專利名稱：仿生復合填料和水體凈化仿生系統(tǒng)及凈化除藻的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及藻類水華污染治理領域，具體涉及地表水體(湖泊、水庫和河流)藻類水華處理技術，特別涉及一種仿生復合填料、一種水體凈化仿生系統(tǒng)及對富營養(yǎng)化水體凈化除藻的方法。
背景技術：
各種水體(湖泊、水庫、城市河道等)的富營養(yǎng)化是區(qū)域人口、經(jīng)濟和社會發(fā)展到一定階段后造成的，由于難以根除的面源污染及內(nèi)源污染，即使在污水排放得到有效控制的情況下，河道污染及其富營養(yǎng)化問題仍然難以解決。水體富營養(yǎng)化日趨嚴重的一個重要表征就是藻類水華的大規(guī)模爆發(fā)，控制水體富營養(yǎng)化和藻類水華爆發(fā)是水體凈化的目標。目前治理水體富營養(yǎng)化的方法有引流沖污、曝氣復氧、底泥疏浚、化學絮凝處理和生物_生態(tài)修復技術。水體除藻技術已從化學物理法除藻發(fā)展到生物操縱，逐漸提升到最接近自然水體自凈的生態(tài)恢復技術。生物-生態(tài)修復技術主要利用水體中構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的生物群落如微生物、浮游動植物和水生植物等吸收轉(zhuǎn)化水體中過量的氮和磷營養(yǎng)鹽。在水華爆發(fā)的湖泊中氮磷流向失衡，過多的氮磷流向以藍藻為主的浮游植物。在循環(huán)良好的水體生態(tài)系統(tǒng)有復雜的食物鏈，氮磷的流向如下微生物、水生植物、藻類(平行關系)一大型或小型浮游動物一濾食性魚類一食魚性魚類。在經(jīng)典生物操縱的主要工具為浮游動物，大型浮游動物不僅有較強的藻類濾食率，同時也有較廣的藻類捕食范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于提供一種仿生復合填料，該仿生復合填料是可生物降解填料，可為浮游動物提供庇護所，同時也能為底棲動物提供棲息地。本發(fā)明的另一目的在于提供上述仿生復合填料的制備方法。本發(fā)明的再一目的在于提供一種水體凈化仿生系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在富營養(yǎng)化水體范圍內(nèi)，利用本土常見的水生生物物種(浮游動物、底棲動物、魚類等)和上述的仿生復合填料構(gòu)建而成；該系統(tǒng)能在縱向空間提供水生植物與魚類生長環(huán)境，通過各級消費者的生長消耗水體中氮磷物質(zhì)，減少甚至消除水華的發(fā)生。本發(fā)明的又一目的在于提供上述一種對富營養(yǎng)化水體凈化除藻的方法。本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)一種仿生復合填料，其中心是硬質(zhì)多面空心球，球體邊緣有孔洞，聚氨酯條狀軟性填料通過孔洞連接硬質(zhì)多面空心球；所述的硬質(zhì)多面空心球比表面積約為200-300m2/m3，類似巖石壁，可為本土底棲動物(如螺蛘類)提供棲息地，表面有微孔，生物膜易附著生長。底棲動物多為初級消費者，以有機碎屑和藻類等為食，同時又是魚類等水生經(jīng)濟動物的食物。所述的硬質(zhì)多面空心球由以下步驟制備得到
