CN100378272C - 城市河溪沟渠水体立体式原位生态修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及城市河溪沟渠水体立体式原位生态修复方法。是一种治理被污染的水道及其水体的方法，通过对水体污染源分布、水动力学特征、水源水质状况、底泥污染情况、面源污染分布、断面等不同情况，不同水体生物修复处理效果各不相同，对其作用机理、适应范围、使用条件等进行定量研究。技术方案是：物理模拟和数学模型分析；高效微生物接种培养；构建回流式生态滤床；生物载体净化；人工增氧设备增氧；上覆水体净化：排污口预处理；建立功能性生态浮岛及人工湿地；内源污染控制消化；水生滤食性动物培养投放控制；水体生态系统建立平衡；完善水体环境数据。本发明通过系列化的手段将过去单一治理污染河道的方法进行综合创新，实现河道的综合治理。

Description

城市河溪沟渠水体立体式原位生态修复方法

技术领域

本发明涉及一种城市河溪沟渠水体立体式原位生态修复方法。是一种治理被污染的水道及其水体的方法，是一种运用物理，数学的分析方法结合生物、机械装置等多种方法综合治理被污染水道和水道中的污染水体的方法。

背景技术

城市河溪沟渠等水体是城市生态系统的主要组成要素，具有供水、防洪排涝、旅游观光及维护生态平衡的重要作用。近些年以来，随着社会经济发展，我国城市化进程步伐不断加快，部分水体被变道、填平的同时，大量未经有效处理的工业废水、农业废水、生活废水排入城市河溪沟渠内，造成河溪沟渠的水体环境的迅速恶化，供水、防洪排涝、旅游观光及维护生态平衡的重要作用迅速下降，使之成为制约社会经济发展的一个重要瓶颈。

污染现状：随着人类生活水平的提高，对城市水环境质量的期望值也越来越高，对水环境污染问题的关注程度也在不断增强。根据调查结果，在监测的138个流经城市的水体中，符合II、III类水质标准的水体仅占23％，符合IV类标准的水体占19％，符合V类水质标准的水体占20％，超V类水质标准的水体高达38％。90％流经城市的水体不符合饮用水源标准，75％城市湖泊水域富营养化，50％城市地下水受到严重的污染。90％以上的半静止水体(断头河)处于黑臭状态，污染程度还在进一步的加剧。

从调查情况分析，城市河溪沟渠水体受污染的原因主要有：

1.城市化过程中，污水管道系统不健全，雨污分流不完全，截污不彻底，随着污水排放总量不断增加的同时污水处理能力未能同步增长，造成城市水体变相成为接纳污染体且超出其自净能力，水质也越来越差；

2.有关部门投入大量的人力、物力、财力实施了水体工程治理，由于片面的强调防洪、排水而采用混凝土、浆砌石等硬质材料建造养护工程，虽然提高抗冲击性及耐久性作用.但从生态角度看，却切断了水、空气、土壤、植物、生物之间有机关联，打破了水体中的生态平衡。采取的引流、清淤、截污等一系列整治措施，虽然取到了一定的作用，但忽略了水体的生态恢复的功能，最终致使城市河、溪、沟、渠水体越挖越深，越治理越黑；

3.由于居民环保意识薄弱、监管力度不够，致使部分水域垃圾成堆，水流不畅，水体容量越来越小，水体开始富营养化、变臭、发黑，形成黑臭水体.给周围水环境景观和居民身体健康、生活、工作带来了严重的威胁。

4.城市水体本身具有汇水面积小、交换水量少和调节能力弱的特点，且由于水体与周围环境联系紧密，受污染风险大，生态系统脆弱，易发生污染。

我国城市河溪沟渠水体污染严重，如今，污染水体的修复技术主要有截污技术、底泥疏浚和底泥覆盖技术、人工增氧技术、人工岸边植被技术、引水冲污技术和生物修复技术等，但是采取截污、底泥疏浚和底泥覆盖、人工增氧、引水冲污及岸边植被缓冲带的建设施工在某种程度上都属于辅助的工程手段，不能彻底改善水质。实践证明，仅采用截污、驳岸、清淤等市政工程手段还不能彻底解决河涌污染问题，但目前在其治理中，还很少采用河道生物修复技术和生态恢复技术，虽然已有生物修复技术应用部分城市黑臭河道污染治理上，也不乏成功案例报道，但解决技术尚不够稳定、成熟，普遍存在技术手段的单一性、效果的不可预测性和应用的盲目性等问题。随着我国城市发展的需要，对城市水体治理要求和技术水平的提高，生物修复技术将作为一种投资少、见效快、环保的环境污染治理技术，在城市河溪沟渠水体治理中具有广泛应用价值。生物修复技术是近年来新兴的一门环境生物技术，20世纪80年代中期发达国家就对生物修复技术进行研究，并完成了一些实践处理工程，结果表明生物修复技术是有效的，可行的。美国自然与人工生物修复研究协会(NABIR)认为生物修复是通过生物的作用降解土壤、水体、残渣等所含有毒有害污染物并使其减量化、无害化、资源化。我国学者提出利用具有特殊生理生化功能的植物或微生物在原位修复受污染的介质(土壤、水体)；应用生物处理或生物循环过程通过精心设计与合理应用减少或阻断污染源向环境直接排放等观点。我国城市河溪沟渠水体污染严重，实践证明，仅采用截污、驳岸、清淤等市政工程手段还不能彻底解决河涌污染问题，但目前在其治理中，还很少采用河道生物修复技术和生态恢复技术，虽然已有生物修复技术应用部分城市黑臭河道污染治理上，也不乏成功案例报道，但解决技术尚不够稳定、成熟，普遍存在技术手段的单一性、效果的不可预测性和应用的盲目性等问题。随着我国城市发展的需要，对城市水体治理要求和技术水平的提高，生物修复技术将作为一种投资少、见效快、环保的环境污染治理技术，在城市河溪沟渠水体治理中具有广泛应用价值。1996年，我国开始大规模进行生物修复技术治理城市水环境的试验(苏州河治理就是运用生物修复技术的一项实例)，欧美及日本等一些专家参加了上海苏州河支河净化修复试验，初步形成了具有中国特色的城市水环境生物修复技术，同时，这项技术应用和推广存在一些问题和困难。

生物修复是一项跨学科领域的技术。运用化学、生物化学、微生物学、环境生态学、植物学、土壤学、水文地质学、环境工程学及毒性学等多门学科知识的综合。城市水环境生物修复技术是综合利用生物修复原理的同时将微生物工程、环境工程、水力工程、农业等结合起来，根据城市不同的水环境、气候环境、地理环境、采用不同的技术组合，突出重点和关键技术核心进行生物修复和生态治理。

发明内容

本发明的目的是针对以上情况，为彻底解决水污染问题，通过对水体污染源分布、水动力学特征、水源水质状况、底泥污染情况、面源污染分布、断面等不同情况，不同水体生物修复处理效果各不相同，对其作用机理、适应范围、使用条件等进行定量研究。利用人工模拟研究平台，模拟城市水体的污染源分布、底泥和水体条件、水动力学条件等，对水环境生物修复关键技术的应用条件、效果及技术组合方式进行定量研究，在此基础上，提出生物修复数学模型，并选择一相应的实体进行中试，通过中试，不断对物理模拟和数学模型进行验证和考究，最终结合环境工程、管理工程等综合治理受污染水体。本发明是一套治理城市河溪沟渠水体污染的立体式原位生态修复技术系统。所述系统取得了上海龙珠港、漳州浦头港等等多个城市不同污染性质的水体治理的成功案例。

本发明所采取的技术方案是：城市河溪沟渠水体立体式原位生态修复方法，其特征在于所述的步骤：

物理模拟和数学模型分析，建立人工模拟水体一套：模拟水体长150米左右，宽1.2米左右，由2组，6条各25米的河段组成，中间或两边设置各种生物处理单元，河道底为混凝土结构，可随意填入不同底泥进行试验；沿河道至少设20个污染排放点，各排放点随机分布，可通过模型前后的蓄水池和水泵、管道系统模拟河道水动力条件，前后的蓄水池蓄水量各100吨，模拟河水流速为0--20m³/h。将待研究水体的底泥填入模拟河道，根据待研究水体的水力特征，控制模拟水体水流量和流速，形成城市水体生物修复模拟研究平台；

高效微生物接种培养；

构建回流式生态滤床；生物载体净化；人工增氧设备增氧；

排污口预处理；排污口预处理后进行上覆水体净化；

在进行高效微生物接种培养、构建回流式生态滤床；生物载体净化；人工增氧设备增氧、排污口预处理；上覆水体净化的同时建立功能性生态浮岛及人工湿地；

在进行高效微生物接种培养、构建回流式生态滤床；生物载体净化；人工增氧设备增氧、排污口预处理；上覆水体净化的同时内源污染控制消化；

水生滤食性动物培养投放控制；

水体生态系统建立平衡；

完善水体环境数据。

所述的物理模拟和数学模型分析步骤中的子步骤：

建立人工模拟水体；

测定底泥生物氧化、水体生物修复、回流式生态滤床技术条件下，河道模型中水体、底泥各种理化指标和生物相；

建立污染水体生物修复数学模型；

验证和修正物理模拟和数学模型。

所述的回流式生态滤床由滤床框架、生物填料、集水系统、复合生态植物组成；所述床架设置在水中的底泥基土层中并与河岸形成一个开口的凹槽结构，在回流式生态滤床内设有集水系统，所述滤床框架中用生物填料填充，所述复合生态植物种植于所述滤床填料上。

所述的高效微生物为含有枯草杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、双氮纤维单胞菌、施氏假单胞菌、脱氮假单胞菌、沼泽红假单胞菌、放线菌具有高活性、生化能力强的微生物菌种。

所述的人工增氧设备使用的是曝气增氧机。

所述的排污口预处理步骤中的子步骤：

调查排污口的排污量和水质以及调查排污口的数量和排污的污水量、水质、排污口离水底的高度，每次排污所形成的污染带面积；

调查排污口周围底泥情况，是否有水泥、石板硬化还是土层结构，如果是水泥、石板硬化后的水体，采用的排污口预处理架是用不锈钢管或平条为材料的框架结构固定于河岸，形成一个“凹”型处理池；

