CN103523998A - 一种控制外来污染源及生态修复黑臭河道的净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制外来污染源及生态修复黑臭河道的净化方法。所述工艺采用生物膜净化装置预处理排污口废水、河道种植水生植物、放养水生动物、安装曝气增氧设备等相结合的工艺。与现有河道生态修复工艺相比，本发明的方法能够有效控制污染中小型河道排污口，适应河道河水水质及气候条件的大幅度波动，对水质变化适应性强、耐冲击负荷好，能有效削除河水的黑臭现象，对有机碳和氮、磷都有较好的去除效果，处理出水水质稳定、工程投资少、运行成本低，适用于处理各种污染的河道河水。

Description

一种控制外来污染源及生态修复黑臭河道的净化方法
技术领域
本发明涉及一种控制外来污染源及生态修复黑臭河道的净化方法，尤其涉及一种以生态修复方法为主，集污水生化治理方法相结合的河道净化工艺，属于生态修复技术领域。
背景技术
随着社会生产的发展，世界各国的河流都面临着来自工业、农业、生活等方面的不同程度的污染。城市内湖泊、河道等景观水体是城市人居环境中重要的组成部分，但由于其易污染、水环境容量小、水体自净能力差等特点，很容易成为居民生活污水、雨水及垃圾的受纳体，从而导致水体溶解氧的大量消耗，造成水体缺氧而呈黑臭状态，使整个生态系统出现危机。
河道污染是我国城市河网的普遍现象，我国城市黑臭河道治理主要采用截污、驳岸、清淤等市政工程手段，但对于大部分城郊河道，由于资金短缺和没有统一规划等原因，无法进行有限截污。纵观国内外此类污染河流治理的试验研究与工程实践，工艺技术大多采用一些处理效果稳定、经济性能好的污水处理法。从空间分布，可分为：将河水引出河道水系，引入附近的污水处理厂进行异地处理法；在河道内建设处理系统，沿程进行河水净化的原位处理法。
治理河流污染是一项复杂的系统工程，目前国内外已在使用的或已试验的污染河道水治理技术主要分为物理、化学和生物三类修复方法。生物修复技术是利用特定的生物（植物、微生物或原生动物）吸收、转化、清除或降解污染物，提高生态系统的自我调节能力，完善系统功能、实现环境净化、生态效应恢复的生物措施。
发明内容
本发明的目的在于提供一种治理黑臭河道的生物综合净化工艺，该方法结合市政河道改造工程进行施工，不仅能使黑臭河道的水质得到净化，而且能够保持水质长期稳定运行。主要用于城市污水处理、初期雨水与工业尾水的深度净化及受污染河、湖等地面水体的生态修复。
按照本发明提供的技术方案，一种控制外来污染源及生态修复黑臭河道的净化方法，步骤如下：
（1）生物接触氧化：在河道排污口设置生物接触氧化装置，所述生物接触氧化装置包括缺氧池、好氧曝气池和沉淀池；污水进入生物接触氧化装置后依次流经缺氧池、好氧曝气池和沉淀池；
（2）底质预处理：对黑臭河道进行清淤，清理河底中不宜植物生长的有害成分，并对河道底质进行预处理，清淤20-30cm的河底，底质按100-200g/m2播洒生石灰改良微生物菌剂，改善底质；
（3）构建沉水植物带：在预处理过的河道底质上换填15-30cm的黄土，在黄土上种植沉水植物群落；
（4）补给水源：在河道中，对河道进行补给新鲜水源，然后用曝气增氧设备对水体进行曝气增氧处理；
（5）放养水生动物：在河道中放养水生动物；所述水生动物包括浮游动物、滤食性鱼类、肉食性鱼类和底栖动物；
（6）浮叶植物：在河道两边种植浮叶植物，浮叶植物的茎杆能为水中的细菌、浮游动物、藻类提供依附的场所，另一显著特征是影响阳光在水中的透射率和自然富氧，进而抑制藻类生长；
（7）构建挺水植物带：在河道两岸构建生态护坡，种植挺水植物，以构建生态浮床的方式来构建植物带；
（8）维护管理：管理内容包括河道水面、水生植物、水生动物、增氧设备等方面，以及河道的水资源调度。通过开展实施系统水生态管理，促进水体良性循环，保持良好的水生态环境。
