CN109796081A - 一种用于黑臭水体的生态修复系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于黑臭水体的生态修复系统及方法，该生态修复系统包括能够漂浮在水面之上的人工生态浮床，所述生态浮床上固定有多种水生植物，且所述生态浮床的下方悬挂有碳纤维填料，另所述生态浮床的下方设有位于黑臭水体底部的曝气管；所述曝气管的一端与微纳米气泡发生器连接。本发明提供的用于黑臭水体的生态修复系统，结构简单，使用方便，便于维护，能耗低，能够迅速提高水体中的溶解氧和氧化还原电位，并在水生植物和填料中微生物的协同作用下，净化水体的有机污染物，同时，为多种水生动物提供避难场所、索饵场等栖息场地，促进水生生物多样性，增强水体自净能力，提高水体透明度，消除水体异味。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于黑臭水体的生态修复系统及方法，属于生态修复技术领域。
背景技术
随着城市发展进程的加快与人口的急剧增长，大量污染物产生并排入河湖水体中，造成水环境污染。水体黑臭是水体有机污染的一种极端现象。黑臭水体从形成机理上，主要是在缺氧或厌氧状况下，水体内有机污染物发生系列物理、化学、生物作用的结果，水体溶解氧显著降低，导致水体发黑发臭。研究表明当认为水体中当DO＜2.0mg·L-1时，表示河流处于黑臭状态。随着城乡居民对河湖亲水性生活环境需求加大，黑臭水体问题也越来越受到广泛关注，研究与开展一种黑臭水体生态修复系统变得尤为重要。目前的浮床技术针对氮磷、有机物等污染物有一定作用，对于影响水体透明度指标(黑臭中黑的主要成因)尚无有效的解决对策。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于黑臭水体的生态修复系统及方法，其具有修复效率高、维护成本低、简便美观的特点。
为了达成上述的目的，本发明提供一种用于黑臭水体的生态修复系统，包括能够漂浮在水面之上的人工生态浮床，所述生态浮床上固定有多种水生植物，且所述生态浮床的下方悬挂有碳纤维填料，另所述生态浮床的下方设有位于黑臭水体底部的曝气管；所述曝气管的一端与微纳米气泡发生装置连接。
进一步地，其中所述生态浮床包括多个悬浮的浮岛种植器，所述浮床种植器的形状为方形或者圆形。
进一步地，其中所述生态浮床由多个浮岛种植器组装而成。
进一步地，其中所述浮床种植器之间开设有可用于组装和拆卸的孔或卡槽。
进一步地，其中所述浮床种植器之间通过钢丝、缆绳、螺栓或卡扣连接。
进一步地，其中所述浮床种植器通过钢丝、缆绳、螺栓或卡扣与岸上物体固定连接。
进一步地，其中所述生态浮床包括垂直向下固定在浮板下面的碳纤维填料。
进一步地，其中所述碳纤维填料包括钢丝与固定于所述钢丝上的碳纤维束；所述水生植物的根系和碳纤维填料形成生物膜区。
进一步地，其中所述曝气管的另一端通过钢丝悬挂在所述生态浮床的框架上，且所述曝气管包括主管和支管，所述主管与纳米曝气机相连，所述支管设于主管两侧，呈“丰”字结构，所述曝气管上分布有多个曝气孔。
进一步地，其中所述微纳米气泡发生装置与太阳能发电装置连接，所述太阳能发电装置通过将光能转化成电能，贮存于配套的电机中，用于微纳米气泡发生器向水体中曝气所需要的动力。
为了达成上述的目的，本发明提供一种用于黑臭水体的生态修复方法，包括以下步骤：
将上述的生态修复系统放置于黑臭水体中，所述生态浮床上的水生植物通过根系吸收水体中氮磷等污染物，同时生态浮床下方悬挂的碳纤维填料表面吸附大量微生物以形成微生物膜，其中的好氧微生物和原生动物以及后生动物等对水体中有机物进行吸附和降解，进一步净化水体；所述微纳米气泡发生装置产生微纳米级气泡对浮床底部进行曝气充氧，一方面曝气产生的气浮作用，将水中细小悬浮颗粒带入所述生态浮床的生物膜区进一步净化，另一方面微纳米气泡相对普通气泡具有停留时间长、氧化性能好，能够进一步对水体中有机物进行去除。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的用于黑臭水体的生态修复系统，可以对黑臭水体进行高效复氧，增强水体溶解氧量，利用碳纤维填料表面的微生物膜高效除去水体中有机污染物，全方位、多层次地进行修复，增强水体透明度和自净能力，其修复效率高，且便于维护。
