CN116282568A - 一种污染水体的水质净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污染水体的水质净化方法，以沉水植物苦草为水质净化的物质，通过将苦草布置在污染水体水深1.3～1.6m处、控制污染水体中的溶解氧为4~6mg/L，经过25~35天的生长，能够在保证水生态系统在能耗和投资较低的情况下，实现较好的水质净化效果。

Description

一种污染水体的水质净化方法

技术领域

本发明属于污染防治技术领域，具体涉及一种污染水体的水质净化方法。

背景技术

随着含氮、磷元素等化学药剂的大量使用与排放，水体富营养化问题日益严重，不仅引起蓝藻等水生植物的大量繁殖、水体的透明度下降，而且会导致水质恶化、水生生物死亡，水生态系统遭到破坏。目前，迫切需要对污染水体进行治理。

水体的水生态治理强调系统治理，水生态系统中，最重要的一环就是水生植物系统的构建和稳定运行。在水生态系统中，水生植物作为生产者，发挥了重要的环境生态作用。对于水体，特别是浅水水体，大型水生植物的存在具有维持水生态系统健康、控制水体富营养化、改善水环境质量的作用。

水生植物可分为4种生活型：挺水、漂浮、浮叶根生和沉水。其中，沉水植物是植物体完全沉没于水气界面以下的类群，是完全适应水生环境的高等植物类群。苦草（Vallisneria asiatica）为多年生沉水植物，叶基生于匍匐茎上，直立水中，可随水流飘动，长短因水的深浅而不同，可在流水中生长。基于此特点，苦草在水生态系统修复等相关工程中已得到大规模的应用。如中国科学院武汉植物园申请的专利CN108383243A公开了一种利用沉水植物的配置富集富营养化水体重金属的方法，从富营养化水体中筛选出优势沉水植物苦草，通过与金鱼藻、穗花狐尾藻的合理配置，降低富营养化水体和底泥中的氮磷营养盐浓度，提升沉水植物从水体和底泥中富集重金属的含量，改善水环境的能力。

然而，在具体工程应用中，苦草等沉水植物对污染水体的治理效果仍不理想，水生植物系统的构建和运行能耗和投资比较大，难以量化水生植物对水质的净化效果，不利于大规模推广应用。如何在能耗和投资较低的情况下达到较好的水质净化效果，并且在工程应用中，量化水生植物对水质的净化效果，实现企业的“控本增效”，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种污染水体的水质净化方法。本发明以沉水植物苦草为水质净化的主要物质，通过将苦草布置在污染水体中合适水深、溶解氧中，经过一定生长阶段，在保证水生态系统在能耗和投资较低的情况下，达到了水质净化效果。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种污染水体的水质净化方法，在污染水体修复区水深1～2m的范围内满铺种植苦草，污染水体的溶解氧浓度控制在2~6mg/L。

影响沉水植物生长的主要因素是光照，所以沉水植物的“觅食行为”主要表现是对光的趋向性。水深增加，光照减弱，植物将更多的光合作用支持株高的增长，减少分蘖数。水深2m以上将对苦草的生长产生负面影响。

作为本发明优选的技术方案，在污染水体的水深1.3～1.6m的范围内满铺种植苦草。

本发明通过对苦草通过光合作用生长的研究，沉水植物苦草对阳光的吸收受水深的影响很大，弱光照以及强光照对苦草生长均产生抑制作用，水下光照低于10%水面光照后，弱光照成为苦草生长的主要限制因子；水下光强为水面光强的40%以上，苦草也受到抑制，因此将苦草布置在污染水体的水深1～2m的范围时，苦草处于较合适的光照范围，有利于其生长繁殖，有利于充分吸收水体中的污染物。考虑工程实际应用，将苦草种植在水深1.3～1.6 m的范围具有最佳的效果。

