CN104803570A - 一种景观水环境的生态修复与净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种景观水环境的生态修复与净化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)底质淤泥消毒活化处理；(2)泼洒微生物群落复合制剂；(3)重构沉水植物群落；(4)修复水生态系统食物链；(5)水生态系统保育管理。本发明的景观水环境的生态修复与净化方法运用了生物综合防治的技术，采用沉水植物发挥净化水质的作用，而且充分运用了生态系统中的分解者-微生物，在水生态系统中投放多样的水生动物，完善了水生态系统的食物链，也能使各水生物种相生相克，使整个河道、湖泊、池塘、湿地系统保持持久的动态平衡，恢复水生态系统原有的自净能力，达到长期稳定的效果。

Description

一种景观水环境的生态修复与净化方法
技术领域
本发明属于水环境治理的技术领域，具体涉及一种景观水环境的生态修复与净化方法。
背景技术
目前，随着现代城市的高速发展和工农业生产水平的提高，河道、湖泊、池塘、湿地水系污染日益严重，发黑发臭现象明显，严重影响了城乡居民的生活品质。造成河道、湖泊、池塘、湿地黑臭的原因主要有：
(1)水环境污染负荷过重。由于城乡污水管网建设不到位，污水处理厂设置及运作未能如愿，工友偷排漏排严重，大量工业废水、生活污水、雨水、垃圾和农田化肥未经处理直接排入河道、湖泊、池塘、湿地，使有机污染负荷远远超过了水体本身的自净化能力和环境容量，造成水体严重缺氧。
(2)补给水源受污染，底泥淤泥沉积严重。用于引水换水的水源本身存在污染，至使无法通过换水对景观水环境进行恢复，经过长期积累，底泥淤积严重。
(3)河道、湖泊、池塘、湿地流动性差。由于城乡市政建设、箱涵设置或其他一些原因，很多水系不畅，流动性差，造成河道容易缺氧，进一步恶化水质。
(4)河道、湖泊、池塘、湿地水生态系统破坏。由于污染严重，河道、湖泊、池塘、湿地原有生物(包括植物、动物和微生物)群落结构被破坏，甚至环境容量被完全毁灭，水体自身净化能力消失，从而使有机污染物无法及时降解，水体发生富营养化，使藻类爆发，形成恶性循环，进一步恶化水质。
目前，对于景观水环境(河道、湖泊、池塘、湿地的水环境)的治理，主要依靠城乡市政工程来完成，包括截污、清淤和换水等方法。这种方法能缓解一时的景观水环境黑臭问题，但因工程没有后续的生态修复，河道、湖泊、池塘、湿地水环境自净能力没有恢复，当外源污水流入河道、湖泊、池塘、湿地积累到一定程度，河道、湖泊、池塘、湿地又会变黑变臭。
运用生物综合生态修复与净化技术，即通过依靠微生物、沉水植物、水生动物重构河道、湖泊、池塘、湿地完整的生态系统，以其水生态系统生成的自组织高效的净化能力来治理景观水环境的应用并不广泛，有的也只局限于单一的人工湿地(挺水植物或浮叶植物)治理方法，净化系统缺少生物多样性，易受外界环境干扰和影响，达不到长期稳定的效果，水质透明度不能超越0.9米，更达不到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III或以上标准。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中景观水环境治理中的缺陷，提供一种生物综合防治的景观水环境的生态修复与净化方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种景观水环境的生态修复与净化方法，该方法包括以下步骤：
(1)底质淤泥消毒活化处理；
(2)泼洒微生物群落复合制剂；
(3)重构沉水植物群落；
(4)修复水生态系统食物链；
(5)水生态系统保育管理。
