CN108821433A - 一种利用水生植物-微生物联合修复富养化水体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用水生植物‑微生物联合修复富养化水体的方法，具体包括如下步骤：a.河道清理，通过人工打捞，除去水面各种漂浮异物，保留水体自生植物；b.水生植物微生物联合净化段：采取水生植物浮床立体构筑，合理布置于水体之中，形成具有一定宽度并横贯河道的带状植物网墙；c.好氧微生物修复段：利用微生物菌群，驯化后布施于紧邻水生植物微生物联合净化段的下游水域，并适度曝气，增加河道水体溶解氧；d.将水生植物微生物联合净化段+好氧微生物修复段沿河道依次往复串联布置，形成连续批次的净化体系。本发明在最大化净化水质的同时可提高水体的自净能力，还兼具美化水体的效果，不产生二次污染，兼具环保、节能和资源化的特色。

Description

一种利用水生植物-微生物联合修复富养化水体的方法

技术领域

本发明涉及河道富营养化修复治理技术领域，特别涉及一种利用水生植物-微生物联合修复富养化水体的方法。

背景技术

水体富营养化是指氮、磷等无机营养物大量进入河流、湖泊、海湾等水流相对缓慢的水体，引起藻类和其他水生植物大量繁殖，水体溶解氧下降、水质恶化，其它水生生物大量死亡的现象。随着社会工业化进程的快速发展，农业生产上对氮肥、磷肥的不合理使用，未经处理的家畜家禽粪便随意堆放，生活中大量使用含磷洗涤剂，生活污水的任意排放，以及工业企业对未经处理或处理不达标后的工业废水的肆意排放等现象，使湖泊、河口、海湾等水环境中的氮、磷等营养物质的不断积累，给藻类以及其它水生生物的大量繁殖提供了物质基础，引起浮游藻类等的恶性增殖，造成水体透明度下降，颜色加深、水体溶解氧量骤减，化学需氧量浓度增加，水质恶化，使鱼类及其它水生生物窒息死亡产生恶臭，水体生态系统遭到破坏，进而导致水体富营养化。

国内外治理富营养化水体主要采用物理、化学、生物三种修复技术。其中生物修复技术近年来在国内外研究中得到了广泛的关注。富营养化水体的生物修复技术是一种利用特定的生物（微生物、植物或原生动物）对水体中污染物及氮、磷等营养盐进行有效吸收、转化或降解的过程，从而使富营养化水体得到净化的生物措施。

现有的利用生物法净化富营养化水体的方法有很多，其中以植物浮床方式为多，如李先宁等设计的立体型生态浮床，该浮床利用水生植物、水生动物和人工介质进行水质净化，但其缺点在于结构复杂，制作困难；再如采用人工方式将水生植物种植于聚苯乙烯泡沫板或木材制作框架的净化浮床，利用植物根部的吸收和吸附作用，去除污染水体中的N、P等污染物质。也有在浮床中加入人工填料，利用生物膜净化污染水体。另外，利用微生物修复水体也是一条的技术路线，即利用微生物菌群吸附、转化或降解水环境污染物，实现水环境净化和生态效应恢复。

但是，由于各地的水文水质复杂，现有单一的水生植物浮床或微生物修复技术，在河道污水治理的实际使用时难于达到预想的生物处理效果，且成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题，提供一种可适用于河流、湖泊等水域富营养化治理的水生植物-微生物修复技术交替串联布设的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案；

一种利用水生植物-微生物联合修复富养化水体的方法，包括以下步骤：

对水域进行清理：通过人工打捞的方式，除去水面上的各种漂浮异物，同时保留水体自生植物；

水生植物微生物联合净化段：采取水生植物浮床立体构筑，将水体自生植物和人工引入水生植物，通过人为固定和修葺，布置于水体之中，形成具有一定宽度并横贯水域的带状植物网墙；

好氧微生物修复段：将驯化后的微生物菌群均匀置于紧邻水生植物微生物联合净化段的下游水域，微生物菌群具有一定的宽度且横贯水体，同时底部进行曝气，增加水域水体溶解氧；

水生植物微生物联合净化段与好氧微生物修复段串联布置：沿着水域中水流方向多次重复上述步骤依次往复布置，使得水域中形成连续批次的净化体系。

在上述技术方案中，所述水生植物包括：挺水植物、漂浮植物、浮叶植物和沉水植物，所述挺水植物根茎生于底泥中，植物体上部挺出水面，所述漂浮植物的植物体完全漂浮于水面，所述浮叶植物根茎生于底泥，叶漂浮于水面，所述沉水植物的植物体完全沉于水气界面以下，根扎于底泥或漂浮于水中。