作为本发明优选的技术方案，所述污染水体的溶解氧浓度控制在4~6mg/L。

除了阳光吸收影响苦草生长外，另一个重要因素是气体交换，气体交换的主要表征为水体溶解氧的含量，发明人经过研究发现，苦草利用水体中的溶解氧能对营养物进行一定的分解、吸收，在溶解氧＜8 mg/L的范围内，苦草对COD、氨氮和总磷的去除率随着水体溶解氧增高而增加，当溶解氧在6 mg/L左右时，对COD和氨氮的去除率分别接近和超过了80%，与8 mg/L左右时的去除率差距很小，在实际工程应用中，考虑到能效比，水体中的溶解氧控制在2~6mg/L为宜，优选为4~6mg/L。

作为本发明优选的技术方案，所述污染水体修复区的底部依次铺设吸附层和泥土种植层，所述苦草种植在所述泥土种植层。吸附层除了本身具有吸附水体污染物的作用外，还能将苦草富集的污染物进一步转移，与苦草发挥协同作用，提高净化水功能。

作为本发明优选的技术方案，结合工程施工经济性、操作难度等综合条件，所述苦草通过插种法种植在水体中，如水稻插秧一般，例如，每5株/丛插种到污染水体内泥土中。泥土为污染水体周边自然土壤，经过破碎混拌均匀后，平铺到污染水体内，铺土深度10cm左右，苦草插种深度为根部全插入泥土中，茎叶全部在泥土外。

优选地，所述吸附层由复合吸附材料组成，包括硅藻土、活性炭、氧化铁，所述吸附层厚度为10~50cm。复合吸附材料组成吸附层具有较高的吸附性能，能够有效去除污水中的COD、氨氮、总磷等有害物质。

作为具体优选的实施方案，所述吸附层由以下重量份的组分组成：25-30份硅藻土、15-20份活性炭、5-10份氧化铁，具体制备方法如下：将活性炭、硅藻土和氧化铁按照比例混合均匀；将混合后的材料进行研磨、筛分，使其粒径均匀；将制备好的复合吸附材料进行高温煅烧处理，使其表面具有更多的活性位点和孔隙结构。

活性炭和氧化铁等成分的加入，能够有效吸附污水中的重金属离子，具有多种吸附成分，能够同时吸附COD、氨氮、总磷等多种有害物质，吸附效果显著，并具有较好的化学稳定性和热稳定性，能够长期稳定地吸附污水中的有害物质。

作为本发明优选的技术方案，所述泥土种植层厚度为10-20cm，泥土为污水周边自然土壤，经过破碎混拌均匀后，平铺底部，通过用污水周边自然土壤种植苦草，能够提高苦草的适应能力。

作为本发明优选的技术方案，所述泥土种植层内埋设光合菌胶囊，所述光合菌胶囊包括可降解囊体以及封装在可降解囊体内的产氧光合菌菌液。

进一步地，所述产氧光合菌包括蓝细菌、原绿菌等，细菌总数为6×10¹⁰~9×10¹⁰cfu/ml。

所述可降解囊体由可水溶性树脂制成，选自聚乙烯醇系聚合物，可以由乙烯酯聚合而成，可以是乙酸乙烯酯，也可以是其它的脂肪酸乙烯酯(例如，丙酸乙烯酯、戊酸乙烯酯等)，可水溶性树脂选自醇解度为87-88％的聚乙烯醇。

光合菌胶囊经过10-15天后开始分解，释放内部产氧光合菌，产氧光合菌通过光合作用，利用二氧化碳为碳源，光合作用的原始供氢体是水，光合作用产生氧气。经过10-15天的富集，苦草根部的污染物质一部分被底部的吸附层转移吸附，产氧光合菌具有独特的光合作用，源源不断的为植物根部供给氧气，提高水体中的溶解氧，保证苦草在充足的溶解氧下生长繁殖，另外产氧光合菌能直接利用水中有机物、氨态氮，还可以利用硫化氢，通过反硝化作用去除水中的亚硝酸氨等污染物。光合菌与沉水植物苦草的联合使用，在水体中实现相互促进并加强吸收氮磷及有机物质，能更快速有效净化水体。

