CN109987710A - 用于水体黑臭治理及水质提升的索状生态水链 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于河流、湖泊、水库、河口及海湾黑臭污染治理及生态修复、水质提升的索状生态水链，包括沉水植物、微生物载体、微生物光源和柔性曝气管；沿索状水链布设人工光源和曝气管，补充自然光照不足、加强植物的光合作用及增加水体溶解氧，通过水链曝气产生扰动使悬浮于水体中的污染物能均匀分布，为植物及微生物提供处理富营养水体的条件，并扩大水体增氧范围；索状水链中植入微生物菌，作为沉水植物生长附着物，沉水植物与微生物协同作用，吸附、降解水体中氮磷富营养物质及有机污染物，消除水体黑臭，为水生动物提供栖息环境，建立水体生态系统，加快恢复水体环境容量及自净能力。
Description
技术领域
本发明涉及生态环境工程技术领域，以及自然及人工河道、湖泊的生态重建与恢复技术领域，是一种用于河流、湖泊、水库、河口及海湾黑臭污染治理及生态修复的索状生态水链。
背景技术
随着工业的飞速发展和城市化进程的加快，湖泊、河流等水体的污染日益加剧，城市中大量的水体已呈黑臭或富营养化状态，水资源短缺逐渐成为现代社会亟待解决的重要问题。
沉水植物在生长过程中会吸收水体中的营养物质（如氮、磷等），因此在水生生态系统中起着重要的作用。针对富营养化的河流、湖泊、湿地，可采用每年有计划地收割沉水植物的方式转移水体中过量的营养物质，对缓解水体富营养化起到积极作用；此外，沉水植物给水生动物提供更多的生活栖息和隐蔽场所，植物幼嫩部分又可供水生动物摄食，还可以增加水中的溶氧、净化水质，改善整个水生生态系统。因此，沉水植物在水生态修复尤其是提高水的能见度和景观营造方面的作用日益受到人们的重视。
但是目前沉水植物净化河道技术存在以下问题：1）一般种植需在河道排水、清淤后进行人工栽培，成本较高；2）栽培方式有抛种、抛苗等，在河道存量或增量污染超过其纳污及耐污能力的范围后，其维护要求高，在行洪河道或季节性河、湖等不适宜该种植方式；3）沉水植物对于硬化河床不适宜生长；4）植物根系易被底栖水生动物及水流破坏；5）在污染河流、湖泊、水库、河口及海湾中，高含量的悬浮物首先会显著降低水体透明度；其次悬浮物在沉水植物表面附着，限制了入水的光照量，严重影响沉水植物的光合作用及呼吸作用，抑制沉水植物和微生物正常的生长、繁殖，从而影响沉水植物的治理效果并带来次生污染以及降低了水体的自净能力。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种由沉水植物、生物填料组成的索状生态水链，在不妨碍河流、湖泊、水库、河口及海湾行洪的前提下，用于河流、湖泊、水库、河口及海湾黑臭污染治理及生态修复、水质提升，既可在常水位条件下根据水体底部性状和宽度进行模块化安装和收割，也可应用于底部浆砌或无软底泥的水系。具体而言，本发明是这样实现的：
一种用于水体黑臭治理及水质提升的索状生态水链，包括沉水植物、软体动物、微生物载体、光源、柔性曝气管；
所述微生物载体至少包括一股柔性纤维（尼龙或棉麻），柔性曝气管和光源均缠绕在微生物载体外侧，沉水植物根系固着于微生物载体内，微生物吸附于微生物载体上。
处于壮苗期的沉水植物种植于生物填料内，种植密度根据所种植物类型而定，沉水植物穿过微生物载体向外生长；
所述微生物载体中的微生物包括乳酸菌、酵母菌、球菌、放线菌、光合细菌、硝化细菌、反硝化细菌中的一种或多种；这些微生物可以为市售菌种，可以参考以下文献获得：吴霞,谢悦波. 直接投菌法在城市重污染河流治理中的应用研究[J]. 环境工程学报, 2014, 8(8):3331～3336；或者，宋雅静, 谢悦波, 黄小丹. 本源微生物菌剂修复城市污染河流[J]. 环境工程学报, 2012, 6(7):2173～2177；或者，范荣亮, 谢悦波, Yudianto D,等.复合微生物菌剂及酶制剂治理湖泊蓝藻的研究[J]. 水电能源科学, 2010(2):35～37；或者，聂秋月, 谢悦波, 庄景,等. 高效微生物治理蓝藻实验[J]. 世界科技研究与发展,2008, 30(4):430～432；或者，王平, 吴晓芙, 李科林,等. 应用有效微生物群（EM）处理富营养化源水试验研究[J]. 环境科学研究, 2004,17(3):39～43）。
