CN105000749B

CN105000749B - 一种适于感潮内河水系排污口污水的原位生态修复方法及系统和应用

Info

Publication number: CN105000749B
Application number: CN201510311337.9A
Authority: CN
Inventors: 汪义杰; 陈文龙; 杨芳; 唐红亮; 黄岳文; 崔树彬; 李丽; 王建国; 马金龙
Original assignee: Pearl River Hydraulic Research Institute of PRWRC
Current assignee: Pearl River Hydraulic Research Institute of PRWRC
Priority date: 2015-06-09
Filing date: 2015-06-09
Publication date: 2017-11-03
Anticipated expiration: 2035-06-09
Also published as: CN105000749A

Abstract

本发明公开了一种适于感潮内河水系（包括河涌及湖塘）排污口污水的原位生态修复方法及系统和应用。通过柔性围隔对排污口污水进行导流，导流渠内自水体水面从上至下营造水生植物吸收区、高效微生物膜好氧反应区和兼性厌氧反应区，发挥生物接触氧化技术、高效生物载体技术、高效微生物技术、微曝气技术以及生物操纵技术的综合效能，通过物理沉淀、载体吸附、微生物降解、植物吸收与转移作用以及水生动物消化与分解作用净化水体。本发明为鱼、螺、虾等水生动物及浮游生物提供觅食和生栖空间，提供良好的微生态环境，形成一套健康的水生态系统，投资省、占地少，不影响水面景观、污染物去除效率高，可广泛应用于感潮河涌、湖塘排污口污水的水体净化。

Description

一种适于感潮内河水系排污口污水的原位生态修复方法及系统和应用

技术领域

本发明涉及污染水体治理及生态环境修复技术领域，更具体地，涉及一种适于感潮内河水系(包括河涌及湖塘)排污口污水的原位生态修复方法，以及实现所述方法的系统和应用。

背景技术

我国很多地区，尤其是珠三角地区，城镇化发展迅速，但与之配套的污水管网设施尚未健全，尤其是老城区和城乡结合部，截污不彻底、污水未经处理就近排入河涌、湖塘的现象依然普遍；珠三角感潮河网区水体交换不畅，而过高的有机负荷远远超过了水体自净的能力，造成水体中的溶解氧不足或耗尽，厌氧分解生成大量厌氧产物导致整个水体黑臭难闻。排污口污水来源多、成分杂、水质水量不稳定，加之土地资源紧张，存在收集难、处理率低、潜在危害大等一系列问题。此外，河道整治过程中的“直线化”和“三面光”处理，破坏河道原有生态环境系统，降低了河道水体自净能力。所以，有必要在河道截污整治工程的同时，实施河道生态系统建设，提高河道水体自净能力，进一步控制水体污染物总量。

目前，公知的河道内水体污染直接净化或就地处理技术有：①在河道内或河道的傍侧建立的类似于污水处理厂的工程技术；②通过生态措施增加河道的接触氧化面积，从而提高河道的自然净化能力；③普通的生物浮岛技术(仅适用于缓流水体)；④直接向河道内抛洒高效微生物，从而提高河道净化能力的技术；⑤直接在河道内加装曝气设施的技术等。这些技术都不同程度的存在着某种不足或缺陷，如：对污染物的去除效率低、投资大、运行成本高和维修管理不便与不能持续等，以及影响河道的防洪排涝等基本功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有河道内水体污染治理技术的不足，提供一种适于感潮内河水系(包括河涌及湖塘)排污口污水的原位生态修复方法，科学实现生物接触氧化技术、高效生物载体技术、高效微生物技术、微曝气技术、生物操纵技术的有机结合，通过物理沉淀、载体吸附、微生物降解、植物吸收与转移作用以及水生动物消化与分解的共同作用净化水体。

本发明要解决的另一技术问题是提供实现所述修复方法的系统。

本发明要解决的还一技术问题是提供所述方法及系统的应用。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

提供一种适于感潮内河水系(包括河涌及湖塘)排污口污水的原位生态修复方法，包括以下步骤：

S1.利用柔性围隔对排污口污水进行导流，以污水排放最大流量设计；

S2.在水体的上部设置水生植物吸收区、中部设置带有微曝气系统的好氧反应区、和底部形成兼性厌氧反应区，在水生植物吸收区种植水生植物；

S3.使所述水生植物吸收区、好氧反应区区、兼性厌氧反应区构成一整体漂浮于水体；

S4.启动曝气系统，进行连续曝气，间隔一定时间后，向好氧反应区和兼性厌氧区投加复合微生物菌群；

S5.经调试和修正曝气系统运行规则，适于感潮内河水系(包括河涌及湖塘)排污口污水的原位生态技术进入正常运行阶段。

优选地，所述柔性围隔可以采用弱透水油布。

S3步骤所述的整体系统为N套。优选地，各套系统之间间距1.0～1.5m，呈横、纵向排列。

经正常运行一段时间后可使所述鱼、螺、虾等水生动物及浮游生物在水体的水质好转过程中自然复现。本发明方法还可以包括步骤S6，步骤S6是向水体中人工投放鱼、螺和/或虾，投放标准为0.5～1.5kg/m³水体。

