CN116986772A - 降低面源污染负荷的河岸带修复系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低面源污染负荷的河岸带修复系统及方法，其中河岸带修复系统包括用于固定在河岸带上的阶梯型护坡，阶梯型护坡包括多个台阶块，至少部分台阶块上设置有种植孔，种植孔用于种植可降解有机物的水生植物。相比于现有技术，本发明公开的河岸带修复系统及方法，能够提高河岸带对面源污染，尤其是对有机污染物的降解能力。

Description

降低面源污染负荷的河岸带修复系统及方法

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，特别是涉及一种降低面源污染负荷的河岸带修复系统及方法。

背景技术

河岸带是介于河流与陆地之间的半陆生生态系统，直接或间接受到河流水位变动的影响，是一种具有缓冲效应的过渡地带，通常通过地表径流和地下潜流的水文过程连接地上陆生系统和水生系统。河岸带在流域生态系统中面积比不高，然而在水、营养物质流入河流的过程中却发挥着不可取代的功能，对截留面源污染、构建河流栖息生境、促进河流与其周围环境的连通性有重要意义。

然而，近年来随着工农业的迅速发展，我国主要河流有机污染普遍，面源污染日益突出。面对国内日益严峻的水环境形势，污染物的治理已刻不容缓，势在必行，而河岸带的截留、清除则是当前削减面源污染的主要途径。

河岸带面源污染削减效率主要取决于河岸带生态护坡的降解，但是，当前生态护坡对面源污染特别是难降解有机污染物(如POPs、PCB等)的清除能力不高，河岸带微生态系统存在着被破坏的风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低面源污染负荷的河岸带修复系统及方法，提高河岸带对面源污染，尤其是对有机污染物的降解能力。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种降低面源污染负荷的河岸带修复系统，包括用于固定在河岸带上的阶梯型护坡，所述阶梯型护坡包括多个台阶块，至少部分所述台阶块上设置有种植孔，所述种植孔用于种植可降解有机物的水生植物。

优选地，还包括：

用于漂浮在所述降解区域的浮球，所述浮球携带二氧化钛；

用于拦截污染物和所述浮球的拦截网，所述拦截网用于设置在所述阶梯型护坡靠近水体的一侧，以使所述拦截网与所述阶梯型护坡之间形成降解区域。

优选地，所述二氧化钛为涂覆于所述浮球上的涂层。

优选地，所述浮球内设置有料块，所述料块至少表面具有二氧化钛，所述浮球上设有透水孔。

优选地，至少部分所述台阶块上设置有用于照射所述二氧化钛的紫外灯，所述紫外灯为利用太阳能驱动的环保荧光灯。

优选地，相邻两个所述台阶块插接相连。

优选地，所述台阶块的上部设置插槽，所述台阶块的下部设置与下侧相邻的所述台阶块上的所述插槽匹配的插板。

优选地，至少部分所述台阶块上设有固定销钉，所述固定销钉用于插在所述河岸带上。

优选地，所述种植孔内固定有供植物根系缠绕的种植网。

本发明还公开了一种降低面源污染负荷的河岸带修复方法，包括如下步骤：

步骤一、在水流速度小于0.3m/s、有机物浓度大于3mg/L的河岸带区域构建阶梯型护坡；所述阶梯型护坡包括多个台阶块，至少部分所述台阶块上设置有种植孔，所述种植孔用于种植可降解有机物的水生植物；在阶梯型护坡靠近水体的一侧固定拦截网，以使所述拦截网与所述阶梯型护坡之间形成降解区域；在所述降解区域设置浮球，浮球携带二氧化钛涂层，以提高有机物的降解效率；

步骤二、在所述河岸带区域添加微生物菌剂，以加速难降解有机物的分解和转化；

步骤三、在种植孔处种植可降解有机物的水生植物；在所述河岸带区域加入氧化剂或还原剂，以加速污染物的分解和转化；

步骤四、定期监测所述河岸带区域的水质，并进行维护操作，所述维护操作包括修剪植物、清理沉积物、补充微生物菌剂中的一种或多种。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明河岸带修复系统包括多个台阶块，至少部分台阶块上设置有种植孔，种植孔用于种植可降解有机物的水生植物。通过植物对污染物的降解作用，提高河岸带对面源污染，尤其是对有机污染物的降解能力。

本发明的优选方案中，通过设置携带二氧化钛的浮球，提高有机物的降解效率；通过拦截网对污染物和浮球的拦截作用，使污染物能够更久地停留在阶梯型护坡附近，以提高有机物的降解效果，并避免浮球遗失。

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为本发明实施例降低面源污染负荷的河岸带修复系统的示意图；

图2为台阶块与固定销钉的对应关系示意图；

图3为浮体的示意图；

图4为台阶块与固定销钉的组合结构示意图。

附图标记说明：1-台阶块；2-浮球；3-拦截网；4-钉身；5-种植孔；6-紫外灯；7-插槽；8-沉头孔；9-钉头；10-插板；11-种植网；12-透水孔；13-料块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种降低面源污染负荷的河岸带修复系统及方法，提高河岸带对面源污染，尤其是对有机污染物的降解能力。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