(1)在釩基催化劑存在的情況下，取聚酯、N-甲基嗎啉-N-氧化物與水混合，三種反應物的質(zhì)量比為90 (2-5) (4-8)，60-80°C下攪拌反應3h，得到羥基化聚酯； (2)在引發(fā)劑鈰離子和二異丙苯過氧化物存在的情況下，取羥基化聚酯與多乙烯多胺類單體混合，兩種反應物的質(zhì)量比為(8-16) 1，90-120°C下反應5h，得到改性后的羥
基化聚酯；(3)將改性后的羥基化聚酯、淀粉、聚乳酸按質(zhì)量比(10-8) 4 1混合均勻， 190-230°C下反應7-10h，得到機械強度不同的可生物降解塑料，再通過常用的塑料加工程序擠壓成型，得到具有邊緣孔洞的硬質(zhì)多面空心球；步驟(2)所述的多乙烯多胺類單體優(yōu)選四乙烯五胺或三乙烯二胺。所述的聚氨酯條狀軟性填料由以下步驟制備得到步驟(1)-(2)同硬質(zhì)多面空心球制備方法的步驟(1)-(2)；(3)將改性后的羥基化聚酯、淀粉、聚乳酸按(8-5) (3-2) 1的質(zhì)量比混合均勻，并加入占三者總質(zhì)量0. 5-1%的發(fā)泡劑，150-170°C下反應2-8h，得到聚酯軟性填料，再通過常用的塑料加工程序擠壓成型和切割，得到聚氨酯條狀軟性填料。上述的仿生復合填料是由硬質(zhì)多面空心球與聚氨酯條狀軟性填料連接而得到。聚氨酯條狀軟性填料比重約為1，孔隙率為80-150%，可懸浮在水中，在水流作用下，如水草般搖動，可為浮游動物提供庇護所，減少魚類對它們的捕食。這種填料在水體環(huán)境下有大約20年的壽命，且能完全生物降解，不造成對環(huán)境的二次污染。浮游動物中枝角類大型潘類保護措施主要有低氧、弱光、水草或其他避護所等。一種水體凈化仿生系統(tǒng)，包含一個長方體或正方體框架、仿生復合填料、曝氣頭、 水生植物、浮游動物和濾食性魚類；框架的底面安裝上述的仿生復合填料，框架四周的長度可伸縮調(diào)節(jié)，用以調(diào)節(jié)框架底面的仿生復合填料距離水面的高度，在光照強度不同的天氣中，可調(diào)節(jié)仿生復合填料所在位置的光強，以達到保護浮游動物的目的；曝氣系統(tǒng)采用微孔曝氣頭，共布設上下兩層微孔曝氣頭，上層微孔曝氣頭布設在仿生復合填料中心上方 50-80cm處，下層微孔曝氣頭布設在仿生復合填料的同平面上，兩層曝氣頭通過PVC管與框架固定，分別采用兩臺曝氣機充入空氣，提供不同濃度的溶解氧；框架的上表面用中空塑料管隔成若干矩形，在中空塑料管內(nèi)用繩子固定種植盤，種植水生植物；水體凈化仿生系統(tǒng)的組成如圖1和圖2所示；所述的水生植物是苦草和/或水龍；所述的長方體或正方體框架是以工程塑料管為材料制成的。上述的仿生生態(tài)系統(tǒng)，由于提供了浮游動物、水生植物和魚類的生長場所，對于藻類過多的水體，能快速啟動凈化，形成營養(yǎng)鹽良性循環(huán)的水體凈化體系。—種對富營養(yǎng)化水體凈化除藻的方法，包括以下步驟(1)在待處理富營養(yǎng)化水體中劃出一個范圍，該范圍的水面面積為待處理富營養(yǎng)化水體水面面積的10-30% ；將該范圍的四周用隔水圍柵圍起來(避免之后投放的浮游動物逃出該范圍)，放入一個長方體或正方體框架，框架的底面安裝上述的仿生復合填料；框架四周的長度可伸縮調(diào)節(jié)，用以調(diào)節(jié)框架底面的仿生復合填料距離水面的高度，在光照強度不同的天氣中，可調(diào)節(jié)仿生復合填料所在位置的光強，以達到保護浮游動物的目的；曝氣系統(tǒng)采用微孔曝氣頭，共布設上下兩層微孔曝氣頭，上層微孔曝氣頭布設在仿生復合填料硬質(zhì)中心上方50-80cm處，下層微孔曝氣頭布設在仿生復合填料的同平面上，兩層曝氣頭通過PVC管與框架固定，分別采用兩臺曝氣機充入空氣，提供不同濃度的溶解氧；框架的上表面用中空塑料管隔成若干矩形，在中空塑料管內(nèi)用繩子固定種植盤，種植苦草、水龍等作為水生植物，框架的上表面亦連接封口飲料瓶作為浮標；(2)往框架水體中加入組合生物強化液，同時開啟曝氣系統(tǒng)，處理5天后，進入步驟⑶；所述往框架水體中加入組合生物強化液，是每m3水體加入0. 