一種利用煤渣的抑草控淤技術的製作方法
2023-07-14 09:06:46 2
專利名稱：一種利用煤渣的抑草控淤技術的製作方法
技術領域：
本發明屬於環境生態學領域，具體涉及一種使用煤渣的抑草控淤技術與方法，能夠經濟高效的控制湖泊水生植物蔓延和減緩湖泊沼澤化進程。
背景技術：
近50年來，由於自然的淤淺以及人為幹擾，我國已減少了約3000個內陸湖泊，且消失的湖泊中絕大多數都是淺水草型湖泊。目前，天然湖泊萎縮退化形勢仍然十分嚴峻，湖泊特有的生態功能不斷下降，烏梁素海、東太湖、白洋澱等大型草型湖泊溼地均已進入湖泊演變的快速衰退期，湖底抬高和沼澤化趨勢十分明顯。人為誘導下的水生植物大量生長而導致的湖泊快速沼澤化被認為是草型湖泊的主要環境問題。在以大型水生植物響應型的草型湖泊內，各種挺水植物和沉水植物過量生長，形成了極大的初級生產力。由於缺乏必要的科學管理，大型維管束植物蔓延連片，擴展速度快，水體流動不暢，加速了沼澤化的進程；同時，植物死亡後殘體沉積於湖底，生物填平作用明顯，加速了底泥中有機物的累積速度，植被殘體分解釋放的氮、磷物質也加劇了湖泊的水環境惡化狀況，給湖泊內源性營養物負荷的積累造成了嚴重的負擔。這一系列問題直接威脅到湖泊溼地的各項生態功能，嚴重製約了區域環境與經濟的可持續發展，因此，治理沼澤化必須對優勢沼澤植被蔓延擴展進行有效的控制。
當前，國內外廣泛採用機械收割和人工清淤等技術措施來減緩草型湖泊的生物促淤問題。公開號為201004818Y的新型實用專利公布了一種滾刀式的水草收割機，具有尺寸小，運行靈活，操作方便，收割效率高，無二次汙染等特點。公開號為101591131A的發明專利通過向水體中投放複合菌劑對底泥中的汙染物進行轉移、轉化及降解，促進底泥泥層底棲生物種群多元化和豐富化，使湖泊底泥汙染物減少和無機化，從而起到對底泥削減的作用，具有節省人力、物力、財力，能夠避免二次汙染的特點。公開號為1631822A的發明專利提出了一種河道淤泥就地資源化的利用方法，這種方法在清除河道中原有植被後改種一定經濟價值的水生植被類型，利用植物系統或植物-水生生物系統轉化去除淤泥中的富營養化淤泥成分，通注水生生物的捕撈和水生經濟作物的收穫帶走淤泥中的汙染物成分，具有較高的經濟價值。公開號為1807339A的發明專利公布了一種將受汙染水體的底泥進行無害化、資源化的處理方法，該方法將河道底泥與生物汙泥混合、擠壓成型，在1100-1300℃條件下燒制為陶粒，具有生產成本低、工藝簡單、變廢為寶的優點，利於推廣應用。
以上技術和方法都是基於水生植物過度蔓延以及底泥大量淤積的治理辦法，而未能從根本上解決如何通過預防水生植物的過量生長以減小植物殘體淤積的問題。因此，利用我國農村地區現有資源，通過物理、化學、生物聯合作用來解決水體汙染物濃度過高、植物蔓延過度、植物殘體不易分解的生態環境問題，具有較強的可操作性和廣泛的應用性。
發明內容
本發明的目的在於公布一種利用煤渣控制草型湖泊水生植物過量生長以及加速植物殘體分解的技術和方法。通過改善富營養化水體的局部環境，打破優勢沼澤植物連片生長的格局，控制植物的蔓延擴展趨勢。我國工業和民用鍋爐，以及廣大農村地區燒煤取暖，每年都排出大量煤渣，成為國內年排放量和累計堆放量最大的工農業廢棄物，將煤渣再利用既能夠節約資源和能源，又能夠實現廢物再利用。該抑草控淤技術，就地取材，簡便可行，經濟高效，易於在廣大農村地區進行推廣和普及。
本發明的特徵在於煤渣中的鐵、鋁、鈣氧化物能夠吸附水體中的磷酸根離子，降低水體中的磷含量；煤渣由於其疏鬆多孔的表面特徵，能夠富集水體中的溶解氧，有利於好氧細菌和兼氧細菌的固定和繁殖，在其表面形成生物膜，有效去除水中的有機物和氨氮，同時加速底泥的生物分解；為防止煤渣沉積於湖底造成物理淤積，同時保證投加的煤渣能夠與水體和底泥進行充分接觸，篩分出粒徑大於2mm的煤渣裝於尼龍網中，然後投放於地籠中固定至湖底，便於回收再利用。該抑草控淤技術主要應用於植物生長季節，能夠有效控制水生植物連片生長，減緩挺水植物向湖心擴展的趨勢。且所用材料均為工農業廢物，不影響湖泊原有生態功能，可應用於不同區域的草型湖泊。
