CN112047483A - 一种具有自净功能的河湖生态修复系统及其修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有自净功能的河湖生态修复系统及其修复方法，包括：一种具有自净功能的河湖生态修复系统，包括：通过缓冲河道连接的湖泊和人工湿地系统，其特征在于，湖泊和缓冲和到之间设置第一水闸，人工湿地系统设置在湖泊两岸，人工湿地系统进入下游湖泊缓冲河道处设置第二水闸，工厂排水处以及污染水源流经处均设置截污管网，湖泊内设置水质监测装置，水质监测装置通过无线网连接控制系统，控制系统能够控制水闸开口。湖水中的一些污染杂质经过人工湿地系统时被大量吸收，缓冲河道进入下游湖泊处设置第二水闸，第二水闸能够调节开口大小，使湖水在人工湿地系统停留足够长的时间，有效提高净化水质的效果。

Description

一种具有自净功能的河湖生态修复系统及其修复方法
技术领域
本发明涉及一种生态保护领域，尤其涉及一种具有自净功能的河湖生态修复系统及其修复方法。
背景技术
目前我国水体主要分类为大型河流、湖泊及城市水体三大类。从官方调研统计发布的数据来看，主要流域水质未发生根本转变，水污染防治形势十分严峻，尤其是河流污染情况非常严重。全国七大重点河流域中除了位于南方的长江与珠江的水质处于优良状况的比例达到70%以上外，其他五大重点河流域的水质情况都不容乐观，其中黄河流域、松花江流域与淮河流域的水质优良比例分别为59.10%、60.20%与53.30%，而海河与辽河流域的水质优良比例只有40%上下，污染情况非常严重。湖泊水质情况也不容乐观。112个重要湖泊中，重点关注的三湖中的太湖、巢湖分别为中度污染，滇池为重度污染湖体，同时太湖、巢湖全湖平均为中度富营养状态，滇池全湖平均为重度富营养状态。
城市黑臭水体存在范围非常广，住建部和环保部联合发布全国城市黑臭水体排查情况，全国295座地级及以上城市中，有77座城市没有发现黑臭水体。其余218座城市中，共排查出黑臭水体1861个。截至目前，全国城市黑臭水体整治监督平台认定黑臭水体2100个，水体长度为7063.383公里，约相当于长江长度的157%，水体面积为1484.647平方公里，约相当于太湖水域面积的63%。总的来说，水环境治理与生态修复市场是一个巨大的蓝海市场，国家顶层设计的出台，市场的巨大需求，需要催生更多技术出众、经营出色的领头羊，而成功的关键首先要有领先于行业的先进技术、丰富的市场资源及稳定的技术团队、雄厚的资本以及超前的眼光。
我国对湖泊生态缓冲带构建的重视程度开始逐步加强，但是缺少统一的技术指南或者规范，对岸上缓冲带的定义、作用以及如何布置，没有统一的标准，调研发现一些生态缓冲带建设都是依托于景观亮化工程，对地表径流净化贡献不足。同时，还有相当大一部分湖泊、小微水体等存在水动力不足的问题，会逐渐导致水体发黑发臭，加速水体富营养化的进程。这些问题都亟待于新的工艺技术或者工艺组合来解决。
发明内容
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种具有自净功能的河湖生态修复系统及其修复方法，包括：通过缓冲河道连接的湖泊和人工湿地系统，所述湖泊与所述缓冲河道之间设置第一水闸，湖泊两岸均设置所述人工湿地系统，所述人工湿地系统包括人工制造的湿地、复合沉水植物群落以及微生物群落，在所述人工湿地系统与下游的所述湖泊之间的所述缓冲河道处设置第二水闸，在工厂排水处以及污染水源流经处均设置截污管网，所述湖泊内设置附着基、水质监测装置，所述水质监测装置通过无线网连接所述控制系统，所述控制系统能够控制所述第一水闸与所述第二水闸。
本发明一个较佳实施例中，所述水质监测装置用于实时监测所述湖泊内水质，并将所得水质监测数据反馈给控制系统。
本发明一个较佳实施例中，所述复合沉水植物群落包括金鱼藻、车轮藻、狸藻和眼子菜、轮叶黑藻、小茨藻、苦草、狐尾藻、水盾草、伊乐藻和眼子菜。
本发明一个较佳实施例中，所述截污管网系统材质为橡胶夹布管、石英管中其中一种，管径500～1000mm，长度为5000～20000mm。
本发明一个较佳实施例中，所述第一水闸与所述第二水闸处均设置流速传感器。
本发明一个较佳实施例中，所述第二水闸上设置水位监测装置，当所述人工湿地系统内湖水超过安全水位时第二水闸打开。