步骤(1)中，在景观水环境被转移后，泼洒生石灰对底质淤泥消毒活化处理。
步骤(2)中，向底质淤泥泼洒微生物群落复合制剂A；其中，所述微生物群落复合制剂A包含质量比为4-6∶2-4∶1-3的芽孢杆菌、酵母菌和硫化细菌的复合菌种，浓度1.0×105cfu/ml的微生物群落复合制剂A的每次用量为10-15ml/m2，连续两天早晚各泼洒1次。
步骤(3)的具体操作为，在底质淤泥上，种植四季常绿沉水植物、冬季和夏季复合型沉水植物；回放景观原浊水后泼洒微生物群落复合制剂B，再用暴气机对水体进行增氧处理；最后泼洒微生物群落复合制剂C，并投放浮游甲彀动物。
所述四季常绿沉水植物为苦草，冬季和夏季复合型的沉水植物为轮叶黑藻、伊乐藻、菹草、金鱼藻、眼子菜中的一种或者多种，沉水植物的种植密度为100-150株/m2。
所述微生物群落复合制剂B包含质量比为5-7∶1-3∶1-3的硝化细菌、硫化细菌和酵母菌的复合菌种，浓度1.0×109cfu/ml微生物群落复合制剂B的每次用量为10-20ml/m2，连续两天中午各泼洒1次；所述微生物群落复合制剂C包含质量比为5-7∶2-4∶1-2的光合细菌、硝化细菌和硫化细菌的复合菌种，浓度1.0×1010cfu/ml的微生物群落复合制剂C的每次用量为20-25ml/m2，连续三天早晚各泼洒1次。
所述浮游甲彀动物的投放量为100-150只/m2。
步骤(4)中，在景观水环境透明度达到1.5米或以上，放养水生动物。
所述水生动物包括肉食性鱼类、滤食性鱼类和底栖动物；肉食性鱼类和滤食性鱼类的放养量为25-30g/m3，底栖动物的放养量为15-20g/m3。
所述肉食性鱼类为乌鳢和鳜鱼，滤食性鱼类为鲢鳙鱼，底栖动物为螺丝、河蚌和白背螺。
本发明的有益效果为：
(1)本发明运用生物综合防治的生态修复与净化技术对景观水环境(河道、湖泊、池塘、湿地)进行生态修复与净化处理，恢复自然生态，无污染，生态保育管理成本低廉。
(2)本发明不仅运用了沉水植物发挥净化水质的作用，而且充分运用了生态系统中的分解者-微生物，通过微生物高效的分解作用，能快速分解、吸收和转化发黑发臭的物质；沉水植物和微生物搭配使用，使富营养污染物的去除效率最大化。
(3)本发明在水生态系统中投放多样的水生动物，完善水生态系统的食物链，能使各水生物种相生相克，使整个河道、湖泊、池塘、湿地系统保持持久的动态平衡，恢复水生态系统原有的自净能力，达到长期稳定的效果。
具体实施方式
本发明的景观水环境的生态修复与净化方法，该方法包括如下步骤：
(1)底质淤泥消毒活化处理：在景观水环境被转移后，泼洒生石灰对底质淤泥消毒活化处理，用生石灰杀灭土壤中的病菌、鱼和虫卵等不利于生态修复的生物，从而改善了底质淤泥；
(2)泼洒微生物群落抑制蓝绿藻生长：向底质淤泥泼洒配置的微生物群落复合制剂A，改善底质淤泥活性。微生物群落复合制剂A包含芽孢杆菌、酵母菌和硫化细菌的复合菌种，其中，芽孢杆菌∶酵母菌∶硫化细菌的组合比例为4-6∶2-4∶1-3，浓度1.0×105cfu/ml微生物群落复合制剂A的每次用量为10-15ml/m2，连续两天早晚各泼洒1次。
(3)重构沉水植物群落净化水质：在经消毒、活化、改善处理的底质淤泥上，种植四季常绿、冬季和夏季复合型沉水植物群落；向回放的景观原浊水泼洒配置的微生物群落复合制剂B，然后用暴气机对水体进行增氧处理；泼洒配置的微生物群落复合制剂C，投放改良的浮游甲彀动物(水蚤)。沉水植物为四季常绿苦草，冬季和夏季复合型的轮叶黑藻、伊乐藻、菹草、金鱼藻、眼子菜中的一种或者多种，其中所述苦草、轮叶黑藻、伊乐藻、菹草、金鱼藻、眼子菜的种植密度为100-150株/m2，即是上下左右间隔25厘米一丛，每丛3-4株。向回放的景观原浊水泼洒配置的微生物群落复合制剂B，然后用暴气机对水体进行增氧处理，让微生物群落快速分解、吸收和转化水中有机物质及悬浮物，抑制蓝绿藻生长，提高水质透明度。