2-1. 5L組合生物強化液；所述組合生物強化液的制備方法為

將藍藻菌株Microcystis viridis (LJ2001170718，購自暨南大學水生生物研究所)接種于培養(yǎng)液中，初始接種濃度約為IO4 IO5個/L ；將接種后的培養(yǎng)液置于25°C、 20001ux日光燈每12h明暗周期培養(yǎng)，待培養(yǎng)液中藍藻濃度達到IO8 IO9個/L時，此時的培養(yǎng)液稱為高藻液，將已分為四類的浮游動物(大型枝角、小型枝角、橈足類、輪蟲類)投入培養(yǎng)液中，分別馴化，投放的初始浮游物密度為50-200個/L，當葉綠素濃度低于30mg/L 或微囊藻毒素低于15ug/L時，再用高藻液等量替換三分之一的原液，再馴化20d ；接著取待處理的富營養(yǎng)化水體作為培養(yǎng)液等量替換三分之一的原液，在待處理的富營養(yǎng)化水體經(jīng)過 20d培養(yǎng)后，將待處理的高藻污水中的浮游動物計數(shù)、配制成組合生物強化液；所述培養(yǎng)液的組成如下每升培養(yǎng)液含有IOOmg NaN03> 15mg K2HPO4,85mg MgSO4 · 7H20、40mg CaCl2 · 2H20、25mg Na2CO3、8mg 檸檬酸鐵、ImgNa2EDTA · 2H20，余量為水；所述的組合生物強化液中浮游動物的含量是2. 2-2. 8g/L，余量為水；所述的浮游動物是由大型枝角類浮游動物方形網(wǎng)紋潘(Ceriodaphnia quadrangula)、小型枝角類浮游動物角突網(wǎng)紋潘(Ceriodaphnia cornuta)、大中型橈足類 (細巧華哲水蚤Sinocalanus tenellus.、火腿許水蚤Schmackeria poplesia)、輪蟲(懶輪蟲 Rotaria tardigrada、壺狀臂尾輪 Brachionus urceus)按照 10 (5-7) (2-4) 1 的個數(shù)比組成；根據(jù)水體的水華程度，若水體中葉綠素濃度大于60mg/L，則上述四類浮游動物的個數(shù)比可調(diào)整為(12-15) 5 2 1。組合生物強化液中浮游動物的組成主要基于在富營養(yǎng)化湖泊中浮游動物的結(jié)構(gòu)失衡而調(diào)整特有優(yōu)勢生物物種，物種比例根據(jù)前期實驗室對物種間的競爭與協(xié)同關系而得到上述比例。由于受到藍藻水華的影響，富營養(yǎng)化水體中浮游動物群落一般都由小型種 (如輪蟲和象鼻潘屬)和選擇性捕食類浮游動物(如劍水蚤)組成，相反大型的、不加選擇的植食者(如潘屬)則相對稀少。所述開啟曝氣系統(tǒng)，上層曝氣頭提供低氧環(huán)境(DO = 0. 2-0. 4mg/L)，以適宜浮游動物生長，下層曝氣頭周圍提供有氧環(huán)境(DO = 1. 5-4mg/L)，以適宜好氧氨氧化細菌生長， 以利于氨態(tài)氮的去除。(3)對水體取樣鏡檢，當浮游動物的密度達到或超過2500個/L時，折除水體四周隔水圍柵，圍柵底部換成網(wǎng)狀尼龍網(wǎng)，原有的圍柵為待處理的部分富營養(yǎng)化水體和投加的組合生物強化液，開放的系統(tǒng)可利于生物的四周覓食，再投放本地螺類與濾食性魚類(鏈魚、鳙魚等)，一個月后，富營養(yǎng)化水體的水質(zhì)有明顯改善。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果