根据排水量，水质等设计出处理池的容积；

“凹”型槽中间按比例依次填充鹅卵石、陶粒、煤渣、沸石比例为：3∶2∶2∶1，填料的粒径为1～7mm，直到平行于水面；

“凹”型槽内采用生物填料平行垂挂于反应池内，密度为40平方/立方米；

在填充好的处理反应池内，种植旱伞草、美人蕉、菖蒲、茭白水生植物，按间距为20～30公分种植。

所述的生物填料由100％的聚丙烯编织而成。

所述的建立功能性生态浮岛及人工湿地的步骤中的子步骤：

建立功能性生态浮岛的子步骤：

建立浮床；采用成材青竹头尾相接，形成一种倒“田”形状的框架；

设立框底；采用高分子纤维网，孔径为5mm，平整固定于框架底，并用0.3号尼龙绳沿竹架捆绑固定；

填充底层，在形成一个开口框内填充空隙率平均为120个/平方厘米的多孔陶粒和焦碳渣等轻质浮体材料，并用高密度椰子毯铺整固定，防止填料外漏；

填充上层，上层采用高密度的椰子毯平铺和固定，以免部分陶粒落出浮床框架，在椰子毯上以每30公分为间距设置半径为5公分的圆孔一个；

待浮床下水后，在孔内种植水生植物，包括有美人蕉、旱伞草，香蒲水生植物；

建立人工湿地的子步骤：

选择人工湿地位置；

设置固定架，在水体接触处位置，采用口径为12～15cm松木条，并列平行于河岸固定于底泥中，松木间距为3～5cm；

填充填料，填料主要为鹅卵石、陶粒、沸石、煤渣混合，颗粒粒径在5~8cm左右；

种植水生植物，植物种类包括有：美人蕉、旱伞草、芦苇、茭白、菖蒲、慈姑。

所述的内源污染控制消化中所包含的子步骤：

土著微生物接种培养同时进行生物激活促生；

使用靶向处理对底泥内污染消化控制。

所述的水生滤食性动物培养投放控制步骤中的子步骤：

驯化培养面层滤食性鱼类，选择鲢鱼、鳙鱼、罗非鱼培养驯化并投放；

驯化培养滤食性底栖动物，河蚌、螺培养驯化并投放；

通过对滤食性鱼类与浮游动物、植物与营养物质的操控，缩短食物链，加快传递速度；

通过定期对动物捕获或者组织垂钓等形式，控制其生存量，净化水质，完善生态系统结构。

本发明的有益效果是：本发明通过系列化的手段将过去单一治理污染河道的方法进行综合创新，实现河道的综合治理。

建立一个城市污染水体生物修复物理模型和数学模型，将大大加快生物修复技术在城市污染水体中的运用，使其手段多样化、技术组合目标化、应用效果可预见化。在我国目前大部分经济发达地区城市水污染治理理念已由工程治理向生物治理、生态治理方向转变的同时，本系统及其所形成的城市水污染生物修复和立体式原位生态恢复技术体系，将克服生物修复技术应用的盲目性，使我国城市河道水污染治理摆脱高投入、低效率的现状。

建立的以内源污染消化控制技术、高效微生物净化、回流式生物滤床等生物修复和生态恢复关键技术为主，以管理工程技术辅助为系统，该系统已被成功应用于多条城市黑臭水体治理，特别是内源污染消化控制技术、排污口预处理等技术，突破了传统的生物修复所采用的外源微生物投放技术的生物安全性和效果不稳定等问题，属于结构和应用创新，使生物修复技术广泛应用于城市河道治理成为可能。

在还没有建造污水处理厂或已有污水处理厂而无法短时间进行截污纳管的城市和地区，利用生态修复技术可有效降低水体原有的污染指数，提高水体的自净能力和环境容量。提高自净能力后的水体，纳污能力增加，可以有效的分解和吸收连续流入的营养盐，其流出的水达到污水处理厂的二级排放标准，有利于河道整体水质的长期保持。

人类的所有活动都必须依托于所栖息的生态环境，生态系统为人类提供了生存维护系统，提供了从事各种活动所需的最基本的物质资源。通过生物修复可缓解城市水体因污染给周边商业、居住区域带来的负面影响和环境压力，还美化了环境，产生了良好城市水体生态景观效应。水生花卉清翠碧绿、色彩缤纷、景观喷泉、活水增氧、鱼儿游动，呈现一片欣欣向荣充满生机的景象，构成一幅美丽的人工自然生态景观，提升了城市的环境生态水平，具有极高的社会效益和环保效益。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步叙述。

图1本发明的方法原理框图：

具体实施方式

城市污染水体在治理中单单依靠截污、驳岸、清淤等市政工程手段、简单某种微生物制剂，单纯的人工增氧设施或者水生植物布局种植等措施治理城市水环境是不现实的，也是不可能的。彻底解决水污染问题只有通过水体其污染源分布、水动力学特征、水源水质状况、底泥污染情况、面源污染分布、断面等各有不同，不同水体生物修复处理效果各不相同，必须对其作用机理、适应范围、使用条件等进行定量研究。利用人工模拟研究平台，模拟城市水体的污染源分布、底泥和水体条件、水动力学条件等，对水环境生物修复关键技术的应用条件、效果及技术组合方式进行定量研究，在此基础上，提出生物修复数学模型，并选择相应的实体进行中试，通过中试，不断对物理模拟和数学模型进行验证和考究，最终结合环境工程、管理工程等综合治理受污染水体。本发明通过物理和数学模型的建立，定量研究各种生物修复技术在河道治理中的可行性、应用条件，并预测其应用效果，形成一整套先进的、具有我国特色的城市水体生物修复技术体系，使生物修复治理技术在城市污染治理更加有效地广泛应用成为可能，并能大大的提高治理的成功率，同时可为国家节省大量的投资和产生巨大的经济效益、社会效益、生态效益。本发明所述的方法是一整套技术系统，有高效微生物净化技术、回流式复合生态滤床技术、内源污染控制消化技术、排污口预处理技术、生物膜净化技术、人工增氧组合技术、功能性生态浮岛技术、自流式人工湿地技术、水生滤食性动物控制藻类技术，模拟和数学模型分析技术等有机组合在一起，通过对水体的不同实际情况，选择组合技术重点，优化、高效修复城市污染水体。本发明的主要工作步骤可以概括为：

物理模拟和数学模型分析；高效微生物接种培养；构建回流式生态滤床；生物载体净化；人工增氧设备增氧；上覆水体净化；排污口预处理；建立功能性生态浮岛及人工湿地；内源污染控制消化；水体环境食物链控制；水体生态系统建立平衡；完善水体环境数据。

(一)物理模拟和数学模型分析：

通过物理模拟和数学模型的建立，定量研究排污口预处理技术、内源污染控制消化技术、回流式复合生态滤床技术、功能性生态浮岛技术、人工增氧组合技术、高效微生物净化技术、生物膜净化技术、自流式人工湿地技术、水生滤食性动物控制藻类技术和生态恢复关键技术应用条件、效果、组合方式，通过城市河溪沟渠等水体修复中试，进一步验证物理模拟和数学模型，克服生物修复技术在城市水体治理中的技术手段的单一性、效果的不可预测性和应用的盲目性等问题。

建立人工模拟河道研究平台，模拟城市中的河溪沟渠底泥、水体、污染源分布、水体流态、潮汐状况等；利用该研究平台对内源污染控制消化技术、水体生物修复、回流式复合生物滤床等关键技术应用条件、效果、组合方式进行定量研究和评估。根据物理模拟建立城市水体生物修复数学模型，定量描述和预测已开发出的各种生物修复关键技术应用效果；建立相应的数字化体系，把各项技术指标转化为数字单位并有机结合为整套控制系统。系统以治水为主，除低泥为重点，兼顾各点、线、面源，通过数控监测、数控治理、数控管理，再对数学模型进行验证，最终做到精确治理。

首先，建立人工模拟水体一套：模拟水体长150米左右，宽1.2米左右，由2组，6条各25米的河段组成，中间或两边设置各种生物处理单元，河道底为混凝土结构，可随意填入不同底泥进行试验；沿河道至少设20个污染排放点，各排放点随机分布，可通过模型前后的蓄水池和水泵、管道系统模拟河道水动力条件，前后的蓄水池蓄水量各100吨，模拟河水流速为0--20m³/h。将待研究水体的底泥填入模拟河道，根据待研究水体的水力特征，控制模拟水体水流量和流速，形成城市水体生物修复模拟研究平台。

测定底泥生物氧化、水体生物修复、浮岛式复合生物滤床等生物修复关键技术使用条件下，河道模型中水体、底泥各种理化指标和生物相：

①污染水体理化指标：Do、BOD、COD、NH₃-N、NO-2-N、NO-3-N、SO₂-4、PO₃-4、TC、TS、TN、TSS等等。

②污染水体生物学指标：细菌、藻类及微型动物之种类数量、优势度，应用分子生物学技术进行检测和动态分析。

③底泥渗出液理化指标：TC、TS、TN、DRP、BOD、CODcr、H₂S、NH₃-N、SO₂-4等。

④底泥生物学指标：同污染水体生物学指标。

在水体物理模拟研究的基础上，建立污染水体生物修复数学模型。

通过污染水体生物修复治理中试，验证和修正物理模拟和数学模型，总结出一套污染水体生物修复的具体实施方案。

(二)高效微生物接种培养：

在本发明中高效微生物扮演十分重要的角色，所述的高效微生物为含有枯草杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、纤维单胞菌属、双氮纤维单胞菌、施氏假单胞菌、脱氮假单胞菌、沼泽红假单胞菌、放线菌、光合细菌等具有高活性、生化能力强的微生物菌种。这些菌种经筛选和培养形成生物活性菌制剂。

城市污染水体治理工艺中的生物活性菌制剂是一种环保经济型新生代产品，起源于20世纪50年代，自70年代使用范围得以逐渐扩大。我国对微生物应用于废水处理始于上世纪80年代中期，主要选择自然环境条件下经人工筛选的菌株。90年代后期，国内的一些菌种保藏中心和一些规模较大的生物公司，才通过简单的基因工程处理，使自然分离出来的菌种的特异性得以放大。目前用于生物修复的高效降解菌大多系多种微生物混合而成的复合菌群，高效活性微生物含枯草杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、纤维单胞菌属、双氮纤维单胞菌、施氏假单胞菌、脱氮假单胞菌、沼泽红假单胞菌，是经筛选的自然菌株经二次改良后的优良菌株，被广泛应用于污水处理、污泥减量、河道、湖泊水质恢复等领域。本实施例中所使用的复合菌制剂，内含光合细菌、酵母菌、乳酸菌、放线菌、硝化菌等多种微生物，经对上海的龙珠港、漕溪河、漳州浦头港水体等严重有机污染河道的试验，对水体的COD、BOD、NH₃-N、TP及底泥的有机质均有很强的降解转化效果。

本实施例中所使用的高效微生物活性菌制剂内含有枯草杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、双氮纤维单胞菌、施氏假单胞菌、脱氮假单胞菌、沼泽红假单胞菌、放线菌等具有高活性、生化能力强的微生物菌种。