2、本发明提供的用于黑臭水体的生态修复方法，利用纳米级气泡曝气产生的气浮作用，将水中细小悬浮颗粒带入生态浮床的生物膜区进一步净化，极大提高了水体透明度，能够在短时间内消除黑臭。
3、本发明提供的用于黑臭水体的生态修复系统，结构简单，使用方便，便于维护，能耗低，能够迅速提高水体中的溶解氧和氧化还原电位，并在水生植物和填料中微生物的协同作用下，净化水体的有机污染物，同时，为多种水生动物提供避难场所、索饵场等栖息场地，促进水生生物多样性，增强水体自净能力，提高水体透明度，消除水体异味。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图；
图2为本发明一个实施例的浮岛种植器的俯视图；
图3为本发明一个实施例的微纳米曝气管俯视图；
其中：1、生态浮床；2、水生植物；21、浮岛种植器；22、种植孔；3、支撑钢丝；4、碳纤维束；5、曝气孔；6、微纳米气泡；7、曝气管；71、支管；8、微纳米气泡发生器；9、缆绳；10、太阳能发电机。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护范围内。
如图1所示，一种用于黑臭水体的生态修复系统，包括能够漂浮在水面之上的人工生态浮床1，所述生态浮床1上固定有多种水生植物2，且所述生态浮床1的下方悬挂有生态碳纤维填料，另所述生态浮床1的下方设有位于黑臭水体底部的曝气管7；所述曝气管7上设有多个曝气孔5，曝气孔5的上端附着有系网膜，防止沉积物对曝气孔的堵塞；所述曝气管7的一端连接固定在岸上的微纳米气泡发生装置，当打开微纳米气泡发生装置后，曝气孔向水体中发射微纳米气泡6，增强水体中溶解氧的浓度和气泡停留时间。
图2所示，生态浮床1包括多个悬浮的浮岛种植器21，其中间开设有种植孔22，水生植物种植在种植孔22中并进行固定，植物根系浸泡在水体中，水生植物不仅可解决水面景观问题，而且植物的叶面通过光合作用，将产生的氧气通过根系输送到水体中，进一步提高水体的溶氧量，浸没于水体中的植物根系也可吸收部分水体中的氮磷等营养盐，进一步净化水体。
所述生态浮床整体上由多个浮岛种植器组装而成，浮床种植器可为方形或者圆形，便于根据修复地点的地理条件决定浮床的大小。所述浮床种植器之间开设有可用于组装和拆卸的孔或卡槽；所述浮床种植器之间通过钢丝、缆绳9、螺栓或卡扣连接，在此不做具体限定。所述浮床种植器通过钢丝、缆绳9、螺栓或卡扣与岸上物体固定连接，在本实施例中优选为使用缆绳9；当通过钢丝、缆绳9与岸上物体固定连接时，钢丝或缆绳9的长度大于最高水位或最低水位与常水位差值的1.5倍，以保证浮床能够随着水位高低而自动调节，避免水位过高，淹没浮床；或水位过低，浮床植物接触不到水面，确保浮床载体的稳定性。
其中，生态浮床1包括垂直向下固定在浮板下面的碳纤维填料，碳纤维填料包括支撑钢丝3与固定在支撑钢丝3上的碳纤维束4，以确保各碳纤维填料之间保持相互独立，防止因曝气出现缠绕现象。
如图3所示，曝气管7的另一端通过钢丝悬挂在所述生态浮床1的框架上，其包括主管和支管71，主管与纳米曝气机相连，支管71设于主管两侧，呈“丰”字结构，曝气管7上开设有多个曝气孔5，曝气孔5的上端附着有细网膜，防止沉积物对曝气孔的堵塞，曝气管上分布有多个曝气孔5。
微纳米气泡发生装置与太阳能发电装置连接，所述太阳能发电装置通过将光能转化成电能，贮存于与太阳能发电装置配套的电机中，用于微纳米气泡发生器向水体中曝气所需要的动力。在本实施例中，所述微纳米气泡发生装置可以为微纳米气泡发生器8，其具体结构为本领域的公知技术，在此不再赘述；所述太阳能发电装置可以为太阳能发电机10，其具体结构为本领域的公知技术，在此不再赘述。
