一种丘陵地区小型水体富营养化治理的方法
技术领域
本发明涉及一种丘陵地区小型水体富营养化治理方法，属于水治理领域。
背景技术
随着全球经济发展和人口增长的持续，水环境承受的压力日益加大。数十年的高速工业化和城市化，也使得我国正面临着水污染的严峻挑战。近些年来，我国对水环境的治理进行了大量探索，在长期的治理过程中，积累了一系列行之有效的经验，运用和提出了一些优化模型和求解技术，如沱江水质规划、上海黄浦江水污染综合治理、丹东鸭绿江水污染系统规划，长江武汉江段污染防治规划研究，淮河流域水资源保护规划等。
目前，丘陵地区水库承载的功能主要为防洪和灌溉，水源大多都靠天然集雨，无特定的其他水源对水库水体进行有效补充，且至水库建成以来少有出现水库干涸的现象，加上人们长期的不合理生产活动(比如农业面源污染、肥水养殖、生活废水等)，使得水库中沉积大量营养盐，常常导致水库水体发生蓝藻爆发、鱼类死亡、发黑发臭的事件，严重影响当地人们的生产生活。如何对小型水体富营养化进行治理，当前主要有物理化学法(以引水换水、污泥疏浚、使用混凝剂促进物理沉淀)、生态法(建立人工湿地、库中设置生态浮床)及生物法(投放鱼类与微生态制剂)等。
丘陵地区水库形状各异、水位深浅不同、地势地貌复杂、难以放水清淤以及受人类生产活动影响频繁，因此在选用以上的方法且忽视将水体看成一个完成的生态系统的条件下对水体进行治理，难以取得理想的效果，使得水库水质治理反弹、恶化加重、稳定性差、不可持续等问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种丘陵地区小型水体富营养化的治理方法，它包括如下步骤：
1)取缔水体周边0.05～0.1km内的污染源，在水体周边0.01～0.02km内设置植物隔离带；
2)改良底泥，消杀原生藻类；
3)培植有益藻类优势种群，定期投放微生态制剂；
4)深水区种植沉水植物，养殖贝类动物，浅水区种植沉水植物；
5)投放滤食性鱼类，土著鱼类和肉食性鱼类；
6)放养底栖动物；
7)设置增氧或曝气设备；
8)构建浅水区挺水植物群落；
9)构建水体消落区常绿植物；
10)收割水生植物，打捞鱼类。
进一步地，步骤1)所述污染源是水体内水产污染、农业面源污染和/或工业污染。进一步地，步骤2)所述改良底泥的方法为：每亩水面投放改性黏土矿物与生石灰混合物3～5公斤；所述改性黏土矿物与生石灰质量比为1：1。
进一步地，步骤2)所述消杀原生藻类的方法为：每隔2～3天用杀藻剂控杀原生藻类2～3次，持续1～2周；所述原生藻类为蓝藻和/或裸藻。
进一步地，：步骤3)所述培植有益藻类优势种群的方法为：消杀原生藻类结束后，每月向水体中投放至少2次含量为1×107～1×108个/L以上的藻种，每5～7天投放1次，每次投放300～800ml/亩·米，优选每月向水体中投放至少2次含量为1×107个/L以上的藻种，每7天投放1次，每次投放500ml/亩·米；所述藻种为小球藻和/或卵囊藻。
进一步地，步骤3)所述定期投放微生态制剂是每隔8～10天投放1次微生态制剂，优选每隔10天投放1次微生态制剂；所述微生态制剂是芽孢杆菌固体制剂、光合菌和/或硝化细菌液体制剂，其中芽孢杆菌固体制剂每次投放200～250g/亩·米，光合菌、硝化细菌液体制剂每次投放0.5～1L/亩·米。
进一步地，步骤4)所述深水区每1亩种植6000～80000株/芽沉水植物幼苗，浅水区每1亩种植12000～15000株/芽沉水植物幼苗。
进一步地，步骤5)所述投放的鱼类密度150-200尾/亩，投放的鱼类规格为250～400克；所述滤食性鱼类、土著鱼类和肉食性鱼类的比例为90～100：1～4：2～5，优选95：2：3；所述滤食性鱼类为鲢鱼、鳙鱼和/或鸭嘴鱼；所述肉食性鱼类为黑鱼、南方大口鲶、翘嘴鲌鱼、鲈鱼和/或鳜鱼；所述土著鱼类为当地原生鱼类。
