CN105060637A - 一种底泥水质污染型浅窄河流的生态净化系统的构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及适用于底泥水质污染型浅窄河流的生态净化系统的构建方法，解决浅窄型河流局部底质、水质污染问题，方法是，在沉水植物滤床后设置由石块堆砌的溢流堰；在主河道内设置沉水植物滤床，滤床内为植物种植槽，滤床内种植沉水植物；溢流堰后设置挺水植物滤床；挺水植物滤床后设置生态浮床-净水栅栏组合模块，沉水植物滤床、溢流堰、挺水植物滤床和生态浮床-净水栅栏组合模块共同构成一个生态净化单元；在河道内设置多个生态净化单元组成多单元生态净化系统；本发明通过构造多单元生态净化系统，实现对底泥和水体污染物的同时去除，具有明显的生态效益和景观效应，而且不会影响河道行洪，提升了河流的景观多样性。
Description
技术领域
本发明涉及水生态修复技术领域，特别是一种底泥水质污染型浅窄河流的生态净化系统的构建方法。
背景技术
近年来，随着我国工业化和城镇化进程的加快，河流污染形势严峻，生态系统发生不同程度退化，直接影响了河流功能的正常发挥和可持续利用。底泥是水生植物生长的基质和底栖动物繁衍的场所，同时底泥也具有较强的污染物富集能力，河流中的底泥在污染物大量富集后，会向上覆水体释放重金属、有机污染物和N、P营养盐等污染物，对上覆水体水质产生严重影响，因此，底泥污染往往伴随着水质污染。
目前，河流底泥修复技术主要分为三类：物理法、化学法和生物法。物理法主要包括底泥疏浚和底泥覆盖技术。这些方法效果明显，见效快，但工程量大，费用昂贵，还会对水生植物和底栖动物生境造成难以挽回的破坏；化学法主要通过化学药剂与底泥中污染物产生氧化、还原、聚合、絮凝等反应使污染物转化为无毒形态。这种修复方法存在成本高、易产生二次污染，公众接受程度低等问题；生物法是指利用植物或微生物对底泥中的污染物进行转移、降解和转化。与物理法和化学法相比，生物法具有成本低、生态友好、可持续性强等优点，因此得到快速发展及广泛应用，那么如何利用生物法构建一种底泥水质污染型浅窄河流的生态净化系统，至今未见有公开报道。
发明内容
针对上述情况，为克服上有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种适用于底泥水质污染型浅窄河流的生态净化系统的构建方法，解决浅窄型河流局部底质、水质污染问题。
本发明解决的技术方案是，由以下步骤实现：
（1）、在沉水植物滤床后设置由石块堆砌的溢流堰；
（2）、在主河道内设置沉水植物滤床，滤床内为植物种植槽，滤床内种植沉水植物；
（3）、溢流堰后设置挺水植物滤床；
（4）、挺水植物滤床后设置生态浮床-净水栅栏组合模块，沉水植物滤床、溢流堰、挺水植物滤床和生态浮床-净水栅栏组合模块共同构成一个生态净化单元；
（5）、在河道内设置多个生态净化单元组成多单元生态净化系统；
