CN111296121A - 一种净化城市污染河流的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种净化城市污染河流的方法，属于水体生态修复技术领域。本发明通过间隔设置沉水植物浮床和漂浮植物浮床，构建河流两岸条带状分布的挺水植物－沉水植物净化系统，既可以使挺水植物生态浮床生长良好，也可以使沉水植物生态浮床生长良好，挺水植物浮床成为沉水植物浮床运行良好的有力支撑系统，沉水植物浮床可以更好的净化水体，两者相辅相成，将Ⅴ类水净化成Ⅳ类水。通过采用常绿挺水植物和常绿沉水植物，还可以保证一年四季中浮床持续稳定的净化效果，可以更好的美化环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种净化城市污染河流的方法，属于水体生态修复技术领域。
背景技术
目前，我国湖泊、河流、池塘等地表天然水体接受了较多的点源和面源污染，污染较为严重，较易产生水体富营养化现象。治理地表水体污染和富营养化的常见方法包括了水位原位生态修复技术。沉水植物是健康水生态系统的象征，沉水植物恢复是水体原位修复技术的重要组成部分。沉水植物能够较好的吸收水体中氮磷营养物质，沉水植物通过根系泌氧作用可以提高水体中的溶解氧，沉水植物的根、茎、叶可以作为附着微生物的良好栖息场所，促进生物脱氮除磷，沉水植物提供了更为丰富的生态位，促进了水中各种食物链的生长和繁殖，沉水植物还可以向水中释放化感物质进而有效抑制浮游藻类的生长，提高水体透明度。总之，沉水植物是水体健康的重要支撑系统。然而，恢复沉水植物的基本要求之一是水体透明度足够高，在污染地表水体和富营养化水体中，一般水体透明度较低，水下光场无法满足沉水植物生长的需求，沉水植物光合作用受阻，难以直接存活和生长繁殖。沉水植物可以作为水生态系统支撑系统的一部分，但是仅仅依靠沉水植物本身，不足以较好的净化水体，不足以恢复良好的水生生态系统。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种构建净化城市污染河流的两岸条带状相间分布的挺水植物浮床－沉水植物浮床净化系统，其目的旨在提高城市污染河流水质净化效果，修复河流健康水生态系统。该系统既可以使挺水植物生态浮床生长良好，也可以使沉水植物生态浮床生长良好，挺水植物浮床成为沉水植物浮床运行良好的有力支撑系统，沉水植物浮床可以更好的净化水体，两者相辅相成，将Ⅴ类水净化成Ⅳ类水。
本发明的第一个目的是提供一种生态修复系统，所述系统包括沉水植物浮床和挺水植物浮床；所述沉水植物浮床，包括四根钢管、浮球、沉水植物网箱和锚定物，所述浮球与沉水植物网箱相连，所述四根钢管固定在河流底泥中位于沉水植物网箱的四周，锚定物位于沉水植物网箱的下方；所述沉水植物网箱包括刚性网箱、渔网袋、植被种植毯以及覆盖在植被种植毯上方的柔性渔网，所述刚性网箱包围在植被种植毯和柔性渔网外部，所述植被种植毯和柔性渔网的四周均固定在刚性网箱上，所述渔网袋悬挂在刚性网箱的底部且所述渔网袋的四周边缘与刚性网箱相接；所述沉水植物网箱上部四个角和下部四个角分别连接有一个橡皮圈，沉水植物网箱同一竖边上的两个橡皮圈套在同一根钢管上；所述挺水植物浮床包括浮床框架、渔网和填料；所述挺水植物浮床框架为矩形，由多根聚乙烯塑料管首尾相接构成；所述浮床框架下设有渔网，所述渔网固定在浮床框架四周，渔网和浮床框架中间设有填料，所述填料粒径大于渔网孔径。
在本发明的一种实施方式中，所述沉水植物浮床中植被种植毯为环保型植被种植毯，由椰丝纤维制作而成，椰丝纤维耐冲刷效果好、纤维较细、空隙较小、保温较好，所述植被种植毯的厚度为10-20cm。
在本发明的一种实施方式中，所述沉水植物浮床中柔性渔网的网孔直径为(2～5)cm。
在本发明的一种实施方式中，所述沉水植物浮床中橡皮圈为防晒橡皮圈。
在本发明的一种实施方式中，所述沉水植物浮床中浮球为椭球形的防晒浮球，长轴为100-150cm，短轴为30-50cm，可以有效浮起沉重的沉水植物网箱；并被渔网包裹，且所述渔网为沉水植物网箱两侧延伸出的渔网。