更进一步地，所述滤食性鱼类为尾数比例8:2的鲢鱼和鳙鱼。
进一步地，步骤6)所述放养的底栖动物密度为80～100斤/亩；所述底栖动物为河蚌、螺蛳、河蚬、河虾和/或罗氏沼虾。
更进一步地，所述底栖动物中河蚌和螺蛳占总投放量的90～98％，其中河蚌和螺蛳重量比为8：2，优选底栖动物中河蚌和螺蛳占总投放量的95％。
进一步地，步骤7)所述设置增氧或曝气设备的方法为：每10亩水面设置0.75KW的增氧或曝气设备；所述增氧设备为喷水式增氧机、水车式增氧机或涌浪式增氧机；所述曝气设备为潜水式曝气机。
进一步地，步骤8)所述构建浅水区挺水植物群落的方法为：就地取材修建挡水坝，种植挺水植物，每隔1～2天浇水；所述挺水植物包括但不限于芦苇、风车草、美人蕉、再力花、菖蒲、观赏藕、西伯利亚鸢尾、千屈菜。
进一步地，步骤9)所述构建水体消落区常绿植物的方法为：采用生态浮床模块拼接方式，在水体消落区种植适应极端环境的草本或浮叶植物，每隔1～2天浇水；所述草本植物包括但不限于牛鞭草、狗牙根；所述浮叶植物包括但不限于铜钱草、狐尾藻。
进一步地，步骤10)所述收割水生植物的方法为：每隔30～45天收割水生植物；所述打捞鱼类的方法为：每隔60～90天捕捞滤食性鱼类，同时补投相同起捕数量的滤食性鱼类。
本发明所指的“水产污染”是指水产养殖生产投入品：饵料、渔药和肥料的溶失，以及养殖生物的排泄物、残饵和养殖生物的死亡尸体引起的水体污染。
本发明所指的“农业面源污染”是指农村生活和农业生产活动中，溶解的或固体的污染物：土粒、氮素、磷素、农药重金属、农村禽畜粪便与生活垃圾等有机或无机物质引起的污染。
本发明所指“改性黏土矿物”是指经过物理改性、化学改性或机械力化学改性的黏土。
本发明所指“挺水植物”是指植物的根、根茎生长在水的底泥之中，茎、叶挺出水面，其中生长在空气中的部分，具有陆生植物的特征，生长在水中的部分(根或地下茎)，具有水生植物的特征。
本发明所指“水体消落区”是指水体水位季节性涨落而使周边被淹没土地周期性地出露于水面的一段区域。
本发明所指“沉水植物”是指植物体全部位于水层下面营固着生存的大型水生植物。
本发明水体富营养化治理方法，解决了丘陵地区水域环境污染问题，改善了人居生活环境，促进水环境可持续发展。本发明不仅适用于丘陵地区小型水体营养化治理，同时也适用于湖、库支流、城中淡水水体的富营养化治理，运用范围广，具备实际推广应用价值。
显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
图1装置模块布置示意图
图2沉水植物和河蚌种养组合装置
图3生态浮床模块
具体实施方式
本发明具体实施方式中使用的原料、设备均为已知产品，通过购买市售产品获得。
实施例1本发明丘陵地区小型水体富营养化治理
1)取缔水体周边0.05～0.1km内的水产、农业面源污染和工业污染，在水体周边0.01～0.02km内设置植物隔离带；
2)改良底泥与原有藻类消杀
丘陵地区小型水体大多建成后久未清淤，加上常年开展废水养鱼、水禽养殖、生活污水及农业面源污染的流入的累计，底部淤泥沉积物大多为有机质，通过使用改性黏土矿物与生石灰混合物对淤泥进行处理，以改变底部淤泥的通透性和磷的控制。改性黏土矿物与生石灰的比例为1:1，使用量为每亩水面投放3～5公斤；
选用市面专用杀藻剂进行藻类(蓝藻、裸藻)控杀，使用量参照说明书，使用方法采用阶段式控杀，每隔2天用药3次，持续1周；
3)培植有益藻类优势种群，定期投放微生态制剂；；