优选地，S2步骤所述水生植物为根系发达、光合效率和根系泌氧能力强的植物。可以采用单种植物也可以采用混合种植形式。

进一步优选地，本发明采用混合种植形式，采用三种或四种植物由里向外辐射布置种植。其中，优选美人蕉、旱伞草、鸢尾和/或菖蒲等。美人蕉、旱伞草以9～10株/m²的密度种植，鸢尾和/或菖蒲以12～16株/m²的密度种植。

更优选地，按照美人蕉40％、旱伞草40％、鸢尾和/或菖蒲20％的配比，采用三种或四种植物由里向外辐射布置混合种植。

水生植物区吸收区与中部好氧反应区形成良好的传质、传热过程，缩短了营养盐分解耗时，有效提高水生植物对营养盐的吸收效率和改善水面景观效果。

优选地，S4步骤所述间隔一定时间为间隔0.5～1天。

优选地，S4步骤所述投加微生物菌群采购自北京丰泽绿源环境技术有限公司，是硝化细菌、反硝化细菌、光合细菌、聚磷菌和酶的集合体。所述酶优选脂肪酶、蛋白酶、纤维素酶等生物酶。

进一步地，根据水质污染情况，参照1～1.5kg/m³载体的标准投加微生物，但不少于1kg微生物，抑或根据污染水体实质情况，可通过驯化本地土著微生物实现。

优选地，S4步骤所述调试是以治理前的水质情况作为背景值，分析氨氮、COD、TN或TP的去除率，如果氨氮去除率超过75％、或者COD去除率超过50％、或者TN去除率超过50％、或者TP去除率超过50％，则视为调试成功。

优选地，S5步骤所述修正曝气系统运行规则是修正为间隔1h运行1h。

本发明同时提供一种适于感潮内河水系(包括河涌及湖塘)排污口污水的原位生态修复的系统，由三层净化区域和连接结构组成：上部水生植物吸收区、中部高效微生物膜好氧反应区和底部兼性厌氧反应区；所述连接结构的上端连接水生植物吸收区，下端连接好氧反应区，所述底部兼性厌氧反应区悬挂于好氧反应区下端；所述水生植物吸收区由浮力框架、浮床以及水生植物组成，所述浮力框架构成密闭回路；浮床固定于浮力框架上，用于种植水生植物；所述好氧反应区由若干个载体箱框架、高效载体以及微曝气系统组成；整个处理装置通过浮力框架的浮托作用，漂浮在水面。

优选地，所述浮力框架平面大小为L(长)×B(宽)，浮力框架采用Φ75～110mm的PVC给水管，密闭回路链接，确保该项技术所需要的刚度与浮力。

优选地，所述浮床采用单层或双层土工网或者钩网形式，土工网或者钩网绷紧、固定在浮力框架的PVC管上。

优选地，所述载体箱框架由角钢和钢筋焊制而成，进一步优选单个体积大小为(1/6～1/5)L(长)×B(宽)×(1/4～1/2)H(水深)，分4个均匀、对称分布在所述浮力框架下面，保证足够的过流能力，增加水流与载体的接触面积；载体箱框架的框内填充高效载体。

优选地，所述好氧反应区高效载体选用大孔、网状或块型聚氨酯载体，进一步优选单块载体大小为2cm×2cm×2cm～5cm×5cm×5cm，透水率达到90％以上，用弹性不绣钢丝串成“梅花形”，采用均匀布设的形式，进一步优选地，单位体积载体填充率为50％，载体之间留足一定的空间，方便鱼、螺、虾等水生动物觅食、休憩与繁殖。

优选地，所述兼性厌氧反应区采用刚柔适度的碳纤维排列而成，优选单条碳纤维长度与载体箱(1/4～1/2)H(水深)高度一致、直径10～20cm为宜，相邻、并排、垂直悬挂于曝气支管底部，但不会埋入底泥。