所述缺氧池左端设置进水口，缺氧池中依次设置第一填料、第二填料和第三填料；
填料层由天然矿物火山岩、沸石和河砂组成，所述第一填料粒径为30-80mm，第二填料粒径为20-60mm，第三填料粒径为10-30mm。
所述好氧曝气池采用微孔曝气、碟式曝气或盘式曝气的方式，经过生物预处理之后的河水排入河道。
步骤（3）所述水生植物为刺苦草、密齿苦草、黑藻、伊乐藻、菹草、金鱼藻、苦草中的一种或者多种的。
步骤（4）所述曝气增氧设备主要包括射流曝气机、微孔曝气、碟式曝气、盘式曝气和/或移动太阳能曝气船。
步骤（5）中滤食性鱼类为鲢鳙鱼，所述肉食性鱼类为乌鳢和鳜鱼，所述底栖动物为螺丝、河蚌和螺蛳；
其中所述滤食性鱼类和肉食性鱼类为30-80g/m3，所述螺丝、河蚌和螺蛳为10-50g/m3。
步骤（6）所述挺水植物为芦苇、香蒲、千屈菜或水葱中的一种或多种。
在河道中构建水生植物群落，选择菹草、马来眼子菜、穗花狐尾藻、刺苦草、密齿苦草、伊乐藻、金鱼藻、菹草、蓖齿眼子菜和苦草中的一种或几种种植，密度为30-60株/m2；水生植物覆盖度为30%-60%；维持良好的生态环境，将植物吸收的营养源部分带出水体，定期对沉水植物进行修剪；为减少水生植物吸收的营养在水体中返还，秋冬季对凋亡的水生植物进行收割和打捞，对死亡区域进行补种。
原位治理河道污水排污口的净化系统包括生物接触氧化池；所述生物接触氧化池是由缺氧/好氧生物处理单元组合而成，所述缺氧/好氧处理单元由直接连接的缺氧池和设有曝气装置的好氧池组成，缺氧/好氧生物处理单元中缺氧段设有用于富集生物膜的填料，选择火山岩矿物或沸石填料，粒径分别为30-35mm、20-25mm、10-15mm，分为三层。布水布气均匀，不容易堵塞。经过生物预处理之后的河水排入河道。
河道内部通过选择种植不同水生植物、放养鱼类、浮游动物、底栖动物、填料、曝气增氧设备和有益微生物种群，通过人工强化工程技术措施，重建和恢复城市的生态系统--人工强化生态系统，使黑臭河道逐渐恢复水体的自净能力，从而达到净化水质的长远目的。
本发明的有益效果：在中小型河流或其支流，将受污染的河水经岸边引流后通过水处理单元进行生物处理，可有效去除排污口污水中的有机碳、氮、磷污染。本发明的方法采用生物接触氧化处理，可以适应河水水质及气候条件的大幅度波动，对水质变化适应性好，耐冲击负荷好，能有效削除河水的黑臭现象。避免排污口废水直接排入河道，减轻河道生态修复的负荷量，避免生态系统中水生动植物“中毒”现象的发生。
实验表明，本发明的方法对有机碳和氮、磷都有较好的去除效果，对COD的去除率达到60%以上，TN的去除率达到40%以上，TP的去除率达到60%以上，处理出水水质稳定。
本发明的方法结合河道清淤、水生动植物、曝气增氧、生物绳等相结合的生态修复手段，经系统处理后的河水水质明显提高，可由原来的劣Ⅴ类提高到Ⅳ类。
本发明的方法可以充分利用河道周围的闲置土地，实现河道污水的人工强化净化处理，把污水处理的主体工艺融合于河道环境治理之中。河道的水体始终处在良好的自净过程，可有效治理河道黑臭。系统总体的投资及运行成本都有效降低，还兼顾河岸景观效果，具有良好的生态效应。
附图说明
图1是本发明所述生物接触氧化装置。
图2是水生态修复系统简图。
具体实施方式
以下实施例中所述生石灰改良微生物菌剂购自无锡市凯尔化工产品有限公司。
实施例1
本发明选定江苏某条需要治理的黑臭河道，河道长约1000米，宽约25米，水深为2米左右。河道周边有生活污水和工业污水排污口，污水不定期排入河道。将污水集中收集于缺氧/好氧生物接触氧化装置。
如图1所示，污水由上往下分别进入火山岩矿物或沸石填料，粒径分别为30-35mm第一填料2、20-25mm第二填料3、10-15mm第三填料4，填料按照填料粒径不同分为三层，污水经过缺氧生化处理后进入好氧曝气池5，生化处理后的水通过溢流进入沉淀池6，然后排放水进入河道。
