 在光照强度没有达到物种生长需要时， 保障物种的生长。 0037 本实施例中， 所述水质调节区 3 和 / 或实验区 4 内还设有用于控制供氧量的曝气 管 9， 所述曝气管 9 可以保障溶解氧的充分供应。 0038 本实施例中， 所述实验箱 1 下端设有底板 14， 所述底板 14。

23、 可拆卸的与所述实验箱 1 的两侧壁和两端壁相连接。采用可拆卸的底板， 扩大了所述治理装置的使用范围， 使其在 封闭的湖泊或者流动的江河中均可以使用。 0039 本实施例的富营养化水体资源化治理方法， 包括以下步骤 ： 0040 a、 将所述治理装置放入富营养化的水体中， 打开第一进水闸门， 富营养化水体中 的水流入所述水质调节区， 调节所述水质调节区内的 PH 值为 5 10， 溶解氧 Do 4 ； 0041 b、 打开第二出水闸门， 所述水质调节区内的水流入所述实验区， 待实验区的水位 与富营养化水体的水位一致时， 关闭第二出水闸门， 所述进入实验区水体的上下层水质与 所述富营养化的水体的。

24、上下层水质保持一致 ； 0042 c、 在实验区的水体中加入水生动植物， 通过控制实验区的温度、 光照、 流速和供氧 量模拟出富营养化水体当前的生态特征， 筛选在当前生态特征下长势最好的水生动植物， 并将筛选出的所述水生动植物投放到所述富营养化水体进行大面积种植， 所述生态特征包 括富营养化水体的温度、 光照、 流速和供氧量 ； 0043 d、 在步骤 c 筛选出的水生动植物在所述富营养化水体中生长的同时， 在实验区的 水体中再次加入各种水生动植物， 通过控制实验区的温度、 光照、 流速和供氧量模拟出富营 养化水体在不同季节的生态特征， 并重复筛选在不同季节对应的生态特征下长势最好的水 生动植。

25、物 ； 0044 e、 打捞步骤c中生长成熟的水生动植物， 并将步骤d筛选出的水生动植物， 在对应 的季节中投放到所述富营养化水体进行大面积种植。 0045 通常选用生长周期短， 生长快且经济价值较高的水生动植物， 可采取一年多季的 方式， 根据不同季节选择不同物种进行培育， 优选的水生动植物包括长苞香蒲、 水烛等大型 水生植物或者三角褐指藻、 等边金藻、 微藻等藻类， 长苞香蒲、 水烛是造纸纤维的原料， 而三 角褐指藻、 等边金藻、 微藻等藻类是生物柴油的最佳原料， 均具有较高的经济价值。 0046 本治理装置利用待治理的富营养化水体中的水， 通过模拟不同季节不同时期所述 富营养化水体的温度。

26、、 流苏、 光照强度等条件， 选育出不同时期适合在所述富营养化水体中 生长且易于采收并具有一定经济实用价值的水生动植物种类。 采用本治理装置的富营养化 水体治理方法成本低， 不耗费大量人力物力财力， 通过对富营养化湖泊的不断播种和收获， 不仅能够持续减持 营养物质总磷含量， 达到治理湖泊的效果， 而且培养出的水生动植物又 可作产业原料、 生物能源， 降低了治理成本的同时创造了经济价值。 说 明 书 CN 103420485 A 6 5/5 页 7 0047 以上所述仅为本发明的较佳实施例， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精神和 原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 103420485 A 7 1/2 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103420485 A 8 2/2 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103420485 A 9 。