进一步，本发明所述用于水体黑臭治理及水质提升的索状生态水链中，微生物载体中微生物菌含量为2.0×108CFU/ml～3.0×109CFU/ml。
进一步，本发明所述用于水体黑臭治理及水质提升的索状生态水链中，所述沉水植物至少包括黑藻、穗花狐尾藻、蓖齿眼子菜、水盾草、苦草、竹叶眼子菜中的一种；这些植物的生长时期是壮苗期，种植密度黑藻10～15芽/丛、25～36丛/㎡或穗状狐尾藻5～6芽/丛、20～30丛/㎡。
进一步，本发明所述用于水体黑臭治理及水质提升的索状生态水链外绕有PU材质的柔性曝气管，并与曝气装置连接。
进一步，本发明所述用于水体黑臭治理及水质提升的索状生态水链外绕有光源，如LED灯或光纤。
进一步，本发明所述用于水体黑臭治理及水质提升的索状生态水链下方还悬挂有填料，所述填料为球状编织拧结，其材质为尼龙或棉麻；填料内栖息有软体动物（如螺蛳、河蚌），滤食水体中的浮游植物（如藻类）、悬浮有机物、富营养物质等。
进一步，本发明所述用于水体黑臭治理及水质提升的索状生态水链中，所述长度≤1m，便于安装。
本发明提供的索状生态水链可在水深H≥0.5m、水体流速V＜0.9m/s的情况下安装使用，根据水体底部性状和宽度进行模块化安装和收割，也可应用于底部浆砌或无软底泥的水系；其在治理水体中的固定方式：将其在水体横向或纵向安装，通过拉索进行固定，索状生态水链没入水中，最上层离水表面≥0.3m，最底层距河床底部≥0.3m。
具体实施时，还可以在索状生态水链的下方悬挂种植沉水植物，悬挂种植的沉水植物载体采用纤维，使其在水体中竖直方向下垂。上方经铁丝或钢丝将其固定在横向的索状生态水链上。
生物填料与沉水植物的组合悬浮于水体中，增加与水体的接触面积，降解水中有机污染物，具有提升水质、营造水生生态系统的作用；与河床底泥接触时，具有消减有机底泥的效果。
与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
（1）沉水植物及生物填料的结合使用能有效地降低污染负荷，高效地去除水中COD、氨氮和总磷等污染物，并增加水中的溶氧、净化水质，同时，沉水植物的幼嫩部分又可供水生动物摄食，逐步改善水体生态系统，消除水体黑臭，恢复水体自净能力。
（2）生物填料与沉水植物、软体动物的组合，吸附、降解水体中有机污染物和富营养物质，提高了水体治理的效率和效果。
（3）沉水植物种植界面利用纤维做骨架，如生物质纤维、化学纤维及生物等可降解或回收的环保材料，环保、安全，安装简便。
（4）索状生态水链可进行异位保养维护，不影响水体行洪。
（5）安装和对沉水植物的收割、维护简便。
附图说明
图1为本发明索状生态水链示意图；
图2为本发明索状生态水链横向安装示意图；
图3为本发明索状生态水链另一种实施例示意图。
其中，1）沉水植物；2）光源；3）微生物载体；4）曝气软管；5）软体动物；6）填料。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明思想做进一步说明：
实施例中涉及的菌种均为本领域常规菌种，其中：
（1）酵母菌、光合细菌、硝化细菌和反硝化细菌参见以下文献：
吴霞, 谢悦波. 直接投菌法在城市重污染河流治理中的应用研究[J]. 环境工程学报, 2014, 8(8):3331～3336.
宋雅静, 谢悦波, 黄小丹. 本源微生物菌剂修复城市污染河流[J]. 环境工程学报,2012, 6(7):2173～2177.
范荣亮, 谢悦波, Yudianto D,等. 复合微生物菌剂及酶制剂治理湖泊蓝藻的研究[J]. 水电能源科学, 2010(2):35～37.
聂秋月, 谢悦波, 庄景,等. 高效微生物治理蓝藻实验[J]. 世界科技研究与发展,2008, 30(4):430～432.
