[发明专利]一种基于UVB-LED及浮叶植物的水体原位抑藻处理系统和处理方法

说明书

本发明公开了一种基于UVB‑LED及浮叶植物的水体原位抑藻处理系统和处理方法，该系统包括浮游床体、浮游床体内的浮叶植物及浮游床体下面或侧面悬挂的UVB‑LED装置。本发明可通过水面浮叶植物的遮光、竞争吸收氮磷营养物质、及分泌化感物质干扰等作用进行生物抑藻，同时UVB‑LED装置的UVB辐射物化抑藻。本发明的系统成本低廉、无需外加化学药剂，生态风险小，实现对富营养化水体的修复，使水体中叶绿素a降低95％以上，COD去除率达40％以上，总磷去除率达60％以上，总氮去除率达55％以上，且极大丰富了水面的景观效应，在富营养化水体污染控制领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于水体污染修复领域，具体涉及一种基于UVB-LED及浮叶植物的水体原位抑藻处理系统和处理方法。

背景技术

近年来，随着城市化、工业化进程加快，城市生活及工业污染排放导致城市河道水体接纳过多的氮、磷等营养物质，导致夏季水库、湖泊等地表水源的蓝藻大量繁殖，水体溶解氧含量大幅降低，水华爆发频率及规模增大，水体的生态平衡遭到严重破坏。对富营养化程度高、污染严重的湖泊、水库、池塘、景观水体、河流等水体实现科学、稳定的修复处理可显著削减水体中藻含量，降低水体富营养化的危害，具有重要的现实意义。

目前，对城市富营养化污染修复主要分为异位处理技术和原位处理技术。异位处理主要是将底泥疏浚后将污染水体引到污水处理厂进行异地处理，通过河道补水和底泥疏浚可以改善河道自净能力，促进河道循环，但不能从根本上解决河道水环境恶化问题，且无法修复河道支浜水生态系统。原位处理技术不需移动底泥和水体位置，通过采用物理、化学和生物方法来减少河流、湖泊水体及底泥中的污染物含量并能同时降低污染物浓度、毒性和迁移性。通过异位处理和原位控制技术的比较，水体原位控制技术相对异位修复方法具有投资小、操作更容易且环境适应性好等优点，是城市水体富营养化修复和可持续发展的必然要求和发展趋势。特别地，针对静水湖湾及断头支浜河道，通过物化及生物强化等原位水质净化工艺进行水质修复有巨大的应用前景。针对传统方法难以有效控制再生水中藻类暴发生长的瓶颈问题，紫外抑藻逐渐受到关注。通常将紫外线分为三个波段(UVA：315-400nm；UVB：280-315nm；UVC：200-280nm)，紫外线中的UVC波段由于具有辐射损伤和毁坏核酸的功能，杀菌能力较强，对各种水生动物和水生植物伤害较大，通常不适合用于水体原位处理。

目前，已经有了UVB杀菌相关的应用，但主要都是针对自来水厂饮用水消毒，而没有考虑对其他生物的影响以及原位自然水体应用。由于仪器发展受限，基于UVB的原位除藻工艺一直都没有得到研发或成熟利用，其中一个原因是显著的UV等多是空心阴极灯，含汞，包含UVA、UVB、UVC三个波段，难以剥离。同时，随着紫外线LED的功率提升与技术精进，在市场上已经凭其安全、环保、小巧、功率低等性能以及无化学残留等优势逐步取代了较低功率的紫外线水银灯管。

另一方面，利用浮叶植物产生的化感物质控制有害藻类的生长是一种较有前景的生态抑藻方法，同时浮叶植物可以吸收水体中的氮、磷等营养物质，对藻类生长繁殖起到竞争作用，具有生态效益良好、费用低、景观效果好等优点。现有技术中CN 108083443 A公开了一种基于生化与物化耦合的浮游绿岛水体修复方法及装置，其是为了水质净化和脱氮除磷，抑藻是水体氮磷浓度降低后的间接结果。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于UVB-LED及浮叶植物的水体原位抑藻处理系统和处理方法，主要针对静水湖湾和城市断头支浜修复，通过UVB-LED抑藻技术和浮叶植物抑藻技术联用，强化抑藻效果并降低处理成本。

技术方案：为了实现上述目的，本发明所述一种基于UVB-LED及浮叶植物的水体原位抑藻处理系统，包括若干个浮游床体、浮游床体内的浮叶植物及浮游床体下面或侧面悬挂的UV-LED装置。本发明在静水湖湾或断头支浜水面铺设浮游床体(即整个处理系统)，通过水面浮叶植物的遮光、竞争吸收氮磷营养物质、及分泌化感物质干扰等作用进行生物抑藻，以及UVB-LED装置的UVB辐射物化抑藻；该处理系统环保友好、无需外加化学药剂，生态风险小。