作为本发明优选的技术方案，所述苦草在污染水体中的种植时间为20~40天，优选为25~35天，例如30天左右。

对于苦草种植时间，在整体情况下，苦草对水体污染物的去除率随着种植时间增加而增加，到了30天时，COD去除率最高达到了80%左右、氨氮去除率达到了83%左右，总磷去除率达到了45%左右，继续增加时间，虽然能进一步提高污染物去除率，但增长率变缓，能效比降低，因此控制在20~40天，优选为25~35天为宜。

作为本发明优选的技术方案，所述苦草在污染水体中种植数量为每平方米污染水体种植80~120株，优选为90~110株，例如100株/m²。

苦草要达到一定的种群密度才能较稳定的保持在水体中，满铺种植的苦草有利于对污染水体进行净化。发明人经过研究及施工经验确定，合适的种植密度为每平方米污染水体种植80~120株，优选为90~110株。

作为本发明优选的技术方案，所述苦草选用植株高10-15cm，叶片数10-20片/株的苦草。苦草为多年生草本植物，花期为8-9月，果期为9-10月，植株高10-15cm、叶片数10-20片/株的苦草具有较快的生长繁殖速度，具有较强的再生能力和适应能力，有助于吸收水中污染物质，进行水质净化。

作为本发明优选的技术方案，所述污染水体内还种植水葫芦、睡莲、水蕹菜、香蒲、石蒜中的至少一种，种植数量占所述苦草的10~30%。

水葫芦、睡莲、水蕹菜、香蒲、石蒜能够通过光合作用产生氧气，进一步增加水中的溶解氧含量，同时还能够吸收水中的营养盐和有机物质，有助于进一步降低水中的氨氮、亚硝酸盐等有害物质。苦草与上述水生植物搭配使用，进一步提高水质净化效果，能够形成一种多层次的水生态系统，上述水生植物能够通过光合作用产生氧气，增加水中的溶解氧含量，进一步促进苦草的生长繁殖。

作为本发明优选的技术方案，污染水体的水质净化方法具体可以采用以下方法：

（1）修建污染水体修复池，在修复池1～2m处设置溢流孔，修复池内水位高于控制水位线时水将自动排出，水位低于控制水位线时，进行补水，控制修复池内水平均深度在1～2m；

（2）在修复池池底依次铺设吸附层和泥土种植层；

（3）将苦草种植在泥土种植层内，苦草插种深度为根部全插入泥土中，茎叶全部在泥土外；

（4）经过20~40天的种植时间后，污染水体得到净化。

作为本发明优选的技术方案，所述污染水体选用生活污水+雨水进行混合，同时注入处理池中，保证水质一致，并预留出5m³，以备水位控制。

与现有技术相比，本发明具有以下创新点：

本发明基于深入的机理研究，综合考虑能耗和投资成本、工程应用以及水质净化效果，通过将苦草布置在污染水体中水深1～2m、溶解氧2~6mg/L中，更优选的为水深1.3～1.6m、溶解氧4~6mg/L中，经过20~40天，更优选为25~35天的生长，既能保证水生态系统能耗和投资较低，又达到了较好的水质净化效果，通过本发明方法，污染水体的COD去除率达到80%左右、氨氮去除率达到83%左右，总磷去除率达到45%左右，相比现有技术取得了显著的进步。

附图说明

图1为工况1污染物去除率随时间变化图；

图2为工况2污染物去除率随时间变化图；

图3为工况3污染物去除率随时间变化图；

图4为工况4污染物去除率随时间变化图；

图5为工况5污染物去除率随时间变化图；

图6为工况6污染物去除率随时间变化图；

图7为工况7污染物去除率随时间变化图。

实施方式

苦草用于污染水体治理时，存在运行能耗和投资比较大，难以量化水生植物对水质的净化效果，不利于大规模推广和应用的问题，为了解决该问题，发明人经过深入研究认为，对阳光的吸收和气体交换是影响苦草生长的最大限制因素，对阳光的吸收主要受到水深的影响，而气体交换的主要表征为水体溶解氧的含量，生长时间在一定程度上反映水深、溶解氧和水体营养物浓度等综合条件下植物持续生长的状况，体现到对水质净化效果。