也就是说，在河流主河道内堆砌由石块构成的生态溢流堰，使生态溢流堰的堰体上游水位升高；在溢流堰上游设置沉水植物滤床；溢流堰下游设置挺水植物滤床，下游为生态浮床-净水栅栏组合模块，沉水植物滤床、溢流堰、挺水植物滤床和生态浮床-净水栅栏组合模块构成一个生态净化单元，在河道内设置多个生态净化单元，构成多单元的生态净化系统；所述的沉水植物滤床是由种植有沉水植物的多排种植槽构成，沉水植物滤床具有截留、吸附悬浮物的功能，同时沉水植物根系附近能聚集大量微生物，进一步去除水体底泥中的污染物，所说的沉水植物为一种或两种以上混合种植的穗花狐尾藻、马来眼子菜、苦草或篦齿眼子菜；河水经沉水植物滤床流出后从溢流堰跌落，进入挺水植物滤床，挺水植物滤床是由种植有挺水植物的多排种植槽构成，所说的挺水植物为一种或两种以上根系发达的芦苇、菖蒲、香蒲，通过对挺水植物的定期收割，实现底泥重金属、有机污染物和N、P营养盐的富集与去除；生态浮床-净水栅栏组合模块由种植挺水植物和湿生植物的生态浮床和悬挂在浮床下部的净水栅栏挂膜填料构成，所说的湿生植物为适于水边生长的一种或两种以上混种的的美人蕉、梭鱼草、千屈菜、再力花、水生鸢尾、红蓼、狼尾草、蒲草、泽泻，该模块通过生态浮床和挂膜的净水栅栏强化净化水体中的COD、N、P污染物，由于生态净化单元中各模块均未改变河道形态，不会对河道行洪产生影响。
本发明通过构造多单元生态净化系统，实现对底泥和水体污染物的同时去除，具有明显的生态效益和景观效应，而且不会影响河道行洪，提升了河流的景观多样性，在河道原位修复中具有极高的推广价值，经济和社会效益巨大。
附图说明
图1为本发明一个生态净化单元的结构主视图；
图2为本发明一个生态净化单元的剖面图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
由图1图2所示，本发明在具体实施中是由以下方法实现的：在河流主河道6内堆砌由石块构成的生态溢流堰2，使生态溢流堰的堰体上游水位升高；在溢流堰上游设置沉水植物滤床1；溢流堰下游设置挺水植物滤床3，下游为生态浮床-净水栅栏组合模块4，沉水植物滤床、溢流堰、挺水植物滤床和生态浮床-净水栅栏组合模块构成一个生态净化单元，在河道内设置多个生态净化单元，构成多单元的生态净化系统；所述的沉水植物滤床是由种植有沉水植物的多排种植槽构成，沉水植物滤床具有截留、吸附悬浮物的功能，同时沉水植物根系附近能聚集大量微生物，进一步去除水体底泥中的污染物，所说的沉水植物a为一种或两种以上混合种植的穗花狐尾藻、马来眼子菜、苦草或篦齿眼子菜；河水经沉水植物滤床流出后从溢流堰跌落，进入挺水植物滤床，挺水植物滤床是由种植有挺水植物的多排种植槽7构成，所说的挺水植物b为一种或两种以上根系发达的芦苇、菖蒲、香蒲，通过对挺水植物的定期收割，实现底泥重金属、有机污染物和N、P营养盐的富集与去除；生态浮床-净水栅栏组合模块由种植挺水植物和湿生植物g的生态浮床d和悬挂在浮床下部的净水栅栏e挂膜填料构成，所说的湿生植物g为适于水边生长的一种或两种以上混种的的美人蕉、梭鱼草、千屈菜、再力花、水生鸢尾、红蓼、狼尾草、蒲草、泽泻，该模块通过生态浮床和挂膜的净水栅栏强化净化水体中的COD、N、P污染物，由于生态净化单元中各模块均未改变河道形态，不会对河道行洪产生影响。
所述的沉水植物种植槽为用支架固定在底泥5中的PVC无土栽培管f，管径70-80mm，管上开有上下贯通的圆形种植孔，用于固定沉水植物，孔径55-65mm，孔间距为45-55mm，管间距18-22cm，种植槽内种植有沉水植物的一种或两种以上，沉水植物滤床具有截留、吸附悬浮物的功能，同时沉水植物根系附近会聚集大量微生物，进一步去除水体和底泥中的污染物；
