CN109095618A - 一种适用于湖泊与河道污染的生态环境恢复方法 - Google Patents

一种适用于湖泊与河道污染的生态环境恢复方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于湖泊与河道污染的生态环境恢复方法，包括以下步骤，准备原料，原料包括PSBR水质改良剂、生态浮床、水生生态系统、底质改良剂；抛洒PSBR水质改良剂，通过人工抛洒、机械喷洒和膜附着的途径进入到河道或湖泊中，浓度为3‑20ppm；种植生态浮床，组建水生生态系统，水生生态系统由鱼虾、增氧曝气系统组成，其中水生植物包括岸边挺水植物，水底沉水植物；增氧曝气系统由曝气设备和中空纤维ZS挂膜组成，其中曝气设备可分为：涌浪式和推流式；抛洒底质改良剂，施工时可均匀泼洒在河道或湖泊中，浓度为1‑20ppm。本发明水体生态系统建立，恢复迅速，修复时间短，修复水体环境同时还可以净化与绿化环境。

Description

一种适用于湖泊与河道污染的生态环境恢复方法
技术领域
本发明涉及生态环保技术领域，尤其涉及一种适用于湖泊与河道污染的生态环境恢复方法。
背景技术
对于湖泊与河道污染治理而言，目前水体修复主要方法有三大类别，分别是：物理修复法、化学修复法以及生物-生态修复法。物理修复法主要利用当前处理水体污染的物理方法，主要有源头截污、引水冲刷、机械除藻、人工清淤、疏挖底泥等；化学方法，顾名思义，主要是向水体中投放化学药剂以去除水中污染物；而生物-生态修复法主要是利用水生动植物或微生物间的协同作用，增强水体的自我调节、自我净化、自我修复能力，从而加速水体生态系统的恢复。
缺陷：虽然物理与化学方法已经较为成熟的应用在湖泊与河道污染治理中，但是治理过程中采取的物理措施，往往作为水体修复的前置措施，其中应用较为广泛的调水冲污、去除底泥以及渐渐兴起的物理曝气增氧，都是较为耗时耗力耗钱的手段。同样的，化学法由于药剂的使用，在治理中容易引起二次污染，对整个湖泊与河道造成不可逆的影响，所以化学法治理水体污染常见于应急处理中。
此外，物理和化学方法都不能在修复水体的基础上来对整个湖泊或河道的生态系统进行改善，更不可能进行重新构建，单纯的物理和化学方法只能起到延缓水体污染的作用。
为此，本发明提出一种适用于湖泊与河道污染的生态环境恢复方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种适用于湖泊与河道污染的生态环境恢复方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种适用于湖泊与河道污染的生态环境恢复方法，包括以下步骤，
S1，准备原料，原料包括PSBR水质改良剂、生态浮床、水生生态系统、底质改良剂；
S2，抛洒PSBR水质改良剂，通过人工抛洒、机械喷洒和膜附着的途径进入到河道或湖泊中，浓度为3-20ppm；
S3，种植生态浮床，具体步骤如下，在河道或湖泊水面放置栽种有挺水植物和浮水植物的生态浮床，生态浮床覆盖率在10％-15％；
S4，组建水生生态系统，水生生态系统由鱼虾、水生植物、增氧曝气系统组成，其中水生植物包括岸边挺水植物，水底沉水植物；增氧曝气系统由曝气设备和中空纤维ZS挂膜组成，其中曝气设备可分为：涌浪式和推流式；
S5，抛洒底质改良剂，施工时可均匀泼洒在河道或湖泊中，浓度为1-20ppm；
S6，取水分析，根据水质情况继续重复上述操作S1、S2、S3、S4、S5，直到水质符合国家标准。
优选的，所述PSBR水质改良剂包括沼泽红假单胞菌和沼泽红假单胞菌的培养基。
优选的，所述底质改良剂为嗜泥菌固化粒。
优选的，所述生态浮床中所采用的挺水植物为美人蕉、黄菖蒲、千屈菜、旱伞草、鸢尾和芦竹中的任意组合，种植密度为25株/m2；浮水植物为铜钱草、黄花水龙、聚草和莲子草中的任意组合，种植密度为50株/m2。