(1)本發(fā)明使用仿生復合填料，為富營養(yǎng)化水體的凈化起關鍵作用的水生系統(tǒng)生物多樣性提供棲息地及庇護所。仿生復合填料中心是硬質(zhì)多面空心球，聚氨酯條狀軟性填料通過孔洞連接空心球。仿生復合填料既有類似于巖石壁的部分，可為本土底棲動物(如螺類)提供棲息地，表面有微孔，生物膜易附著生長；同時具有懸浮于水中的軟性填料，可為藻類的直接攝食者_大型浮游動物提供庇護所。該填料采用了環(huán)境友好的原料研制，在穩(wěn)定使用一年后可在自然環(huán)境下降解，減少對環(huán)境的二次污染。(2)本發(fā)明采用曝氣量和光強可調(diào)節(jié)的方法，可模擬適宜浮游生物的生長環(huán)境，能迅速使失衡的水生系統(tǒng)恢復良性循環(huán)。(3)針對不同水域的浮游動物類型與結(jié)構(gòu)，對本土浮游動物進行對藻毒素耐受馴化培養(yǎng)與富集培養(yǎng)的方法，可強化浮游動物對藻類的攝食去除能力。避免投放功能生物制劑造成可能外來物種入侵，具有對水體水華去除的生物安全保障。(4)運行費用低，且在系統(tǒng)運行過程中有明顯經(jīng)濟效益產(chǎn)出。運行成本主要用于兩層曝氣提供不同的溶解氧環(huán)境。氮磷營養(yǎng)鹽通過食物鏈轉(zhuǎn)移到水生植物和魚類?？赏ㄟ^種植經(jīng)濟水生植物(如水生蔬菜)和經(jīng)濟魚類的收獲得到經(jīng)濟效益。(5)本發(fā)明處理效果迅速，在待處理水體的10-30%水域面積上實施該技術，可在 1-3個月恢復水生生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，浮游動物的生物量增加50%以上。


圖1是富營養(yǎng)化水體中仿生水生生態(tài)系統(tǒng)的組成示意圖(縱切圖)；圖2是富營養(yǎng)化水體中仿生水生生態(tài)系統(tǒng)的組成示意圖(俯瞰圖)；其中，1-綠色植物，2-曝氣頭，3-仿生復合填料(附有生物膜)，4-魚類，5-浮游動物。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例1仿生復合填料的制備方法，包括以下步驟第一步、制備硬質(zhì)多面空心球(約IOkg)，包括以下步驟(1)在釩基催化劑(500g)存在的情況下，取聚酯(美國陶氏，PU350)、N-甲基嗎啉-N-氧化物與水混合，三種反應物的質(zhì)量比為90 2 8，70°C下攪拌反應3h，得到羥基化聚酯；(2)在引發(fā)劑鈰離子(IOOg)和二異丙苯過氧化物(450g)存在的情況下，取羥基化聚酯與四乙烯五胺(德國巴斯夫BASF，E1500)混合，兩種反應物的質(zhì)量比為10 1,110°C 下反應5h，得到改性后的羥基化聚酯；(3)將改性后的羥基化聚酯、淀粉、聚乳酸按質(zhì)量比10 4 1混合均勻，220°C下反應10h，得到機械強度不同的可生物降解塑料，再通過常用的塑料加工程序擠壓成 型，得到具有邊緣孔洞的硬質(zhì)多面空心球。第二步、制備聚氨酯條狀軟性填料(約Ikg)，包括以下步驟