一种控制外来污染源及生态修复黑臭河道的净化方法，步骤如下：
（1）生物接触氧化：在河道排污口设置生物接触氧化装置，所述生物接触氧化装置包括缺氧池7、好氧曝气池5和沉淀池6；污水进入生物接触氧化装置后依次流经缺氧池7、好氧曝气池5和沉淀池6；
（2）底质预处理：对黑臭河道进行清淤，清理河底中不宜植物生长的有害成分，并对河道底质进行预处理，清淤20cm的河底，底质按200g/m2播洒生石灰改良微生物菌剂，改善底质；
（3）构建沉水植物带：在预处理过的河道底质上换填15cm的黄土，在黄土上种植沉水植物群落；
（4）补给水源：在河道中，对河道进行补给新鲜水源，然后用曝气增氧设备对水体进行曝气增氧处理；
（5）放养水生动物：在河道中放养水生动物；所述水生动物包括浮游动物、滤食性鱼类、肉食性鱼类和底栖动物；
（6）浮叶植物：在河道两边种植浮叶植物，浮叶植物的茎杆能为水中的细菌、浮游动物、藻类提供依附的场所，另一显著特征是影响阳光在水中的透射率和自然富氧，进而抑制藻类生长；
（7）构建挺水植物带：在河道两岸构建生态护坡，种植挺水植物，以构建生态浮床的方式来构建植物带；
（8）维护管理：管理内容包括河道水面、水生植物、水生动物、增氧设备等方面，以及河道的水资源调度。通过开展实施系统水生态管理，促进水体良性循环，保持良好的水生态环境。
如图2所示为水生态修复系统简图。将河道河水全部抽干，彻底清除河底淤泥，对不宜植物生长的有害成分的土壤，以及强酸性土、强碱性土、沙石土等，采取更换适宜种植的土壤或采取改良土壤的技术措施。通过放热作用杀死土壤中的细菌、病毒等有害物质，同时起到调节底质中pH值的作用，消毒剂泼洒应均匀、不遗漏，确保整个施工的河道底质进行彻底的消毒。
河道进出口两侧进行拦网建设和预处理设施，可防止大的漂浮物等进入河道，并对补水水源进行预处理。初次补水需根据沉水植物的种植进度进行，沉水植物种植好后，开始补水。
在河道构建水生植物群落，其中沉水植物群落选择菹草、马来眼子菜、穗花狐尾藻，种植密度为50-60株/m2。浮叶植物选择菱，种植密度为15-30株/m2。漂浮植物选择凤眼莲，种植密度为40-60株/m2。水生植物覆盖度为40-60%。
采取曝气增氧技术，在河道两侧安装射流曝气机或微孔曝气装置，提高微生物对污染物的分解效率。射流曝气具有搅动混合能力强、氧传递效率高、成本低廉、能耗低、安装维修简便、无需建立风机房等优点。
河道完成补水后，放养鲢鱼和鳙鱼，每种鱼约30g/m3，并投放10g/m3的螺蛳，投放水生动物能够完善生态系统的食物链，食物链相互交联形成食物网，食物网越复杂，生态系统越稳定。
二个月后根据水生植物成活率进行适当补种和调整。
实施例2
如图1所示，污水由上往下分别进入火山岩矿物或沸石填料，粒径分别为40-50mm第一填料2、30-20mm第二填料3、20-10mm第三填料4，填料按照填料粒径不同分为三层，污水经过缺氧生化处理后进入好氧曝气池5，生化处理后的水通过溢流进入沉淀池6，然后排放水进入河道。
如图2水生态修复系统简图。将河道河水全部抽干，彻底清除河底淤泥，对不宜植物生长的有害成分的土壤，以及强酸性土、强碱性土、沙石土等，采取更换适宜种植的土壤或采取改良土壤的技术措施。消毒剂泼洒应均匀、不遗漏，确保整个施工的河道底质进行彻底的消毒。
一种控制外来污染源及生态修复黑臭河道的净化方法，步骤如下：
（1）生物接触氧化：在河道排污口设置生物接触氧化装置，所述生物接触氧化装置包括缺氧池、好氧曝气池和沉淀池；污水进入生物接触氧化装置后依次流经缺氧池、好氧曝气池和沉淀池；
（2）底质预处理：对黑臭河道进行清淤，清理河底中不宜植物生长的有害成分，并对河道底质进行预处理，清淤30cm的河底，底质按100g/m2播洒生石灰改良微生物菌剂，改善底质；
（3）构建沉水植物带：在预处理过的河道底质上换填30cm的黄土，在黄土上种植沉水植物群落；