将上述的生态修复系统放置于黑臭水体中，所述生态浮床1上的水生植物通过根系吸收水体中氮磷等污染物，同时生态浮床1的下方悬挂的碳纤维填料表面吸附大量微生物以形成微生物膜，其中的好氧微生物和原生动物以及后生动物等对水体中有机物进行吸附和降解，进一步净化水体；所述微纳米气泡发生装置产生微纳米级气泡对生态浮床1的底部进行曝气充氧，一方面曝气产生的气浮作用，将水中细小悬浮颗粒带入生态浮床1的生物膜区(由水生植物的根系和碳纤维填料形成)进一步净化，另一方面微纳米气泡相对普通气泡具有停留时间长、氧化性能好，能够进一步对水体中有机物进行去除，从而提高了水体透明度，降低有机污染物浓度，在短时间内消除水体黑臭。
本发明在北方某城市一条缓流型河流中进行了试验，试验前对河流水体进行了检测，溶解氧浓度为1.2mg/L，COD为56.4mg/L，氨氮为12.42mg/L，TP为1.4mg/L，水体呈现黑臭状态，水中基本无鱼类。本发明实施后1天后和一周后分别对河流水质进行监测，结果表明，水体溶解氧浓度上升至6-12mg/L，COD浓度下降到31.2mg/L，氨氮浓度下降到1.37mg/L，TP浓度下降到0.4mg/L，试验区水体基本满足水功能区标准。从感官上，水体透明度增加，水体异味减弱甚至消失，水体中可见多种鱼类。
综上，本发明用于黑臭水体生态修复的系统及方法可以对黑臭水体进行高效复氧，增强水体溶解氧量，利用生物膜高效除去水体中有机污染物，全方位、多层次地进行修复，增强水体透明度和自净能力，其修复效率高，且便于维护。
Claims (10)
1.一种用于黑臭水体的生态修复系统，其特征在于，包括能够漂浮在水面之上的人工生态浮床，所述生态浮床上固定有多种水生植物，且所述生态浮床的下方悬挂有碳纤维填料，另所述生态浮床的下方设有位于黑臭水体底部的曝气管；所述曝气管的一端与微纳米气泡发生装置连接。
2.根据权利要求1所述的用于黑臭水体的生态修复系统，其特征在于，所述生态浮床包括多个悬浮的浮岛种植器，所述浮床种植器的形状为方形或者圆形。
3.根据权利要求2所述的用于黑臭水体的生态修复系统，其特征在于，所述生态浮床由多个浮岛种植器组装而成。
4.根据权利要求3所述的用于黑臭水体的生态修复系统，其特征在于，所述浮床种植器之间开设有可用于组装和拆卸的孔或卡槽。
5.根据权利要求4所述的用于黑臭水体的生态修复系统，其特征在于，述浮床种植器之间通过钢丝、缆绳、螺栓或卡扣连接；所述浮床种植器通过钢丝、缆绳、螺栓或卡扣与岸上物体固定连接。
6.根据权利要求1所述的用于黑臭水体的生态修复系统，其特征在于，所述生态浮床包括垂直向下固定在浮板下面的碳纤维填料。
7.根据权利要求6所述的用于黑臭水体的生态修复系统，其特征在于，所述碳纤维填料包括钢丝与固定于所述钢丝上的碳纤维束；所述水生植物的根系和碳纤维填料形成生物膜区。
8.根据权利要求1所述的用于黑臭水体的生态修复系统，其特征在于，所述曝气管的另一端通过钢丝悬挂在所述生态浮床的框架上，且所述曝气管包括主管和支管，所述主管与纳米曝气机相连，所述支管设于主管两侧，呈“丰”字结构，所述曝气管上分布有多个曝气孔。
9.根据权利要求1所述的用于黑臭水体的生态修复系统，其特征在于，所述微纳米气泡发生装置与太阳能发电装置连接。
10.一种用于黑臭水体的生态修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
将权利要求1-9任一项所述的生态修复系统放置于黑臭水体中，所述生态浮床上的水生植物通过根系吸收水体中包括氮磷的污染物，同时生态浮床下方悬挂的碳纤维填料表面吸附大量微生物以形成微生物膜，其中的好氧微生物和原生动物以及后生动物对水体中有机物进行吸附和降解，进一步净化水体；所述微纳米气泡发生装置产生微纳米级气泡对生态浮床底部进行曝气充氧，一方面曝气产生的气浮作用，将水中细小悬浮颗粒带入所述生态浮床的生物膜区进一步净化，另一方面微纳米气泡相对普通气泡具有停留时间长、氧化性能好，能够进一步对水体中有机物进行去除。
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