本发明所采用的第二种技术方案为：
当水质监测装置检测到水质发生污染现象时，所述水质监测装置发出信号至控制系统，所述控制系统发出命令打开所述第一水闸，湖泊内湖水缓慢进入人工湿地系统，经过人工湿地系统的湖水，湖水中的一些污染杂质被人工湿地系统大量吸收，在所述人工湿地系统与下游的所述湖泊之间的所述缓冲河道处设置第二水闸，所述第一水闸与所述第二水闸处均设置流速传感器，所述流速传感器能够监测水流速度，所述第二水闸能够通过水流速度调节开口大小，控制湖水在人工湿地系统停留的时间，有效提高净化水质的效果。
同时，所述湖泊底质中投加复合微生物菌剂，消除黑臭底泥，湖面喷洒复合营养盐固定剂，抑制沉积物内源释放，湖泊水体透明度调控的生物网膜技术，采用无结网作为附着基，采用硬化底质疏松设备，快速恢复湖泊沉水植被，提高水体净化效率。
本发明一个较佳实施例中，所述附着基上喷涂固化酶。
本发明一个较佳实施例中，所述硬化底质疏松设备通过复合沉水植物群落镶嵌构建工艺，一次性构建冠层型先锋植物群落和地毯型景观植物群落。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
（1）本发明中当水质监测装置检测到水质发生污染现象时，所述水质监测装置发出信号至控制系统，所述控制系统发出命令打开所述第一水闸，湖泊内湖水缓慢进入人工湿地系统，经过人工湿地系统的湖水，湖水中的一些污染杂质被人工湿地系统大量吸收，在所述人工湿地系统与下游的所述湖泊之间的所述缓冲河道处设置第二水闸，所述第二水闸能够调节开口大小，使湖水在人工湿地系统停留足够长的时间，有效提高净化水质的效果。
（2）本发明中通过向湖泊底质中投加复合微生物菌剂，长时间积累可消除大量黑臭底泥，通过喷洒复合营养盐固定剂，有效抑制沉积物内源释放，降低水体营养盐浓度，采用无结网作为附着基，通过在附着基上喷涂的固化酶，后期附着基上产生的藻类、原生动物、轮虫等形成的复杂生物膜，在有效消减风浪对底质扰动的同时，可快速提高水体透明度，进一步降低水体营养盐浓度。
（3）本发明中利用硬化底质疏松设备，为沉水植被提供着生基质，快速实现沉水植被的重建，通过复合沉水植物群落镶嵌构建工艺，能够一次性构建冠层型先锋植物群落和地毯型景观植物群落，通过矮壮素选择性控制不同水生植物株高，通过机械收割可快速实现湖泊修复初期沉水植被由先锋植物群落向景观植物群落演替，大幅提升城市湖泊景观效果，并显著降低生态维护成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明优选实施例的结构组成示意图。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非数量明显旨指单数形式。
如图1所示，一种具有自净功能的河湖生态修复系统及其修复方法，包括：通过缓冲河道连接的湖泊和人工湿地系统，湖泊与缓冲河道之间设置第一水闸，湖泊两岸均设置人工湿地系统，人工湿地系统包括人工制造的湿地、复合沉水植物群落以及微生物群落，在人工湿地系统与下游湖泊之间的缓冲河道处设置第二水闸，在工厂排水处以及污染水源流经处均设置截污管网，湖泊内设置附着基、水质监测装置，水质监测装置通过无线网连接控制系统，控制系统能够控制第一水闸与第二水闸。
本发明一个较佳实施例中，在附着基上喷涂的固化酶，后期附着基上着生的藻类、原生动物、轮虫等形成的复杂生物膜，水质监测装置用于实时监测湖泊内水质，并将所得水质监测数据反馈给控制系统。
本发明一个较佳实施例中，复合沉水植物群落包括金鱼藻、车轮藻、狸藻和眼子菜、轮叶黑藻、小茨藻、苦草、狐尾藻、水盾草、伊乐藻和眼子菜，截污管网系统材质为橡胶夹布管、石英管中其中一种，管径500～1000mm，长度为5000～20000mm，可以增大排水量，间接增加截污效率，第一水闸与第二水闸处均设置传感器，传感器能够监测水流速度，第二水闸上设置水位监测装置，当人工湿地系统内湖水超过安全水位时第二水闸打开。
本发明一个较佳实施例中，通过向湖泊底质中投加复合微生物菌剂，长时间积累可消除大量黑臭底泥，通过喷洒复合营养盐固定剂，有效抑制沉积物内源释放，降低水体营养盐浓度，采用无结网作为附着基，通过在附着基上喷涂的固化酶，后期附着基上着生的藻类、原生动物、轮虫等形成的复杂生物膜，在有效消减风浪对底质扰动的同时，可快速提高水体透明度，进一步降低水体营养盐浓度。