（4）补给水源：在河道中，对河道进行补给新鲜水源，然后用曝气增氧设备对水体进行曝气增氧处理；
（5）放养水生动物：在河道中放养水生动物；所述水生动物包括浮游动物、滤食性鱼类、肉食性鱼类和底栖动物；
（6）浮叶植物：在河道两边种植浮叶植物，浮叶植物的茎杆能为水中的细菌、浮游动物、藻类提供依附的场所，另一显著特征是影响阳光在水中的透射率和自然富氧，进而抑制藻类生长；
（7）构建挺水植物带：在河道两岸构建生态护坡，种植挺水植物，以构建生态浮床的方式来构建植物带；
（8）维护管理：管理内容包括河道水面、水生植物、水生动物、增氧设备等方面，以及河道的水资源调度。通过开展实施系统水生态管理，促进水体良性循环，保持良好的水生态环境。
在河道构建水政植物群落，其中沉水植物群落选择刺苦草、密齿苦草、伊乐藻、金鱼藻，种植密度为40-60株/m2。浮叶植物选择睡莲，种植密度为20~40株/m2。漂浮植物选择粉绿狐尾藻，种植密度为40-60株/m2。水生植物覆盖度为30-50%。    
采取曝气增氧技术，在河道两侧安装射流曝气机或微孔曝气装置，提高微生物对污染物的分解效率。河道完成补水后，放养鲢鱼和鳙鱼，每种鱼约50g/m3，并投放一定量的螺蛳，约20g/m3，投放水生动物能够完善生态系统的食物链，食物链相互交联形成食物网，食物网越复杂，生态系统越稳定。
三个月后根据水生植物成活率进行适当补种和调整。    
实施例3
如图1所示，污水由上往下分别进入火山岩矿物或沸石填料，粒径分别为60-80mm第一填料2、40-60mm第二填料3、30-10mm第三填料4，填料按照填料粒径不同分为三层，污水经过缺氧生化处理后进入好氧曝气池5，生化处理后的水通过溢流进入沉淀池6，然后排放水进入河道。
如图2水生态修复系统简图。将河道河水全部抽干，彻底清除河底淤泥，对不宜植物生长的有害成分的土壤，以及强酸性土、强碱性土、沙石土等，采取更换适宜种植的土壤或采取改良土壤的技术措施。采消毒剂泼洒应均匀、不遗漏，确保整个施工的河道底质进行彻底的消毒。
一种控制外来污染源及生态修复黑臭河道的净化方法，步骤如下：
（1）生物接触氧化：在河道排污口设置生物接触氧化装置，所述生物接触氧化装置包括缺氧池、好氧曝气池和沉淀池；污水进入生物接触氧化装置后依次流经缺氧池、好氧曝气池和沉淀池；
（2）底质预处理：对黑臭河道进行清淤，清理河底中不宜植物生长的有害成分，并对河道底质进行预处理，清淤25cm的河底，底质按150g/m2播洒生石灰改良微生物菌剂，改善底质；
（3）构建沉水植物带：在预处理过的河道底质上换填20cm的黄土，在黄土上种植沉水植物群落；
（4）补给水源：在河道中，对河道进行补给新鲜水源，然后用曝气增氧设备对水体进行曝气增氧处理；
（5）放养水生动物：在河道中放养水生动物；所述水生动物包括浮游动物、滤食性鱼类、肉食性鱼类和底栖动物；
（6）浮叶植物：在河道两边种植浮叶植物，浮叶植物的茎杆能为水中的细菌、浮游动物、藻类提供依附的场所，另一显著特征是影响阳光在水中的透射率和自然富氧，进而抑制藻类生长；
（7）构建挺水植物带：在河道两岸构建生态护坡，种植挺水植物，以构建生态浮床的方式来构建植物带；
（8）维护管理：管理内容包括河道水面、水生植物、水生动物、增氧设备等方面，以及河道的水资源调度。通过开展实施系统水生态管理，促进水体良性循环，保持良好的水生态环境。
在河道构建水政植物群落，其中沉水植物群落选择菹草、马来眼子菜、金鱼藻，种植密度为30-50株/m2。浮叶植物选择荇菜，种植密度为20-30株/m2。漂浮植物选择粉绿狐尾藻，种植密度为30-60株/m2。水生植物覆盖度为35-60%。    
采取曝气增氧技术，在河道两侧安装射流曝气机或微孔曝气装置，提高微生物对污染物的分解效率。河道完成补水后，放养鲢鱼和鳙鱼，每种鱼约60g/m3，并投放一定量的螺蛳，约30g/m3，投放水生动物能够完善生态系统的食物链，食物链相互交联形成食物网，食物网越复杂，生态系统越稳定。