王平, 吴晓芙, 李科林,等. 应用有效微生物群(EM)处理富营养化源水试验研究[J].环境科学研究, 2004, 17(3):39～43。
（上述参考文献中“谢悦波”与本申请发明人“谢悦波”为同一人）
其他菌种均通过市售途径购买获得。
实施例1 索状生态水链
如图1所示，一种用于水体黑臭治理及水质提升的索状生态水链，包括沉水植物1、光源2、微生物填料3、曝气软管4、软体动物5；所述微生物载体3由化学纤维编织拧结（尼龙）组成，微生物载体直径5～10cm。
处于壮苗期的沉水植物1种植于微生物载体3内，沉水植物1穿过微生物载体3向外生长；本实施例中所种植的沉水植物为黑藻和穗状狐尾藻（均壮苗期），其中，黑藻10～15芽/丛、25～36丛/㎡；穗状狐尾藻5～6芽/丛、20～30丛/㎡；在实际应用中，沉水植物可以根据河道环境，选择黑藻、穗花狐尾藻、蓖齿眼子菜、水盾草、苦草、竹叶眼子菜中的一种或者多种。
本实施例中，索状生态水链长度≤1m；
本实施例中，微生物载体3上附着微生物，微生物包括光合细菌、硝化菌、反硝化菌和酵母菌，菌含量为2.0×108CFU/ml～3.0×109CFU/ml；在具体应用中，可以根据治理地水文环境，选择乳酸菌、酵母菌、球菌、放线菌、光合细菌、硝化细菌、反硝化细菌、褐腐菌和芽孢杆菌中的一种或多种微生物。
实施例2
某底部及护坡硬化的平直黑臭河道，氨氮10.8mg/L，总磷0.5mg/L，水深1.2～1.8m，河宽15～20m，河长1500m，在不影响行洪的情况下，顺水流方向沿河岸两侧安装实施例1获得的索状生态水链（如图1所示），该索状生态水链横向示意图如图2所示，安装深度为0.8～1m，生态水链的安装量为100个/100m，每个长1m，共计1500个，并对治理水域进行造流曝气。
经过两个月的治理及修复，基本消除黑臭，氨氮≤1.0mg/L，总磷≤0.1mg/L，透明度提升。
在具体应用中，还可以在索状生态水链下方还悬挂填料6，如图3所示，填料内6内附着有软体动物，该填料6为球状编织拧结，其材质为尼龙或棉麻；软体动物可以为螺蛳、河蚌任意一种或两种。
本发明所述的实施方式不局限于上述过程，任何人在本发明的启示下，所作出的任何修改、替换和改进等均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于水体黑臭治理及水质提升的索状生态水链，其特征在于，该索状生态水链包括沉水植物、微生物载体、微生物、光源、柔性曝气管；
所述微生物载体至少包括一股柔性纤维，柔性曝气管和光源均缠绕在微生物载体外侧，沉水植物根系固着于微生物载体内，微生物吸附于微生物载体上。
2.根据权利要求1所述用于水体黑臭治理及水质提升的索状生态水链，其特征在于，所述微生物包括乳酸菌、酵母菌、球菌、放线菌、光合细菌、硝化细菌、反硝化细菌、褐腐菌和芽孢杆菌中的一种或多种；微生物菌含量为2.0×108CFU/ml～3.0×109CFU/ml。
3.根据权利要求1所述用于水体黑臭治理及水质提升的索状生态水链，其特征在于，所述沉水植物至少包括黑藻、穗花狐尾藻、蓖齿眼子菜、水盾草、苦草、竹叶眼子菜中的一种。
4.根据权利要求1所述用于水体黑臭治理及水质提升的索状生态水链，其特征在于，所述柔性纤维为尼龙或棉麻。
5.根据权利要求1所述用于水体黑臭治理及水质提升的索状生态水链，其特征在于，所示柔性曝气管为PU材质。
6.根据权利要求1所述用于水体黑臭治理及水质提升的索状生态水链，其特征在于，所述光源为LED灯或光纤。
7.根据权利要求1-6之一所述用于水体黑臭治理及水质提升的索状生态水链，其特征在于，所述索状生态水链下方还悬挂有填料，软体动物附着于填料内；所述填料为球状编织拧结，其材质为尼龙或棉麻。
8.根据权利要求7所述用于水体黑臭治理及水质提升的索状生态水链，其特征在于，所述软体动物包括螺蛳、河蚌中的至少一种。
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