优选的，所述岸边挺水植物包括水芹、再力花、美人蕉、黄菖蒲和旱伞草中的任意组合；水底沉水植物为伊乐藻、金鱼藻、黑藻、菹草和苦草，覆盖水底面积达50-60％；鱼虾包括黑鱼、鲢鱼和青虾。
优选的，所述生态浮床包括1块圆心与6块半圆，其尺寸大小由河道或湖面宽度进行调节，PVC管材包裹固定成圆心，内由长度为33公分的正方形浮床单体组成，以9块为一组，大小为1m2，由高分子材质植物载体构成浮岛挺水植物种植槽，用以种植挺水植物，所选择的植物品种有美人蕉、黄菖蒲、千屈菜、旱伞草、鸢尾和芦竹；浮水植物种植在半圆区域，半圆尺寸大小依圆心而定，由PVC管材做成，水下用聚乙烯网兜包围，所选择的植物品种有铜钱草、黄花水龙、聚草和莲子草。
优选的，增氧曝气系统采用涌浪式曝气，通过电机带动水下叶轮旋转，将下层水提升带到上层携带氧气返回湖中，水下叶轮的巨大扭矩带动大范围水体流动以及搅动表层水体，为水体提供了极高的增氧率，适用于除浅水区外的其他水域。
优选的，中空纤维ZS挂膜包括ZS膜组件、膜组件架、气体管路和鼓风机，每个ZS膜组件上有若干根ZS膜丝，氧气由每根膜丝扩散到河水中，提高水体溶解氧，同时每根膜丝上也会富集微生物膜，为水中微生物提供一个能供给高溶解氧的载体，结合ZS挂膜本身特性，利于污染物快速降解，保持水体自净能力。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、环保，没有二次污染；
2、PSBR水质改良剂将水中各种污染物质转化为浮游生物被鱼摄食，最终转化成为人类食物，加速水体自净；
3、水体生态系统建立，恢复迅速，修复时间短，修复水体环境同时还可以净化与绿化环境；
4、与物理化学法相比，微生物技术在污染物的转化过程不需要高温高压，在温和的条件下，经过腐生转化，即可高效并相对彻底完成。微生物处理不仅能去除有机物、病原体、有害物质，还能去除臭味，提高透明度，降低色度等，处理效果明显，后续效果明显，治理完成后即使不维护，水质也可稳定在一年左右。效果好，成本低；
5、将不同的功能微生物集成于中空纤维ZS挂膜表面，不仅能够处理常规污水，而且能够利用特种微生物处理特种及难降解废水；
6、综合工程投资较少，自动化过程控制；动力能耗低，操作成本低；设备紧凑，组合灵活，容易维护，方便改建扩建。
附图说明
图1为本发明提出的一种适用于湖泊与河道污染的生态环境恢复方法的原理框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，一种适用于湖泊与河道污染的生态环境恢复方法，包括以下步骤，
S1，准备原料，原料包括PSBR水质改良剂、生态浮床、水生生态系统、底质改良剂；
S2，抛洒PSBR水质改良剂，通过人工抛洒、机械喷洒和膜附着的途径进入到河道或湖泊中，浓度为3-20ppm；
S3，种植生态浮床，具体步骤如下，在河道或湖泊水面放置栽种有挺水植物和浮水植物的生态浮床，生态浮床覆盖率在10％-15％；
S4，组建水生生态系统，水生生态系统由鱼虾、水生植物、增氧曝气系统组成，其中水生植物包括岸边挺水植物，水底沉水植物；增氧曝气系统由曝气设备和中空纤维ZS挂膜组成，其中曝气设备可分为：涌浪式和推流式；
S5，抛洒底质改良剂，施工时可均匀泼洒在河道或湖泊中，浓度为1-20ppm；
S6，取水分析，根据水质情况继续重复上述操作S1、S2、S3、S4、S5，直到水质符合国家标准。
本实施方式中，所述PSBR水质改良剂包括沼泽红假单胞菌和沼泽红假单胞菌的培养基。
本实施方式中，所述底质改良剂为嗜泥菌固化粒。
本实施方式中，所述生态浮床中所采用的挺水植物为美人蕉、黄菖蒲、千屈菜、旱伞草、鸢尾和芦竹中的任意组合，种植密度为25株/m2；浮水植物为铜钱草、黄花水龙、聚草和莲子草中的任意组合，种植密度为50株/m2。