驯化培养：

1.用于污泥驯养的菌种每200mg/LBOD加2-6ppm。

2.用于城市污水处理的，每天投入1-2ppm。

3.用于工业污水处理的，每200mg/LBOD加2-3ppm.每100mg/LBOD的N∶P维持5∶1。

4.用于有机废水，每200mg/LBOD加1ppm。

使用情况：

1.根据污染水体的水量、水质(COD、BOD、TN、TP、DO、SS、PH等)、沉积淤泥厚度等情况，来判定施用高效微生物的量。

2.通过增氧系统给水体加氧到DO＞2。0mg/L后，用加药器定时均匀的投放到水体中。

3.通过跟踪监测水质、调整菌制剂的投放量，其中，注意在重污染区域内适量的多投放，加强局部的生化效果。

4.如果水体温度在10℃以下，微生物菌的生化效率将大大的减弱，因此，如果水温偏底的情况下，可以适度的调整投放时间和地点，保证微生物的净化效果。

优点有：

(1)技术先进。其微生物产品是经筛选的自然菌株经二次改良后的优良菌株。它将精选的自然菌株经功能筛选，再将细菌母株经紫外线、偶氮氨基氧化嘌呤等处理，使基因变化。基于安全性考虑，改良处理以具有特殊性质的菌株为对象，而不是任意取不明菌株或其菌株生物特性不成熟来加以改良，从经简单基因工程处理的菌株中筛选具有特性且能在特定废水中存在的菌株。筛选过程是在单一碳源培养基上连续进行，再经改良剂量递增以强化菌株特性。经筛选出的优良菌株，它们的安全性、稳定性，效率及菌株繁殖能力都呈现出优良特性。拥有世界领先的专利技术和丰富的应用经验使产品在国内外微生物制剂领域长期保持领先优势。

(2)具有近30年的研究开发历史，产品成熟，此后不断完善发展。产品为多种菌群复合，有多种产品系列；广谱，适用范围宽，产品行销全球；在国外用于污染河流、湖泊、污水处理厂等有许多成功的案例，在我国的北京亮马河、南京污龙潭、上海龙珠港、漳州浦头港等不同污染类型水体治理均取得成功。

(3)制剂活性强，处理效果好。在污染水体中可迅速增殖，每毫升液体在未经曝气活化前的活菌数已经达到5×10⁷以上，生物活性极佳。在降解有机物的过程，是一种菌种的降解产物成为另一种菌种的食物，从而达到快速提高污水处理效率，24小时COD去除率达70％以上，具有促进有机质分解、加速去除有毒物和难分解物质，无臭味代谢产生。除黑除臭的显著效果。同时，具有提高溶解氧利用效率，见效速度快的特点。可根据环境的具体情况提出具针对性的配方，对传统方法无法处理的高难度有机污水和高氨氮污水有独特的处理效果。

(4)可促进污泥絮体形成，絮体物质有效地被分解，从而减少污泥量。

(5)操作简便。用适量水稀释、活化后直接泼洒河道即可。

(6)安全性强。在非指定环境中(如得到净化后的水体)会因缺乏“营养”而自动消溶(不易生存或发生降解作用)，不会产生二次污染；已取得欧洲、美国及日本环境局的免检许可。

(7)投加次数呈递减形式，形成良好的生态平衡环境。

(8)经一年多的现场试验，效果良好。漳州市环保局、水利局与泉州市联美环保科技有限公司合作，于2004年7月在浦头港新城花园段围建了一个水体约180m³水质处理试验场(以下简称浦头港围堰内)，7月30日首次在浦头港围堰内投加高效活性微生物菌制剂，并委托漳州市环境监测站对试验场水质进行跟踪性监测。结果表明，经3～6个月的治理，水质有明显改善；治理至2005年5月，水质基本达到国家地表水环境标准V类水质，底泥下降约35％，水质改善较明显，其中以溶解氧指标改善最为明显。试验及跟踪监测结果详见表。浦头港试验场水质跟踪对照表(mg/L)

(三)构建回流式生态滤床：

对城市河溪沟渠水体原位生态修复时要对原污染河体进行重新构建，建立有益微生物及其水生动植物生长的良好环境。复合生态滤床是由生物填料、水生植物、滤床下悬浮于水中的复合生物填料等共同组成，用松木桩制作为滤床的框架，滤床内用PVC管设集水系统，利用回流泵的动力把滤床的循环起来；用沸石、陶粒、页岩、鹅卵石配比作为复合生物填料，在填料上种植睡莲等净水植物，其功能相当于有动力的复合湿地系统。滤床中的植物物种、微生物和多孔性填料在水质净化过程起着关键性的作用。挺水和浮水植物扎根于床体填料中，水通过回流泵的动力定时从填料和根系流过，床体填料支持这些植物的同时，根系的生长蔓延又可以增加填料间的透水性，根据科学搭配的植物都具有空心的管状根茎，如菖蒲、睡莲、茭白等，有利于氧向各层不同材质填料内部的输送，保证床体内部微生物正常发挥自身的新陈代谢作用。

回流式生态滤床中，起关键作用的是富积的微生物的生化作用，并形成不同的净化微环境。生化作用可以分为两类：一种为厌氧反应，集中在远离植物根区和气液接触面的填料上、生物膜内层中。在气液接触面附近的填料上，其生物挂膜层内部，由于扩散传质作用阻止了溶解氧的渗透而形成无氧区，发生厌氧反应。另一生化作用是水中的可生化作用的有机物被厌氧细菌、真菌分解为有机酸、二氧化碳、硫化氢、甲烷等，并转化合成细胞物质，进入下一轮代谢周期。而表层，由于溶解氧较为充足，发生好氧反应。微生物以氧气或NO₂作为电子受体，氧化分解水体中的可溶解性的有机物，并发生硝化或反硝化反应，产生二氧化碳、水、硝酸盐产物。同时所选用植物对水体中的磷具有较好的吸附、转化能力，经过监测，水体经回流管出水中的磷含量明显减少，说明了具有较好的去除效果。磷是植物生长必须的营养元素，植物的生长和收割是除磷的重要方式。

复合生态滤床是一种新型的垂直流人工湿地系统，其特点：

①生态滤床直接布置于河溪渠沟中，并浸没于水中，不需占用周围空间和更新布水系统，河水直接自流，通过布置于河床的集水系统，采用回流泵直接回流到水体的上游；

②滤床复合填料，几种填料搭配使用的，搭配植物，可以提高种植物对磷、氮的吸收；同时截滤悬浮固体或沉积到床体底部，提高水体的透明度；

③接种微生物，把下游的经适应、驯化后高度活性微生物接种到上游重污染处，增加微生物的多样性，提高降解污染物的能力；

④加快流动，回流可以加快河道的流动性，达到流态控制效果。静态的水体更容易长藻，所以加快流动，可以抑制藻类的生长速度；

⑤有助于底泥氧化，加快水体流动，加快泥水交界处的接触作用，这样可以让底泥的微生物更快更好的降解污染物，使河道形成一个有机流通的整体，达到全河道生态系统的完善；

⑥滤床和河道推流增氧系统有机结合，经过滤床生化过滤的水体可直接通过回流管回流至河道上游，用回流泵连接在生态滤床的集水系统，经过生态滤床生化分解后的水体，用回流管连接到河道到上游，形成一个循环系统。回流泵不是普通的水泵，它是通过我们改造而成，使用寿命长、耗电量小、效率高，回流管采用PVC管，沉没与水里，不影响整体景观。

(四)人工增氧设备增氧：

城市河溪沟渠富营养化甚至黑臭是我国城市水体的普遍现象，溶解氧含量不足是造成水体黑臭的重要原因。水中的溶解氧主要来源于大气复氧和水生植物的光合作用，其中大气中的氧是水体溶解氧的主要来源。而河水耗氧主要由还原性物质耗氧、溶解态和胶体态易降解有机污染物生化耗氧、氨氮硝化耗氧以及河道底泥等固态有机污染物、难降解有机物耗氧(一般，1mg/L的BOD需要消耗1.5-2mg/L的溶解氧，1mg/L的氨氮则需要消耗4.5mg/L的溶解氧)。当水体复氧小于耗氧时，水体和河道底泥有机物含量太多，溶解氧消耗太快，大气复氧和藻类供氧来不及补充，水体的溶解氧将会逐渐下降，乃至消耗殆尽，有机物的分解从有氧分解转为无氧分解，有机物不完全分解和大量有毒物质的释放，使水生态系统已遭到严重破坏，水质恶化，出现水体黑臭现象，无法自行恢复。因此，水体复氧直接影响到水中污染物的迁移、扩散、转化、降解直至整个水体的自净的全过程。

1、经过强氧化曝气的水体再利用浸没式生态滤床自然生态系统中的物理、化学、和生物的协同作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的净化。

2、土著微生物在分解水中的污染物时需要不断吸收氧气，如果氧气不够限制着微生物的分解能力，所以要人工增氧提高微生物的分解能力。

3、各种增氧设备可以加快上下层水体交换，加快水体的流动性，加快分解死去的藻类；通常水体是上层溶解氧高，下层溶解氧底，所以通水车式增氧机可以让水体溶解氧分布均匀，有助于好氧微生物分解污染物质及藻类的死尸。

4、人工增氧可以抑制厌氧微生物的生长。很多厌氧微生物在溶解氧小于1mg/l才能生物，如果大于1mg/l就无法生存；水体黑臭主要是厌氧微生物不能彻底的分解污染物而产生硫化氢、硫化氨、甲烷、等有毒物质，所以人工增氧可以促进好氧微生物生长，消除水体黑臭。

曝气增氧是水体复氧的重要方式，曝气设备的选择、曝气方式、组合等对城市污染水体治理具有重要意义。经对四种不同曝气方式的曝气设备进行了综合的曝气试验。结果表明，不同增氧方式和不同的组合结构对水体具有不同增氧效率和去除黑臭效果，经过一定是运行工作，水车式曝气机、叶轮式曝气机、提升式曝气机、潜水式曝气机均可在水体下游形成一段或一圈绿色水带，1.5KW水车式曝气机下游变绿河段长度为25.5m；1.2KW叶轮式曝气机周围变绿河段半径可达为6.5m；0.75KW提升式曝气机面积也可达到50.24平方米；射流式曝气机在同样的时间不能形成明显的绿色水面，但从不同的水位深度DO测定得出，溶解氧水体均匀。从单一机的工作运行来看，无论是水体增氧效果、CODcr、NH3-N除去效果，还是水体菌-藻生态系统的建立、自净能力的启动，水车式增氧机均优于其它三种增氧机，同时在实验中发现通过水车式和叶轮式曝气机组合在有未截污的大排污处或污染程度较严重区域，可以迅速的降解高浓度废水有机物，对排污口预处理池水体制动，增加流动混合性，提高处理效果。