基于此，发明人进行了不同水深、溶解氧情况下各生长阶段对水质净化效果的研究，对能耗和投资成本、工程应用以及水质净化效果的综合考量，经实验确定了通过将苦草布置在污染水体中水深1～2m、污染水体溶解氧浓度为2~6mg/L，更优选的为水深1.3～1.6m、污染水体溶解氧浓度为4~6mg/L中，经过20~40天，更优选为25~35天的生长，既能保证水生态系统能耗和投资较低，又达到了较好的水质净化效果。作为优选的技术方案，苦草在污染水体中种植数量为每平方米污染水体种植80~120株，优选为90~110株，例如，在具体实施中为100株/m²。

本发明进行了7种不同的工况实验，分别对不同水深、溶解氧的苦草各生长阶段（种植后5 d、10 d、20 d、30 d）的水质净化效果（化学需氧量COD、氨氮、总磷）进行研究，各工况参数见表1，各工况污染物去除率参见表2，污染物去除率随时间变化图具体参见图1~7。

具体实验条件为：

一、区域选择

选取相邻且独立的7个区域，每个区域砌筑内尺寸长10m、宽5m，面积50m²的矩形池，铺设防水布，池底覆土50cm，并构建出水深（0.7m，1.0m，1.0m，1.0m，1.0m，1.3m，1.6m）的七个区域。

二、植物选择

苦草，选用上海市奉贤区苗圃常规物种，植株高10-15cm，叶片数10-20片/株。苦草通过插种法种植在水体中，如水稻插秧一般，每5株/丛插种到工况池内泥土中，泥土为工况池周边自然土壤，经过破碎混拌均匀后，平铺到各工况池内，铺土深度10cm，苦草插种深度为根部全插入泥土中，茎叶全部在泥土外。

三、原始水体

选用周边生活污水+雨水进行混合，同时注入7个工况池中，保证各工况起始水质一致，并预留出5m³，以备水位控制。各工况水位保持稳定，每日中午12时，由人工控制水位在各工况水位线，水位线处有溢流孔，水位高于控制水位线时会自动排出，若水位低于控制水位线，则人工加水，所加水为实验开始时配置的样品水。