所述微曝气系统采用回路曝气的方式，由曝气机、曝气干管、曝气支管以及曝气盘组成，布设在载体底部，能有效供给微生物菌群的生长。其中，曝气机选用鼓风式曝气机，曝气干管采用Φ50～75mm的PVC给水管，均安放在浮力框架上；曝气支管采用Φ25～50mm的PVC给水管，通过连接杆与载体箱框架链接；曝气盘采用膜片式曝气盘或者曝气头，均匀分布在微生物载体箱框架下面，参照4～6个/m²载体箱框架底面积设定曝气盘或者曝气头数量。前述N套系统可以分成N/4组，每组共享一套鼓风式曝气机。

优选地，所述连接结构为连接杆，采用一种Φ75～110mm的不锈钢管卡，亦可自制，上端箍紧浮力框架，下端与载体箱框架搭口焊接。

本发明所述系统的各结构元件组合在一起，为鱼、螺、虾等水生动物及浮游生物提供了觅食和生栖空间，提供了良好微生态环境，恢复了良好的食物链结构，形成一套健康的水生态系统。

本发明进一步提供了所述方法和系统的应用，本发明方法和系统可以很好地应用于解决感潮内河水系(包括河涌和湖塘)的排污口污水的水污染问题，实现直接净化或就地生物处理水体污染问题，也适合于分散型农村污水的收集处理。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种新的方法，通过自水体水面从上至下设置水生植物吸收区、带有微曝气系统的好氧反应区和兼性厌氧反应区，有效发挥生物接触氧化技术、高效生物载体技术、高效微生物技术、微曝气技术以及生物操纵技术的综合效能，进行有机的复合、集成和优化，通过物理沉淀、载体吸附、微生物降解、水生植物吸收与转移作用以及水生动物消化与分解作用净化水体。

本发明系统投资省、占地少(或基本不占地)、不影响水面景观、污染物去除效率高等。

附图说明

图1为本发明系统的A-A剖面图。

图2为本发明系统的B-B剖面图。

其中：1－水生植物吸收区，2－中部高效微生物膜好氧反应区，3－底部兼性厌氧反应区，4－连接结构，5－曝气系统，6－水生植物，7－水生动物，8－固定杆，9－水面，10－堤岸。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的实施方式仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。除非特别说明，下述实施例中使用的试剂原料为常规市购或商业途径获得的试剂原料，除非特别说明，下述实施例中使用的方法和设备为本领域常规使用的方法和设备。

实施例1

提供一种适于感潮内河原位生态修复系统，如附图1和附图2所示，所述系统由三层净化区域和连接结构组成：上部水生植物吸收区1、中部高效微生物膜好氧反应区2、底部兼性厌氧反应区3；所述连接结构的上端连接水生植物吸收区，下端连接高效微生物膜好氧反应区，所述底部兼性厌氧反应区悬挂于高效微生物膜好氧反应区下端；所述水生植物吸收区由浮力框架、浮床以及水生植物6组成；所述浮力框架构成密闭回路；浮床固定于浮力框架上，用于种植水生植物；所述高效微生物膜好氧反应区由若干个载体箱框架、高效载体以及微曝气系统组成；整个处理装置通过浮力框架的浮托作用，漂浮在水面。

所述微生物采用硝化细菌、反硝化细菌、光合细菌、聚磷菌和酶的集合体。所述酶为脂肪酶、蛋白酶、纤维素酶等生物酶。每一种有效菌或酶的数量不得少于0.01亿/g(mL)。进一步地，根据水质污染情况，参照1～1.5kg/m³载体的标准投加微生物，投加总量不少于1kg微生物，抑或根据污染水体实质情况，可通过驯化本地土著微生物实现。本实施例微生物采购自北京丰泽绿源环境技术有限公司，但并不因此限定本发明范围。

1、本实施例配置模拟生活污水母液，其配方如下(mg/L)：107.1C₆H₅COONa、204.9CH₃COONa、176.1NH₄NO₃、36.7K₂HPO₄·3H₂O、7.0NaCl、3.4MgCl₂·6H₂O、4.0CaCl₂·2H₂O。用自来水将母液稀释至COD、TN、NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N、和PO₄ ^3--P浓度分别为：95.8±18.4、24.5±4.4、19.6±3.6、3.1±0.9和2.4±0.1mg/L，模拟黑臭河道水质平均水平。以水力负荷(HLR)为0.07m/d条件下连续运行。