参照图1～图4，本实施例提供一种降低面源污染负荷的河岸带修复系统(简称为河岸带修复系统)，包括阶梯型护坡。阶梯型护坡用于固定在河岸带上，阶梯型护坡包括多个台阶块1，至少部分台阶块1上设置有种植孔5，种植孔5用于种植可降解有机物的水生植物。此处的植物可以是香根草、风车草、狐尾草中的一种或几种，本领域技术人员也可以根据实际需要进行选择。

本实施例河岸带修复系统的工作原理如下：

本实施例通过阶梯型护坡上种植的植物对污染物的降解作用，提高河岸带对面源污染，尤其是对有机污染物的降解能力。

作为一种可能的示例，本实施例中，河岸带修复系统还包括用于漂浮在降解区域的浮球2，以及用于拦截污染物和浮球2的拦截网3。浮球2携带二氧化钛，拦截网3用于设置在阶梯型护坡靠近水体的一侧，以使拦截网3与阶梯型护坡之间形成降解区域。

二氧化钛具有良好的光催化性能，能够利用光的能量来激发电子和空穴的生成，进而催化水中的有机污染物的氧化降解过程。浮球2优选为透明材质(例如硅胶)，以避免遮挡光线，继而提高二氧化钛的降解效果。相比于二氧化钛沉在水中的情况，本实施例中的二氧化钛借助浮球2漂浮在水面上，能够受到更多自然光的照射，从而提高其对有机物的光催化降解效果。浮球2可通过内置气室的方式实现漂浮，也可以通过连接浮体(例如气球)的方式实现漂浮，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

通过拦截网3对污染物的拦截作用，使污染物能够更久地停留在阶梯型护坡附近。通过拦截网3对浮球2的拦截作用，避免浮球2遗失。

二氧化钛的设置形式有多种，本领域技术人员可以灵活选择。本实施例中，浮球2内设置有料块13(粒径为0.5mm以上)，料块13至少表面为二氧化钛，浮球2上设有透水孔12。可以理解的是，透水孔12的孔径应小于料块13的粒径，以避免料块13遗失。需要说明的是，粉末状二氧化钛的粒径很小，如果直接将粉末状的二氧化钛放置于浮球2内，则相应的透水孔12(孔径需小于粉末状二氧化钛的粒径)难以加工。本实施例通过选择料块13的形式，料块13的粒径远大于粉末状二氧化钛的粒径，避免二氧化钛的流失。具体的，本实施例中，浮球2内设置多个料块13，每个料块13均为球状。

然而，实际实施方式不限于此。例如，二氧化钛可以是涂覆于浮球2上的二氧化钛涂层。又例如，二氧化钛为放置于透水袋内的二氧化钛颗粒，透水袋放置于浮球2内，浮球2上设有透水孔12。可以理解的是，透水袋的孔径应小于二氧化钛颗粒的粒径，以避免二氧化钛颗粒漏出；透水孔12的孔径不宜过大，以避免透水袋漏出。

作为一种可能的示例，本实施例中，至少部分台阶块1上设置有用于照射二氧化钛的紫外灯6，紫外灯6为利用太阳能驱动的环保荧光灯。紫外灯6可促进二氧化钛颗粒对有机物的光催化降解过程，以提高对有机物的降解效果。

为了便于储存和运输，本实施例中，阶梯型护坡为组装结构，具体为多个台阶块1组装而成，每个台阶块1构成一个台阶。

上述组装方式有多种，例如相邻两个台阶块1滑动相连，一个台阶块1设置T型凸起，另一个台阶块1设置T型滑槽。作为一种可能的示例，本实施例中，相邻两个台阶块1插接相连。

具体的，本实施例中，台阶块1的上部设置插槽7，台阶块1的下部设置与下侧相邻的台阶块1上的插槽7匹配的插板10。可以理解的是，除了插板10与插槽7插接相连的方式外，本领域技术人员也可以选择插销与插孔插接相连的方式。

作为一种可能的示例，本实施例中，至少部分台阶块1上设有固定销钉，固定销钉用于插在河岸带上。固定销钉优选为水平设置，以避免上下两侧台阶块1的固定销钉相互干涉。具体的，台阶块1上设有与固定销钉匹配的沉头孔8，固定销钉的钉身4穿过沉头孔8并插入土壤内，固定销钉的钉头9与沉头孔8的头部相抵。

作为一种可能的示例，本实施例中，种植孔5内固定有供植物根系缠绕的种植网11，以提高植物与台阶块1的固定效果，避免植物脱离台阶块1。

作为一种可能的示例，本实施例中，各个台阶块1结构相同，以便于生产和组装。具体的，每个台阶块1上均设置种植孔5、种植网11、沉头孔8、固定销钉、紫外灯6、插槽7和插板10。