本实施方式中，所述岸边挺水植物包括水芹、再力花、美人蕉、黄菖蒲和旱伞草中的任意组合；水底沉水植物为伊乐藻、金鱼藻、黑藻、菹草和苦草，覆盖水底面积达50-60％；鱼虾包括黑鱼、鲢鱼和青虾。
本实施方式中，所述生态浮床包括1块圆心与6块半圆，其尺寸大小由河道或湖面宽度进行调节，PVC管材包裹固定成圆心，内由长度为33公分的正方形浮床单体组成，以9块为一组，大小为1m2，由高分子材质植物载体构成浮岛挺水植物种植槽，用以种植挺水植物，所选择的植物品种有美人蕉、黄菖蒲、千屈菜、旱伞草、鸢尾和芦竹；浮水植物种植在半圆区域，半圆尺寸大小依圆心而定，由PVC管材做成，水下用聚乙烯网兜包围，所选择的植物品种有铜钱草、黄花水龙、聚草和莲子草。
本实施方式中，增氧曝气系统采用涌浪式曝气，通过电机带动水下叶轮旋转，将下层水提升带到上层携带氧气返回湖中，水下叶轮的巨大扭矩带动大范围水体流动以及搅动表层水体，为水体提供了极高的增氧率，适用于除浅水区外的其他水域。
本实施方式中，中空纤维ZS挂膜包括ZS膜组件、膜组件架、气体管路和鼓风机，每个ZS膜组件上有若干根ZS膜丝，氧气由每根膜丝扩散到河水中，提高水体溶解氧，同时每根膜丝上也会富集微生物膜，为水中微生物提供一个能供给高溶解氧的载体，结合ZS挂膜本身特性，利于污染物快速降解，保持水体自净能力。
本发明中，PSBR水质改良剂是地球上最早出现具有原始光能合成体系的原核生物，它与其他光和生物一起构成了自然界生态系统中的原始生产者，在自然界的物质转化中起到重要作用。利用PSBR水质改良剂在生长过程不受水中溶解氧限制的特点，PSBR在快速繁殖过程中并不需要氧气，但是却消耗吸收水体中的耗氧因子，从而提高水体的溶解氧。通过调节不同的代谢途径，以污染水域中有机或无机态的氮、磷、硫、碳等为营养进行增殖后，一方面通过直接腐生转化，切断污染耐受力极强、鱼类难以消化的蓝藻的营养供给；另一方面，快速增殖的PSBR水质改良剂可作为浮游动物的优质饵料被消耗，以浮游生物为食的鱼虾类也可稳定增产，从而有助于建立一个快速的食物链，加快污染水域的物质循环，增进水体的自净能力。
水质改良剂可以轻易的附着在纤维膜上，污水在中空纤维ZS挂膜周围流动时，水体中的污染物在浓度差的驱动和吸附等作用下进入膜内，并经过生物代谢和增殖被水质改良剂利用，使水体中的污染物在膜上或分解成无机代谢产物，从而达到对水体的净化过程。此外水分子可以透过壁膜进行流动，该膜在水体流动性较强的河道与湖泊适用性更强。
采用挺水植物与浮水植物组成的水生植物及生态浮床的植物修复技术，利用水生植物发达的根系吸收、吸附等作用，达到消解氮、磷和净化水质的作用。与此同时，利用净水微生物(硝化细菌、光合细菌、硫化细菌、芽孢杆菌等)在水生植物根系附着、栖生和繁殖，有效加强了如脱氮、磷吸收、分解小分子有机物等净化水体能力。在修复河道水质的基础上，水生植物生态浮床还具有美化水面景观、提供水生生物栖息空间及进行环境教育的作用。
岸边挺水植物与水底沉水植物的种植与水生植物生态浮岛互相映照，因地制宜选取水芹、再力花、美人蕉、黄菖蒲和旱伞草中的任意组合,种植密度为20株/m2；水底沉水植物为伊乐藻、金鱼藻、黑藻、菹草和苦草，以矮生苦草为例，种植密度为100-120株/m2，覆盖水底面积达50-60％。选取与水体环境相适应的沉水水生植物，对水质调控和辅助水生态系统有所提益，不仅可以有效提高水体透明度，增加溶解氧，而且还能降低水体中氮磷含量，消除水底有机物污染和重金属污染等。
水样检测流程：
采样：采水地点的选取根据河道与湖泊具体情况而定，符合《地表水和污水监测技术规范》中的规定，水样采样器的材质和结构符合《水质采样器技术要求》中的规定。
水样检测：水质检测中浊度、色度、pH、温度和溶解氧(DO)等指标作现场测定。总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD5)等指标在水样采集后在分析实验室按照国标进行检测。