三个月后根据水生植物成活率进行适当补种和调整。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺步骤，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (9)

1.一种控制外来污染源及生态修复黑臭河道的净化方法，其特征是步骤如下：
（1）生物接触氧化：在河道排污口设置生物接触氧化装置，所述生物接触氧化装置包括缺氧池（7）、好氧曝气池（5）和沉淀池（6）；污水进入生物接触氧化装置后依次流经缺氧池（7）、好氧曝气池（5）和沉淀池（6）；
（2）底质预处理：对黑臭河道进行清淤，清理河底中不宜植物生长的有害成分，并对河道底质进行预处理，清淤20-30cm的河底，底质按100-200g/m2播洒生石灰改良微生物菌剂，改善底质；
（3）构建沉水植物带：在预处理过的河道底质上换填15-30cm的黄土，在黄土上种植沉水植物群落；
（4）补给水源：在河道中，对河道进行补给新鲜水源，然后用曝气增氧设备对水体进行曝气增氧处理；
（5）放养水生动物：在河道中放养水生动物；所述水生动物包括浮游动物、滤食性鱼类、肉食性鱼类和底栖动物；
（6）浮叶植物：在河道两边种植浮叶植物，浮叶植物的茎杆能为水中的细菌、浮游动物、藻类提供依附的场所，另一显著特征是影响阳光在水中的透射率和自然富氧，进而抑制藻类生长；
（7）构建挺水植物带：在河道两岸构建生态护坡，种植挺水植物，以构建生态浮床的方式来构建植物带；
（8）维护管理：管理内容包括河道水面、水生植物、水生动物、增氧设备等方面，以及河道的水资源调度。
2.通过开展实施系统水生态管理，促进水体良性循环，保持良好的水生态环境。
3.如权利要求1所述控制外来污染源及生态修复黑臭河道的净化方法，其特征是：所述缺氧池（7）左端设置进水口（1），缺氧池（7）中依次设置第一填料（2）、第二填料（3）和第三填料（4）；
填料层由天然矿物火山岩、沸石和河砂组成，所述第一填料（2）粒径为30-80mm，第二填料（3）粒径为20-60mm，第三填料（4）粒径为10-30mm。
4.如权利要求1所述控制外来污染源及生态修复黑臭河道的净化方法，其特征是：所述好氧曝气池采用微孔曝气、碟式曝气或盘式曝气的方式，经过生物预处理之后的河水排入河道。
5.如权利要求1所述控制外来污染源及生态修复黑臭河道的净化方法，其特征是：步骤（3）所述水生植物为刺苦草、密齿苦草、黑藻、伊乐藻、菹草、金鱼藻、苦草中的一种或者多种的。
6.如权利要求1所述控制外来污染源及生态修复黑臭河道的净化方法，其特征是：步骤（4）所述曝气增氧设备主要包括射流曝气机、微孔曝气、碟式曝气、盘式曝气和/或移动太阳能曝气船。
7.如权利要求1所述控制外来污染源及生态修复黑臭河道的净化方法，其特征是：步骤（5）中滤食性鱼类为鲢鳙鱼，所述肉食性鱼类为乌鳢和鳜鱼，所述底栖动物为螺丝、河蚌和螺蛳；
其中所述滤食性鱼类和肉食性鱼类为30-80g/m3，所述螺丝、河蚌和螺蛳为10-50g/m3。
8.如权利要求1所述控制外来污染源及生态修复黑臭河道的净化方法，其特征是：步骤（6）所述挺水植物为芦苇、香蒲、千屈菜或水葱中的一种或多种。
9.如权利要求1所述控制外来污染源及生态修复黑臭河道的净化方法，其特征是：在河道中构建水生植物群落，选择菹草、马来眼子菜、穗花狐尾藻、刺苦草、密齿苦草、伊乐藻、金鱼藻、菹草、蓖齿眼子菜和苦草中的一种或几种种植，密度为30-60株/m2；水生植物覆盖度为30-60%；维持良好的生态环境，将植物吸收的营养源部分带出水体，定期对沉水植物进行修剪；为减少水生植物吸收的营养在水体中返还，秋冬季对凋亡的水生植物进行收割和打捞，对死亡区域进行补种。
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