另外，从增氧效率上看，水车式增氧机最佳，提水式增氧机和叶轮式增氧机其次，特别是水车式增氧机，能迅速启动河道菌-藻生态系统，并在其下游形成一段较长的洁净好氧的灰绿色河段，使处理河道出现的独特景观。水车式增氧机、叶轮式增氧机、提水式增氧机都是采用制造液相流体的水跃而形成气液接触界面，其动能作用于重质液相流体运动，轻质气相流体是被动接触，在叶轮或转刷(盘)搅动处附近产生局部连续的气液接触界面，因此具有皂化作用，可分离水中的油脂成分，净化水质，增加溶氧，不会将底层已沉积的有机物碎屑等杂质搅浮，还有水流强劲，溶氧高，噪音少。叶轮式曝气机转速过快，以垂直搅动为主，对河道底泥有一定搅浮作用，增加水中的杂质浓度，影响了水质，但可以加快河道底泥氧化降解；提水式增氧机使水体形成上下的对流层，将河道底部的氨氮、硫化物等有害物质向上转移，从而氧化去除或溢出水面，同时将氧气输到河道底部，达到净化水质量的目的；水车式增氧机则以水平推流为主，对河道底泥搅动少，增氧效率高；射流式增氧机是依靠射流液相流体吸入气相流体而形成气液接触界面，虽然具有较强的传质能力及切割搅拌作用，由于其射流喷头位于河道底部，对河道底泥搅动特别大，其增氧作用主要用于河道底泥污染物还原性物质的化学氧化和生化分解，不适应中小型少底泥的曝气增氧。同时存在投资少、安装维护方便、运行费用低等优点。适应于水体面窄、水流缓、截污难度大的城郊中小型水体的治理。本实施例所使用的人工增氧设备是曝气增氧机。

(五)上覆水体净化：

上覆水体净化在整个城市河溪沟渠水体立体式原位生态修复同样是十分关键的步骤。在城市河溪沟渠生态治理过程中是要解决持续的处理过程与处理时间及空间之间的矛盾，即微生物的代谢较缓慢与入流污水持续不断的矛盾。为了避免因微生物菌群流失而引起处理效率降低或为提高处理效率，在上覆水体净化的处理工艺中采用新一代的生物膜载体HF填料。

HF填料，是一种由100％的聚丙烯编织而成的生物膜载体，这种填料具有很大的比表面积。由于此种填料不需要借助任何外加的机械设施便可在水中不断摆动和波动，多余的生物量会自然脱落，不断更新表面。织物填料由合成纤维制成，可以抗污水和化学物的侵蚀，而其特殊的焊接结构，又能防止由于微生物膜的生长而引起的填料断裂和粘结。通过控制剪力可以使挂上的生物膜很薄(自清作用)，可以保证微生物最大的繁殖力并提高其代谢率。HP固定床织物填料的适用性很强，几乎适用于各种类型的污水和生物反应器。模块式的设计使HP填料既易于在污水处理厂扩容项目中使用，也易于建造新的污水处理设施。织物型填料独特的结构可以确保在污水主流向上获得充分的氧量和生物养分。HP系统的曝气器和基件均位于主水流方向上，上升的气泡为生物提供了充分的氧量，氧气吸收率尤为高。检测报告指出该填料可抗污水及多种其它物质的侵蚀，工作寿命至少为20年，每平方米织物的比表面积约为250平方米。

HF填料的另一个优点是反应区中大部分的生物菌群附着于填料织物上，因此即使所处理的污水成分瞬间有较大变化，也可以有效得到处理。通常情况下，强水力冲洗会降低常规处理工艺的处理效率，HF工艺却不受此影响，因为FABT的特性保证了反应池中任何时刻都有足够的生物量存在。固定生物菌群如同一个“再生器”，可使反应池在很短的时间内恢复并达到正常处理状态。采用此项技术，即使处理量突然增加20％-25％，系统仍然能够正常工作。

工程经验证明该技术的污泥指数(SVI)很低(50-70mg/l)，使悬浮污泥的沉淀性得到实质性改善，由于细菌浓度的提高，曝气池池容减小，处理构筑物的建设成本和运行成本也相应降低。氧利用系数(α值)为0.95-1.0，亦即，该技术的空气需求量较常规生物载体挂膜技术 $(\mathrm{\α}\≅\mathrm{0,7})$ 少，因为氧气的利用率较常规工艺高，因而也大大降低了运行成本。

生物膜处理的机理是使用经培养驯化的高效微生物和原生动物、后生动物等一类的微型生物在一定曝气充氧的条件下附着在填料或载体上繁殖，由于其附着生长而不易被大型水生动物和鱼类吞食，使单位体积的水体中生物数量成几何级数增加，形成胶状生物污泥，浸渍于河道水体中。污水与载体接触时，其中的有机污染物、藻类、氮、磷等营养物被载体上的微生物所吸附、分解氧化，使污染水得到净化，微生物自身也得到繁殖。同时生物填料挂膜具有处理效果高、延长水力停留时间、占地面积小、安装灵活、容积负荷大、耐冲击腐蚀性强、不产生污泥膨胀等作用。污泥经剪切力作用，老化膜自动脱落，管理方便、运行稳定等特点。

生物膜法反应过程是：基质向生物膜表面扩散→在生物膜内部扩散→微生物分泌的酵素与催化剂发生生化反应→代谢生成物排出生物膜。

现场实际应用的监测结果得出，当污染水体在水温20-32℃，CODCR：120-230mg/L NH3-N：105-8.5mg/L在水体停留时间为2.2小时，气∶水＝0.6∶1，DO：3-4.5mg/L时，生物填料挂膜处理对污染水体中的CODCR、NH3-N、浊度、色度的去除效果可以分别达到60～90％、45～70％、80～90％、30～60％。是一种简单、高效的处理技术。

(六)排污口预处理：

排污口预处理技术以接触反应器作为的主排污口的预处理系统，不锈钢制成一个框架，用镀锌网固定在钢架上面，组成的两层结构，里层安装适量面积HF填料，外层放鹅卵石、陶粒、页岩、沸石等多孔硬质填料以1∶1∶1量配比起来的填充，夹层通过硬质填料过滤、吸附、氧化等作用，固定微生物和污染物质，并选用种植耐污强具有空心的管状根的水生植物如水生美人蕉、汗伞草、茭白、菖蒲等进一步净化水体，转移水体中的碳、氮、磷盐等同时美化水岸环境；下层铺设反冲洗管微孔暴气管，保证底部生化系统进行和防止堵塞；在内层起到一个接触氧化的作用，外层是生化过滤从而减少排污口的污染物，对大的排污口配套小型的增氧设备，可以提高其氧化效率。

排污口预处理净化机理：对瞬间进入水体的污水中含有有机污染物以及氨氮进行去除，其功能相当于串联的好氧生物滤池，污水在流体经不同性质的生物载体表面的过程中，附着在载体表面的生物膜通过对底物的吸附、氧向膜内的扩散以及在膜中所发生的生物氧化等作用，对有机污染物进行分解。在各层生物膜反应器中，污染物、溶解氧及各种必须营养物首先先要经过液相扩散到生物膜表面，进而到生物膜内部。只有扩散到生物膜表面或内部的污染物才能有机会被生物膜微生物所分解转化，最终形成各种代谢产物(二氧化碳、水等)。

在生物膜的最外层形成的是依好氧微生物为主体的生物膜层，而在好氧层的深部，由于扩散作用制约了溶解氧的渗透而往往形成缺氧区或厌氧区。此外，在生物膜反应器中，由于微生物被固定在载体上，所以微生物在反应器内的停留时间与污水的水力停留时间没有直接的影响关系，因此增殖速度慢的微生物也能在生物膜上生长繁殖，例如硝化菌等，表现出了一定的氨氮去除率。同时，在生物膜内部，由于细菌的却氧反消化作用，使生物膜内层PH值升高，促使元素磷从液相转化成固相，截留在填料中或沉积下来。部分没有发生生化的可通过水生植物进行转移，达到磷盐减少离开水体。对水体中的SS去除主要就是通过两层的填料和形成的生物膜的生物过滤作用。通过排污口的污水中的悬浮固体有75％为有机物质组成，同时都以有机质和有机质的复杂体组成。因此，其可以截留并去除，大多数有机组分进一步被微生物分解、转化、全除；而无机物将被保留在填料的间隙中。

排污口的预处理系统在一定程度上，对进入水体的污水中的COD、SS、氮、磷都有明显的去除效果，能很好的减缓和控制污水直接对水体的污染影响，保证水体的色、味，嗅等感官性状指标。

排污口预处理方法：

1.调查排污口的数量和排污的污水量、水质(COD、BOD、TN、TP、DO、SS、PH等)、排污口离水底的高度，每次排污所形成的污染带面积。

2.调查排污口周围底泥情况，是否有水泥、石板硬化还是土层结构，如果是水泥、石板硬化后的水体，采用的排污口预处理架是用不锈钢管或平条为材料的框架结构固定于河岸，形成一个“凹”型处理池；如果底层土层结构，才用半径为10公分的松木杆，削尖一头，双排并列平行钉入，形成“凹”处理池。

3.根据排水量，水质等设计出处理池的容积：

V＝T(120分钟的停留时间)×水量×CODcr×TN×TP/20.73.