结果评价：经过生态-生物修复技术治理后的河道与湖泊水质是否可以消除黑臭，水质是否达到V类水质标准。
治理案例一：
1.河道介绍
外秦淮河(七里街段)河道生态修复，修复前水质状况：水体黑臭、蓝藻暴发，多个检测段监测显示为劣V类水体，基本丧失水体自净能力，河道总长约1.18km。
2.设计内容
(1)以中空纤维ZS挂膜为主导技术，重点消除上游来水、溢流污水口的不利影响，土著微生物高度富集，不随水体流失并逐步净化水质。
(2)运用微生物底质改善剂技术进一步去除河道中氨氮污染物，消减河道底泥，控制内源污染，确保水质达到相应标准。
(3)确保12台造流式曝气设备的正常运行，结合外秦淮河的补水工程，提高水体溶解氧，增强水体自净能力。
(4)提升河道景观环境，包括河道岸坡修复、日常保洁工作、水生动物放养、植物栽培，强化水清岸绿的感官效果。
3.具体实施
(1)本次修复从多角度、多方位对治理河段水质污染区域进行纤维膜的布设，共计14处，其中上游来的污水有两处，分别是古九龙桥下和九孔闸下，由于现场勘查两处来水较多，污染负荷较高，故设计加大所需膜的数量，即膜的布放密度体高；古九龙桥下采用8排膜密集排放，每排膜丝放20组；九孔闸下采用7排膜密集排放，每排膜丝放20组；其余排放口采用1排膜排放，每排膜丝放20组；敷设总面积648m2。
(2)本次修复对外秦淮河七里街段全采取使用船只运载底质改良剂，通过人工在上游约1650m2范围，下游1380m2范围内均匀投放，12个溢流口每个8m2，约96m2，分别三孔桥、九孔闸、红旗桥、各溢流口。每年实施两次，按照每100m3水面投放60kg微生物底质改良剂来计算，即河道每次投放量约为1875kg，每年投放量两次约为3750kg。
(3)考虑到建设用地情况，选择直接在河道上安装曝气机的方式进行充氧，曝气机置于河道中间，漂浮式安装，电控柜位于河道两侧封闭式供电，目前河道上已经安装了12台推流式曝气设备。
(4)本次设计在七里街沿河两边交错均匀种植挺水植物，采用再力花和美人蕉穿插种植，合计栽种1200m2。七里街河段原本水体中有少量草鱼和鲢鱼，但大多体型偏小，对藻类操控力较弱，需要人工补充。本次生态治理工程以鲢鱼、鳙鱼为主，兼有少量其他鱼类。分两次放养，每次放养鱼苗200斤-300斤，并同时投放少量无污染的天然鱼食。
4.水样检测
水质检测中浊度、色度、pH、温度和溶解氧(DO)等指标作现场测定。总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD5)等指标在水样采集后在分析实验室按照国标进行检测。
5.结果分析
经过系统性的生物生态修复，外秦淮河七里街段已经完全消除黑臭，蓝藻全部去除，并且各项监测指标已达到V类水质标准。
治理案例二：
1.湖泊介绍
莫愁湖位于南京市建邺区，公园面积58.36公顷，其中湖面约33.3公顷，绿地率92.24％，湖面标高4米。莫愁湖大面积蓝藻爆发，水华较为严重，底泥较深并且黑臭，河岸边有死鱼，位于北门进口处的湖边右侧蓝藻严重。
2.治理内容
不同的治理阶段，采用不同的投放浓度与投放频次，在全水域投放PSBR多功能水质改良菌，通过该菌的繁殖过程，将过量的氮磷以及其它造成水污染物质的吸收利用，切断蓝藻爆发的物质基础。其次，投放鲢、鳙鱼种50000斤，用于消耗PSBR菌作用下产生的有益浮游动植物，将污染转化成资源，极大的降低水体的污染。沼泽红假单胞菌
第一阶段为应急治理期(4月15日-7月15日)，完成时间为90天。按每次抛洒5吨，每周投放一次，即治理期抛洒总剂量为65吨；与此同时，50000斤鱼种第一个月也应逐步投放到位。
第二阶段为巩固期(7月16日-10月15日)，完成时间为90天，莫愁湖水质达到地表水V类水质。按每次抛洒5吨，每周投放一次，即巩固期抛洒总剂量为52吨。