消杀原生藻类结束后，每月向水体中投放至少2次含量为1×107个/L以上的藻种(小球藻)，每7天投放1次，每次投放500ml/亩·米；同时，每隔10天投放1次有益微生物(芽孢杆菌)，每次投放200～250g/亩·米；
4)深水区搭建沉水植物种植平台，种植沉水植物(每1亩种植6000～8000株/芽沉水植物幼苗)，养殖贝类动物；浅水区种植沉水植物(每1亩种植12000～15000株/芽沉水植物幼苗)；
具体搭建方法：在深水区域水面上方，用钢丝或绳子连接两岸，水草种植装置悬挂于钢丝或绳子上，通过水草种植装置的卡扣调节装置浸没的深度。(图1)
水草种植装置由水草种植网和河蚌吊养网串联组成(图2)，其中水草种植网是用金属圈制成的网状结构的圆柱形，直径40～50cm，高30cm，底部垫有一层生物棉、过滤棉或活性炭纤维棉，网内种植沉水性水草，河蚌吊养网是用塑料聚合物材质制成的长方形网，悬挂于水草种植网下方。
5)投放密度为150～200尾/亩，规格为250～400克的滤食性(鲢鱼、鳙鱼和/或鸭嘴鱼)，土著和肉食性鱼类(黑鱼、南方大口鲶、翘嘴鲌鱼、鲈鱼和/或鳜鱼)，其中，鱼类中滤食性鱼类、小型土著鱼类和肉食性鱼类的比例为95：2：3；
6)放养密度为80～100斤/亩的如河蚌、螺蛳、河蚬、河虾和罗氏沼虾的底栖动物，其中，底栖动物中河蚌、螺蛳投放比例为8:2，且占整个底栖动物投放量的95％；
7)每10亩水面设置0.75KW的如喷水式增氧机、水车式增氧机或涌浪式增氧机的增氧设备或如潜水式曝气机的曝气设备；
8)浅水区挺水植物群落构建；
就地取材修建简易挡水坝，保证枯水期挺水植物(芦苇、风车草、美人蕉、再力花、菖蒲、观赏藕、西伯利亚鸢尾、千屈菜)的存活，并进行人工维护，每隔1～2天浇水；
9)水库消落区常绿植物构建
采用生态浮床模块拼接方式(生态浮床模块是由PVC管和无节网片制成的长3.6米，宽1米的矩形框，用绳子沿库边进行拼接与固定；或者直接选用绳子、无节网片及浮球或泡沫制成，用竹杆或木条沿库边进行支撑与固定，具体见图1、3)，在水库消落区种植耐旱、耐涝等极端环境适应性较好的如牛鞭草、狗牙根等草本植物或浮叶植物铜钱草、狐尾藻，并进行人工维护，每隔1-2天浇水，保证存活；
10)水生植物收割和鱼类打捞
每隔30～45天收割水生植物，每隔60～90天捕捞滤食性鱼类，同时补投相同起捕数量的滤食性鱼类。
实施例2本发明丘陵地区小型水体富营养化治理
1)取缔水体周边0.05～0.1km内的水产、农业面源污染和工业污染，在水体周边0.01～0.02km内设置植物隔离带；
2)改良底泥与原有藻类消杀
丘陵地区小型水体大多建成后久未清淤，加上常年开展废水养鱼、水禽养殖、生活污水及农业面源污染的流入的累计，底部淤泥沉积物大多为有机质，通过使用改性黏土矿物与生石灰混合物对淤泥进行处理，以改变底部淤泥的通透性和磷的控制。改性黏土矿物与生石灰的比例为1:1，使用量为每亩水面投放3～5公斤；
选用市面专用杀藻剂进行藻类(蓝藻、裸藻)控杀，使用量参照说明书，使用方法采用阶段式控杀，每隔3天用药2次，持续1周；
3)培植有益藻类优势种群，定期投放微生态制剂；
消杀原生藻类结束后，每月向水体中投放至少2次含量为1×107个/L以上的卵囊藻，每7天投放1次，每次投放500ml/亩·米；
同时，每隔10天投放1次有益微生物(光合菌、硝化细菌)，每次投放0.5～1L/亩·米；
4)深水区搭建沉水植物种植平台，种植沉水植物(每1亩种植6000～8000株/芽沉水植物幼苗)，养殖贝类动物；浅水区种植沉水植物(每1亩种植12000～15000株/芽沉水植物幼苗)；