(1)在釩基催化劑(20g)存在的情況下，取聚酯(美國陶氏，PU350)、N_甲基嗎啉-N-氧化物與水混合，三種反應物的質(zhì)量比為90 2 8，70°C下攪拌反應3h，得到羥基化聚酯；(2)在引發(fā)劑鈰離子(80g)和二異丙苯過氧化物(50g)存在的情況下，取羥基化聚酯與三乙烯二胺(德國巴斯夫BASF，E1800)混合，兩種反應物的質(zhì)量比為15 1，120°C下反應4h，得到改性后的羥基化聚酯；(3)將改性后的羥基化聚酯、淀粉、聚乳酸按5 3 1的質(zhì)量比混合均勻，并加入占三者總質(zhì)量0.8%的發(fā)泡劑(南京卡尼爾，CFS)，170°C下反應5h，得到聚酯軟性填料，再通過常用的塑料加工程序擠壓成型和切割，得到聚氨酯條狀軟性填料。第三步、將硬質(zhì)多面空心球和聚氨酯條狀軟性填料手工連接成仿生復合填料。實施例2 一種水體凈化仿生系統(tǒng)，包含一個長方體或正方體框架、實施例1制備得到的仿生復合填料、曝氣頭、水生植物、浮游動物和濾食性魚類；框架的底面安裝上述的仿生復合填料，框架四周的長度可伸縮調(diào)節(jié)，用以調(diào)節(jié)框架底面的仿生復合填料距離水面的高度，在光照強度不同的天氣中，可調(diào)節(jié)仿生復合填料所在位置的光強，以達到保護浮游動物的目的；曝氣系統(tǒng)采用微孔曝氣頭，共布設上下兩層微孔曝氣頭，上層微孔曝氣頭布設在仿生復合填料中心上方50-80cm處，下層微孔曝氣頭布設在仿生復合填料的同平面上，兩層曝氣頭通過PVC管與框架固定，分別采用兩臺曝氣機充入空氣，提供不同濃度的溶解氧；框架的上表面用中空塑料管隔成若干矩形，在中空塑料管內(nèi)用繩子固定種植盤，種植水生植物；水體凈化仿生系統(tǒng)的組成如圖1和圖2所示。實施例3一種對富營養(yǎng)化水體凈化除藻的方法試驗場所在水面100，OOOm3的水塘，每天接納生活污水50m3，夏秋季節(jié)藍藻頻發(fā)。 處理前的水塘水按照地表水水環(huán)境評價的方法進行取樣和檢測，水質(zhì)為劣五類。(1)在水塘中劃出一個水面面積為10，OOOm3的范圍，將該范圍的四周用隔水圍柵圍起來，以工程塑料管制成100mX50mX6m(長X寬X高)的框架放入該范圍水體中，框架面積占水塘面積的5%。在框架的底部安裝實施例1制備得到的仿生復合填料。仿生復合填料的中心是硬質(zhì)多面空心球，球體邊緣有孔，聚氨酯條狀軟性填料通過孔洞連接硬質(zhì)球體。硬質(zhì)多面空心球的比表面積約為250m2/m3。聚氨酯條狀軟性填料比重約為1，孔隙率為80_150%，可懸浮在水中?？蚣芸稍诰嗨?-0. 5m的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)仿生復合填料距離水面的高度，陰天采用距水面l_3m的填料固定層深度，睛天采用距水面4-6m的填料固定層深度。曝氣系統(tǒng)采用微孔曝氣頭，共布設上下兩層微孔曝氣頭，上層微孔曝氣頭布設在仿生復合填料中心上方 50-80cm處，下層微孔曝氣頭布設在仿生復合填料的同平面上，兩層曝氣頭通過PVC管與框架固定，分別采用兩臺曝氣機充入空氣，提供不同濃度的溶解氧；框架的上表面用中空塑料管隔成若干矩形，在中空塑料管內(nèi)用尼龍繩固定種植盤，種植苦草、水龍等作為水生植物， 框架的上表面亦連接封口的空飲料瓶作為浮標。(2)往框架水體中加入組合生物強化液，每m3水體加入1. 5L組合生物強化液，組合生物強化液中浮游動物的含量是2. 2-2. 8g/L，余量為水；所述組合生物強化液的制備方法為