在本发明的一种实施方式中，所述沉水植物浮床中锚定物为有一定重量的物体，所述重量能够使得沉水植物网箱浸入水中的深度为60-100cm。
在本发明的一种实施方式中，所述沉水植物浮床中锚定物优选为装有沙子的塑料瓶，可以通过改变塑料瓶的尺寸和沙子的多少来控制其重量，方便易操作，依据放入沉水植物的重量，可以通过调节锚定物的重量，保证浮床浸入水中的深度，一般保证浮床浸没水体60～100cm左右，本装置的锚定物使得沉水植物网箱可以随着水位上升或者下降自我上下调节，不需要感光、人为调节或额外的电动装置调节。
在本发明的一种实施方式中，所述沉水植物浮床中钢管高出水面60-100cm，具体高度可依据河流的最高水位而定。
在本发明的一种实施方式中，所述沉水植物浮床中沉水植物网箱高度为100-150cm，宽为120-180cm，这样即可以保证在透明度较低的河流中，沉水植物依然可以较好存活，并且有一定生长繁殖空间；所述刚性网箱的网眼边长为2-5cm，使得螺类可以进入，同时防止大型鱼类吞食沉水植物幼苗，帮助沉水植物快速繁殖和生长。当沉水植物快速生长繁殖时，网箱中的螺类逐步长大，可以刮食沉水植物茎叶上的生物膜，也可以促进沉水植物的生长。
在本发明的一种实施方式中，所述沉水植物浮床中渔网袋的网眼边长为0.2～0.5cm，可以保护沉水植物根系生长繁殖，防止鱼类啃食，有助于形成相互交织缠绕、庞大的水生植物根系，非常有利于水体净化。
在本发明的一种实施方式中，所述挺水植物浮床中填料为可漂浮的陶粒。
在本发明的一种实施方式中，所述挺水植物浮床中浮床框架下方还悬挂碳纤维生态草，采用PVC扎带固定在浮床框架上。
在本发明的一种实施方式中，所述沉水植物浮床和挺水植物浮床中还布设小型曝气装置。
本发明的第二个目的是提供一种净化城市污染河流的方法，所述方法是采用上述生态修复系统净化城市污染河流，所述方法具体为：在城市污染河流两侧间隔布设沉水植物浮床和挺水植物浮床；每侧沉水植物浮床与挺水植物浮床宽度约占河面1/6宽度，两侧浮床中间约留2/3水面以供行船，同时便于河流排洪。
在本发明的一种实施方式中，所述沉水植物浮床的植被种植毯可种植沉水植物，所述沉水植物中沉水植物优选为伊乐藻，所述伊乐藻为耐污的常绿沉水植物，伊乐藻适应性极强，可以较好的净化污染水体，防止水体富营养化，还可以营造良好的水质环境。同时，伊乐藻营养丰富，是鱼类的优良食物。
在本发明的一种实施方式中，所述挺水植物浮床可以种植常绿水生植物，优选为常绿水芹种子或空心菜种子。常绿水芹可以四季常绿，其根系可以较好的吸收水中的营养物质，同时根系发达，根系长度可以达到20cm以上，水芹茂盛的根系，可以相互纠结缠绕，形成厚厚的海绵状根须，非常有利于净化水体。
本发明的第三个目的是提供一种上述生态修复系统在净化河流水质中的应用。
本发明的有益效果：
本发明通过间隔设置沉水植物浮床和漂浮植物浮床，构建河流两岸条带状分布的挺水植物－沉水植物净化系统，既可以使挺水植物生态浮床生长良好，也可以使沉水植物生态浮床生长良好，挺水植物浮床成为沉水植物浮床运行良好的有力支撑系统，沉水植物浮床可以更好的净化水体，两者相辅相成，将Ⅴ类水净化成Ⅳ类水。通过采用常绿挺水植物和常绿沉水植物，还可以保证一年四季中浮床持续稳定的净化效果，可以更好的美化环境。
本发明构建的挺水植物－沉水植物净化系统分布在河道两侧，便于维护和管理，可以保证河流通航，更好的减轻河流的防洪压力，也可为沉水植物的生长提供足够的保护，更好的恢复健康的水生态环境。
附图说明
图1为本发明生态修复系统在河道中的具体分布图。
图2为本发明的沉水植物浮床的结构示意图；
图3为沉水植物网箱的沿A-A部的截面图；其中，1为锚定物，2为钢管，3为刚性网箱，4为浮球，5为渔网袋，6为植被种植毯，7为柔性渔网；
图4为本发明的挺水植物浮床的结构示意图。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。
实施例1：一种生态修复系统
一种生态修复系统，所述生态修复系统包括沉水植物浮床和挺水植物浮床。
