CN107226585A - 一种城市人工河道水体生态修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种城市人工河道水体生态修复方法。包括：对河道污染源进行预处理；利用杀菌剂和絮凝剂对河道中的水体进行初净化；向河道中的水体中投加复合菌剂；设置多个包括水草的人工浮岛，以及在人工浮岛上的水草初步挂膜后喷洒土著微生物；向河道中的水体中投放水生动物；重复投加土著微生物。本发明提供的城市人工河道水体生态修复方法中，可从源头上对污染进行预处理，降低源头污染；构建并长期维持人工河道生态系统，从根本上改善河道水质和恢复自净能力。除此之外，该系统及方法施工工程量低，成本较低，适于推广应用。

Description

一种城市人工河道水体生态修复方法

技术领域

本发明涉及一种城市人工河道水体生态修复技术领域，尤其涉及一种城市人工河道水体生态修复方法。

背景技术

随着经济社会的高速发展、城镇化率的逐年提高，部分未经处理的工业废水、生活污水以及初期雨水排放至城市人工河。大量的富营养及其它有害物质迅速进入人工河，引起藻类及浮游生物迅速繁殖，导致水体中溶解氧短期内迅速被消耗，加之人工河自身缺乏有效的循环，复氧能力差的外界条件，水质严重恶化并引发黑臭，最终人工河的生态系统遭到严重破坏，不仅失去了其原有的景观性，更影响城市居民的正常生活。因此，构建城市人工河的生态系统，恢复其良性可持续的生态功能是治理人工河的关键。多年来，国内外诸多学者对河道治理技术进行深入的研究并取得显著的成果。目前河道治理技术主要包括以下几个方面：

(1)物理技术；物理技术是指通过人工机械手段实现治理河道目的。主要包括截污分流、引水冲污和底泥疏浚、曝气复氧等。截污分流是从根本上解决水体黑臭的方法，但因其涉及到水利市政及相关企业等部门，需要政府协调各方；除此之外，工程量大的劣势也决定了该方法不是短期内治理河道的优选方法。引水冲污是用洁净水置换原河水的一种方法，通过对有害物质不断稀释，降低其在水体中的浓度，以此达到消除黑臭的目的。该方法需要大量干净水，致使治理成本高昂，因此其很难在实际中应用；底泥疏浚极易破坏原河道生态系统并且工程量大，所以该方法不是最佳优选方法。

(2)化学技术；化学技术是指在河道水体中喷洒灭藻剂、杀菌剂及絮凝剂之一或多种达到治理目的。该方法成本高，易导致二次污染。所以从目前所报道的专利来看，化学技术是其它治理河道技术的辅助手段。

(3)生物技术；生物技术是一类以天然水体或筛选培养的土著微生物菌以及其它菌为主体，通过其自身新城代谢作用降低水体中有机物含量的统称。从目前专利来看主要包括投加菌剂、生物膜和曝气复氧操作技术。微生物对初始水体环境要求比较高，如果不通过特定方法为其提供利于生长的环境，将会明显降低该方法的效果。

发明内容

本发明旨在克服现有河道治理的至少一个缺陷，提供一种城市人工河道水体生态修复方法，可从源头上对污染进行预处理，降低源头污染；构建并长期维持人工河道生态系统，从根本上改善河道水质和恢复自净能力。除此之外，该系统及方法施工工程量低，成本较低，适于推广应用。

特别地，本发明提供了一种城市人工河道水体生态修复方法，其中，河道，所述河道具有两个相对设置的河岸，以及沿所述河道的长度方向间隔设置的多个跌水坝；每个所述河岸上设置有多个雨水出水口。所述城市人工河道水体生态修复方法可包括：

对河道污染源进行预处理，包括：在每个所述雨水出水口处设置第一拦截网装置，在每个所述雨水出水口的下方预设距离处设置有包括杀菌物质的环保型沙包；以及在每个所述跌水坝处设置第二拦截网装置；