具体搭建方法：在深水区域水面上方，用钢丝或绳子连接两岸，水草种植装置悬挂于钢丝或绳子上，通过水草种植装置的卡扣调节装置浸没的深度。(图1)
水草种植装置由水草种植网和河蚌吊养网串联组成(图2)，其中水草种植网是用金属圈制成的网状结构的圆柱形，直径40～50cm，高30cm，底部垫有一层生物棉、过滤棉或活性炭纤维棉，网内种植沉水性水草，河蚌吊养网是用塑料聚合物材质制成的长方形网，悬挂于水草种植网下方。
5)投放密度为150～200尾/亩，规格为250～400克的滤食性(鲢鱼、鳙鱼和/或鸭嘴鱼)，土著和肉食性鱼类(黑鱼、南方大口鲶、翘嘴鲌鱼、鲈鱼和/或鳜鱼)，其中，鱼类中滤食性鱼类、小型土著鱼类和肉食性鱼类的比例为95：2：3；
6)放养密度为80～100斤/亩的如河蚌、螺蛳、河蚬、河虾和罗氏沼虾的底栖动物，其中，底栖动物中河蚌、螺蛳投放比例为8:2，且占整个底栖动物投放量的95％；
7)每10亩水面设置0.75KW的如喷水式增氧机、水车式增氧机或涌浪式增氧机的增氧设备或如潜水式曝气机的曝气设备；
8)浅水区挺水植物群落构建；
就地取材修建简易挡水坝，保证枯水期挺水植物(芦苇、风车草、美人蕉、再力花、菖蒲、观赏藕、西伯利亚鸢尾、千屈菜)的存活，并进行人工维护，每隔1-2天浇水；
9)水库消落区常绿植物构建
采用生态浮床模块拼接方式(生态浮床模块是由PVC管和无节网片制成的长3.6米，宽1米的矩形框，用绳子沿库边进行拼接与固定；或者直接选用绳子、无节网片及浮球或泡沫制成，用竹杆或木条沿库边进行支撑与固定，具体见图1、3)，在水库消落区种植耐旱、耐涝等极端环境适应性较好的如牛鞭草、狗牙根等草本植物或浮叶植物铜钱草、狐尾藻，并进行人工维护，每隔1-2天浇水，保证存活；
10)水生植物收割和鱼类打捞
每隔30～45d收割水生植物，每隔60～90d捕捞滤食性鱼类，同时补投相同起捕数量的滤食性鱼类。
以下通过试验例来说明本发明的有益效果。
试验例1本发明水体治理
1、地点概括
试验地点为内江市市中区，水域面积80亩，平均水深3.5米，主要污染源为农业面源污染、养殖污染及少量工业污染。
2、治理方法
按照实施例1治理，观测周期为期6个月。
3、水体检测
参照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)测定水体质量，每2个月测一次，采样参照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的采样要求，具体结果见表1。
表1水体质量检测数据表
从表1可见，按照本发明水体治理方法，被污染水体中的总磷、总氮、氨氮、高锰酸盐指数、BOD5、COD检测数值逐渐下降，水质指标得到明显改善。
试验例2本发明水体治理
1、地点概括
试验地点为内江市隆昌市，水域面积80亩，平均水深4米，主要污染源为农业面源污染、养殖污染及少量工业污染。
2、治理方法
按照实施例1治理，观测周期为期6个月。
3、水体检测
参照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)测定水体质量，每2个月测一次，采样参照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的采样要求，具体结果见表2。
表2水体质量检测数据表
从表2可见，按照本发明水体治理方法，被污染水体中的总磷、总氮、氨氮、高锰酸盐指数、BOD5、COD检测数值逐渐下降，水质指标得到明显改善。
综上，本发明水体富营养化治理方法，解决了丘陵地区水域环境污染问题，改善了人居生活环境，促进水环境可持续发展，具备实际推广应用价值。