如图2和3所示，所述沉水植物浮床包括四根钢管2、浮球4、沉水植物网箱和锚定物1，所述浮球4与沉水植物网箱相连，所述浮球4为橄榄球形的防晒浮球并被渔网包裹，且所述渔网为沉水植物网箱两侧延伸出的渔网；所述四根钢管2固定在河流底泥中位于沉水植物网箱的四周，锚定物1位于沉水植物网箱的下方；所述沉水植物网箱包括刚性网箱3、渔网袋5、植被种植毯6以及覆盖在植被种植毯6上方的柔性渔网7，植被种植毯6和柔性渔网7设置在刚性网箱3内，且边缘与刚性网箱3的内侧壁固定；所述渔网袋5开口的边缘与刚性网箱3相接，使所述渔网袋5挂在刚性网箱3的底部；所述沉水植物网箱上部四个角和下部四个角分别连接有一个防晒橡皮圈，沉水植物网箱同一竖边上的两个橡皮圈套在同一根钢管上。所述沉水植物网箱高度为120cm，宽为150cm。该沉水植物浮床可自我调节深度。
优选的，所述植被种植毯为环保型植被种植毯，由椰丝纤维制作而成，椰丝纤维耐冲刷效果好、纤维较细、空隙较小、保温较好，所述植被种植毯的厚度为15cm。
优选的，所述柔性渔网网眼孔径为3cm×3cm。
优选的，所述长椭球形的防晒浮球，长轴为150cm，短轴为50cm。
优选的，所述锚定物为有一定重量的物体，所述重量能够使得沉水植物网箱浸入水中的深度为60-100cm；所述锚定物优选为装有沙子的塑料瓶，可以通过改变塑料瓶的尺寸和沙子的多少来控制其重量，方便易操作，依据放入沉水植物的重量，可以通过调节锚定物的重量，保证浮床浸入水中的深度，一般保证浮床浸没水体60～100cm左右，本装置的锚定物使得沉水植物网箱可以随着水位上升或者下降自我上下调节，不需要感光、人为调节或额外的电动装置调节。
优选的，所述钢管高出水面60-100cm，具体高度可依据河流的最高水位而定。
优选的，所述刚性网箱的网眼边长为3cm(刚性网体为304不锈钢钢丝制作而成，网片网孔大小为3cm×3cm)，使得螺类可以进入，同时防止大型鱼类吞食沉水植物幼苗，帮助沉水植物快速繁殖和生长。当沉水植物快速生长繁殖时，网箱中的螺类逐步长大，可以刮食沉水植物茎叶上的生物膜，也可以促进沉水植物的生长。
优选的，所述渔网袋的网眼孔径为0.5cm×0.5cm，可以保护沉水植物根系生长繁殖，防止鱼类啃食，有助于形成相互交织缠绕、庞大的水生植物根系，非常有利于水体净化。
优选的，所述沉水植物优选为伊乐藻，所述伊乐藻为耐污的常绿沉水植物，伊乐藻适应性极强，可以较好的净化污染水体，防止水体富营养化，还可以营造良好的水质环境。同时，伊乐藻营养丰富，是鱼类的优良食物。
如图4所示，所述挺水植物浮床包括浮床框架、渔网和填料。所述浮床框架最小单位为矩形，由多根聚乙烯塑料管首尾相接构成，根据浮床所在安装空间的形状、面积大小，所述浮床框体包括4根聚乙烯塑料管的长方形，或者是7根聚乙烯塑料管的“曰”字形，或者是12根聚乙烯塑料管的“田”字形；所述连接处可采用可拆卸的管接头相连接，包括二通、三通和四通。挺水植物浮床框架下设有渔网，所述渔网用塑料扎带固定在挺水植物浮床框架上；渔网和浮床框架中间含有可漂浮的优质轻质陶粒；所述陶粒粒径大于渔网孔径。
所述挺水植物浮床框架下方还悬挂碳纤维生态草，碳纤维生态草60cm长，采用PVC扎带固定在浮床框架上，每隔80cm布设一根。
所述沉水植物浮床和挺水植物浮床中还布设小型曝气装置，1个浮床可以布设一个小型曝气装置。
实施例2：一种城市污染河道生态修复的方法
某河道为城市污染河流，宽度为13～17m，净化长度为500m。
如图1所示，在城市污染河流两侧，采用木桩固定河中的渔绳，将实施例1中的挺水植物浮床与沉水植物浮床按照一定间隔依次固定在渔绳上。每侧沉水植物浮床与挺水植物浮床相间，依次排列。每侧沉水植物浮床与挺水植物浮床宽度约占河面1/6宽度，两侧浮床中间约留2/3水面以供行船，同时便于河流排洪。
在沉水植物浮床中，可以种植耐污的常绿沉水植物伊乐藻。伊乐藻适应性极强，可以较好的净化污染水体，防止水体富营养化，还可以营造良好的水质环境。同时，伊乐藻营养丰富，是鱼类的优良食物。进入网箱的小鱼小虾可以食用部分伊乐藻，进而促进伊乐藻代谢和繁殖生长。春季时，可以在伊乐藻幼苗根茎上团上小球泥团，直接塞入网箱中的上覆渔网的椰丝纤维中，幼苗占网箱体积的1/5即可。在春末夏初时，伊乐藻布满网箱时，可收割部分伊乐藻，保持伊乐藻1/5的体积，以便于伊乐藻继续生长繁殖，进一步净化水体和构建健康生态系统。当伊乐藻长满整个生态浮床，即可收割，一年可以收割多次。