泼洒配置的微生物群落复合制剂C，促进沉水植物群落生长，可吸收底质淤泥富营养物质；投放的改良的浮游甲彀动物(水蚤)摄食富营养水体中的藻类和悬浮物，消除了水体富营养物质和藻类，稳定水质透明度达到1.5米或以上，净化了景观水环境。微生物群落复合制剂B包含硝化细菌、硫化细菌和酵母菌的复合菌种，其中，硝化细菌∶硫化细菌∶酵母菌的组合比例为5-7∶1-3∶1-3，浓度1.0×109cfu/ml微生物群落复合制剂B的每次用量为10-20ml/m2，连续两天中午各泼洒1次；所述微生物群落复合制剂C包含光合细菌、硝化细菌和硫化细菌的复合菌种，其中，光合细菌∶硝化细菌∶硫化细菌的组合比例为5-7∶2-4∶1-2，浓度1.0×1010cfu/ml的微生物群落复合制剂C的每次用量为20-25ml/m2，连续三天早晚各泼洒1次，投放改良的浮游甲彀动物(水蚤)为50-100只/m2。
(4)修复水生态系统食物链促进水质稳定：在景观水质透明度达到1.5米或以上，放养水生动物，所述水生动物包括肉食性鱼类、滤食性鱼类和底栖动物，修复水生态系统食物链，促进生态修复与净化后景观水环境的水质稳定；所述肉食性鱼类为乌鳢和鳜鱼，所述滤食性鱼类为鲢鳙鱼，所述底栖动物为螺丝、河蚌和白背螺，其中所述肉食性鱼类和滤食性鱼类为25g/m3，所述螺丝、河蚌和白背螺为15g/m3。
(5)水生态系统保育管理水质保持长久：对生态修复与净化后景观水环境的水质取样检测，根据相应指标调整生态系统中食物链组成，包括水生动物数量、体量和比例的控制，沉水植物配置的种调整、转移或收割，让水质达到地表水III或以上标准长久保持。水质指标BOD、氨氮、总氮、总磷，对照检查《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)。
本发明的发明的工作原理如下所述：转移河道、湖泊、池塘、湿地的污水，通过用生石灰等杀灭河道、湖泊、池塘、湿地淤泥土壤中的病菌、鱼和虫卵等不利于生态修复的生物，避免这些生物对重构生态系统中的水生动植物造成感染。泼洒的底质淤泥配置的微生物群落复合制剂A、B和C经过分子生物学的方法筛选鉴定，具有高度专一性，在适合的条件下能够大量繁殖，并迅速降解底质淤泥中残留的氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等污染物质，消除河道、湖泊、池塘、湿地发黑发臭，同时分解淤泥有机物成为沉水植物可吸收的小分子物质，抑制蓝绿藻类生长，提高水质透明度，促进沉水植物生长。
种植四季常绿苦草，冬季和夏季复合型沉水植物群落，不仅可以重构水中森林的自然景观，并且可以通过沉水植物根系的扩散作用把光合作用产生活性极强的氧气既可输入到底层淤泥中，又可从水中自下至上，氧化、分解淤泥和水中有机物，悬浮少，有效避免黑臭物质的产生，进一步提高水质透明度；沉水植物的茎叶表面给微生物群落提供了附着载体，为创造高效的生物膜系统创造了有利条件；沉水植物叶面还可以吸附悬浮物，提高水体透明度，改善光照；沉水植物生长和繁殖过程中通过释放植物化感物质抑制藻类生长。
放养螺丝、河蚌和白背螺等的底栖动物能够摄食碎屑物，加速碎屑的分解，调节底泥与水体之间的物质交换，促进水体的自净调节作用；放养滤食性鱼类可以降低水体中藻类的生物量，提高水体的透明度，改善光照，有利于沉水植物的生长和繁殖，从而更有利于底质淤泥中的营养盐的吸收和去除；滤食性鱼类同时能够促进水体中底栖动物和碎屑的增加，从而间接促进了食底栖动物和食碎屑鱼类的增加，有利于水体的物质循环和对水质的净化作用；放养肉食性鱼类为乌鳢和鳜鱼，既可促进滤食性鱼类生长，又可减少底栖动物的总量，达到系统动态平衡。