利用杀菌剂和絮凝剂对所述河道中的水体进行初净化，且根据所述河道的不同区域的污染程度确定各个区域接收所述杀菌剂和所述絮凝剂的接收量；

向所述河道中的水体中投加复合菌剂；且根据所述河道的不同区域的底泥的污染程度确定各个区域接收所述复合菌剂的接收量；

设置多个包括水草的人工浮岛，以及在所述人工浮岛上的水草初步挂膜后喷洒土著微生物；且根据所述河道的不同区域的污染程度确定每相邻两个所述人工浮岛之间的距离；

向所述河道中的水体中投放水生动物；且根据所述河道的不同区域的污染程度确定各个区域接收所述水生动物的接收量；

重复投加所述土著微生物，以使土著微生物群形成优势群落。

进一步地，每个所述第一拦截网装置包括孔径为1cm至2cm的不锈钢丝网；

每个所述第二拦截网装置包括固定钢管、钢条和鱼丝网；所述钢管固定于所述河道，所述鱼丝网安装于所述固定钢管，所述钢条配置成固定所述鱼丝网的水下部分；

所述预设距离为28cm至32cm。

进一步地，所述杀菌剂为石灰乳；所述絮凝剂为聚合氯化铝；且所述杀菌剂的浓度为10-50ppm；所述絮凝剂的浓度为50-100ppm。

进一步地，每个所述人工浮岛还包括：

多个均匀分布的花盆，每个所述花盆内种植有所述芦苇和/或所述香蒲；

穿插于所述水草的铁丝，所述铁丝配置成直接或间接地固定于所述河道的底部。

进一步地，所述复合菌剂包括EM活性液。

进一步地，所述水生动物包括滤食性动物、杂食性动物，以及贝类和虾。

本发明提供的城市人工河道水体生态修复方法中，可从源头上对污染进行预处理，降低源头污染；构建并长期维持人工河道生态系统，从根本上改善河道水质和恢复自净能力。除此之外，该系统及方法施工工程量低，成本较低，适于推广应用。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一实施例的城市人工河道水体生态修复方法的流程图。

具体实施方式

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

图1是根据本发明一实施例的城市人工河道水体生态修复方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提供了一种城市人工河道水体生态修复方法。其中河道一般性可具有两个相对设置的河岸，以及沿河道的长度方向间隔设置的多个跌水坝；每个河岸上设置有多个雨水出水口。例如以某地的一条城市人工河为实例，该河段属于城市人工景观河道，东起某水库，西至某河，全长大约5km，平均宽度和深度分别为40m和1.5m，总水面积大约为20000平方米。周围主要以居民为主。治理前河道富营养化严重、能见度小于20cm，整体伴随轻微黑臭。该河道内平均100m设置一条跌水坝，水位落差大约30cm，两边河岸为垂直驳岸，均匀分布雨水出水口。

本发明实施例的城市人工河道水体生态修复方法可包括如下步骤：

对河道污染源进行预处理，包括：在每个雨水出水口处设置第一拦截网装置，在每个雨水出水口的下方预设距离处设置有包括杀菌物质的环保型沙包；以及在每个跌水坝处设置第二拦截网装置。例如每个第一拦截网装置包括孔径为1cm至2cm的不锈钢丝网。每个第二拦截网装置包括固定钢管、钢条和鱼丝网；钢管固定于河道，鱼丝网安装于固定钢管，钢条配置成固定鱼丝网的水下部分。预设距离为28cm至32cm。

河道污染源一般包括沿河随意投掷的生活垃圾以及初期雨水携带的大量污染物。具体地，对上述的某实际河段处理时，利用该河道现有的跌水坝，沿坝体水位低处每隔2m安装直径为5cm的中空不锈钢钢管。底部用三角钢板焊接固定，将内径为5mm的鱼丝网用尼龙扎带安装固定在钢管上。鱼丝网在水底部用钢条固定。通过风力作用将河面浮藻、漂浮物吹落至跌水坝低处，鱼丝网拦截浮藻、漂浮物在跌水坝低处。人工定期沿跌水坝清理垃圾即可。河岸上留存大量的雨水出水口，初期雨水携带大量污染物进入河道会导致河道水质短期变差。该方案中通过在雨水出水口安装尺寸适合的可拆卸的、孔径为1-2cm的不锈钢丝网。在出水口下方30cm处设置绿色环保型沙包，沙包中携带一定量的杀菌剂，用以对初期雨水预杀菌处理。

利用杀菌剂和絮凝剂对河道中的水体进行初净化，且根据河道的不同区域的污染程度确定各个区域接收杀菌剂和絮凝剂的接收量。优选地，杀菌剂为石灰乳；絮凝剂为聚合氯化铝；且杀菌剂的浓度为10-50ppm；絮凝剂的浓度为50-100ppm。该步骤主要是利用常用的杀菌剂、絮凝剂，通过杀菌、絮凝沉淀作用提高水体透明度、实现短期水质净化，即使水体初净化，营造菌类生长的适宜环境。根据受污染程度的不同对杀菌剂的浓度为10-50ppm。絮凝剂的浓度为50-100ppm。