其中根据水体的实际情况，可以在矩型框架上合理的安排长和宽度。

4.“凹”型槽中间按比例依次填充鹅卵石、陶粒、煤渣、沸石比例为：3∶2∶2∶1填料的粒径为1～7mm，直到平行于水面。

5.“凹”型槽内采用HF生物填料平行垂挂于反应池内，密度为40平方/立方米。

6.在填充好的处理反应上，种植旱伞草、美人蕉、菖蒲、茭白等水生植物，按间距为20～30公分种植。

预处理系统处理原理：

量化污水处理池是通过利用排污口内胆通道，里层HF填料，外层是固体多孔硬质填料形成一厌氧、缺氧、好氧的生化处理系，来达到污水预处理目的。

1、排污口内胆通道，通过增加一定量的生物纳污阻格，形成很好的厌氧环境，提高了厌氧菌的附着面积就浓度，延长有机废水的处理反应时间，完成废水中有机高分子厌氧酸化降解，同时滴加定量的高效反硝化菌，还原硝酸盐为气态氨。在粗格栏中的多孔填料下，沉积层中的硝酸根在反硝化菌参与下，经过反硝化作用，能够转化为氮和氧化二氮；惰性气体大部分通过水体而逸散到大气中。

2、里层是由HF填料构成，形成一个半缺氧状态，DO保持在0.5与1.5mg/L，是固定支架上设置生物填料，使大量参与污染物净化的生物在此生长，由于其固着生长而不易被大型水生动物吞食，使单位体积的水体中生物数量成几何级数增加，同时此种填料不需要借助任何外加的机械设施便可在水中不断摆动和波动，多余的生物量会自然脱落，不断的更新表面，可强化水体的净化能力。织物填料由合成纤维制成，可以抗污水和化学无的腐蚀，而其特殊的焊接结果，又能防止由于微生物膜的生长而引起的填料短裂和沾结，通过控制剪力，可以使挂上的生物膜很薄，可以保证微生物最大的繁殖力并提高其代谢率，有利于加强对污染物的降解作用。

生物膜法处理的机理是使工程菌和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在填料或某些载体上生长繁育，形成膜状生物污泥，污水与生物膜接触时，污水中的有机污染物、藻类、氮、磷等营养物，被生物膜上的微生物所摄取，使微污染水得到净化，微生物自身也得到繁殖。

3、外层是填料框架，可以通过硬质填料过滤、吸附、氧化等作用，固定微生物和污染物质，并选用种植耐污强的水生植物如水生美人蕉、汗伞草等进一步净化水体，转移水体中的碳、氮、磷盐等同时美化河岸环境；下层铺设反清洗管和微孔暴气管，保证底部生化系统进行和防止堵塞。保持DO＞2.0mg/L以上，形成一个好氧环境，同时水体处于紊动状态，使得处理池中的水可以处于混合交流情况下，为去除P盐有关键作用。

4.废水通过排污管道内胆，在厌氧条件下，污水中没有DO或氧化氮，除磷菌分解细胞内的聚磷酸盐同时产生ATP，并利用ATP将废水中的脂肪酸等有机物慑入细胞，以PHB及糖原等有机颗粒的形式储存于细胞内；同时将聚磷酸盐分解所产生的磷酸盐排出细胞外，这时细胞内还会诱导产生相当大量的聚磷酸盐激酶。接着进入好氧环境，除磷菌又可以利用PHB氧化分解所释放的能量来摄取污水中的磷，并把所摄取的磷合成聚磷酸盐而储存与细胞内。微生物在增殖过程中，在好氧环境下所摄取的磷比在厌样环境下所释放的磷多，所以可以可以把磷从污水分离出来，并作为剩余污泥排走。我们通过定期的清理处理池中的污泥来减少水体中磷量，从而减少对河道的污染。

5.排污口的预处理系统在一定程度上，对进入水体的污水中的COD、SS、氮、磷都有明显的去除效果，能很好的减缓和控制污水直接对水体的污染影响，保证水体的色、味，嗅等感官性状指标。

实验数据：

(七)织物型活性生物膜技术(HF)：

HF是一种全新的织物型生物膜载体，这种填料具有很大的比表面积。由于此种填料不需要借助任何外加的机械设施便可在水中不断摆动和波动，多余的生物量会自然脱落，不断更新表面。织物填料由合成纤维制成，可以抗污水和化学物的侵蚀，而其特殊的焊接结构，又能防止由于微生物膜的生长而引起的填料断裂和粘结。通过控制剪力可以使挂上的生物膜很薄(自清作用)，可以保证微生物最大的繁殖力并提高其代谢率。HF固定床织物填料的适用性很强，几乎适用于各种类型的污水处理厂和生物反应器。模块式的设计使HF填料既易于在污水处理厂扩容项目中使用，也易于建造新的污水处理设施。织物型填料独特的结构可以确保在污水主流向上获得充分的的氧量和生物养分。HF系统的曝气器和基件均位于主水流方向上，上升的气泡为生物提供了充分的氧量，氧气吸收率尤为高。用以处理工业污水和生活污水的生物处理技术是活性污泥法与淹没式织物型活性生物膜技术(HF)的结合。

除具备除碳和硝化等常规功能外，该工艺能同时做到硝化和反硝化以及前期脱氮和生物除磷，并对净化水进行二次脱氮。HF生物膜填料采用了一种专用的合成织物，能够确保微生物菌群有足够的生长面积。填料完全淹没在污水中，通过安装在其下方的曝气头获得氧气。织物填料固定在预制的不锈钢框架上，不锈钢安装在曝气池内。这种悬式框架安装方便，适合各种情况的使用，特别适用于现有污水厂的更新扩容，既经济又便捷。使用HF可以大幅度提供生物处理工艺的处理效率，由此提高整个污水处理厂的处理效果。

由于HF填料上固定的生物和污水中的悬浮生物都将进入清洗过程，因此活性生物总量约增加30～70％。泥龄延长，生物降解的性能提高，使难降解的有机物得到分解。

HF的另一个优点是反应池中大部分的生物菌群附着于填料织物上，因此即使处理的污水成分发生变化，也可以有效得到处理。通常情况下，强水力冲洗会降低常规处理工艺的处理效率，HF工艺却不受此影响，因为HF的特性保证了反应池中任何时刻都有足够的生物量存在。固定生物菌群如同一个“再生器”，可使反应池在很短的时间内恢复并达到正常处理状态。采用此项技术，即使处理量突然增加20％-25％，系统仍然能够正常工作。

工程经验证明该技术的污泥指数(SVI)很低(50-70mg/l)，使悬浮污泥的沉淀性得到实质性改善，由于活性污泥浓度的提高，曝气池池容减小，处理构筑物的建设成本和运行成本也相应降低。氧利用系数(α值)为0.95-1.0，亦即，该技术的空气需求量较常规活性污泥技术 $(\mathrm{\α}\≅\mathrm{0,7})$ 少，因为氧气的利用率较常规工艺高，因而也大大降低了运行成本。

技术参数

合成织物填料由100％的聚丙烯制成，且经过德国织物技术应用研究院检测。检测报告指出该填料可抗污水及多种其它物质的侵蚀，工作寿命至少为20年，每M²织物的比表面积约为250M²。

物理性能

抗拉强度弹性密度单位重量单位比表面积吸水率一般水质20％电导率95％电导率软化点熔化点水中阻力

＞1000KG/M230％98-100％1.69-1.71250m<sup>2</sup>/m<sup>2</sup>0％0％0％140-145℃160-170℃无变化

化学抗酸碱性

化学试剂	浓度％	PH	耐受度
					25℃	50℃
			HCl	103548			000	111	222
H<sub>2</sub>NO<sub>3</sub>	106590	000			122	234
			H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>	103060			000	111	222
CH<sub>3</sub>COOH	10100	00			11	22
			NaOH	1050			1414	22	22

1＝几年后无变化、2＝几个月后表面变粗糙、3＝几周内出现可测量的重量变化、4＝几天内出现可测量的重量变化、5＝几小时内线面变光滑、6＝织线溶解。

抗溶解剂耐受度

化学试剂	耐受度
			25℃	50℃
	C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>OH	1			2
CH<sub>3</sub>OH			1	1
	CH<sub>3</sub>COOC<sub>2</sub>OH<sub>5</sub>	3			3
C<sub>6</sub>H<sub>6</sub>			3	2
	CH<sub>3</sub>COCH<sub>3</sub>	2			3
Air			1	2
	Sesame oil	1			2
C<sub>6</sub>H<sub>10</sub>O			6	6
	C<sub>4</sub>H<sub>8</sub>O(THF)	6			6

1＝几年后无变化、2＝几个月后表面变粗糙、3＝几周内出现可测量的重量变化、4＝几天内出现可测量的重量变化、5＝几小时内线面变光滑s、6＝织线溶解。

同类技术的优缺点

系统名称	优点	缺点
			组合工艺
移动表面	■无需固定装置	氧气利用指数低、需基垫摩擦损耗高
			固定表面	■需少量固定安装联合装置	■不太可靠，相对易堵塞
流动床
			流动床，浮动床过滤器	■不易堵塞	■太高，填料床需基垫主要适合于工业污水处理、高能耗流化
旋转生物接触器
			框型/折流板型	■因不需曝气，故能耗低	■易堵塞、机械成本高、难控制、不能适应变化的进水量
生物盘	■因不需曝气，故能耗低	■易堵塞、机械成本高难控制、不能适应变化的进水量

能耗

扩容项目HF填料

新建项目HF填料

新建项目常规工艺

新建项目SBR

曝气	60％	60％	100％	130％
					剩余污泥量	40％	40％	100％	120％

电耗成本越来越重要，特别是对于需要自国外购电或发电非常难的国家。因此，低能耗的污水处理技术被视为一大优点。

(八)建立功能性生态浮岛及人工湿地：

生态浮岛：

水生植被恢复是富营养化水体的生态修复的重要组成部分，城市河溪沟渠水体的富营养化主要是由于水体中的N、P等严重超标，消减水体中的N、P等营养盐和死亡藻类等有机污染物是湖泊生态修复的关键措施。功能性生态浮岛技术就是在污染水体中利用浮床体系技术，种植对污染物质吸附哪里强而且耐性好的植物，应用精选的植物对污染物的吸附、吸收、富集和降解，将水体中污染物全除或固定，并经人工定期修剪收割，转移出水体，可以有效的全除水体中的氮、磷等营养盐，达到净化水质，抑制藻类生长的目的。

功能性生态浮岛技术采用特殊的浮体材料，结合应用天然纤维做成素材而织成的浮床基盘，在上面种植美人蕉、香蒲、芦苇、旱伞草等植物。床体可以自由地随水位变化上下浮动，支架结构设计汛期不阻水，使用寿命长达5～7年。它不存在二次污染问题，较现在使用的泡沫、竹制种植体有无污染、寿命长等不可取代的优势；而且冬季可形成绿色草坪景观。

净化植物的选择起到关键的作用，植物净化能力大小关系到净化效率的高低。考虑到具有较高的净化率、低成本、耐冲击负荷等因素时，选择出理想的净化物种来。对几十种高等水生植物从净化能力、抗逆性、管理难易、综合利用价值和美化景观等5项方面综合评价，筛选出美人蕉、香蒲、芦苇、旱伞草较优净化物种。

利用浮体和塑料网沿河道两边设置挺水植物人工浮床滤床区，塑料网分别铺设吸N聚P的特种陶粒填料和普通固定填料，将水生植物、特别是高等水生植物种植在固定填料上，在陶粒填料中布设集水管道系统，集水系统直通上游强氧化曝气区，形成二区之间水体的对流和循环。陶粒填料可富集N、P等营养盐；挺水植物根系可吸收和吸附作用，填料生物膜和植物根际微生物对水体中有机物进行分解；植物根系分泌物可通过植物的生化他感作用抑制藻类的生长和繁殖，采用水生植物多种组合配置或多级水生植物串联塘，形成一定的净化层次，长期净化功能的季节性交替互补结构。