將藍藻菌株Microcystis viridis (LJ2001170718，購自暨南大學水生生物研究所)接種于培養(yǎng)液中，初始接種濃度約為IO4 IO5個/L ；將接種后的培養(yǎng)液置于25°C、 20001ux日光燈每12h明暗周期培養(yǎng)，待培養(yǎng)液中藍藻濃度達到IO8 IO9個/L時，此時的培養(yǎng)液稱為高藻液，將已分為四類的浮游動物(大型枝角、小型枝角、橈足類、輪蟲類)投入培養(yǎng)液中，分別馴化，投放的初始浮游物密度為50-200個/L，當葉綠素濃度低于30mg/L 或微囊藻毒素低于15ug/L時，再用高藻液等量替換三分之一的原液，再馴化20d ；接著取待處理的富營養(yǎng)化水體作為培養(yǎng)液等量替換三分之一的原液，在待處理的富營養(yǎng)化水體經(jīng)過 20d培養(yǎng)后，將待處理的高藻污水中的浮游動物計數(shù)、配制成組合生物強化液； 所述培養(yǎng)液的組成如下每升培養(yǎng)液含有IOOmg NaN03> 15mg K2HPO4,85mg MgSO4 · 7H20、40mg CaCl2 · 2H20、25mg Na2CO3、8mg 檸檬酸鐵、ImgNa2EDTA · 2H20，余量為水；所述的浮游動物是由大型枝角類浮游動物方形網(wǎng)紋潘(Ceriodaphnia quadrangula)、小型枝角類浮游動物角突網(wǎng)紋潘(Ceriodaphnia cornuta)、大中型橈足類(細巧華哲水蚤 Sinocalanus tenellus.和 / 或火腿許水蚤 Schmackeria poplesia)、 輪蟲(懶輪蟲Rotaria tardigrada和/或壺狀臂尾輪Brachionus urceus)按照 10 (5-7) (2-4) 1的個數(shù)比組成；根據(jù)水體的水華程度，若水體中葉綠素濃度大于 60mg/L，則上述四類浮游動物的個數(shù)比可調(diào)整為(12-15) 5 2 1。在向框架水體中加入組合生物強化液的同時，開啟曝氣系統(tǒng)，仿生復合填料硬質(zhì)中心上方50-80cm內(nèi)提供低氧環(huán)境(DO = O. 2-0. 4mg/L)，以適宜浮游動物生長，填料硬質(zhì)中心周圍提供有氧環(huán)境(DO = 1. 5-4mg/L)，以適宜好氧氨氧化細菌生長，以利于氨態(tài)氮的去除；系統(tǒng)的曝氣每天運行18小時，實現(xiàn)間歇曝氣，每間隔曝氣2小時，停止2. 5小時，電源開頭采用預設時間，無須人工操作。處理5天后，進入凈化處理第二階段(即步驟(3))。(3)對水體取樣鏡檢，當浮游動物的密度達到或超過2500個/L時，折除水體四周隔水圍柵，圍柵底部換成網(wǎng)狀尼龍網(wǎng)，開放的系統(tǒng)可利于生物的四周覓食，再投放本地螺類與濾食性的魚(鏈魚、鳙魚等)，此階段仍按照第一階段(即步驟(2))的曝氣方案曝氣。凈化處理第二階段處理60天后，水塘水質(zhì)指標如下C0D = 20. 3mg/L,氨氮= 0. 21mg/L，總磷=0. 02mg/L，濁度=0. 4NTU，溶解氧> 4. 5mg/L。氨氮和總磷是水體富營養(yǎng)化的主要指標，由此說明該方法特別適用于中小型富營養(yǎng)化水體的生態(tài)修復。本發(fā)明方法的運行費用是0. 25 0. 5元/天，運行費用低。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種仿生復合填料，其特征在于其中心是硬質(zhì)多面空心球，球體邊緣有孔洞，聚氨酯條狀軟性填料通過孔洞連接硬質(zhì)多面空心球。