具体地，在污染较重、较轻的河段杀菌剂浓度分别为40ppm、20ppm。石灰乳和水按照1：40放置于聚乙烯塑料桶并不断搅拌，用带有抽吸泵的施工船喷洒，流速为60-100L/h。喷洒完隔4-8h按照同样的方法喷洒聚合氯化铝。聚合氯化铝按照1：40稀释，喷洒浓度分别为100、50ppm。隔一天水质能见度基本达到30-50％，之后可再进行下一步步骤。

向河道中的水体中投加复合菌剂；且根据河道的不同区域的底泥的污染程度确定各个区域接收复合菌剂的接收量。复合菌剂优选为EM活性液。利用复合菌剂在其生长过程中产生的有用物质及其分泌物质，成为微生物群体相互生长的基质和原料，通过相互间的共生繁殖关系，形成一个复杂而稳定的微生物系统，并发挥充氧、降低氮磷有害物质等多种功能。沿河段喷洒已活化培养的复合菌液，喷洒量按照不同污染程度酌情增减。具体操作时，将EM活性液以1：20兑水用施工船在水面泼洒，按照底泥污染程度不同决定光合菌的喷洒量。按未兑水EM菌液体积计算，每亩约12-18升(1m水深)，分别在河面和河底喷洒，如果天气不佳，可按照上述步骤重复投加2-3次。

设置多个包括水草的人工浮岛，以及在人工浮岛上的水草初步挂膜后喷洒土著微生物；且根据河道的不同区域的污染程度确定每相邻两个人工浮岛之间的距离。进一步地，每个人工浮岛还可包括：多个均匀分布的花盆，每个花盆内种植有芦苇和/或香蒲；穿插于水草的铁丝，铁丝配置成直接或间接地固定于河道的底部。具体地，沿河道水流方向铺设一定面积的人工浮岛，浮岛中均匀种植芦苇、香蒲等水生植物。根据河段受污染程度不同决定人工浮岛的数量。在浮岛贴近水面一侧均匀固定穿插人工水草的铁丝，在铁丝另一侧固定附加重物或其它物质以将其固定在河道底部，水草悬挂密度依据水体污染程度。待水草初步挂膜之后，用施工船均匀喷洒在现场培养活化好的土著微生物。根据水体不同的污染程度决定喷洒密度和区域浓度。

具体地，对上述的某实际河段处理时，沿河道水流方向每隔10m铺设一个20平方米的人工浮岛，共三排。浮岛中可包括均匀分布的花盆，花盆底部与水体相通。花盆里均匀种植芦苇、香蒲等水生植物。根据河段受污染程度不同决定人工浮岛的数量。一般污染程度较重的地隔5m布置。污染程度较轻的地方隔10m的方式布置。

向河道中的水体中投放水生动物；且根据河道的不同区域的污染程度确定各个区域接收水生动物的接收量。进一步地，水生动物包括滤食性动物、杂食性动物，以及贝类和虾。在该步骤中，水体生态系统的构建离不开水生动物。一般按照当地常见水生动物为选择范围，针对性的按一定比例选取滤食性鱼类、杂食性鱼类以及贝类和虾等。投放量依据水体污染程度。

重复投加土著微生物，以使土著微生物群形成优势群落。微生物群的生长易受环境条件的影响。因此需要重复投加土著微生物群，直到水体中微生物群。

本发明的城市人工河道水体生态修复方法能够产生非常优良的水质，具有意想不到的水质效果。具体地，可根据一在本发明之前发明人提出的水体处理方法与本发明的城市人工河道水体生态修复方法产生的水质对比可得到体现本发明城市人工河道水体生态修复方法的意料不到的效果。

在本发明之前发明人提出的水体处理方法可具体如下，以某黑臭河道治理为例说明在本发明之前的水体处理方法。该项目段全长约8.0km，河道宽90米。河道流经人口密集区域，平均水深2至4米，河道历史淤泥约50cm。该项目的治理方法如下：

进行生态护岸，主要是将聚乙烯土工网固定在土质边坡，之后种植当地草本植物、草皮或者花卉。

大功率造流增氧，主要是指将大功率曝气机安装在河道底部，通过将河道水体与外界空气循环达到增氧目的。

投加高效微生物菌剂降解有害物质，达到净水目的。

填充生物载体以及水生植物浮岛。该方案需要大功率曝气，成本高昂，维护费用较高。而且，该方法得到的水质效果可如下表(即表一)所示：

表一

本发明的城市人工河道水体生态修复方法可从源头上对污染进行预处理，降低源头污染；构建并长期维持人工河道生态系统，从根本上改善河道水质和恢复自净能力。除此之外，该系统及方法施工工程量低，成本较低，适于推广应用。特别地可产生良好的水质，产生的水质效果可如下表(即表二)所示：