在挺水植物区铺设特殊的生态多孔介质填料，该填料能大量的富集水体中的N、P等营养物质，在填料的上铺设一层固定基质如小石块、碎砖等，挺水植物种植在固定基质上，挺水植物选用生长旺盛、根系发达、生物量大、具有强烈的植物他感作用的水生植物，其发达的根系泛分布于填料层之间，并能穿透填料层进入水层形成密集的过滤层，提高与水体接触面积大，吸收N、P等营养物质。N、P富集填料和挺水植物根系能大量吸附和吸收水体中营养盐，促进生物膜形成和对水体中有机污染物的分解，填料中分布集水管，通过集水系统与强氧化曝气区相通，通过增氧机对集水进行增氧，同时使相邻的两区之间形成对流循环，人为形成一个由水生植物、浮游动物和高等动物、微生物等共同组成的复合生态系统，通过食物链的延长和生物多样性的增加，加快河道生态系统物质循环速度，强化水体自净能力。

功能性人工浮床滤床的生物除藻功能主要来源于：植物根系和填料微生物对藻类和悬浮物的机械滞留和吸附固定作用；生态多孔介质填料对营养盐的富集作用；填料生物膜和植物根际微生物进行离子交换、螯合、吸附、氧化分解、沉淀等来同浮游藻竞争营养物质以及所需的光热条件，同时通过植物的生化他感作用分泌出抑藻物质，破坏藻类正常的生理代谢功能，迫使藻类死亡，以防止水华作用，达到生物除藻功能。

功能性生态浮岛具有机污染接触氧化、植物对营养盐的吸收，植物他感等等多种水质净化功能，是河道湖泊水体生态修复技术的重要组成部分。

生态浮岛建设：

功能性生态浮岛技术采用特殊的浮体材料，结合应用天然纤维做成素材而织成的浮床基盘，在上面种植美人蕉、香蒲、芦苇、旱伞草等植物。床体可以自由地随水位变化上下浮动，支架结构设计汛期不阻水，使用寿命长达5～7年。它不存在二次污染问题。

①浮体材料：采用成材青竹(口径为10～16cm)头尾相接，形成一“田”形状的框架，交接处运用0.5号的尼龙绳固定，在框架中交叉的两根竹条中，固定30L的聚乙烯材料密封浮筒。

②底层采用高分之纤维网，孔径为5mm，平整固定于框架底，并用0.3号尼龙绳沿竹架捆绑固定。

③在形成一个开口框内填充空隙率平均为120个/平方厘米的多孔陶粒和焦碳渣等轻质浮体材料，并用经高压过的椰子毯铺整固定，防止填料外漏。

④上层采用高密度的椰子毯平铺和固定，以免部分陶粒落出浮床框架。在椰子毯上以每30公分为间距设置半径为5公分的圆孔一个。等浮床下水后，在孔内种植水生植物，包括有美人蕉旱伞草，香蒲等水生植物，在净化水体的同时形成很好的景观效果。

⑤根据我们的治理经验浮岛面积应该占水体污染面积的10％。同时，在水生植物的选择上以净化效果为主，本地水生植物为辅，在注重景观效果的同时，保证水生植物的生长控制和维护。

人工湿地：

人工湿地系统水质净化技术作为一种新型生态污水净化处理方法，其基本原理是在人工湿地填料上种植特定的湿地植物，从而建立起一个人工湿地生态系统。当污水通过湿地系统时，其中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解，而使水质得到净化。结合这个特点，我们在城市水体治理中来，通过对有条件的水体水岸考察，地理高度差顺水方向的进行木庄固定，底泥回填，造成一定的倾斜度，种植经选择与配置的水生植物，形成水体可以自行通过的植物带，建立个小的人工湿地净化系统。

在城市水体治理中的人工湿地技术是水体生态修复系统的重要组成单元，因此其植物的种类的选择配置是关键所在，选用原则：具有良好的生态适应能力和生态营建功能；具有很强的生命力和旺盛的生长势：具有较强的耐污染能力、抗冻、抗热能力、抗病虫害能力、对周围环境的适应能力；一定的经济效益、文化价值、景观效益和综合利用价值。

在种植过程中根据不同植物对污水的适应能力不同。一般城市水体以一种从上到下游呈递减的浓度差的。因此，在人工湿地建设时，不同的水位深度选择不同的植物类型及植物品种配置栽种的同时，前端工艺部分一般选择耐污染能力强的植物品种。末端工艺由于污水浓度降低，因此可以更多考虑植物的景观效果。只有这样，才能充分发挥不同植物各自的优势，达到更好的处理净化效果。

1、水生植物能够发挥良好的净化、缓冲、栖息地等功能，减少悬浮物对浸没式滤床的影响。

2、水生植物能够抑制藻类的生长，生物在生长过程也要吸收营养物质，从而使水体的营养盐减少，藻类也减少繁殖。

3、水生植物的根系在水中能挂膜，栖息着大量的微生物，也对河道的污染进行分解。

4、水生植物是一种景观，在湖泊、河道起到点缀的作用。

自然的河道或水体都有生态系统，包括生产者(水生高等植物、浮游藻类、着生藻类)、消费者(浮游动物、着生动物、底栖动物和鱼类)和分解者(微生物)共同组成的河道生态系统。建立河道生态系统，形成平衡的能量循环，具有净化能力，符合生态自然，具有景观功能。

人工湿地建设：

①根据水环境情况，在有地理位置条件的下，与水体接触的岸边建设一定面积的人工湿地净化水质的同时，物化周围环境，增强局部水陆生态系统的连续性和相互沟通，加大了滨河植被带对地表径流中的污染物的过滤作用，减少大量的SS进入水体。

②在水体接触处位置，采用口径为12～15cm松木条，并列平行于河岸固定于底泥中，松木间距为3～5cm，保证各种填料不漏出。

③填充的填料主要为鹅卵石、陶粒、沸石、煤渣等混合，颗粒粒径在5～8cm左右。

④植物的选择是湿地系统的关键。选用原则：具有良好的生态适应能力和生态营建功能；具有很强的生命力和旺盛的生长势；具有较强的耐污染能力、抗冻、抗热能力、抗病虫害能力、对周围环境的适应能力；一定的经济效益、文化价值、景观效益和综合利用价值。通过实验，我们掌握到：种植密度为25株/m³，各种植物配合种植。植物种类包括有：美人蕉、旱伞草、芦苇、茭白、菖蒲、慈姑等。

⑤建立的人工湿地可以和回流式生态滤床联合作用，经过生态滤床处理后的水，再通过人工湿地处理，可以大大的提高处理效果，经实验得出：CODcr、NH₃-N、BOD₅、TP、透明度、SS的去出率为：35～50％、25～50％、40～80％、30～75％、40～80％。

(九)内源污染控制消化：

水体底泥是城市水环境生态系统重要组成部分，是水体自净功能不可缺少的重要环节；同时，底泥也是污染物长期积累的载体，重要内源污染。如何控制并消化污染底泥是城市水体治理不可回避的问题。通过水体底泥营养物质的静态释放、黑臭水体对不同底泥影响试验，研究底泥生物氧化和底泥生物激活技术对城市黑臭水体底泥及上覆水体水质影响。研究表明，底泥生物氧化和底泥生物激活能抑制黑臭底泥有机污染物和N、P等营养盐释放，显著改善上覆水体水质，对城市水体环境生物修复和生态恢复具有十分重要的意义，水体内源污染控制消化技术是城市水体道治理重要途径。

底泥生物氧化：底泥是水环境生态系统的重要组成部分，主要由无机矿物、有机物、和流动相组成。底泥的化学组成和生物区系共同组成底泥生态，决定上覆水体水质；底泥的缓冲能力决定了水质的稳定性；也决定了上覆水体藻相的稳定性；底泥的微生物活性决定了对河道有机物污染分解速度，从而决定了河道水体的净化能力。底泥中生存大量的生物，主要是藻类、底栖无脊椎动物和细菌。藻类主要是底栖藻类，附生在沉积物表面数厘米。无脊椎动物主要包括原生动物、线虫、环节动物、甲壳动物、软体动物和昆虫。有些动物始终生活在底泥中，有些则交替生活在底泥和水体中。动物在底泥中频繁运动，引起底泥空隙水流动、底泥颗粒翻动和物质的迁移转化，称为生物搅动作用。底泥动物以微生物和有机物为食，是底泥微生态系统的重要组成部分，对维持底泥和上覆水体的物质循环、能量流动和水体水质具有重要作用。细菌是生活在底泥中最重要的生物，对底泥的状态具有举足轻重的影响，细菌起着“分解者”的作用，将底泥和水体各种生物代谢产物、生物的尸体残骸、排放河道的各种有机污染物进行分解、矿化成简单的无机物，以供河道生态系统中“生产者”、“供氧者”-藻类生长和代谢。因此，在洁净好氧河道中，底泥是结纳和分解污染物的“库”；提供上覆水体无机营养盐的“源”。在黑臭水体中，底泥中积累的污染物可向上覆水体释放，又成为加剧河道污染的“源”。

底泥生物氧化就是在泥水界面形成一层棕色氧化膜，底泥氧化层的形成对维持底泥好氧微生物区系和其他底栖生物多样性十分重要，如果将河道比作一个污水处理系统，底泥好氧层即为“活性污泥”，底泥好氧层一方面分解底泥深层厌氧层(黑泥层)不断渗出的有机质和其它污染物，隔阻有毒物质向河道水体扩散，一方面分解来自河道污染物、浮游动植物残体。底泥氧化层厚度，很大程度决定了河道自净能力，底泥氧化层越厚，河道自净能力越强。

底泥生物激活促生：生物激活技术是国外流行的最新治污技术之一，通过对水环境底泥中土著微生物生长繁殖的激活促进作用，为受污染水体创造一个能顺利完成污染物自然降解功能的环境，强化水体的自净能力，加速对有机物的分解，特点是能对污染环境进行原位处理，无需基建投资，效果理想且无副作用。激活剂中含有氨基酸、微量营养元素和生长因子等，能促进污水生态系统生物的生理功能，提高生物氧化效果，激活剂中含有生化酶，能促进水体向洁净好氧水生态系统演替；使食物链延长，并稳定系统，提高耐冲击力。使污染环境从根本上得到逐步改善，水体中溶解氧渐渐地升高，有助于好氧微生物区系的建立，竞争性地抑制了只能在污染环境中生存的微生物。利用我们自主研发的特定环境下将土著微生物定向扩增技术，繁殖和生产土著微生物，通过靶向给药技术，将土著好氧微生物直接注入水体底泥里，强化底泥中好氧微生物区系，进行底泥生物氧化，在此基础上通过人工增氧，强化土著微生物对污染物的降解，接种土著微型浮游动物和高等动物，结合两岸复合生态滤床以及人工湿地等技术对水体进行生物修复和生态景观恢复，使极度富营养化水体，甚至黑臭水体向好氧洁净方向转变，加强水体自净能力，形成和谐稳定的自然生态环境。