在挺水植物生态浮床中，可以种植常绿水生植物。在漂浮框架上播种常绿水芹种子或空心菜种子。夏季均匀播种空心菜种子，冬季均匀播种常绿水芹种子。10月份秋末冬初时，收割空心菜，并种植常绿水芹。3月底4月初收割水芹，并播撒种植空心菜。常绿水芹可以四季常绿，其根系可以较好的吸收水中的营养物质，同时根系发达，根系长度可以达到20cm以上，水芹茂盛的根系，可以相互纠结缠绕，形成厚厚的海绵状根须，非常有利于净化水体。当水芹长到50－60cm左右，可以收割，一年可以收割5次左右。
河流水质由Ⅴ类水变化到Ⅳ类水，并长期保持。水生植被覆盖率达到30％，生态系统恢复良好。
对比例1：
参照实施例2，仅布设漂浮植物浮床，其他条件同实施例2，河流水质为Ⅴ类水不变。
对比例2：
参照实施例2，仅布设沉水植物浮床，其他条件同实施例2，河流水质为Ⅴ类水不变，且出现部分植物死亡现象。
表1为不同处理的河道水质情况
| 初始状态 | 漂浮植物浮床 | 沉水植物浮床 | 漂浮植物+沉水植物 | 漂浮植物+沉水植物+碳纤维+曝气 |
| V类水 | V类水 | 部分死亡，V类水 | Ⅳ类水 | Ⅳ类水，短期达到，长期稳定维持 |
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种生态修复系统，其特征在于，所述系统包括沉水植物浮床和挺水植物浮床；所述沉水植物浮床，包括四根钢管、浮球、沉水植物网箱和锚定物，所述浮球与沉水植物网箱相连，所述四根钢管固定在河流底泥中位于沉水植物网箱的四周，锚定物位于沉水植物网箱的下方；所述沉水植物网箱包括刚性网箱、渔网袋、植被种植毯以及覆盖在植被种植毯上方的柔性渔网，所述刚性网箱包围在植被种植毯和柔性渔网外部，所述植被种植毯和柔性渔网的四周均固定在刚性网箱上，所述渔网袋悬挂在刚性网箱的底部且所述渔网袋的四周边缘与刚性网箱相接；所述沉水植物网箱上部四个角和下部四个角分别连接有一个橡皮圈，沉水植物网箱同一竖边上的两个橡皮圈套在同一根钢管上；所述挺水植物浮床包括浮床框架、渔网和填料；所述挺水植物浮床框架为矩形，由多根聚乙烯塑料管首尾相接构成；所述浮床框架下设有渔网，所述渔网固定在浮床框架四周，渔网和浮床框架中间设有填料，所述填料粒径大于渔网孔径。
2.根据权利要求1所述的一种生态修复系统，其特征在于，所述植被种植毯由椰丝纤维制作而成，厚度为10-20cm。
3.根据权利要求1所述的一种生态修复系统，其特征在于，所述沉水植物浮床中柔性渔网的网孔直径为(2～5)cm；所述沉水植物网箱高度为100-150cm，宽为120-180cm；所述刚性网箱的网眼边长为2-5cm；所述渔网袋的网眼边长为0.2～0.5cm。
4.根据权利要求1所述的一种生态修复系统，其特征在于，所述沉水植物浮床中浮球为椭球形的防晒浮球，长轴为100-150cm，短轴为30-50cm。
5.根据权利要求1所述的一种生态修复系统，其特征在于，所述沉水植物浮床中锚定物为有一定重量的物体，所述重量能够使得沉水植物网箱浸入水中的深度为60-100cm。
6.根据权利要求1所述的一种生态修复系统，其特征在于，所述挺水植物浮床中浮床框架下方还悬挂碳纤维生态草。
7.根据权利要求1所述的一种生态修复系统，其特征在于，所述沉水植物浮床和挺水植物浮床中还布设曝气装置。
8.权利要求1-7任一所述的生态修复系统在净化河流水质中的应用。
9.一种净化城市污染河流的方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一所述的生态修复系统净化城市污染河流；所述方法是在城市污染河流两侧间隔布设沉水植物浮床和挺水植物浮床；每侧沉水植物浮床与挺水植物浮床宽度占河面1/6-1/4宽度。
10.根据权利要求9所述的一种净化城市污染河流的方法，其特征在于，在沉水植物浮床中种植沉水植物；在挺水植物浮床种植常绿水生植物。
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