四、溶解氧控制

每日检测各工况溶解氧含量（仪器使用哈希HQ2100便携式溶解氧检测仪），溶解氧低于工况要求前，使用临时风机对水体进行充氧至工况要求内。

五、指标检测方法

COD选用重铬酸钾法COD测定法；氨氮选用纳氏试剂分光光度法；总磷选用钼酸铵分光光度法。

六、数据分析

采用EXCEL2013软件对各项数据进行统计并制图。

去除率=（采样时污染物浓度-初始污染物浓度）/初始污染物浓度×%。

表1 各工况参数表

表2 各工况污染物去除率表

分析工况1~工况4，在苦草满铺种植、2 mg/L≤DO＜4 mg/L条件下，4种不同水深（0.7 m、1.0 m、1.3 m和1.6 m）的苦草对水质的净化效果显示：在整体情况下，苦草对水体污染物的去除率随着种植时间增加而增加。苦草种植5 d后，4种不同水深条件下的工况对COD、氨氮和总磷的去除率都不高，其可能的原因是，苦草种植后5 d内，植物处于生长适应期，与水体的要素之间没有形成有效的物质交换；种植10 d后，4种工况均开始对三种污染物进行吸收，整体来看，对三种污染物去除效果较好的是工况3，对COD、氨氮和总磷的去除率分别为39.71%、39.62%和22.68%；种植20 d后，4种工况对污染物的去除率继续上升；种植30 d后，4种工况对COD去除率由高到低为工况3＞工况2＞工况4＞工况1；对氨氮的去除率由高到低为工况3＞工况4＞工况2＞工况1；对总磷的去除率由高到低为工况4＞工况3＞工况2＞工况1。由此可以分析得出，在满铺苦草、2 mg/L≤DO＜4 mg/L、种植30 d后，苦草对COD和氨氮的去除率在水深1.3 m左右时最高、在水深0.7 m时最低；苦草对总磷的去除率在水深1.6 m时最高、水深1.3 m时次之、在水深0.7 m时最低。综上，考虑工程实际应用，适宜将苦草种植在水深1.3～1.6 m的范围内，可以达到较好的水质净化效果。

分析工况2、工况5~工况7，在苦草满铺种植、水深1m条件下，4种不同溶解氧条件下（DO＜2 mg/L、2 mg/L≤DO＜4 mg/L、4 mg/L≤DO＜6 mg/L、6 mg/L≤DO＜8 mg/L）的苦草对水质的净化效果显示：在整体情况下，苦草对水体污染物的去除率随着种植时间增加而增加。苦草种植5 d后，4种不同溶解氧条件下的工况对COD、氨氮和总磷的去除率同样不高；三种污染物的去除率整体仍呈现工况7＞工况6＞工况2＞工况5，分析原因为，水体或底质中原有的微生物及浮游植物利用水体中的溶解氧对营养物进行一定的分解、吸收。工况5水体溶解氧小于2mg/L，其种植30d后对三种营养物的去除率约等于工况2和工况6种植后10d的水平，低于工况7种植后10d的污染物去除率。

整体来看，4种工况种植后30d对污染物的去除率由高到低分别为工况7＞工况6＞工况2＞工况5。即在满铺苦草、水深1m、苦草种植30d后情况下，苦草对COD、氨氮和总磷的去除率随着水体溶解氧增高而增加。但在实际工程应用中，考虑到能效比，增加水体中的溶解氧将增加能耗和成本，工况6在水体溶解氧4mg/L≤DO＜6 mg/L条件下，苦草种植30d后对COD和氨氮的去除率分别接近和超过了80%，与工况7水体溶解氧6mg/L≤DO＜8 mg/L时的去除率差距很小；同时，工况6对总磷的去除率为44.73%，非常接近工况7的45.37%。因此，在工程实际应用中，对水体溶解氧较低的水体中种植苦草时，适宜将水体的溶解氧控制在4 mg/L≤DO＜6 mg/L，这样能使整套水生态系统可以保证能耗和投资较低，又依然达到较好的水质净化效果。

对于苦草种植时间，在整体情况下，苦草对水体污染物的去除率随着种植时间增加而增加，到了30天时，COD去除率最高达到了80%左右、氨氮去除率达到了83%左右，总磷去除率达到了45%左右，继续增加时间，虽然能进一步提高污染物去除率，但增长率变缓，能效比降低，因此控制在30天左右为宜。

综合考虑以上内容，发明人确定的污染水体的水质净化方法为：将苦草布置在污染水体中水深1.3～1.6m处、污染水体中溶解氧浓度为4~6mg/L，经过25~35天的生长，水质净化效果显著。本系统单个工况平均每日投资电能2kwH，电费单价按1元/度计算，服务面积50m²，平均每平方米每日电费为0.04元/平方米，既能保证水生态系统能耗和投资较低，又能实现较好的水质净化效果。

发明人进一步研究发现，在苦草种植初期（如前10日），水质净化效率比较高，但在中后期，水质净化效率变慢，苦草对于水体中的污染物吸收能力变弱，不如前期起始阶段，发明人推测的可能原因是：一方面，苦草在前期生长速度比较迅速，能快速吸收污染物，另一方面，前期的苦草没有富集过多的污染物，其吸收污染物的速度不受影响，而到了中后期，已经富集了较多污染物的苦草，其进一步吸收污染物的能力变慢，这影响了水质净化效果。