通过水生态系统保育管理，对生态修复与净化后景观水环境的水质取样检测，根据相应指标调整生态系统中食物链组成，包括水生动物数量、体量和比例的控制，及时调整沉水植物的种类配置，以及收割或转移沉水植物，捕捞或转移水生动物，可以有效地将氮、磷、重金属元素和有机物质从河道、湖泊、池塘、湿地系统中移除出去，让水质达到地表水III或以上标准长久保持。
本发明的实施例中选定广东高要一条需治理的河涌水环境，长约12公里，宽约15米，水深约为1.5，两岸生活1.5万多人，村民生活污水习惯直排河涌。水体感官差，透明度低，湖水呈暗绿色，局部出现黑臭现象，藻类散发腥臭味，取十个样点检测水质，各指标的平均值为BOD513.3mg/L、氨氮2.78mg/L、总氮2.89mg/L、总磷0.56mg/L，处于地表水劣V类水质，达不到地表娱乐景观水质标准要求。
上述河涌水环境没有进行截污工程，将河涌分段把河水全部抽干，用150g/m2的生石灰均匀泼洒河道底质淤泥，通过生石灰放热作用杀死土壤中的病菌、鱼和虫卵等不利于生态修复的生物，同时起到调节底质淤泥中pH值作用，生石灰的泼洒应均匀、不遗漏，确保整个施工区域的土壤都进行彻底的消毒，泼洒完毕后要对河道暴晒一周；同时，对河底淤泥土壤成份进行分析，或含有害的，以及强酸性土、强碱土、盐土、盐碱土、重粘土、沙土等，均应根据设计规定，采用换上适宜种植的土壤或采取改良土壤的技术措施。
过一周后均匀泼洒微生物群落复合制剂A，微生物群落复合制剂B。微生物群落复合制剂A包含芽孢杆菌、酵母菌和硫化细菌的复合菌种，其中，芽孢杆菌∶酵母菌∶硫化细菌的组合比例为5∶3∶2，浓度1.0×105cfu/ml的微生物群落复合制剂A的每次用量为10ml/m2，连续两天早晚各泼洒1次；微生物群落复合制剂B包含硝化细菌、硫化细菌和酵母菌的复合菌种，其中，硝化细菌∶硫化细菌∶酵母菌的组合比例为6∶2∶2，浓度1.0×109cfu/ml微生物群落复合制剂B的每次用量为10ml/m2，连续两天中午各泼洒1次，以完成对河道底质淤泥的微生物环境的改善，确保后期生态系统的建立。
同时对河岸进行生态护坡建设，用木桩固定河两岸自然缓坡，缓坡上植再力花、黄菖蒲、梭鱼草、千屈菜、香蒲、菖蒲、旱伞草、莎草等挺水植物，密度为20株/m2构成生态护岸，可吸收河道内的氮磷等营养物质，也可对地表径流水进行拦截和过滤吸收，还可以起到一定的景观效果。
在河道底质淤泥上重构沉水植物群落，四季常绿苦草种植率70％，冬季沉水植物群落种植率70％和夏季沉水植物群落种植率70％复合型，选择轮叶黑藻、伊乐藻、菹草、金鱼藻、眼子菜中的一种或者多种，其中所述苦草、轮叶黑藻、伊乐藻、菹草、金鱼藻、眼子菜的种植密度为100株/m2，即是上下左右间隔25厘米一丛，每丛3-4株；沉水植物是整个生态系统重建的关键点，它以有效吸收水体中N、P等营养元素，并通过营养盐竞争控制单细胞藻类生长与繁殖；另一方面光合作用为水体中提供溶解氧；还可为水生动物提供特殊栖息生态环境，创造环境多样性和生物多样性。
在河道完成补水后，在水面上按8ppm的比例均匀泼洒微生物群落复合制剂C，所述微生物群落复合制剂C包含光合细菌、硝化细菌和硫化细菌的复合菌种，其中，光合细菌∶硝化细菌∶硫化细菌的组合比例为6∶3∶1，浓度1.0×1010cfu/ml的微生物群落复合制剂C的每次用量为20ml/m2，连续三天早晚各泼洒1次。微生物具有体积小、表面积大、繁殖力惊人等特点，能不断与周围环境快速进行物质交换，对有机物和富营养物质进行转化。污水具备微生物生长繁殖的条件，因而微生物能从污水中获取养分，同时降解和利用富营养物质，从而使水质得到净化。
泼洒微生物群落复合制剂C，投放改良的浮游甲彀动物(水蚤)，摄食富营养水体中的藻类和悬浮物，投放改良的浮游甲彀动物(水蚤)为50只/m2。浮游甲彀动物(水蚤)繁殖能力强，平均5天繁殖一代，摄食量为体重的10倍，但水清后，没有太多藻类和悬浮物摄食而自然死亡。
