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专利号: 2025111636786
申请人: 沈阳赛思环境工程设计研究中心有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-15
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于生物技术的湖泊水体净化与生态修复方法,其特征在于,包含以下步骤:

S1.湖泊水体基础数据采集与分析;在湖泊不同区域设置采样点采集水样,对水样进行物理指标检测、化学指标检测和生物指标检测,得到包含水温、浊度、透明度的物理指标数据,包含溶解氧含量、化学需氧量、总氮含量、总磷含量、氨氮含量的化学指标数据,以及包含浮游植物生物量、浮游动物生物量、底栖生物生物量的生物指标数据;

S2.优势微生物筛选与培育;采用聚类算法对S1得到的化学指标数据进行污染物特征分析,确定污染物类型及浓度特征,通过菌株适应性评分算法从微生物菌种库中筛选对目标污染物具有降解能力和环境耐受性的优势菌株,利用微生物菌剂批量培养优化算法对筛选出的优势菌株进行扩大培养,得到微生物菌剂;

S3.生态修复方案制定;结合S1得到的物理指标数据、化学指标数据和S2得到的微生物菌剂,计算湖泊水体体积,确定微生物菌剂投放量,规划水生植物种植方案;

S4.微生物菌剂投放与水生植物种植;通过无人机智能喷洒路径规划算法确定无人机飞行路径和喷洒时间,将S2得到的微生物菌剂按照S3确定的微生物菌剂投放量均匀投放至湖泊水体中;利用水生植物种植密度优化算法,结合环境因子和微生物菌剂扩散模拟算法预测的菌剂浓度分布,确定各区域水生植物种植密度并进行种植;

S5.水体修复过程监测;对投放微生物菌剂和种植水生植物后的湖泊水体进行持续监测,获取包含物理指标、化学指标和生物指标的监测数据;

S6.修复效果评估与方案调整;根据S6获取的监测数据评估湖泊水体修复效果,若未达到预设修复目标,调整微生物菌剂投放量和水生植物种植密度,返回S4继续实施修复措施。

2.根据权利要求1所述的一种基于生物技术的湖泊水体净化与生态修复方法,其特征在于,S1中采集水样方式为:采用网格布点法结合功能区加密法,在湖心区、入湖区、出湖区、浅滩区和养殖区设置采样点,每个采样点采集表层、中层、底层水样各1L。

3.根据权利要求1所述的一种基于生物技术的湖泊水体净化与生态修复方法,其特征在于,S2中聚类算法为K‑means聚类算法,以化学需氧量、总氮含量、总磷含量、氨氮含量为特征向量,通过最小化簇内误差平方和确定聚类中心。

4.根据权利要求1所述的一种基于生物技术的湖泊水体净化与生态修复方法,其特征在于,S2中菌株适应性评分算法具体为:综合菌株对目标污染物的比生长速率和耐受性指数,结合污染物特征簇方差确定的权重进行加权评分,筛选评分≥0.8的优势菌株。

5.根据权利要求1所述的一种基于生物技术的湖泊水体净化与生态修复方法,其特征在于,S2中微生物菌剂批量培养优化算法具体为:基于Monod生长方程和物料守恒模型,通9

过动态规划算法优化培养时间和营养物质添加策略,获得浓度≥10CFU/mL的微生物菌剂。

6.根据权利要求1所述的一种基于生物技术的湖泊水体净化与生态修复方法,其特征在于,S3中规划水生植物种植方案包括选择芦苇、菖蒲、睡莲、浮萍、苦草耐污植物,根据区域光照强度、水流速度和污染程度,初步确定水生植物的种类和种植面积,并预设基础种植密度。

7.根据权利要求1所述的一种基于生物技术的湖泊水体净化与生态修复方法,其特征在于,S4中无人机智能喷洒路径规划算法采用遗传算法,以湖泊5m×5m网格坐标为输入,通过轮盘赌选择、部分匹配交叉和随机变异操作,生成兼顾覆盖效率和飞行能耗的最优路径。

8.根据权利要求1所述的一种基于生物技术的湖泊水体净化与生态修复方法,其特征在于,S4中水生植物种植密度优化算法具体为:结合区域光照、水流数据和菌剂模拟浓度,通过公式:种植密度=基础密度×(环境修正系数+协同系数×菌剂浓度归一化值),动态调整密度。

9.根据权利要求1所述的一种基于生物技术的湖泊水体净化与生态修复方法,其特征在于,所述S5中持续监测具体为:修复初期每天监测水温、溶解氧含量、浊度,每周监测化学需氧量、总氮含量、总磷含量,每两周通过血球计数板法测定浮游植物生物量,每月利用彼得森采泥器分析底栖生物生物量;监测数据通过LoRa无线模块实时传输至云端数据库。

10.根据权利要求1所述的一种基于生物技术的湖泊水体净化与生态修复方法,其特征在于,S6中评估湖泊水体修复效果具体为:邀请环境科学专家采用1‑9标度法对监测指标重要性打分,构建判断矩阵并计算权重,对监测数据进行归一化处理后,通过综合评估值=∑(指标权重×标准化值)计算评估值,与预设目标值对比判断修复效果。