为此，发明人进一步提出了优选的技术方案，在污染水体修复区的底部铺设吸附层，利用吸附层将苦草富集的污染物进行转移，即将苦草植物体内，尤其是其根部的污染物及时转移至吸附层，保持苦草进一步吸收污染物的能力，发挥协同作用，相比不设置吸附层，能提高约15~20%的净化能力。

其中，吸附层由复合吸附材料组成，吸附层由以下重量份的组分组成：25-30份硅藻土、15-20份活性炭、5-10份氧化铁，例如，26份硅藻土、17份活性炭、8份氧化铁，具体制备方法如下：将活性炭、硅藻土和氧化铁按照比例混合均匀；将混合后的材料进行研磨、筛分，使其粒径均匀；将制备好的复合吸附材料进行高温煅烧处理，使其表面具有更多的活性位点和孔隙结构。复合吸附材料组成吸附层本身也具有较高的吸附性能，能够有效去除污水中的COD、氨氮、总磷等有害物质。活性炭和氧化铁等成分的加入，能够有效吸附污水中的重金属离子，具有多种吸附成分，能够同时吸附COD、氨氮、总磷等多种有害物质，吸附效果显著，并具有较好的化学稳定性和热稳定性，能够长期稳定地吸附污水中的有害物质。

发明人研究还发现，中后期水质净化效率变慢的另一个原因是水体中的溶解氧供不上水生植物的生长，因为随着苦草的生长变大，其根部呼气作用增强，对氧气的需要变大，单纯的通过风机等设备往水中增氧方式难以起到作用。

为此，发明人进一步提出了优选的技术方案，在泥土种植层内通过埋设光合菌胶囊，其中光合菌胶囊包括可降解囊体以及封装在可降解囊体内的产氧光合菌菌液，产氧光合菌包括蓝细菌、原绿菌等，细菌总数为6×10¹⁰~9×10¹⁰cfu/ml。

具体地，可降解囊体由可水溶性树脂制成，选自聚乙烯醇系聚合物，由乙烯酯聚合而成，醇解度为87-88％，光合菌胶囊经过10-15天左右开始分解，释放内部产氧光合菌，此时也正是苦草根部需要氧气的时期。产氧光合菌通过光合作用，利用二氧化碳为碳源，光合作用的原始供氢体是水，光合作用产生氧气，产氧光合菌具有独特的光合作用，源源不断的为植物根部供给氧气，提高水体中的溶解氧，保证苦草在充足的溶解氧下生长繁殖，光合菌与沉水植物苦草的联合使用，在水体中实现相互促进并加强吸收氮磷及有机物质，能更快速有效净化水体，能提高约10~15%左右的净化能力。

作为具体优选的技术方案，可以将苦草与其他水生植物搭配种植，例如种植水葫芦、睡莲、水蕹菜、香蒲、石蒜中的至少一种，种植数量占苦草的10~30%。水葫芦、睡莲、水蕹菜、香蒲、石蒜能够通过光合作用产生氧气，能进一步增加水中的溶解氧含量，同时还能够吸收水中的营养盐和有机物质，有助于进一步降低水中的氨氮、亚硝酸盐等有害物质。苦草与上述水生植物搭配使用，能够形成多层次的水生态系统，比单纯种植苦草具有更好的水质净化效果。

实施例1

将本发明提供的污染水体水质净化方法具体应用于某池塘水体的水质净化治理，该污水体情况如下：

水体面积约1万平方米，平均水深1.5m，溶解氧浓度在4-6mg/L范围内，治理前平均COD11mg/L，平均氨氮0.123mg/L，平均总磷0.199mg/L。

在水体内，每平方米污染水体种植约95株苦草，经过30天后，检测水体水质，平均COD8.4mg/L，平均氨氮0.071mg/L，平均总磷0.136mg/L。经计算，COD去除率23.64%，氨氮去除率42.37%，总磷去除率31.83%。