第三阶段为综合治理期(10月16日-12月31日)，完成时间为75天，为莫愁湖水系综合治理阶段。按每次抛洒4吨，每周投放一次，即综合治理期抛洒总剂量为38.5吨。
3.结果分析
通过对莫愁湖蓝藻的专项治理，莫愁湖水质无异臭味，蓝藻已经完全去除并且不再爆发，经监测莫愁湖水系达到地表水Ⅳ类水质标准。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于湖泊与河道污染的生态环境恢复方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1，准备原料，原料包括PSBR水质改良剂、生态浮床、水生生态系统、底质改良剂；
S2，抛洒PSBR水质改良剂，通过人工抛洒、机械喷洒和膜附着的途径进入到河道或湖泊中，浓度为3-20ppm；
S3，种植生态浮床，具体步骤如下，在河道或湖泊水面放置栽种有挺水植物和浮水植物的生态浮床，生态浮床覆盖率在10％-15％；
S4，组建水生生态系统，水生生态系统由鱼虾、水生植物、增氧曝气系统组成，其中水生植物包括岸边挺水植物，水底沉水植物；增氧曝气系统由曝气设备和中空纤维ZS挂膜组成，其中曝气设备可分为：涌浪式和推流式；
S5，抛洒底质改良剂，施工时可均匀泼洒在河道或湖泊中，浓度为1-20ppm；
S6，取水分析，根据水质情况继续重复上述操作S1、S2、S3、S4、S5，直到水质符合国家标准。
2.根据权利要求1所述的一种适用于湖泊与河道污染的生态环境恢复方法，其特征在于，所述PSBR水质改良剂包括沼泽红假单胞菌和沼泽红假单胞菌的培养基。
3.根据权利要求1所述的一种适用于湖泊与河道污染的生态环境恢复方法，其特征在于，所述底质改良剂为嗜泥菌固化粒。
4.根据权利要求1所述的一种适用于湖泊与河道污染的生态环境恢复方法，其特征在于，所述生态浮床中所采用的挺水植物为美人蕉、黄菖蒲、千屈菜、旱伞草、鸢尾和芦竹中的任意组合，种植密度为25株/m2；浮水植物为铜钱草、黄花水龙、聚草和莲子草中的任意组合，种植密度为50株/m2。
5.根据权利要求1所述的一种适用于湖泊与河道污染的生态环境恢复方法，其特征在于，所述岸边挺水植物包括水芹、再力花、美人蕉、黄菖蒲和旱伞草中的任意组合；水底沉水植物为伊乐藻、金鱼藻、黑藻、菹草和苦草，覆盖水底面积达50-60％；鱼虾包括黑鱼、鲢鱼和青虾。
6.根据权利要求1所述的一种适用于湖泊与河道污染的生态环境恢复方法，其特征在于，所述生态浮床包括1块圆心与6块半圆，其尺寸大小由河道或湖面宽度进行调节，PVC管材包裹固定成圆心，内由长度为33公分的正方形浮床单体组成，以9块为一组，大小为1m2，由高分子材质植物载体构成浮岛挺水植物种植槽，用以种植挺水植物，所选择的植物品种有美人蕉、黄菖蒲、千屈菜、旱伞草、鸢尾和芦竹；浮水植物种植在半圆区域，半圆尺寸大小依圆心而定，由PVC管材做成，水下用聚乙烯网兜包围，所选择的植物品种有铜钱草、黄花水龙、聚草和莲子草。
7.根据权利要求1所述的一种适用于湖泊与河道污染的生态环境恢复方法，其特征在于，增氧曝气系统采用涌浪式曝气，通过电机带动水下叶轮旋转，将下层水提升带到上层携带氧气返回湖中，水下叶轮的巨大扭矩带动大范围水体流动以及搅动表层水体，为水体提供了极高的增氧率，适用于除浅水区外的其他水域。
8.根据权利要求1所述的一种适用于湖泊与河道污染的生态环境恢复方法，其特征在于，中空纤维ZS挂膜包括ZS膜组件、膜组件架、气体管路和鼓风机，每个ZS膜组件上有若干根ZS膜丝，氧气由每根膜丝扩散到河水中，提高水体溶解氧，同时每根膜丝上也会富集微生物膜，为水中微生物提供一个能供给高溶解氧的载体，结合ZS挂膜本身特性，利于污染物快速降解，保持水体自净能力。
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