本发明一个较佳实施例中，利用硬化底质疏松设备，为沉水植被提供着生基质，快速实现沉水植被的重建，通过复合沉水植物群落镶嵌构建工艺，一次性构建冠层型先锋植物群落和地毯型景观植物群落，通过矮壮素选择性控制不同水生植物株高，通过机械收割可快速实现湖泊修复初期沉水植被由先锋植物群落向景观植物群落演替，大幅提升城市湖泊景观效果，并显著降低生态维护成本。
本发明使用使用的生态修复方法为：
当水质监测装置检测到水质发生污染现象时，所述水质监测装置发出信号至控制系统，所述控制系统发出命令打开所述第一水闸，湖泊内湖水缓慢进入人工湿地系统，经过人工湿地系统的湖水，湖水中的一些污染杂质被人工湿地系统大量吸收，在所述人工湿地系统与下游的所述湖泊之间的所述缓冲河道处设置第二水闸，所述第一水闸与所述第二水闸处均设置流速传感器，所述流速传感器能够监测水流速度，所述第二水闸能够通过水流速度调节开口大小，控制湖水在人工湿地系统停留的时间，有效提高净化水质的效果。
同时，湖泊底质中投加复合微生物菌剂，消除黑臭底泥，湖面喷洒复合营养盐固定剂，抑制沉积物内源释放，湖泊水体透明度调控的生物网膜技术，采用无结网作为附着基，采用硬化底质疏松设备，快速恢复湖泊沉水植被，提高水体净化效率。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种具有自净功能的河湖生态修复系统，包括：通过缓冲河道连接的湖泊和人工湿地系统，其特征在于，所述湖泊与所述缓冲河道之间设置第一水闸，湖泊两岸均设置所述人工湿地系统，所述人工湿地系统包括人工制造的湿地、复合沉水植物群落以及微生物群落，在所述人工湿地系统与下游的所述湖泊之间的所述缓冲河道处设置第二水闸，在工厂排水处以及污染水源流经处均设置截污管网，所述湖泊内设置附着基、水质监测装置，所述水质监测装置通过无线网连接控制系统，所述控制系统能够控制所述第一水闸与所述第二水闸。
2.根据权利要求1所述的一种具有自净功能的河湖生态修复系统，其特征在于：所述水质监测装置用于实时监测所述湖泊内水质，并将所得水质监测数据反馈给控制系统。
3.根据权利要求1所述的一种具有自净功能的河湖生态修复系统，其特征在于：所述复合沉水植物群落包括金鱼藻、车轮藻、狸藻和眼子菜、轮叶黑藻、小茨藻、苦草、狐尾藻、水盾草、伊乐藻和眼子菜。
4.根据权利要求1所述的一种具有自净功能的河湖生态修复系统，其特征在于：所述截污管网系统材质为橡胶夹布管、石英管中的其中一种，管径500～1000mm，长度为5000～20000mm。
5.根据权利要求1所述的一种具有自净功能的河湖生态修复系统，其特征在于：所述第一水闸与所述第二水闸处均设置流速传感器。
6.根据权利要求1所述的一种具有自净功能的河湖生态修复系统，其特征在于：所述第二水闸上设置水位监测装置，当所述人工湿地系统内湖水超过安全水位时，水闸打开。
7.一种根据权利要求1所述的具有自净功能的湖泊生态修复系统的修复方法，其特征在于：
当水质监测装置检测到水质发生污染现象时，所述水质监测装置发出信号至控制系统，所述控制系统发出命令打开所述第一水闸，湖泊内湖水缓慢进入人工湿地系统，经过人工湿地系统的湖水，湖水中的一些污染杂质被人工湿地系统大量吸收，在所述人工湿地系统与下游的所述湖泊之间的所述缓冲河道处设置第二水闸，所述第一水闸与所述第二水闸处均设置流速传感器，所述流速传感器能够监测水流速度，所述第二水闸能够通过水流速度调节开口大小，控制湖水在人工湿地系统停留的时间，有效提高净化水质的效果；
同时，所述湖泊底质中投加复合微生物菌剂，消除黑臭底泥，湖面喷洒复合营养盐固定剂，抑制沉积物内源释放，湖泊水体透明度调控的生物网膜技术，采用无结网作为附着基，采用硬化底质疏松设备，快速恢复湖泊沉水植被，提高水体净化效率。
8.根据权利要求7所述的一种具有自净功能的河湖生态修复系统的修复方法，其特征在于：所述附着基上喷涂固化酶。
9.根据权利要求7所述的一种具有自净功能的河湖生态修复系统的修复方法，其特征在于：所述硬化底质疏松设备通过复合沉水植物群落镶嵌构建工艺，一次性构建冠层型先锋植物群落和地毯型景观植物群落。
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