实施例2

将本发明提供的污染水体水质净化方法具体应用于某湖水的水质净化治理，水体情况如下：

湖水面积约3.6万平方米，平均水深1.0m，溶解氧浓度在6-8mg/L范围内，治理前平均COD17.9mg/L，平均氨氮0.287mg/L，平均总磷0.105mg/L。

在水体内，每平方米污染水体种植约110株苦草，经过30天后，检测湖水水质，平均COD13.4mg/L，平均氨氮0.17mg/L，平均总磷0.048mg/L。经计算，COD去除率25.03%，氨氮去除率40.77%，总磷去除率54.29%。

实施例3

将本发明提供的污染水体水质净化方法具体应用于某河道的水质净化治理，水体情况如下：

水体面积约6000平方米，平均水深1.6m，溶解氧浓度在4-6mg/L范围内，治理前平均COD14.2mg/L，平均氨氮0.202mg/L，平均总磷0.126mg/L。

在水体内，每平方米污染水体种植约110株苦草，经过30天后，检测水体水质，平均COD11.8mg/L，平均氨氮0.115mg/L，平均总磷0.095mg/L。经计算，COD去除率16.90%，氨氮去除率42.87%，总磷去除率24.60%。

实施例4

某公园湖水水质净化治理，该湖水面积约2.7万平方米，平均水深1.7m，溶解氧浓度在3-5mg/L范围内，治理前水体情况如下：治理前平均COD23.6mg/L，平均氨氮1.34mg/L，平均总磷0.31mg/L。

沿湖边修建平均深度为1.5m的污染水体修复池（100m×20m），修复池边沿在1.4米水位线处设置溢流孔，修复池内水位高于控制水位线时自动排出，水位低于控制水位线时，进行补水，控制修复池内水平均深度在1.4m左右。

在修复池池底依次铺设吸附层和泥土种植层，其中，吸附层由26份硅藻土、17份活性炭、8份氧化铁组成，铺设厚度为20cm，泥土种植层铺土深度10cm，将苦草种植在泥土种植层内，苦草插种深度为根部全插入泥土中，茎叶全部在泥土外，在水体内，每平方米污染水体种植约100株苦草，经过25天后，检测水体水质，经计算，COD去除率29.23%，氨氮去除率51.86%，总磷去除率37.39%，相比没有设置吸附层，25天左右就实现了更高的水质净化效果。

实施例5

与实施例4不同之处在于：泥土种植层中掺杂了约0.1wt%的光合菌胶囊，其中，光合菌胶囊由乙烯酯聚合而成聚乙烯醇系聚合物制备的可降解囊体，内部封装产氧光合菌菌液，产氧光合菌包括蓝细菌、原绿菌等，细菌总数为6×10¹⁰~9×10¹⁰cfu/ml。

经过20天后，检测水体水质，经计算，COD去除率37.44%，氨氮去除率59.74%，总磷去除率41.2%。相比实施例4，在更短的时间内，水质净化效果进一步提高。

实施例6

与实施例5不同的是，搭配种植5%的水葫芦、5%的睡莲，经过20天后，检测水体水质，经计算，COD去除率38.98%，氨氮去除率63.67%，总磷去除率45.3%。相比实施例5，相比单一种植苦草，苦草与水葫芦、睡莲搭配使用，水质净化效果有提高。

对比例1

某河道的水质净化治理，水体情况如下：

水体面积约5000平方米，平均水深2.5m，溶解氧浓度在2-4mg/L范围内，治理前平均COD26.1mg/L，平均氨氮1.78mg/L，平均总磷0.327mg/L。

在水体内，每平方米污染水体种植约100株苦草，由于水深较深（平均水深为2.5m），项目结束后（约40天后），检测水体水质，平均COD20.7mg/L，平均氨氮1.39mg/L，平均总磷0.308mg/L。经计算，COD去除率20.69%，氨氮去除率21.91%，总磷去除率5.81%。污染物去除效果不如1.3-1.6m水深的最佳工况项目。

对比例2

某公园湖水水质净化治理，水体情况如下：溶解氧浓度在1~2mg/L范围内，治理前平均COD46.3mg/L，平均氨氮2.28mg/L，平均总磷0.49mg/L.