在上述技术方案中，浮床为立体围栏结构，利用挺水植物、漂浮植物、浮叶植物和沉水植物合理搭配布设。

在上述技术方案中，所述驯化后的微生物菌群采用城市污水处理厂活性污泥及硝化细菌、光合细菌菌剂，并将这两类菌体进行混合与驯化。

在上述技术方案中，所述好氧微生物菌群的驯化过程为：

首先，在实验室条件下将微生物置于河道待净化原水中进行驯化；

其次，待各关键微生物生长成熟后，一部分微生物引入生物质填料继续做挂膜培养，另一部分与河道底泥进行混合驯化；

最后，将微生物挂膜成功的生物质填料利用绳索和网状物按水体空间合理分层布设到水域中；与水域底泥混合后的微生物同样均匀布施于水体中，实现具有一定宽度并横贯水体。

在上述技术方案中，所述曝气采用人工曝气。

在上述技术方案中，所述水生植物微生物联合净化段与好氧微生物修复段自水域的上游往下游方向往复交替串联布设，其中水生植物微生物联合净化段，可形成缺氧甚至厌氧环境，水生植物与水体厌氧/缺氧微生物、原生动物、鱼类等共生，有利于脱氮和磷的释放；好氧微生物修复段则利用人工曝气，增加河道水体溶解氧，形成富氧环境，有利于去除BOD和磷的吸收。如此，通过交替布设形成类似A/O或A/A/O的复式串联工艺，即A/O/A/O…或A/A/O/A/A/O…工艺。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）该方法可充分利用河道纵向延展长度、空间维度，将水生植物微生物联合净化段与好氧微生物修复段沿河依次交替布设，可形成复式（根据水体污染情况合理设置）串联式类似A/O或类似A/A/O等工艺，能够最大化去除水体中超标的COD、N、P及其他有机物质，达到最优净化水体的目的；

（2）该生物联合修复技术主要利用太阳能和水体自流动能作为驱动力，能耗小，费用省；

（3）通过对因水体富营养化泛滥的水生植物进行人为规划与功能利用，在提高水体自净能力的同时达到美化效果；

（4）同时，还可将水生植物定期收集，用于饲料加工等资源化利用。

总之，本发明在最大化净化水质的同时可提高水体的自净能力，还兼具美化水体的效果，不产生二次污染，能耗最低，成本低廉，兼具环保、节能和资源化的特色；还可与当前正在推广执行的河长制、湖长制相结合，最大限度的推进水体富营养化修复的进展。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的布设示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本方法的核心是将水生植物与微生物修复手段交替串联布设，其中：水生植物修复段通过立体空间构筑，可形成缺氧或厌氧环境；微生物修复段则利用底部曝气，增加河道水体溶解氧，形成富氧环境；如此，将这两种修复措施沿河合理交替布设，形成串联式类似A/O或类似A/A/O等工艺，可同时去除水体中超标的COD、N、P及有机物等。

具体包括如下步骤：

a.河道清理，通过人工打捞，除去水面各种漂浮异物，同时保留水体自生植物；

b.水生植物微生物联合净化段：采取水生植物浮床立体构筑，将水体自生水葫芦等水生植物+人工引入水生植物，通过人为固定和修葺，合理布置于水体之中，形成具有一定宽度并横贯河道的带状植物网墙；

c.好氧微生物修复段：首先利用污水处理厂活性污泥或复合微生物固体颗粒驯化培养微生物菌群，并将驯化后菌群均匀置于紧邻水生植物微生物联合净化段的下游水域，要求具有一定宽度且横贯水体，同时底部适度曝气，增加河道水体溶解氧；

d.水生植物微生物联合净化段+好氧微生物修复段串联布置，沿河道水域将步骤b与步骤c依次往复布置，形成连续批次的净化体系。

所述步骤b中的水生植物为挺水植物、漂浮植物、浮叶植物和沉水植物，其中：

挺水植物：根茎生于底泥中，植物体上部挺出水面，具有修复能力的主要有芦苇、香蒲等；

漂浮植物：植物体完全漂浮于水面，具有特化的适应漂浮生活的组织结构，常用于修复水体的主要有凤眼莲、浮萍、黄花水龙等；

浮叶植物：根茎生于底泥，叶漂浮于水面，常用于修复水体的主要有睡莲、蒋菜；

沉水植物：植物体完全沉于水气界面以下，根扎于底泥或漂浮于水中，常用于修复水体研究的主要有黑藻、金鱼藻、狐尾藻、伊乐藻。

所述步骤b中浮床为立体围栏结构，利用挺水植物、漂浮植物、浮叶植物和沉水植物合理搭配布设，构建厌氧/缺氧环境，具有一定宽度并横贯水体自上而下的全方位立体生态净化系统。