2、构建3套水生植物吸收区1由浮力框架、浮床以及水生植物组成，本实施例所述水生植物吸收区的平面大小为4.0m(长)×1.5m(宽)。其中，浮力框架采用Φ110mm的PVC给水管，密闭回路链接，确保该项技术所需要的刚度与浮力；浮床采用单层钩网形式，钩网绷紧、固定在PVC管上，用于种植水生植物6。进一步地，所述水生植物6遴选根系发达、光合效率和根系泌氧能力强的美人蕉和菖蒲；按照12株/m²的密度单一种植或混合种植，构成3套不同的水生植物吸收区1。

运行40天后，单种植物的TN去除率不超过40％，混合种植的TN去除率可达58.5％；美人蕉TP去除率为50.8％，与菖蒲组合TP去除率可达67.9％。水生植物按照12株/m²的密度种植，美人蕉个体较大，培养40天后，水上部分过于密集，影响通风条件；菖蒲分蘖数较少，出现杂草侵占现象。经过研究分析结合大量试验总结，本发明优选水生植物混合种植，美人蕉、旱伞草种植密度降低，为9～10株/m²；菖蒲种植密度提高，为14～16株/m²。采用混合种植形式，获得较好的效果。进一步地，按照美人蕉40％、旱伞草40％、鸢尾和/或菖蒲20％的配比，将三种或四种植物由里向外辐射布置；美人蕉、旱伞草以9～10株/m²的密度种植，鸢尾和/或菖蒲以12～16株/m²的密度种植。

3、进一步地，在混合种植的水生植物吸收区1的基础上，增加带有微曝气系统的高效微生物膜好氧反应区2。所述好氧反应区2的载体箱框架由角钢和钢筋焊制而成。

进一步地，构建好氧反应区2时，调整载体箱尺寸，分别采用不同数目的载体箱分布方式。本实施例以下述(1)和(2)项所描述的将载体箱分别分为4个或2个，均匀、对称分布在浮力框架下面为例进行说明对比，其他数目的载体箱分布方式和试验结果不在此一一赘述。(1)单个体积大小为0.75m(长)×1.5m(宽)×0.5m(高)，分4个均匀、对称分布在浮力框架下面；(2)单个体积大小为1.50m(长)×1.5m(宽)×0.5m(高)，分2个均匀、对称分布在浮力框架下面。所述高效载体选用大孔、块型聚氨酯载体，单块载体大小为4cm×4cm×4cm；

运行40天后，载体箱尺寸为0.75m(长)×1.5m(宽)×0.5m(高)的系统，COD、TN、NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N、和PO₄ ^3--P去除率分别为84.5％、74.5％、85.6％、43.2％、73.5％；载体箱尺寸为1.50m(长)×1.5m(宽)×0.5m(高)的系统，COD、TN、NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N、和PO₄ ^3--P去除率分别为79.5％、66.5％、75.6％、40.2％、65.5％。经过仔细研究分析和大量试验总结，本发明优选将载体箱分4个均匀、对称分布在浮力框架下面。

4、本实施例提供载体增设试验研究。以下述(1)和(2)项所描述的增设方式为例进行说明对比，其他试验结果不在此一一赘述。在混合种植的水生植物吸收区1、载体箱尺寸为0.75m(长)×1.5m(宽)×0.5m(高)的高效微生物膜好氧区2基础上，载体箱所述聚氨酯高效载体增设：(1)单块载体大小为2cm×2cm×2cm；(2)单块载体大小为8cm×8cm×8cm；用弹性不绣钢丝串成“梅花形”，采用均匀布设的形式，单位体积载体填充率为50％。

运行40天后，单块载体大小为2cm×2cm×2cm的系统，COD、TN、NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N、和PO₄ ^3--P去除率分别为89.5％、70.5％、80.6％、46.2％、75.5％；单块载体大小为8cm×8cm×8cm的系统，COD、TN、NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N、和PO₄ ^3--P去除率分别为70.5％、61.5％、65.6％、38.2％、60.5％。经过仔细研究分析和大量试验总结，本发明优选高效载体单块大小为2cm×2cm×2cm～4cm×4cm×4cm。

5、在混合种植的美人蕉和菖蒲混合种植的水生植物吸收区1、单个载体箱尺寸为0.75m(长)×1.5m(宽)×0.5m(高)的高效微生物膜好氧反应区2、单块载体大小为4cm×4cm×4cm的基础上，增加兼性厌氧反应区3。所述兼性厌氧反应区3采用一种刚柔适度的碳纤维材料排列而成，单条碳纤维长度0.5m、直径10cm，相邻、并排、垂直悬挂于曝气支管底部。

运行40天后，COD、TN、NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N、和PO₄ ^3--P去除率分别为91.5％、82.5％、85.6％、63.2％、83.5％。

