一种治理水体富营养化及其滋生的水葫芦的方法技术

本发明专利技术公开一种治理水体富营养化及其滋生的水葫芦的方法，属水体污染治理技术。制作遥控式的无人驾驶水草剪切船，船头装有与水面垂直的旋转轴，旋转轴上安装有与旋转轴垂直的用于剪切的刀片，用该剪切船将水面的水葫芦就地剪切成碎片；用具有离子交换功能和网状交联结构的亲水性树脂吸水后作为聚肥式种植基质，在浮体的支持下在富营养化水体的水面上种植长速快、价值高的陆生植物，通过收割植物长成的生物量以除去水体中引起富营养化的氮、磷营养素。采用该方法治理水体富营养化及其滋生的水葫芦，时间短，见效快，投资省，综合效益强，风险低。该方法极具推广应用价值，可以解决困扰经济可持续发展的江河湖库的水体富营养化问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种治理水体污染的方法，尤其是。
技术介绍
水葫芦(Eichhornia crassipes Solm.)，又名凤眼莲、水绣花、洋雨久花，是雨久花科凤眼莲属多年生漂浮型水生植物。它于上世纪被作为观赏植物从南美引入我国，后来又作为猪等家畜的饲料作物被全国各地广为引种，但最后因种种原因不再作为饲料作物使用，从而被丢弃在各种水域中。水葫芦的繁殖能力极强，但在贫营养化的水体中却长速有限，对水体不会构成危害；而在富营养化水体中的长速却非常惊人，特别由于它是引进物种，国内没有它的天敌，所以很多富营养化水体的水葫芦覆盖面积甚至达到了100％，成为水体中的单一优势种，故它已经被我国确定为外来入侵物种。由于水葫芦在富营养化水体中的失控性疯狂生长，大量遮盖水面，阻碍水体表面的氧气交换，使水体得不到阳光的照射，其根部的呼吸又会消耗水中氧气，从而抑制了其他的水生生物的生长，甚至使水体变成死水一潭，鱼虾绝迹，导致水体的生物多样性减少。而铺天盖地的水葫芦同样会堵塞航道，影响水轮机发电，洪水来临时也会造成泄洪困难。目前对水葫芦的治理，方法有以下几种(1)最常用的方法——打捞打捞就是利用人力或者设备把水面的水葫芦捞上来并进行后续处理。由于水葫芦的含水量高达95％左右，其每公顷水面的产量多达300多吨，故打捞非常耗费劳动力，而打捞上来的水葫芦的后续处理费用也很大因重量大，运输到指定的处理场所需浪费很多运力，接着又要压缩脱水，最后还要焚烧或填埋处理。即使目前有打捞压缩船进行半自动化作业，但这种大型的船体难以进入经常疯长水葫芦的小河涌、沟渠作业，而正是这些地方所保留下来的水葫芦导致它第二年同样的扩散和疯长，形成年年除年年长的恶性循环。(2)化学法用除草剂来喷杀水葫芦，其效果是不错，但直接将除草剂这种农药喷于公共水域本身就是一种污染，而且是一种比水葫芦更有损于人体健康的污染，同时也会使水中的其它生物受农药之害。可见，这种用除草剂喷杀水葫芦的以污治污的方法是令人难以接受的。(3)生物防治法即从水葫芦的原产地南美引进水葫芦的天敌生物如水葫芦象甲和盲蝽等来治理水葫芦。经过国内多家科研院所的多年试验，发现这些天敌生物形成跟水葫芦相抗衡的种群数量的时间较长，少则三年，长则五年，并且种群的维持也存在不确定因素，这跟现实中人们想尽快铲除水葫芦的愿望相违；还有，这些天敌生物本身是否会演变成新的入侵生物仍然是个未知数。故此法目前仅限于试验，未能大规模推广应用。(4)资源化利用自水葫芦泛滥成灾后，人们希望把它收集起来转化成一种资源来利用，其设想很多，如生产饮料、干饲料、提取各种营养物质。但因水葫芦的含水量实在太高，将其压榨需要相当高的成本。所以，虽然其资源化的设想很多，但至今仍然未能真正大规模利用。如前所述，水葫芦疯长的根本原因是水体富营养化，要完全根治水葫芦，必须要治理水体富营养化。所谓水体富营养化，是指由于水中氮、磷等营养物质的增多，引起藻类大量繁殖，最终导致水质恶化，水体生态系统遭到破坏的现象。正是水体富营养化造成了淡水的水华或海洋的赤潮。当水华或赤潮发生时，浮游藻类的疯长会遮盖水面，引起透明度的下降，使水下其他生物无法得到阳光；大量生长的藻类会大量消耗水体中的氧，特别是晚上，甚至会耗竭水体中的氧，而且死亡的藻体被微生物分解也需要更多的氧，从而使水体呈严重缺氧状态，导致其它水生生物的死亡，最后变成死水一潭，发黑发臭，生态系统处于完全崩溃状态。而藻类死亡分解会产生多种多样的藻毒素，会对动物和人体造成毒害，故这种水体已经不适合作为饮用水的水源， 即使强行作为饮用水的水源，也要付出高昂的水处理成本。