修建平均深度为1.5m的污染水体修复池，修复池边沿在1.4米水位线处设置溢流孔，修复池内水位高于控制水位线时自动排出，水位低于控制水位线时，进行补水，控制修复池内水平均深度在1.4m左右。

在修复池池底依次铺设泥土种植层，将苦草种植在泥土种植层内，苦草插种深度为根部全插入泥土中，茎叶全部在泥土外，在水体内，每平方米污染水体种植约100株苦草，经过35天后，检测水体水质，经计算，COD去除率20.12%，氨氮去除率34.34%，总磷去除率14.93%，由于溶解氧过低，苦草生长受限制，水质净化处理效果不佳。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种污染水体的水质净化方法，其特征在于，在污染水体修复区水深1～2m的范围内满铺种植苦草，污染水体的溶解氧浓度控制在2~6mg/L；

所述污染水体修复区的底部依次铺设吸附层和泥土种植层，所述苦草种植在所述泥土种植层；

所述泥土种植层内埋设光合菌胶囊，所述光合菌胶囊包括可降解囊体以及封装在可降解囊体内的产氧光合菌菌液，产氧光合菌包括蓝细菌、原绿菌，细菌总数为6×10¹⁰~9×10¹⁰cfu/ml；

所述可降解囊体由可水溶性树脂制成，选自聚乙烯醇系聚合物；

所述吸附层由复合吸附材料组成，包括硅藻土、活性炭、氧化铁，所述吸附层厚度为10~50cm；

所述吸附层由以下重量份的组分组成：25-30份硅藻土、15-20份活性炭、5-10份氧化铁，具体制备方法如下：将活性炭、硅藻土和氧化铁按照比例混合均匀；将混合后的材料进行研磨、筛分，使其粒径均匀；将制备好的复合吸附材料进行高温煅烧处理。

2.根据权利要求1所述的一种污染水体的水质净化方法，其特征在于，所述泥土种植层厚度为10-20cm，泥土为污水周边自然土壤，经过破碎混拌均匀后，平铺底部。

3.根据权利要求1所述的一种污染水体的水质净化方法，其特征在于，在污染水体的水深1.3～1.6m的范围内满铺种植苦草，所述污染水体的溶解氧浓度控制在4~6mg/L。

4.根据权利要求1所述的一种污染水体的水质净化方法，其特征在于，所述苦草在污染水体中的种植时间为20~40天。

5.根据权利要求1所述的一种污染水体的水质净化方法，其特征在于，所述苦草在污染水体中种植数量为每平方米污染水体种植80~120株；所述苦草选用植株高10-15cm，叶片数10-20片/株的苦草。

6.根据权利要求1所述的一种污染水体的水质净化方法，其特征在于，所述污染水体内还种植水葫芦、睡莲、水蕹菜、香蒲、石蒜中的至少一种，种植数量占所述苦草的10~30%。

7.根据权利要求1所述的一种污染水体的水质净化方法，其特征在于，具体包括：

（1）修建污染水体修复池，在修复池1～2m处设置溢流孔，修复池内水位高于控制水位线时水将自动排出，水位低于控制水位线时，进行补水，控制修复池内水平均深度在1～2m；

（2）在修复池池底依次铺设吸附层和泥土种植层；

（3）将苦草种植在泥土种植层内，苦草插种深度为根部全插入泥土中，茎叶全部在泥土外；

（4）经过20~40天的种植时间后，污染水体得到净化。

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