所述的溢流堰堰体由石块堆砌，堰顶高于河流水位15-20cm，溢流堰使上游水位升高，调蓄水量，水流在溢流堰上游流速减缓，增强沉水植物滤床对悬浮物的去除效果，同时，水流经溢流堰跌落后溶解氧含量增加，在溢流堰下水流跌落处的河床上铺设厚度为5-10cm的石子或鹅卵石c，防止跌水对底质的冲刷造成溢流堰堰体不稳定；
所述的挺水植物滤床与沉水植物滤床结构相同，植物种植槽内种植芦苇、菖蒲、香蒲等根系发达的多年生挺水植物，每年初夏和秋季分别进行一次挺水植物刈割，从而实现底泥重金属、有机污染物和N、P营养盐的富集与转移；河流底泥污染程度较高时，每个生态净化单元可以多设置2～3组挺水植物滤床，可以针对底泥污染物的主要成分，选择种植对重金属具有较强富集作用或吸收N、P营养盐能力较强的挺水植物；
所述生态浮床-净水栅栏组合模块是传统生态浮床d下加挂净水栅栏e的组合，生态浮床上种植湿生植物，净水栅栏为尼龙材质微生物载体填料，尼龙栅栏是在一条尼龙线上缠绕若干呈放射状的弹性线材构成的，净水栅栏上端固定在生态浮床下表面，下端挂负重物使净水栅栏垂直悬吊于水中，下端距河流底部8-12cm；该模块在水生植物和生物膜的共同作用下去除水中的污染物。
本发明经实地试验与应用具有明显的生态效益和景观效应，经济和社会效益非常之好，与现有技术相比具有以下突出的有益技术效果：
（1）具有截留、吸附悬浮物的作用，高效去除水体中SS，去除率可达90%以上；
（2）具有调蓄上游水量、提高下游水体溶解氧含量的作用，含氧量可提高50%以上；
（3）有效实现底泥重金属、有机污染物和N、P营养盐的富集与去除，该方法生态友好，不产生次生污染物，河流景观度好，实现了清污与景观功能的统一；
（4）有效解决了生态浮床功能单一及净水栅栏挂膜后在河道中美感度较差两个问题，既增加了对水中污染物的去除效率，又遮蔽了净水栅栏，净水栅栏挂膜后可充分利用溢流堰的增氧作用分解污染物，无需另外添置增氧设备，在进水水质为略超标的劣Ⅴ类水的情况下，经过净化系统出水水质可达到介于Ⅳ类～Ⅴ水之间，增氧量达50%以上；
（5）本发明成本低，投资少，运行中不使用耗能设备，基本不需要日常维护，而且不会影响河道行洪，可节约资金60%以上；
（6）本发明除溢流堰需固定在河床上，其他构成部分均可根据河流实际情况进行模块组合的增加或重组，灵活性高，沉水、挺水植物滤床中的PVC种植槽和生态浮床-净水栅栏组合模块可重复利用，使用成本大大降低，该发明节能、环保、安全，具有巨大的经济和社会效益。
Claims (6)
1.一种底泥水质污染型浅窄河流的生态净化系统的构建方法，其特征在于由以下步骤实现：
（1）、在沉水植物滤床后设置由石块堆砌的溢流堰；
（2）、在主河道内设置沉水植物滤床，滤床内为植物种植槽，滤床内种植沉水植物；
（3）、溢流堰后设置挺水植物滤床；
（4）、挺水植物滤床后设置生态浮床-净水栅栏组合模块，沉水植物滤床、溢流堰、挺水植物滤床和生态浮床-净水栅栏组合模块共同构成一个生态净化单元；
（5）、在河道内设置多个生态净化单元组成多单元生态净化系统。