2.根據(jù)權利要求1所述的仿生復合填料，其特征在于所述的硬質(zhì)多面空心球由以下步驟制備得到(1)在釩基催化劑存在的情況下，取聚酯、N-甲基嗎啉-N-氧化物與水混合，三種反應物的質(zhì)量比為90 (2-5) (4-8)，60-80°C下攪拌反應3h，得到羥基化聚酯；(2)在引發(fā)劑鈰離子和二異丙苯過氧化物存在的情況下，取羥基化聚酯與多乙烯多胺類單體混合，兩種反應物的質(zhì)量比為(8-16) 1，90-120°C下反應5h，得到改性后的羥基化聚酯；(3)將改性后的羥基化聚酯、淀粉、聚乳酸按質(zhì)量比(10-8) 4 1混合均勻， 190-230°C下反應7-10h，得到的物料再擠壓成型，得到硬質(zhì)多面空心球。
3.根據(jù)權利要求1所述的仿生復合填料，其特征在于所述的聚氨酯條狀軟性填料由以下步驟制備得到(1)在釩基催化劑存在的情況下，取聚酯、N-甲基嗎啉-N-氧化物與水混合，三種反應物的質(zhì)量比為90 (2-5) (4-8)，60-80°C下攪拌反應3h，得到羥基化聚酯；(2)在引發(fā)劑鈰離子和二異丙苯過氧化物存在的情況下，取羥基化聚酯與多乙烯多胺類單體混合，兩種反應物的質(zhì)量比為(8-16) 1，90-120°C下反應5h，得到改性后的羥基化聚酯；(3)將改性后的羥基化聚酯、淀粉、聚乳酸按(8-5) (3-2) 1的質(zhì)量比混合均勻，并加入占三者總質(zhì)量0. 5-1 %的發(fā)泡劑，150-170°C下反應2-8h，得到聚酯軟性填料，再通過擠壓成型和切割，得到聚氨酯條狀軟性填料。
4.權利要求1-3任一項所述的仿生復合填料的制備方法，其特征在于是將硬質(zhì)多面空心球與聚氨酯條狀軟性填料連接而得到。
5.一種水體凈化仿生系統(tǒng)，其特征在于包含一個長方體或正方體框架、權利要求1-3 任一項所述的仿生復合填料、曝氣頭、水生植物、浮游動物和濾食性魚類；框架的底面安裝仿生復合填料；框架四周的長度可伸縮調(diào)節(jié)；框架上固定有兩層曝氣頭，上層曝氣頭布設在仿生復合填料中心上方50-80cm處，下層曝氣頭布設在仿生復合填料的同平面上；框架的上表面用中空塑料管隔成若干矩形，在中空塑料管內(nèi)用繩子固定種植盤，種植水生植物。
6.一種對富營養(yǎng)化水體凈化除藻的方法，其特征在于包括以下步驟(1)在待處理的富營養(yǎng)化水體中劃出一個范圍；將該范圍的四周用隔水圍柵圍起來， 放入一個長方體或正方體框架，框架的底面安裝權利要求1-3任一項所述的仿生復合填料；在框架上固定兩層曝氣頭，上層曝氣頭布設在仿生復合填料中心上方50-80cm處，下層曝氣頭布設在仿生復合填料的同平面上；框架的上表面用中空塑料管隔成若干矩形，在中空塑料管內(nèi)用繩子固定種植盤，種植水生植物；(2)往框架水體中加入組合生物強化液，同時開啟曝氣頭往水體中供氧；(3)當框架水體中浮游動物的密度達到或超過2500個/L時，折除水體四周隔水圍柵， 再投放濾食性魚類；步驟(2)所述的組合生物強化液中浮游動物的含量是2. 2-2. 