底泥生物氧化及激活促生分析和举例：

1.1、污染底泥对上覆水体影响

黑臭底泥取自浦头港新城小区黑臭河段，取黑臭底泥澄清30分钟，利用虹吸管小心吸走上清液，称量。取7个同等透明玻璃槽(40cm×20cm×30cm水容量：24kg)，各放置6.0公斤黑泥，缓慢加入蒸馏水，覆盖底泥2cm。底泥生物氧化制剂和激活促生剂对底泥进行氧化处理和土著微生物培养，处理1号槽不作任何处理；处理2号槽用等量蒸馏水处理；处理3号槽用10PPM底泥生物氧化制剂；处理4号槽用20PPM底泥生物氧化制剂；处理5号槽用15PPM底泥生物氧化制剂和15PPM激活促生剂；处理6号槽用30PPM底泥生物氧化制剂和40PPM激活促生剂；处理7号槽30PPM高效微生物制剂，固体粉末，处理前用38℃温水激活2-3小时。2-7号处理方法是将药剂与泥水充分搅拌30分钟，混合均匀，每天处理1次，连续处理3天。3天后各处理缓慢注满澄清蒸馏水至离槽沿20公斤标记处，每天补充蒸馏水至标记位置以防水蒸发，每周一按上述处理方法加药一次，用水体生物修复制剂代替底泥生物氧化剂，其它药物相同，加药剂量也相同。观察处理前后底泥和水体变化，检测水体和底泥各理化指标和生物学指标。

各种处理的处理方法

处理	处理方法
		1	不作任何处理
2	底泥搅拌
		3	10PPM底泥生物氧化制剂进行底泥搅拌
4	20PPM底泥生物氧化制剂进行底泥搅拌
		5	15PPM底泥生物氧化制剂和15PPM激活促生剂进行底泥搅拌
6	20PPM底泥生物氧化制剂和40PPM激活促生剂进行底泥搅拌
		7	30PPM为高效微生物制剂进行底泥搅拌

1.2、污染水体对底泥影响

黑臭底泥和黑臭水体取自浦头港新城小区黑臭河段，沙取自建筑工地，土壤取自茭白田深层土壤，TOC含量为1.85g/kg。

取黑臭底泥澄清30分钟，利用虹吸管小心吸走上清液，称45g黑泥，置于350℃烘箱烘干，称干重，测得黑泥含水量为78.5％，用相同的方法测定各处理含水量，用黑臭水体分别和经过底泥生物氧化处理后的黑泥、深层土壤、沙等搅拌30分钟，使其混合均匀，配置成5.0公斤相同含水量的泥(沙)，分别置于5个槽，缓慢加满黑臭水体，每天下午8:00时取水样和底泥，取样后从各槽中取出总水量四分之一的处理水，缓慢补充河道上游黑臭水体至原水位，再取水样，连续处理14天。玻璃槽置于室外阳光下，下雨时和晚上用遮雨蓬遮盖，以尽可能模拟自然水体和底泥环境。测CODcr、、NH₃-N、底泥生物降解性能、底泥TOC等指标。

处理8号槽用黑臭底泥；处理9号槽用经过底泥生物氧化处理后的黑臭底泥；处理10号槽用有机物含量小于1g/kg的深层土壤；处理11号槽用沙；处理12号槽为对照，不加泥。处理9号槽的处理方法是用200PPM底泥生物氧化制剂和20PPM激活促生剂与泥水充分搅拌30分钟，混合均匀，每天处理1次，连续处理3天。随后用10PPM激活促生剂，按1∶1加水，连续曝气处理3天，静置澄清4天，利用虹吸管小心吸走上清液，测定氧化后底泥含水量备用。

各种处理的处理方法

处理	处理方法
		8	黑泥
9	经过底泥生物氧化处理后的黑臭底泥
		10	有机物含量小于1g/kg的深层土壤
11	沙
		12	不加泥

1.3、采样方法

用自制底泥采样器(直径5cm玻璃柱)取水桶表面3cm泥柱，在30℃烘箱24小时烘干，取烘干泥样测底泥TOC和底泥生物活性(G值)。

1.4、底泥和水体理化及生物学指标测定方法

DO：采用碘量法测定，于每天上午10:00现场测定；透明度：采用自制塞氏盘进行测定，于每天上午10:00现场测定；PH：采用上海产笔式PH计，于每天上午10:00现场测定；CODcr：采用重铬酸钾法测定；微型动物：用吸管吸取1滴(约0.05ml)水样，在血球计数板上直接进行活体观察并计数；细菌总量：采用平板培养法；

底泥TOC：参照土壤TOC测定方法；底泥生物降解性能(G值)：取泥样0.2克放入250ml三角瓶中，加入煮沸10分钟亨立小区第1排污口排出废水100ml，将三角瓶放在摇床上，振荡3、6、9小时，各取30ml水样静置30分钟，测振荡前后CODcr测算底泥生物降解能力：

$G=\frac{(C_1-C_2)*V}{{10}^6*q*t},\[\mathrm{kg}/(\mathrm{kg}*h)\]$

式中C1、C2——污水实验前后CODcr(mg/l)；V——底物体积(ml)；q----底泥干重(g)；

t----振荡时间(h)

2结果与分析

2.1、污染底泥对上覆水体的影响

2.1.1、底泥对上覆水体影响

研究表明，底泥对上覆水体水质的影响是巨大的，底泥CODcr释放加剧了水体耗氧和水体的浊度，底泥N、P等营养盐释放促进水体藻类生长，加剧了水体富营养化。本试验中，2006年4月14-16日对黑臭底泥进行3天处理，而后加入蒸馏水，观察水体变化，发现随着水体停留时间增加，试验水体发生了显著的变化，至4月18日，未进行底泥处理的1号、2号由于N、P等营养盐的释放，水体表现浓绿，chal为30mg/m3以上，藻类数量为1250×104cells L-1以上，浊度高，水不能见底，表现为富营养状态；而3-7号水清澈见底，chal小于2mg/m3，藻类数量小于850×104cells L-1；外源微生物制剂处理浊度稍高，可能是微生物制剂本身的浊度。5月20日1号、2号水体变得更差，其中2号已变黑臭，而3-6号水体依然清澈见底，只是7号变比较浑浊。在静态试验中，由于黑臭底泥CODcr和N、P等营养盐释放，即使上覆水体为蒸馏水，经过一段时间的停留，水体逐步也转变为富营养、甚至黑臭，底泥生物氧化能显著抑制这一过程。

2.1.2、上覆水体CODcr变化

由于底泥污染物的释放，随停留时间的增加，不同处理上覆水体CODcr均表现为不同程度的上升，然后趋于平缓的趋势。1号、2号处理CODcr上升较快，40天达到128mg/l的峰值，3号-6号CODcr上升较慢，峰值为78mg/l以内，7#处理介于两者之间。这一结果与水体外观、浊度等表现基本一致。试验表明，底泥生物氧化能显著抑制底泥Cods向上覆水体释放，对降低水体耗氧、净化水质、防止水体黑臭，同时高效微生物制剂在缺氧的条件下，可以一定程度上抑制其作用，为实践治理提供了很好的实验证明，具有十分重要作用。

2.1.3、上覆水体TP、NH₃-N变化

和CODcr相似，水体TP、NH3-N也表现为随停留时间的增加而上升的趋势。1#、2#处理上升的最快，28天左右达到最高值，随后缓慢下降至平衡点，其它处理TP、NH3-N释放较慢，出现的最高值也远较1#、2#处理低，表明底泥生物氧化除了显著抑制底泥CODcr向上覆水体释放外，也能抑制底泥TP、NH3-N向上覆水体释放，底泥生物氧化也是富营养水体治理重要的技术措施。

2.1.4、底泥TOC、G值变化

底泥生物氧化主要是通过底泥微生物对底泥有机污染物进行强化分解，降低底泥TOC，提高底泥对有机污染物分解能力(G值)，经过底泥生物氧化后的泥水界面由黑色变为褐色。

本试验中，经过3天的底泥生物氧化和60天的持续氧化(水体生物修复制剂也具有底泥氧化作用)，5号底泥生物氧化最彻底，其TOC由52.5g/kg降到12.6g/kg，降低了4.2倍，G值由0.12kg/kg*h提高到0.49kg/kg*h，提高了4倍；未进行底泥生物氧化的1号、2号处理效果最差，其中1号处理底泥TOC降到34.6g/kg，仅降低1.5倍，G值提高到0.15kg/kg*h，提高较少；激活促生剂加底泥生物氧化制剂处理效果在没有增氧的条件下明显好过外源微生物制剂，这一结果和各处理水体的外观表现、CODcr变化、TP、NH3-N变化等结果十分相似，表明通过底泥生物氧化，降低底泥、特别是泥水界面的底泥TOC，提高了其G值，减少底泥对上覆水体营养盐和有机物的释放，提高底泥微生物对有机污染物的分解能力，底泥生物氧化对黑臭水体、富营养化水体的治理均具有十分重要意义。

3底泥生物氧化及激活促生使用

①根据水体容量、水质(COD、BOD、TN、TP、DO、SS、PH等)、底泥TOC、G值等情况、进行实验模拟治理，计算出使用的底泥氧化剂和生物激活促生剂的使用量和次数。

②采取一定的底泥和原积水进行生物促生，培养底泥微生物，提高其活性。

③采用高压水泵进行全水面均匀注射到底泥10～20公分处，进行氧化促生反应。

④观测水体水质变化情况，跟踪检测，时时进行水体质量分析，完善污染水体的治理系统。

(十)水生滤食性动物培养投放控制：

食物链调控技术是运用生态系统食物链摄取原理和生物的相生相克关系建立的，通过人工调控受损水体环境生物群落结构和数量来改善水质，完善和恢复生态平衡。其主要途径通过滤食性鱼类如浮游动物、游泳动物、滤食性底栖动物、来摄取游离细菌、浮游藻类有机粹屑等来减少悬浮物，提高水体透明度，延长食物链，提高生物净化效果一项综合技术。即用可补充适量的操作性强的滤食性鱼类(主要指鲢鱼、鳙鱼、罗非鱼)、枝角类动物、原生动物控制蓝藻水华技术，实施控藻养鱼布置，局部辅以河蚌、螺等滤食性底栖动物，通过滤食性食物链，建立能有效降低内源污染释放总量和降低速度，加速底质分解，稳固底泥物理、化学性质，向上分解、去除、转换水体悬浮物、有机啐屑，削弱水体固液转换速度，减少水体物质沉积等作用。并充分利用浮游动物控制小型藻类，形成有效控制蓝藻水华发生的能力。