2.根据权利要求1所述的一种底泥水质污染型浅窄河流的生态净化系统的构建方法，其特征在于，由以下方法实现的：在河流主河道（6）内堆砌由石块构成的生态溢流堰（2），使生态溢流堰的堰体上游水位升高；在溢流堰上游设置沉水植物滤床（1）；溢流堰下游设置挺水植物滤床（3），下游为生态浮床-净水栅栏组合模块（4），沉水植物滤床、溢流堰、挺水植物滤床和生态浮床-净水栅栏组合模块构成一个生态净化单元，在河道内设置多个生态净化单元，构成多单元的生态净化系统；所述的沉水植物滤床是由种植有沉水植物的多排种植槽构成，沉水植物滤床具有截留、吸附悬浮物的功能，同时沉水植物根系附近能聚集大量微生物，进一步去除水体底泥中的污染物，所说的沉水植物（a）为一种或两种以上混合种植的穗花狐尾藻、马来眼子菜、苦草或篦齿眼子菜；河水经沉水植物滤床流出后从溢流堰跌落，进入挺水植物滤床，挺水植物滤床是由种植有挺水植物的多排种植槽（7）构成，所说的挺水植物（b）为一种或两种以上根系发达的芦苇、菖蒲、香蒲，通过对挺水植物的定期收割，实现底泥重金属、有机污染物和N、P营养盐的富集与去除；生态浮床-净水栅栏组合模块由种植挺水植物和湿生植物的生态浮床（d）和悬挂在浮床下部的净水栅栏（e）挂膜填料构成，所说的湿生植物为适于水边生长的一种或两种以上混种的的美人蕉、梭鱼草、千屈菜、再力花、水生鸢尾、红蓼、狼尾草、蒲草、泽泻，该模块通过生态浮床和挂膜的净水栅栏强化净化水体中的COD、N、P污染物，由于生态净化单元中各模块均未改变河道形态，不会对河道行洪产生影响。
3.根据权利要求2所述的底泥水质污染型浅窄河流的生态净化系统的构建方法，其特征在于所述的沉水植物种植槽为用支架固定在底泥（5）中的PVC无土栽培管（f），管径70-80mm，管上开有上下贯通的圆形种植孔，用于固定沉水植物，孔径55-65mm，孔间距为45-55mm，管间距18-22cm，种植槽内种植有沉水植物的一种或两种以上，沉水植物滤床具有截留、吸附悬浮物的功能，同时沉水植物根系附近会聚集大量微生物，进一步去除水体和底泥中的污染物。
4.根据权利要求2所述的底泥水质污染型浅窄河流的生态净化系统的构建方法，其特征在于所述的溢流堰堰体由石块堆砌，堰顶高于河流水位15-20cm，溢流堰使上游水位升高，调蓄水量，水流在溢流堰上游流速减缓，增强沉水植物滤床对悬浮物的去除效果，同时，水流经溢流堰跌落后溶解氧含量增加，在溢流堰下水流跌落处的河床上铺设厚度为5-10cm的石子或鹅卵石（c），防止跌水对底质的冲刷造成溢流堰堰体不稳定。
5.根据权利要求2所述的底泥水质污染型浅窄河流的生态净化系统的构建方法，其特征在于所述的挺水植物滤床与沉水植物滤床结构相同，植物种植槽内种植芦苇、菖蒲、香蒲等根系发达的多年生挺水植物，每年初夏和秋季分别进行一次挺水植物刈割，从而实现底泥重金属、有机污染物和N、P营养盐的富集与转移；河流底泥污染程度较高时，每个生态净化单元可以多设置2～3组挺水植物滤床，可以针对底泥污染物的主要成分，选择种植对重金属具有较强富集作用或吸收N、P营养盐能力较强的挺水植物。
6.根据权利要求2所述的底泥水质污染型浅窄河流的生态净化系统的构建方法，其特征在于所述的生态浮床-净水栅栏组合模块是传统生态浮床（d）下加挂净水栅栏（e）的组合，生态浮床上种植湿生植物（g），净水栅栏为尼龙材质微生物载体填料，尼龙栅栏是在一条尼龙线上缠绕若干呈放射状的弹性线材构成的，净水栅栏上端固定在生态浮床下表面，下端挂负重物使净水栅栏垂直悬吊于水中，下端距河流底部8-12cm；该模块在水生植物和生物膜的共同作用下去除水中的污染物。
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