实施例2

提供一种适于感潮内河水系(包括河涌及湖塘)的排污口污水原位生态修复系统，如附图1和附图2所示，所述系统由三层净化区域和连接结构组成：上部水生植物吸收区1、中部高效微生物膜好氧反应区2、底部兼性厌氧反应区3；所述连接结构的上端连接水生植物吸收区，下端连接好氧反应区，所述底部兼性厌氧反应区悬挂于好氧反应区下端；所述水生植物吸收区由浮力框架、浮床以及水生植物6组成；所述浮力框架构成密闭回路；浮床固定于浮力框架上，用于种植水生植物；所述好氧反应区由若干个载体箱框架、高效载体以及微曝气系统组成；整个处理装置通过浮力框架的浮托作用，漂浮在水面。

所述水生植物吸收区1由浮力框架、浮床以及水生植物组成，本实施例所述水生植物吸收区的平面大小为4.0m(长)×1.5m(宽)。其中，浮力框架采用Φ110mm的PVC给水管，密闭回路链接，确保该项技术所需要的刚度与浮力；浮床采用单层钩网形式，钩网绷紧、固定在PVC管上，用于种植水生植物6；水生植物6遴选根系发达、光合效率和根系泌氧能力强的美人蕉、旱伞草和鸢尾，参照实施例所述的混合种植形式进行由里向外布置种植，美人蕉、旱伞草按照9～10株/m²的密度种植，鸢尾按照14～16株/m²的密度种植；与中部好氧反应区2形成良好的传质、传热过程，缩短了营养盐分解耗时，有效提高水生植物6对营养盐的吸收效率和改善水面景观效果。

所述高效微生物膜好氧反应区2由载体箱框架、高效载体以及微曝气系统组成。

所述载体箱框架由角钢和钢筋焊制而成，单个体积大小为0.75m(长)×1.5m(宽)×0.5m(高)，分4个均匀、对称分布在浮力框架下面，载体箱框架的框内填充高效载体。

所述微生物采用硝化细菌、反硝化细菌、光合细菌、聚磷菌以及酶的集合体。所述酶为脂肪酶、蛋白酶、纤维素酶等生物酶。每一种有效菌或酶的数量不得少于0.01亿/g(mL)。进一步地，根据水质污染情况，参照1～1.5kg/m³载体的标准投加微生物，投加总量不少于1kg微生物，抑或根据污染水体实质情况，可通过驯化本地土著微生物实现。本实施例微生物采购自北京丰泽绿源环境技术有限公司，但并不因此限定本发明范围。

所述高效载体选用大孔、网状或块型聚氨酯载体，单块载体大小为4cm×4cm×4cm，透水率达到90％以上，用弹性不绣钢丝串成“梅花形”，采用均匀布设的形式，单位体积载体填充率为50％，载体之间留足一定的空间，方便鱼、螺、虾等水生动物8的觅食、休憩与繁殖。

基于本发明方法和系统，所述鱼、螺、虾等水生动物一般来自水质好转过程中自然复现出来的，实现自然脱膜。也可以根据水体中水生动物情况向水体中人工投放鱼、螺和/或虾，投放标准为0.5～1.5kg/m³水体。

所述兼性厌氧反应区3采用刚柔适度的碳纤维排列而成，单条碳纤维长度0.5m、直径10cm，相邻、并排、垂直悬挂于曝气支管底部。

所述连接结构4采用杆结构，具体采用Φ110mm的不锈钢管卡，上端箍紧浮力框架，下端与载体箱框架搭口焊接。

所述微曝气系统5选采用回路曝气的方式，由曝气机、曝气干管、曝气支管以及曝气盘组成。其中，曝气机选用鼓风式曝气机，曝气干管采用Φ63mm的PVC给水管，均安放在浮力框架上；曝气支管采用Φ50mm的PVC给水管，通过连接杆4与载体箱框架链接；曝气盘选用膜片式曝气盘，均与分布在微生物载体箱框架下面，每个载体箱框架配备4个曝气盘。

本发明系统各结构元件组合在一起，为鱼、螺、虾等水生动物及浮游生物提供了觅食和生栖空间，提供了良好微生态环境，保障恢复良好的食物链结构，形成一套健康的水生态系统，可广泛应用于感潮河涌、湖塘等水体净化，也适合于分散型农村污水的收集处理。