8g/L，余量為水； 步驟(2)所述組合生物強化液的制備方法為將藍藻菌株接種于培養(yǎng)液中，初始接種濃度為IO4 IO5個/L ；將接種后的培養(yǎng)液置于 25°C、20001ux日光燈每12h明暗周期培養(yǎng)，待培養(yǎng)液中藍藻菌株濃度達到IO8 IO9個/ L時，此時的培養(yǎng)液稱為高藻液，將已分為四類的浮游動物投入該培養(yǎng)液中，分別培養(yǎng)，投放的初始浮游物密度為50-200個/L，當培養(yǎng)液中葉綠素濃度低于30mg/L或微囊藻毒素低于 15ug/L時，再用高藻液等量替換三分之一的原液，再培養(yǎng)20d ；接著取待處理的富營養(yǎng)化水體作為培養(yǎng)液等量替換三分之一的原液，再培養(yǎng)20d后，將浮游動物計數(shù)、配制成組合生物強化液；所述的浮游動物是由方形網(wǎng)紋潘、角突網(wǎng)紋潘、大中型橈足類動物、輪蟲類動物按照 10 (5-7) (2-4) 1的質(zhì)量比組成；若水體中葉綠素濃度大于60mg/L，上述四類浮游動物的質(zhì)量比調(diào)整為(12-15) 5 2 1 ；所述的大中型橈足類動物為細巧華哲水蚤和/或火腿許水蚤；所述的輪蟲類動物為懶輪蟲和/或壺狀臂尾輪。
7.根據(jù)權利要求6所述的對富營養(yǎng)化水體凈化除藻的方法，其特征在于步驟(1)所述范圍的水面面積為待處理富營養(yǎng)化水體水面面積的10-30%。
8.根據(jù)權利要求6所述的對富營養(yǎng)化水體凈化除藻的方法，其特征在于步驟(2)所述往框架水體中加入組合生物強化液，是每m3水體加入0. 2-1. 5L組合生物強化液。
9.根據(jù)權利要求6所述的對富營養(yǎng)化水體凈化除藻的方法，其特征在于步驟(2)所述開啟曝氣頭往水體中供氧，其中上層曝氣頭提供的溶解氧濃度為0. 2-0. 4mg/L，下層曝氣頭提供的溶解氧濃度為1. 5-4mg/L。
10.根據(jù)權利要求6所述的對富營養(yǎng)化水體凈化除藻的方法，其特征在于所述培養(yǎng)液的組成如下每升培養(yǎng)液含有IOOmg NaN03、15mg K2HPO4、85mgMgS04 · 7H20、40mg CaCl2 · 2H20、25mg Na2CO3、8mg 檸檬酸鐵、ImgNa2EDTA · 2H20，余量為水。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種仿生復合填料、一種水體凈化仿生系統(tǒng)和一種對富營養(yǎng)化水體凈化除藻的方法。本發(fā)明的水體凈化仿生系統(tǒng)包含一個長方體或正方體框架、仿生復合填料、曝氣頭、水生植物、浮游動物和濾食性魚類；框架底面安裝仿生復合填料；框架上固定兩層曝氣頭，上層曝氣頭布設在仿生復合填料中心上方50-80cm處，下層曝氣頭布設在仿生復合填料的同平面上；框架上表面種植水生植物。本發(fā)明的基于上述系統(tǒng)的對富營養(yǎng)化水體凈化除藻的方法處理效果顯著且迅速，在待處理水體的10-30％水域面積上實施該技術，可在1-3個月恢復水生生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，浮游動物的生物量增加50％以上，本發(fā)明方法運行費用低，且在系統(tǒng)運行過程中有明顯經(jīng)濟效益產(chǎn)出。
文檔編號C02F3/32GK102303923SQ20111024085
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權日2011年8月22日
發(fā)明者張心鳳, 蔣然, 韋宗敏, 黃少斌 申請人:華南理工大學, 珠江水利委員會珠江水利科學研究院