水质透明度达到1.5米或以上稳定后，放养乌鳢、鳜鱼、鲢鳙鱼、螺丝、河蚌和白背螺，乌鳢、鳜鱼和鲢鳙鱼的放养量为25g/m3，螺丝、河蚌和白背螺的放养量为15g/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。
一个月后根据沉水植物成活率进行适当补种、调整。经过本发明的生态修复后，三个月后，重构的生态系统稳定后，河道水质透明度达到1.5米或以上的景观效果，取十个样点检测水质，各指标的平均值为BOD53.3mg/L、氨氮0.78mg/L、总氮0.89mg/L、总磷0.16mg/L，均达到了地表水环境质量标准IV类标准。
本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种景观水环境的生态修复与净化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)底质淤泥消毒活化处理；
(2)泼洒微生物群落复合制剂；
(3)重构沉水植物群落；
(4)修复水生态系统食物链；
(5)水生态系统保育管理。
2.根据权利要求1所述的景观水环境的生态修复与净化方法，其特征在于，步骤(1)中，在景观水环境被转移后，泼洒生石灰对底质淤泥消毒活化处理。
3.根据权利要求1所述的景观水环境的生态修复与净化方法，其特征在于，步骤(2)中，向底质淤泥泼洒微生物群落复合制剂A；其中，所述微生物群落复合制剂A包含质量比为4-6∶2-4∶1-3的芽孢杆菌、酵母菌和硫化细菌的复合菌种，浓度1.0×105cfu/ml的微生物群落复合制剂A的每次用量为10-15ml/m2，连续两天早晚各泼洒1次。
4.根据权利要求1所述的景观水环境的生态修复与净化方法，其特征在于，步骤(3)的具体操作为，在底质淤泥上，种植四季常绿沉水植物、冬季和夏季复合型沉水植物；回放景观原浊水后泼洒微生物群落复合制剂B，再用暴气机对水体进行增氧处理；最后泼洒微生物群落复合制剂C，并投放浮游甲彀动物。
5.根据权利要求4所述的景观水环境的生态修复与净化方法，其特征在于，所述四季常绿沉水植物为苦草，冬季和夏季复合型的沉水植物为轮叶黑藻、伊乐藻、菹草、金鱼藻、眼子菜中的一种或者多种，沉水植物的种植密度为100-150株/m2。
6.根据权利要求4所述的景观水环境的生态修复与净化方法，其特征在于，所述微生物群落复合制剂B包含质量比为5-7∶1-3∶1-3的硝化细菌、硫化细菌和酵母菌的复合菌种，浓度1.0×109cfu/ml微生物群落复合制剂B的每次用量为10-20ml/m2，连续两天中午各泼洒1次；所述微生物群落复合制剂C包含质量比为5-7∶2-4∶1-2的光合细菌、硝化细菌和硫化细菌的复合菌种，浓度1.0×1010cfu/ml的微生物群落复合制剂C的每次用量为20-25ml/m2，连续三天早晚各泼洒1次。
7.根据权利要求4所述的景观水环境的生态修复与净化方法，其特征在于，所述浮游甲彀动物的投放量为50-100只/m2。
8.根据权利要求1所述的景观水环境的生态修复与净化方法，其特征在于，步骤(4)为，在景观水环境透明度达到1.5米或以上，放养水生动物。
9.根据权利要求8所述的景观水环境的生态修复与净化方法，其特征在于，所述水生动物包括肉食性鱼类、滤食性鱼类和底栖动物；肉食性鱼类和滤食性鱼类的放养量为25-30g/m3，底栖动物的放养量为15-20g/m3。
10.根据权利要求9所述的景观水环境的生态修复与净化方法，其特征在于，所述肉食性鱼类为乌鳢和鳜鱼，滤食性鱼类为鲢鳙鱼，底栖动物为螺丝、河蚌和白背螺。
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