实施例3应用试验

1、应用水域：佛山市禅城区明窦涌中海文化熙岸某感潮河段。该河段总长155m、宽15m，水深2.0～2.5m，两岸均已直墙化。来自深村的排污渠是造成河段水体黑、臭、脏的主要原因之一。排污渠出水特征表现为扩散、冲刷等方式，排污量200m³/d，以当地居民日常生活污水、旅店与餐饮排水为主。排污渠出水处污水发黑发臭，水生动物基本绝迹，经过拦污栅之后的污水浓度为：COD为70～120mg/L，BOD₅为32.72～61.20mg/L，氨氮为17.10～32.55mg/L，总氮为18.40～39.24mg/L，总磷为1.28～2.03mg/L，浊度为65.1～82.4mg/L，重金属指标均正常。

2、系统的制作与安装：

S1.在排污口出水附近，参照实施例1或实施例2，布设8套本发明所述的生态修复系统，所述系统的结构示意图如附图1至附图2所示。每套系统是在水体的上部设置水生植物吸收区、中部设置带有微曝气系统的高效微生物膜好氧反应区和、底部设置兼性厌氧反应区，在水生植物吸收区种植水生植物；

S2.使所述水生植物吸收区、高效微生物膜好氧反应区、兼性厌氧反应区构成一整体漂浮于水体；

各套系统之间间距1.5m，呈纵向排列。8套系统分成两组，每组共享一套鼓风式曝气机。

3、驯化与调试：

S3.启动曝气机，进行连续曝气。间隔1天，向8套系统中均匀投加2kg微生物菌群。监测河段内出水的pH、DO、氨氮、COD、TN、TP等水质指标，其中pH应该处于6～9之间，DO不低于2mg/L。

S4.以治理前的水质情况作为背景值，分析氨氮、COD、TN、TP的去除率，如果氨氮去除率超过75％、或者COD去除率超过50％、或者TN去除率超过50％、或者TP去除率超过50％，则视为调试成功。修正曝气机运行规则为间隔1h运行1h，生态修复技术进入正常运行阶段。

4、运行效果：运行40天后，河段内COD为23.02～29.77mg/L，氨氮为5.74～8.09mg/L，总氮为6.16～8.99mg/L，总磷为0.68～1.08mg/L，透明度达到75～90cm，黑臭基本消除；运行60天后，排污渠出口处治理效果显著，透明度达到85～110cm，水体明显变清，黑臭基本消除；经过100天运行，河段内COD为17.60～25.72mg/L，氨氮为2.56～4.88mg/L，总氮为3.20～4.32mg/L，总磷为0.14～0.42mg/L，透明度达到105～140cm，复现大量鱼、螺、虾等水生动物，水生植物长势良好，水面景观丰富多样，并且引来了昆虫、鸟类等飞禽，周边居民返回河道两岸晨练与休憩，周边居民、中海物业以及政府居民一致肯定治理效果。

实施例4

提供一种适于感潮内河水系(包括河涌及湖塘)的排污口污水原位生态修复系统，参照实施例1或实施例2，布设本发明所述的生态修复系统，所述系统的结构示意图如附图1至附图2所示。所述系统由三层净化区域和连接结构组成：上部水生植物吸收区1、中部高效微生物膜好氧反应区2、底部兼性厌氧反应区3；所述连接结构的上端连接水生植物吸收区，下端连接高效微生物膜好氧反应区，所述底部兼性厌氧反应区悬挂于高效微生物膜好氧反应区下端；所述水生植物吸收区由浮力框架、浮床以及水生植物6组成；所述浮力框架构成密闭回路；浮床固定于浮力框架上，用于种植水生植物；所述高效微生物膜好氧反应区由若干个载体箱框架、高效载体以及微曝气系统组成；整个处理装置通过浮力框架的浮托作用，漂浮在水面。

所述水生植物吸收区1由浮力框架、浮床以及水生植物组成，本实施例所述水生植物吸收区的平面大小为3m(长)×1m(宽)。其中，浮力框架采用Φ90mm的PVC给水管，密闭回路链接，确保该项技术所需要的刚度与浮力；浮床采用单层钩网形式，钩网绷紧、固定在PVC管上，用于种植水生植物6；水生植物6遴选根系发达、光合效率和根系泌氧能力强的美人蕉、旱伞草和鸢尾，美人蕉、旱伞草按照9～10株/m²的密度种植，鸢尾按照14～16株/m²的密度种植；与中部微生物膜好氧反应区2形成良好的传质、传热过程，缩短了营养盐分解耗时，有效提高水生植物6对营养盐的吸收效率和改善水面景观效果。

进一步地，所述载体箱框架由角钢和钢筋焊制而成，单个体积大小为0.5m(长)×1.0m(宽)×0.5m(高)，分4个均匀、对称分布在浮力框架下面，载体箱框架的框内填充高效载体。