通过定期对动物打捞、捕获或者组织垂钓等形式，控制其生存量，可防止过量繁殖造成的内源污染也将转化生成有机体的有机质和氮磷等营养从水体中彻底输出，最终净化水质，完善生态系统结构。

污染水体通过上述的技术治理到一定程度，就会出来藻类大量繁殖、水体透明度下降、夜间水体缺氧等现象，如果没有及时控制并改善会重新导致水体二次污染。通过采用水生滤食性动物培养投放控制技术，就可以完全避免这种情况发生的同时，还能完善水环境生统结构，建立生态平衡系统。

水生滤食性动物培养投放控制：运用生态系统食物链摄取原理和生物的相生相克关系建立的，通过人工调控受损水体环境生物群落结构和数量来改善水质，完善和恢复生态平衡。

经过实验得出结果：

①驯化培养：滤食性鱼类选择鲢鱼、鳙鱼、罗非鱼等，放养在一定体积的清水中，每日更换治理的原积水1/10，观察鱼类的活动情况、逐步提高其适应性，在10～15日内可以将驯化培养后的鱼类投放到水域中，保证鱼类的存活率同时发挥其消费者作用。投放密度为50g/m³，就可以控制藻类的大量繁殖。

②滤食性底栖动物：河蚌、螺才用同样的培养驯化投放过程，投放密度为5～7g/m³。

③通过滤食性鱼类→浮游动物、植物→营养物质的操控方法，缩短食物链，加快传递速度，可以减少能量消耗，同时方便的改变鱼类的种类、大小和数量。

④通过定期对动物打捞、捕获或者组织垂钓等形式，控制其生存量，可防止过量繁殖造成的内源污染也将转化生成有机体的有机质和氮磷等营养从水体中彻底输出，最终净化水质，完善生态系统结构。

治理举例：治理系统工艺流程：排污口预处理系统

水体生物修复工程于2月启动施工，历经3个月时间可以完成主要设备单元施工，第一个月完成辅助工程措施；第二个月完成内源污染控制生物氧化，回流装置，设备安装，电力安装；第三个月开始植物种植，及系统调试，完成前段的强化治理工作；接下来的5个月持续治理中，完成功能性人工浮岛、人工湿地、生物膜填挂等设施单元的建设和调试工作；最后的4个月维护治理里，对水体进行维护、监测、修整系统各组成单元，进行一体综合，完成全河道生物治理工作。

工程规模：

示范工程面积：    ～26400m²(15～22米宽，1320米长)

底泥修复体积：    19800m³±

水体修复体积：    48750万m³±

浮岛面积：        750m²

水生植物种植：    2300m²

水生动物放养：    2000kg±

高效微生物投放量：19354.8

耗电量：          213480千瓦

工程周期：        12个月

浦头港河道通过内源污染控制生物氧化、水体增氧、高效微生物接种投放等生物修复措施，能有效地消除水体黑臭、延长河道生态系统食物链、增加水体生物多样性、提高河道水体自净能力。同时通过生物修复可缓解因水污染给周边商业、居住区域带来的负面影响和环境压力，还美化了环境，产生了良好的景观效应。选用浮岛种植的水生花卉清翠碧绿、色彩缤纷、鲜艳夺目，呈现一片欣欣向荣的景象，构成一幅美丽的人工自然生态景观，提升了城市的环境生态水平，普及河流生态知识、提高环保意识，具有极高的社会效益和环保效益。经过三个月的强化治理阶段和中间五个持续治理阶段，进入了最后的河道的综合调试阶段，经观察直到2006年11月2日，河道水体不管从水质保持和水面清洁方面上，都达到国家地表水V类水质标准。

本工程所有水质监测数据全部委托漳州市环境监测中心站进行取样监测，监测标准如下；

透明度的测定：塞氏盘法《水和废水监测分析方法》国家环保总局(2002)

水温的测定：  温度计或颠倒温度计法GB/T6920-1986

PH值的测定：  玻璃电极法GB/T11914-1989

铵的测定：    纳氏试剂比色法GB/T7479-1987

溶解氧的测定：碘量法GB/T7489-1987

总磷的测定：  钼酸铵分光光度法GB/T11893-1989

Claims (10)

1.城市河溪沟渠水体立体式原位生态修复方法，其特征在于所述的步骤：

物理模拟和数学模型分析，建立人工模拟水体一套：模拟水体长1 50米左右，宽1.2米左右，由2组，6条各25米的河段组成，中间或两边设置各种生物处理单元，河道底为混凝土结构，可随意填入不同底泥进行试验；沿河道至少设20个污染排放点，各排放点随机分布，可通过模型前后的蓄水池和水泵、管道系统模拟河道水动力条件，前后的蓄水池蓄水量各100吨，模拟河水流速为0-20m³/h，将待研究水体的底泥填入模拟河道，根据待研究水体的水力特征，控制模拟水体水流量和流速，形成城市水体生物修复模拟研究平台；

高效微生物接种培养；

构建回流式生态滤床；生物载体净化；人工增氧设备增氧；

排污口预处理；排污口预处理后进行上覆水体净化；

在进行高效微生物接种培养、构建回流式生态滤床；生物载体净化；人工增氧设备增氧、排污口预处理；上覆水体净化的同时建立功能性生态浮岛及人工湿地；

在进行高效微生物接种培养、构建回流式生态滤床；生物载体净化；人工增氧设备增氧、排污口预处理；上覆水体净化的同时内源污染控制消化；

水生滤食性动物培养投放控制；

水体生态系统建立平衡；

完善水体环境数据。

2.根据权利要求1所述的城市河溪沟渠水体立体式原位生态修复方法，其特征在于所述的物理模拟和数学模型分析步骤中的子步骤：

建立人工模拟水体；

测定底泥生物氧化、水体生物修复、回流式生态滤床技术条件下，河道模型中水体、底泥各种理化指标和生物相；

建立污染水体生物修复数学模型；

验证和修正物理模拟和数学模型。

3.根据权利要求2所述的城市河溪沟渠水体立体式原位生态修复方法，其特征在于所述的回流式生态滤床由滤床框架、生物填料、集水系统、复合生态植物组成；所述床架设置在水中的底泥基土层中并与河岸形成一个开口的凹槽结构，在回流式生态滤床内设有集水系统，所述滤床框架中用生物填料填充，所述复合生态植物种植于所述滤床填料上。

4.根据权利要求1所述的城市河溪沟渠水体立体式原位生态修复方法，其特征在于所述的高效微生物为含有枯草杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、双氮纤维单胞菌、施氏假单胞菌、脱氮假单胞菌、沼泽红假单胞菌、放线菌具有高活性、生化能力强的微生物菌种。

5.根据权利要求1所述的城市河溪沟渠水体立体式原位生态修复方法，其特征在于所述的人工增氧设备使用的是曝气增氧机。

6.根据权利要求1所述的城市河溪沟渠水体立体式原位生态修复方法，其特征在于所述的排污口预处理步骤中的子步骤：

调查排污口的排污量和水质以及调查排污口的数量和排污的污水量、水质、排污口离水底的高度，每次排污所形成的污染带面积；

调查排污口周围底泥情况，是否有水泥、石板硬化还是土层结构，如果是水泥、石板硬化后的水体，采用的排污口预处理架是用不锈钢管或平条为材料的框架结构固定于河岸，形成一个“凹”型处理池；

根据排水量，水质等设计出处理池的容积；

“凹”型槽中间按比例依次填充鹅卵石、陶粒、煤渣、沸石比例为：

3∶2∶2∶1，填料的粒径为1～7mm，直到平行于水面；

“凹”型槽内采用生物填料平行垂挂于反应池内，密度为40平方/立方米；

在填充好的处理反应池内，种植旱伞草、美人蕉、菖蒲、茭白水生植物，按间距为20～30公分种植。

7.根据权利要求6所述的城市河溪沟渠水体立体式原位生态修复方法，其特征在于所述的生物填料由100％的聚丙烯编织而成。

8.根据权利要求1所述的城市河溪沟渠水体立体式原位生态修复方法，其特征在于所述的建立功能性生态浮岛及人工湿地的步骤中的子步骤：

建立功能性生态浮岛的子步骤：

建立浮床；采用成材青竹头尾相接，形成一“田”形状的框架；

设立框底；采用高分子纤维网，孔径为5mm，平整固定于框架底，并用0.3号尼龙绳沿竹架捆绑固定；

填充底层，在形成一个开口框内填充空隙率平均为120个/平方厘米的多孔陶粒和焦碳渣等轻质浮体材料，并用高密度椰子毯铺整固定，防止填料外漏；

填充上层，上层采用高密度的椰子毯平铺和固定，以免部分陶粒落出浮床框架，在椰子毯上以每30公分为间距设置半径为5公分的圆孔一个；

待浮床下水后，在孔内种植水生植物，包括有美人蕉、旱伞草，香蒲水生植物；

建立人工湿地的子步骤：

选择人工湿地位置；

设置固定架，在水体接触处位置，采用口径为12～15cm松木条，并列平行于河岸固定于底泥中，松木间距为3～5cm；

填充填料，填料主要为鹅卵石、陶粒、沸石、煤渣混合，颗粒粒径在5~8cm左右；

种植水生植物，植物种类包括有：美人蕉、旱伞草、芦苇、茭白、菖蒲、慈姑。

9.根据权利要求1所述的城市河溪沟渠水体立体式原位生态修复方法，其特征在于所述的内源污染控制消化中所包含的子步骤：

土著微生物接种培养同时进行生物激活促生；

使用靶向处理对底泥内污染消化控制。

10.根据权利要求1所述的城市河溪沟渠水体立体式原位生态修复方法，其特征在于所述的水生滤食性动物培养投放控制步骤中的子步骤：

驯化培养面层滤食性鱼类，选择鲢鱼、鳙鱼、罗非鱼培养驯化并投放；

驯化培养滤食性底栖动物，河蚌、螺培养驯化并投放；

通过对滤食性鱼类与浮游动物、植物与营养物质的操控，缩短食物链，加快传递速度；

通过定期对动物捕获或者组织垂钓形式，控制其生存量，净化水质，完善生态系统结构。

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