造成水体富营养化的污染源主要有五类(1)工业污水特别是含氮、磷高的废水，容易导致水体富营养化；(2)生活污水生活污水含有较高的氮、磷等营养物质；(3)农田施用化肥和农药形成的地表径流总量也是相当庞大的；(4)畜牧场未经处理的污水其含氮、磷量很高； (5)网箱水产养殖未被利用的饲料也成为水体中氮、磷的来源。由于在经济快速发展的初期对环境污染关注不够，甚至现在仍然有些地方以牺牲环境来换取经济的发展，致使上述含氮、磷的污水源源不断地排入水体中，经过多年的积累，最终使相当多的水体已进入富营养化状态，如滇池、太湖由于水体富营养化，导致水华发生频仍，已被国家列为重点整治的对象。水体富营养化后，就会丧失水体的某些使用功能，使原来并不缺水的地方发生水质性缺水；同时还会加速湖库的老化和死亡。综观国内外，目前治理水体富营养化的技术方案有以下几种(1)种植水葫芦水葫芦确实有治理污水的作用，可惜其会在水体中疯长而失控，导致水体生态系统的物种单一化，故如前所述，水葫芦本身已被列为入侵生物和生物污染。(2)污水处理这是使水体不发展成为富营养化水体最根本的方法，但只能使水体免受再次污染，对已形成的富营养化状态基本无效。特别是城乡截污、清污分流、污水处理等工程浩大，投资高企，只有经济较发达的地方才能做得到；更因为污水处理费用高昂而使一些地方或企业投入巨资建成的污水处理厂因此停工而成摆设。(3)微生物治理利用微生物来分解水体中的有机物和把水体中活性的氮、磷转化为非活性状态，从而达到治理的目的。这种方法对有限水体的治理效果很好，但对于江河湖库这种开放性的庞大水体，就显得无能为力。(4)水生植物法在富营养化水体中种植水生植物，如挺水植物、浮叶植物、沉水植物等，其中挺水植物和浮叶植物一般在水体的岸边浅水区种植，而沉水植物则还可在较深水域中种植，但因光照弱而起的作用不大。水体岸边的水生植物带确实可以起到水体自净的作用，从而降低富营养化程度。但是，对于已经富营养化的江河湖库的庞大水体来讲，仅靠岸边的水生植物带治污显然是不够的。特别是富营养化水体滋生的藻类会造成水体的透明度下降，使这些水生植物生长不良甚至死亡。还有，一般的水生植物缺乏较高的经济价值，形成的生物量未被从水体中除去，死后仍然留在水中，造成循环污染。(5)水生动物法即在水体中放养水生动物，将氮、磷转化为水生动物的生物量，通过捕捞的方式从水体中除去。该法也能起到降低造成水体富营养化的氮、磷的含量的作用。但该法有一个致命的弱点——当富营养化水体发生水华或赤潮时，这些水生动物本身都会面临灭顶之灾！ (6)水上种植法中国专利CN1031482C公开了一种在水上种植植物的方法，实际是一种不用基质的无土栽培(水培)，由于其不用基质，只是简单地用海绵包住植物的根就置于水面上，植物会生长不良而需要施肥，而施肥于富营养化水体中，非但不能治理富营养化，反而会加重富营养化。日本是一个经济和技术都非常发达的国家，但其利用目前的各种技术治理该国富营养化的琵琶湖(面积约600KM2)，历时25年，总耗费约达185亿美元(约1500亿元)，才将其水质恢复到IV类标准；我国的滇池(面积297KM2)治理，至今已投入40多亿元，仍然成效甚微，面对世人失望的目光和种种质疑，其治理时间被延长到2030年，预言耗资将达750亿元(《中国环境报》2001-8-13第4版)。由此可见，应用目前的技术治理水体富营养化，历时悠长，代价高昂。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服目前上述各种方法在治理水体富营养化及其滋生的水葫芦的过程中存在的种种缺点，本专利技术提供一种全新的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种治理水体富营养化及其滋生的水葫芦的方法，其特征是包括如下步骤：１）制作遥控式的无人驾驶水草剪切船２）用遥控式的无人驾驶水草剪切船将水面的水葫芦就地剪切成碎片３）制作以具有离子交换功能和网状交联结构的亲水性树脂作为种植基质的聚肥式水面种植系统４）用聚肥式水面种植系统在水面种植植物，通过收割植物长成的生物量以除去水体中的氮、磷等营养物质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈培豪，
申请(专利权)人：陈培豪，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]