进一步地，所述微生物菌群是硝化细菌、反硝化细菌、光合细菌、聚磷菌以及酶等菌群，根据水质污染情况，参照1～1.5kg/m³载体的标准投加微生物，但不少于1kg微生物。

进一步地，所述高效载体选用大孔、网状或块型聚氨酯载体，单块载体大小为2cm×2cm×2cm，透水率达到90％以上，用弹性不绣钢丝串成“梅花形”，采用均匀布设的形式，单位体积载体填充率为50％，载体之间留足一定的空间，方便鱼、螺、虾等水生动物8的觅食、休憩与繁殖。

进一步，所述鱼、螺、虾等水生动物一般来自水质好转过程中自然复现出来的。是自然脱膜的关键实现者。

所述兼性厌氧反应区3采用一种刚柔适度的碳纤维材料排列而成，单条碳纤维长度0.5m、直径10cm，相邻、并排、垂直悬挂于曝气支管底部。

所述连接结构4采用杆结构，具体采用Φ90mm的不锈钢管卡，上端箍紧浮力框架，下端与载体箱框架搭口焊接。

本发明系统各结构元件组合在一起，为鱼、螺、虾等水生动物及浮游生物提供了觅食和生栖空间，提供了良好微生态环境，保障恢复良好的食物链结构，形成一套健康的水生态系统，可广泛应用于感潮河涌、湖塘排污口污水的水体净化，也适合于分散型农村污水的收集处理。

实施例5

1、应用水域：同实施例2。

2、系统的制作与安装：

S1.在排污口出水附近，布设16套本发明所述的生态修复系统，每套系统是在水体的上部设置水生植物吸收区、中部设置带有微曝气系统的高效微生物膜好氧反应区、和底部形成兼性厌氧反应区，在水生植物吸收区种植水生植物；

S2.使所述水生植物吸收区、高效微生物膜净化区、厌氧反应区构成一整体漂浮于水体；

各套系统之间纵横间距1.0m，呈双纵向排列。16套系统分成四组，每组共享一套鼓风式曝气机。

3、驯化与调试：

S3.启动曝气机，进行连续曝气。间隔1天，向16套系统中均匀投加2kg微生物菌群。监测河段内出水的pH、DO、氨氮、COD、TN、TP等水质指标，其中pH应该处于6～9之间，DO不低于2mg/L。

4、运行效果：运行40天后，河段内COD为20.78～28.26mg/L，氨氮为4.94～7.08mg/L，总氮为5.82～8.45mg/L，总磷为0.52～0.78mg/L，透明度达到70～90cm，黑臭基本消除；运行60天后，排污渠出口处治理效果显著，透明度达到90～110cm，水体明显变清，黑臭基本消除；经过100天运行，河段内COD为16.80～24.60mg/L，氨氮为2.42～3.42mg/L，总氮为3.00～4.10mg/L，总磷为0.13～0.40mg/L，透明度达到110～140cm，复现大量鱼、螺、虾等水生动物，水生植物长势良好，水面景观丰富多样，并且引来了昆虫、鸟类等飞禽，周边居民返回河道两岸晨练与休憩，周边居民、中海物业以及政府居民一致肯定治理效果。

本发明通过自水体水面从上至下设置水生植物吸收区、带有微曝气系统的高效微生物膜好氧反应区和兼性厌氧反应区，有效发挥生物接触氧化技术、高效生物载体技术、高效微生物技术、微曝气技术以及生物操纵技术的综合效能，进行有机的复合、集成和优化，在不影响河道防洪排涝功能的前提下，通过物理沉淀、载体吸附、微生物降解、水生植物吸收与转移作用以及水生动物消化与分解作用净化水体。

综上所述，本发明适于感潮河涌、湖塘排污口污水原位生态修复技术实现了修复河道水生态系统的目的，净化了污染水体，吸引了大量社会眼球关注，解决了截污难的排污口问题，生态环境效益和社会经济效益显著。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims

1.一种适于感潮内河水系排污口污水的原位生态修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

S2.在水体的上部设置水生植物吸收区、中部设置带有微曝气系统的好氧反应区、和底部形成兼性厌氧反应区，在水生植物吸收区种植水生植物；所述微曝气系统采用回路曝气的方式，由曝气机、曝气干管、曝气支管以及曝气盘组成，布设在高效载体底部；