表二

本发明的城市人工河道水体生态修复方法获得的水质可达到地表水四类标准，可用于城市灌溉，市政树木、花草等，便于水资源的合理利用。

进一步地，发明人还使用斑马鱼急性毒性实验来评判该水体的毒性程度，以判断本发明的城市人工河道水体生态修复方法获得的水质是否适用于动物饮用：

在具有代表性的河道段采集水样，每月采集一次，之后于4℃密封保存于塑料箱中。

选取体型大小一致的斑马鱼，驯养14d，当死亡率＜5％可用于实验。实验前24小时停止进食，实验期间不喂食，选取重铬酸钾浓度分别为150、180、210、250、300mg/L作为阳性对照组和空白对照组，对照组均采用使用曝气3天的自来水，以及采用在本发明之前发明人提出的水体处理方法获得的水质。静置48h之后检查受试斑马鱼的状况，观察记录斑马鱼死亡数量。

按照重铬酸钾浓度与动物死亡率标准曲线分析，普遍认为重铬酸钾浓度低于180mg/L所对应的水体基本为无毒。实验结果发现，利用本发明的城市人工河道水体生态修复方法获得的水质，斑马鱼的死亡率在20％-36％之间，也就是说水体毒性相当于200mg/L重铬酸钾浓度，表示水体低毒或无毒，完全适合动物饮用。然而，在本发明之前发明人提出的水体处理方法获得的水质，斑马鱼的死亡率在50％以上，表示水体还是具有较大的毒性，不适合动物等的饮用。也就是说，虽然，在本发明之前发明人提出的水体处理方法获得的水质在表现上可能比较清澈，但不及本发明的城市人工河道水体生态修复方法获得的水质，然而水质毒性远远高于本发明的城市人工河道水体生态修复方法获得的水质。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (6)

1.一种城市人工河道水体生态修复方法，其中河道具有两个相对设置的河岸，以及沿所述河道的长度方向间隔设置的多个跌水坝；每个所述河岸上设置有多个雨水出水口；其特征在于，所述城市人工河道水体生态修复方法包括：

对所述河道污染源进行预处理，包括：在每个所述雨水出水口处设置第一拦截网装置，在每个所述雨水出水口的下方预设距离处设置有包括杀菌物质的环保型沙包；以及在每个所述跌水坝处设置第二拦截网装置；

利用杀菌剂和絮凝剂对所述河道中的水体进行初净化，且根据所述河道的不同区域的污染程度确定各个区域接收所述杀菌剂和所述絮凝剂的接收量；

向所述河道中的水体中投加复合菌剂；且根据所述河道的不同区域的底泥的污染程度确定各个区域接收所述复合菌剂的接收量；

设置多个包括水草的人工浮岛，以及在所述人工浮岛上的水草初步挂膜后喷洒土著微生物；且根据所述河道的不同区域的污染程度确定每相邻两个所述人工浮岛之间的距离；

向所述河道中的水体中投放水生动物；且根据所述河道的不同区域的污染程度确定各个区域接收所述水生动物的接收量；

重复投加所述土著微生物，以使土著微生物群形成优势群落。

2.根据权利要求1所述的城市人工河道水体生态修复方法，其特征在于，

每个所述第一拦截网装置包括孔径为1cm至2cm的不锈钢丝网；

每个所述第二拦截网装置包括固定钢管、钢条和鱼丝网；所述钢管固定于所述河道，所述鱼丝网安装于所述固定钢管，所述钢条配置成固定所述鱼丝网的水下部分；

所述预设距离为28cm至32cm。

3.根据权利要求1所述的城市人工河道水体生态修复方法，其特征在于，所述杀菌剂为石灰乳；所述絮凝剂为聚合氯化铝；且所述杀菌剂的浓度为10-50ppm；所述絮凝剂的浓度为50-100ppm。

4.根据权利要求1所述的城市人工河道水体生态修复方法，其特征在于，每个所述人工浮岛还包括：

多个均匀分布的花盆，每个所述花盆内种植有所述芦苇和/或所述香蒲；

穿插于所述水草的铁丝，所述铁丝配置成直接或间接地固定于所述河道的底部。

5.根据权利要求1所述的城市人工河道水体生态修复方法，其特征在于，所述复合菌剂包括EM活性液。

6.根据权利要求1所述的城市人工河道水体生态修复方法，其特征在于，所述水生动物包括滤食性动物、杂食性动物，以及贝类和虾。