本發明與以往的抑草控淤技術相比，其益處在於著眼於植物生長階段的控制，調控湖泊生物促淤作用。通過對植物生長環境因子的控制，從根本上解決了草型湖泊中植物過度蔓延的環境問題。同時，發明中使用的材料均為環境友好型的工農業廢物，不會對溼地生態系統造成二次汙染，為我國環境保護和生態建設提供了一種新的方法。
圖1為本發明的技術實施示意圖 圖2為使用本發明的湖泊放置示意圖 其中1、植株 2、水面 3、地籠 4、湖底 5、內裝煤渣的尼龍網袋
具體實施例方式 以下詳細說明本發明的原理和實施方式 開展實地調研，在由水體富營養化引起水生植物過度生長的水域應用該技術。考察該區域的水體汙染程度、沼澤化程度，同時結合曆年植物覆蓋面積和蔓延擴展速度，選擇投放煤渣的最佳用量，以及固定地籠的最佳位置。
將煤渣裝於尼龍網袋中，捆實，以防止煤渣落入湖底增加淤積量。將裝有煤渣的網袋固定於廢舊地籠中。通過調研，將地籠放置於需重點控制植物蔓延的區域，放置時間應為每年3月水生植物開始生長之前，地籠兩端可使用竹竿固定。一方面，由於煤渣具有較大的疏鬆多孔的結構，有較大的比表面積，還有一定數量的碳粒和金屬氧化物存在，能夠有效的吸附水中的汙染物質，使水質得到改善。另一方面，煤渣粗糙表面易形成生物膜，微生物生長繁殖旺盛，從而提高了微生物氧化分解水體有機物、氨氮的速率，加速了底泥中植物殘體的分解。煤渣的吸附功能以及生物膜的降解性能能夠在長時間內發揮作用，可對植物生長實現長期有效控制，形成全湖範圍內良好的生態恢復效果。
實施例1 針對白洋澱某水域，利用本發明作為抑草控淤技術，對該澱域的水質和水生植物蔓延進行治理。該水域優勢水生植物為挺水植物蘆葦和香蒲，呈中度沼澤化，水深1.2-1.8m。爐渣粒徑為0.2-3cm，每個尼龍網袋中裝入煤渣1-2kg，每個地籠放置30個裝有煤渣的布袋。於3-11月水面未結冰時使用該技術。其對水質和植物生物量控制情況見下表。
表1白洋澱地區煤渣抑草控淤技術控制效果
實施例2 針對海河流域某湖泊，利用本發明作為抑草控淤技術，對該湖泊的水質和水生植物蔓延進行治理。該水域優勢水生植物為挺水植物蘆葦，呈低度沼澤化，水深1.5-2.0m。爐渣粒徑為0.2-2cm，每個布袋中裝入煤渣1-2kg，每個地籠放置20個裝有煤渣的布袋，於3-11月水面未結冰時使用該技術。其對水質和植物生物量控制情況見下表。
表2海河流域某湖泊煤渣抑草控淤技術控制效果
權利要求
1.一種利用煤渣的抑草控淤技術，其特徵在於應用於以大型水生植物過量生長為主要表徵的富營養化草型湖泊，利用煤渣的吸附功能和微生物的氧化分解能力改善植物生長的水質條件和加速植物殘體的分解，通過物理、化學、生物相結合的方法控制湖泊水生植物的過度蔓延和生物淤積。
2.如權利要求1所述的利用煤渣的抑草控淤技術，其特徵在於篩分出粒徑大於2mm的煤渣裝於尼龍網中，然後投放於地籠中固定至湖底，以便於回收。
3.如權利要求1所述的利用煤渣的抑草控淤技術，其特徵在於以水域歷年的優勢水生植物覆蓋面積和年擴展蔓延速度為背景值，確定水生植物最低限度維持量，選擇合適的煤渣投放位置，將水生植物的生長面積控制在最佳範圍內。既要控制水生植物的蔓延生長，又要保證植物資源的持續開發利用。
4.如權利要求1所述的利用煤渣的抑草控淤技術，其特徵在於對控制區域的生態特徵參數進行長期監測，維護湖泊生態系統的生態健康，確保系統的功能和穩定性。
全文摘要
本發明的目的在於解決草型湖泊大型維管束植物過度蔓延、生物促淤作用過於強烈的問題，提供了一種改善水生植物生長水質狀況、加速底泥分解的抑草控淤技術和方法。煤渣中的鐵、鋁、鈣氧化物能夠強烈吸附水體中的磷酸根，其疏鬆多孔的表面還有利於土著微生物的固定和生長，所形成的生物膜能有效去除水體中的有機物和氨氮，以及加速湖泊底泥的生物分解。將煤渣裝於尼龍袋固定於地籠中，以便於回收，防止對湖底造成物理淤積。該發明利用我國農村地區現有資源，就地取材，簡便可行，具有較強的可操作性和廣泛的應用性，技術的實施不影響湖泊生態系統原有生態功能，對長期維護草型湖泊生態健康具有重要意義。
文檔編號C02F3/10GK101811782SQ201010182789
公開日2010年8月25日 申請日期2010年5月26日 優先權日2010年5月26日
發明者崔保山, 藍豔, 李夏, 王耀平, 牛麗霞, 龐明月 申請人:北京師範大學