S3.使所述水生植物吸收区、好氧反应区、兼性厌氧反应区构成一整体系统漂浮于水体；

S4.启动曝气系统，进行连续曝气，间隔一定时间后，向好氧反应区和兼性厌氧反应区投加微生物菌群；

S5.经调试和修正曝气系统运行规则，生态修复技术进入正常运行阶段；

其中，S1步骤所述柔性围隔为弱透水油布；S3步骤所述的整体系统为N套，所述N套整体系统之间呈横和/或纵向排列；所述好氧反应区高效微生物载体为大孔、网状或块型聚氨酯载体；

S5步骤所述调试是以治理前的水质情况作为背景值，分析氨氮、COD、TN或TP的去除率，如果氨氮去除率超过75％、或者COD去除率超过50％、或者TN去除率超过50％、或者TP去除率超过50％，则视为调试成功；

S5步骤所述修正曝气系统运行规则是修正为间隔1h运行1h；

还包括步骤S6向水体中人工投放鱼、螺和/或虾，投放标准为0.5～1.5kg/m³水体。

2.根据权利要求1所述适于感潮内河水系排污口污水的原位生态修复方法，其特征在于，所述水生植物吸收区采用三种或四种植物由里向外辐射布置混合种植。

3.根据权利要求2所述适于感潮内河水系排污口污水的原位生态修复方法，其特征在于，所述植物为美人蕉、旱伞草、鸢尾和/或菖蒲，所述美人蕉和/或旱伞草按照9～10株/m²的密度种植，所述鸢尾和/或菖蒲按照14～16株/m²的密度种植。

4.根据权利要求1所述适于感潮内河水系排污口污水的原位生态修复方法，其特征在于，S4步骤所述间隔一定时间为间隔0.5～1天；

S4步骤所述投加微生物菌群是硝化细菌、反硝化细菌、光合细菌、聚磷菌和脂肪酶、蛋白酶、纤维素酶的集合体。

5.权利要求1至4任一项所述方法的应用，其特征在于，应用于直接净化或就地生物处理感潮河涌、湖塘的排污口的污染水体，或应用于分散型农村污水的收集处理方面。

6.一种实现权利要求1至4任一项所述方法的系统，其特征在于，由三层净化区域和连接结构组成：上部水生植物吸收区、中部好氧反应区和底部兼性厌氧反应区；所述连接结构的上端连接水生植物吸收区，下端连接好氧反应区，所述底部兼性厌氧反应区悬挂于好氧反应区下端；所述水生植物吸收区由浮力框架、浮床以及水生植物组成，所述浮力框架构成密闭回路；浮床固定于浮力框架上，用于种植水生植物；所述好氧反应区由若干个载体箱框架、高效微生物载体以及微曝气系统组成；整个处理装置通过浮力框架的浮托作用，漂浮在水面；所述微曝气系统采用回路曝气的方式，由曝气机、曝气干管、曝气支管以及曝气盘组成，布设在高效微生物载体底部。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述好氧反应区高效微生物载体大小为2cm×2cm×2cm～4cm×4cm×4cm；所述兼性厌氧反应区的塑性材料为具有良好生物相容性的碳纤维。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述浮力框架采用Φ75～110mm的PVC给水管；

所述浮床采用单层或双层土工网或者钩网形式，土工网或者钩网绷紧、固定在浮力框架的PVC管上；

所述载体箱框架分4个均匀、对称分布在所述浮力框架下面；载体箱框架的框内填充高效微生物载体；

所述兼性厌氧反应区采用刚柔适度的塑性材料排列而成，相邻、并排、垂直悬挂于曝气支管底部；

所述连接结构是采用Φ75～110mm的不锈钢管卡作为连接杆，连接杆的上端箍紧浮力框架，其下端与载体箱框架搭口焊接。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述好氧反应区高效微生物载体大小为2cm×2cm×2cm～4cm×4cm×4cm；所述兼性厌氧反应区的塑性材料为具有良好生物相容性的碳纤维。

10.权利要求6所述系统的应用，其特征在于，应用于直接净化或就地生物处理感潮河涌、湖塘的排污口的污染水体，或应用于分散型农村污水的收集处理方面。

11.权利要求7所述系统的应用，其特征在于，应用于直接净化或就地生物处理感潮河涌、湖塘的排污口的污染水体，或应用于分散型农村污水的收集处理方面。

12.权利要求8所述系统的应用，其特征在于，应用于直接净化或就地生物处理感潮河涌、湖塘的排污口的污染水体，或应用于分散型农村污水的收集处理方面。

13.权利要求9所述系统的应用，其特征在于，应用于直接净化或就地生物处理感潮河涌、湖塘的排污口的污染水体，或应用于分散型农村污水的收集处理方面。