所述水生植物构建的立体生态净化系统中，除利用水生植物吸收或降解水中有机物、含氮含磷污染物的同时，还可通过自生厌氧细菌和浮游动物吸收及分解将水中污染物净化的活动。

所述水生植物可定期收割回收，在保证水体净化功能、美化效果的前提下，回收植物可用作肥料或加工为饲料。

所述步骤c中微生物选取自城市污水处理厂活性污泥及硝化细菌、光合细菌菌剂，并将这两类菌体进行混合与驯化。首先，在实验室条件下将微生物置于河道待净化原水中进行驯化；其次，待各关键微生物生长成熟后，一部分微生物引入生物质填料继续做挂膜培养，另一部分与河道底泥进行混合驯化；最后，将微生物挂膜成功的生物质填料利用绳索和网状物按水体空间合理分层布设到河道中；与河道底泥混合后的微生物同样均匀布施于水体中，实现具有一定宽度并横贯水体。

所述步骤c中曝气设置采用人工曝气。其中，人工曝气模仿污水处理厂生化池曝气方式。

所述步骤d中将步骤b、c中所述的水生植物微生物联合净化段与好氧微生物修复段循河道水流方向即自上游往下游方向往复交替串联布设，其中：水生植物微生物联合净化段，形成缺氧环境，在实现植物净化水体的同时，可发生厌氧微生物进行反硝化反应，促进水中氮的去除效果；微生物修复段则利用人工曝气，增加河道水体溶解氧，形成富氧环境。

Claims (7)

1.一种利用水生植物-微生物联合修复富养化水体的方法，其特征在于包括以下步骤：

对水域进行清理：通过人工打捞的方式，除去水面上的各种漂浮异物，同时保留水体自生植物；

水生植物微生物联合净化段：采取水生植物浮床立体构筑，将水体自生植物和人工引入水生植物，通过人为固定和修葺，布置于水体之中，形成具有一定宽度并横贯水域的带状植物网墙；

好氧微生物修复段：将驯化后的微生物菌群均匀置于紧邻水生植物微生物联合净化段的下游水域，微生物菌群具有一定的宽度且横贯水体，同时底部进行曝气，增加水域水体溶解氧；

水生植物微生物联合净化段与好氧微生物修复段串联布置：沿着水域中水流方向多次重复上述步骤依次往复布置，使得水域中形成连续批次的净化体系。

2.根据权利要求1所述的一种利用水生植物-微生物联合修复富养化水体的方法，其特征在于所述水生植物包括：挺水植物、漂浮植物、浮叶植物和沉水植物，所述挺水植物根茎生于底泥中，植物体上部挺出水面，所述漂浮植物的植物体完全漂浮于水面，所述浮叶植物根茎生于底泥，叶漂浮于水面，所述沉水植物的植物体完全沉于水气界面以下，根扎于底泥或漂浮于水中。

3.根据权利要求2所述的一种利用水生植物-微生物联合修复富养化水体的方法，其特征在于浮床为立体围栏结构，利用挺水植物、漂浮植物、浮叶植物和沉水植物合理搭配布设，营造厌氧或缺氧环境，实现厌氧或缺氧细菌与水生植物、原生动物等的共生环境。

4.根据权利要求1所述的一种利用水生植物-微生物联合修复富养化水体的方法，其特征在于所述驯化后的微生物菌群采用硝化细菌、亚硝化细菌、光合细菌菌剂等，且可将几类类菌剂进行混合与驯化。

5.根据权利要求4所述的一种利用水生植物-微生物联合修复富养化水体的方法，其特征在于所述好氧微生物菌群的驯化过程为：

首先，在实验室条件下将微生物置于河道待净化原水中进行驯化；

其次，待各关键微生物生长成熟后，一部分微生物引入生物质填料继续做挂膜培养，另一部分与河道底泥进行混合驯化；

最后，将微生物挂膜成功的生物质填料利用绳索和网状物按水体空间合理分层布设到水域中；与水域底泥混合后的微生物同样均匀布施于水体中，实现具有一定宽度并横贯水体。

6.根据权利要求1所述的一种利用水生植物-微生物联合修复富养化水体的方法，其特征在于所述曝气采用人工曝气。

7.根据权利要求1所述的一种利用水生植物-微生物联合修复富养化水体的方法，其特征在于所述水生植物微生物联合净化段与好氧微生物修复段自水域的上游往下游方向往复交替串联布设，其中水生植物微生物联合净化段，形成缺氧环境，可发生厌氧微生物进行反硝化反应，微生物修复段则利用人工曝气，增加河道水体溶解氧，形成富氧环境。