本实施例还提供一种降低面源污染负荷的河岸带修复方法(简称为河岸带修复方法)，使用本实施例的河岸带修复系统，包括如下步骤：

S1、将阶梯型护坡固定在河岸带上，在阶梯型护坡靠近水体的一侧固定拦截网3。阶梯型护坡优选为固定在河湖的水位变幅区，水位变幅区是河流多年平均最低水位线和多年平均最高水位线之间的区域。拦截网3固定后，其上端应不低于最高水位线。

S2、在阶梯型护坡上种植可降解有机物的水生植物。

作为一种可能的示例，本实施例中，步骤S2中还包括浮球2的投放操作，浮球2投放在拦截网3与阶梯型护坡之间形成的降解区域。

本实施例降低面源污染负荷的河岸带修复方法的详细步骤如下：

步骤一、在水流速度小于0.3m/s、有机物浓度大于3mg/L的河岸带区域构建阶梯型护坡；阶梯型护坡包括多个台阶块1，至少部分台阶块1上设置有种植孔5，种植孔5用于种植可降解有机物的水生植物；在阶梯型护坡靠近水体的一侧固定拦截网3，以使拦截网3与阶梯型护坡之间形成降解区域；在降解区域设置浮球2，浮球2携带二氧化钛涂层，以提高有机物的降解效率。

步骤二、在该河岸带区域中添加微生物菌剂，以加速难降解有机物的分解和转化。微生物菌剂的含量优选为，每立方米的水体中为106CFU以上。

本步骤在生态过滤带中添加具有优良降解能力的微生物菌剂，如有效菌种、细菌菌剂等，以加速难降解有机物的分解和转化，提高生态过滤带的净化效率。

步骤三、在种植孔处种植可降解有机物的水生植物；在该河岸带区域加入助剂，以加速污染物的分解和转化。例如，每平方米的区域含有500株以上的芦苇、香蒲等水生植物，每立方米的水体含有5g以上的助剂。

本步骤在河岸带的生态过滤带上种植对难降解有机污染物具有吸附和分解能力的植物，如芦苇、香蒲等；同时，在生态过滤带中加入适当的助剂，如氧化剂、还原剂等，以加速污染物的分解和转化。

步骤四、定期监测(例如每月一次)该河岸带区域的水质，并进行维护操作，维护操作包括修剪植物、清理沉积物、补充微生物菌剂中的一种或多种。通过水质监测和采样分析，评估生态过滤带的净化效果，及时发现问题并进行调整和改进。上述监测过程可通过远程监测设备(可从市场上购买，本实施例不再赘述)实现，每天进行一次水质监测，准确性控制在±0.1mg/L，实时性控制在5分钟以内。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种降低面源污染负荷的河岸带修复系统，其特征在于，包括用于固定在河岸带上的阶梯型护坡，所述阶梯型护坡包括多个台阶块，至少部分所述台阶块上设置有种植孔，所述种植孔用于种植可降解有机物的水生植物。

2.根据权利要求1所述的降低面源污染负荷的河岸带修复系统，其特征在于，还包括：

用于漂浮在所述降解区域的浮球，所述浮球携带二氧化钛；

用于拦截污染物和所述浮球的拦截网，所述拦截网用于设置在所述阶梯型护坡靠近水体的一侧，以使所述拦截网与所述阶梯型护坡之间形成降解区域。

3.根据权利要求2所述的降低面源污染负荷的河岸带修复系统，其特征在于，所述二氧化钛为涂覆于所述浮球上的涂层。

4.根据权利要求2所述的降低面源污染负荷的河岸带修复系统，其特征在于，所述浮球内设置有料块，所述料块至少表面具有二氧化钛，所述浮球上设有透水孔。

5.根据权利要求2所述的降低面源污染负荷的河岸带修复系统，其特征在于，至少部分所述台阶块上设置有用于照射所述二氧化钛的紫外灯，所述紫外灯为利用太阳能驱动的环保荧光灯。

6.根据权利要求1所述的降低面源污染负荷的河岸带修复系统，其特征在于，相邻两个所述台阶块插接相连。

7.根据权利要求6所述的降低面源污染负荷的河岸带修复系统，其特征在于，所述台阶块的上部设置插槽，所述台阶块的下部设置与下侧相邻的所述台阶块上的所述插槽匹配的插板。

8.根据权利要求1所述的降低面源污染负荷的河岸带修复系统，其特征在于，至少部分所述台阶块上设有固定销钉，所述固定销钉用于插在所述河岸带上。

9.根据权利要求1所述的降低面源污染负荷的河岸带修复系统，其特征在于，所述种植孔内固定有供植物根系缠绕的种植网。

10.一种降低面源污染负荷的河岸带修复方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在水流速度小于0.3m/s、有机物浓度大于3mg/L的河岸带区域构建阶梯型护坡；所述阶梯型护坡包括多个台阶块，至少部分所述台阶块上设置有种植孔，所述种植孔用于种植可降解有机物的水生植物；在阶梯型护坡靠近水体的一侧固定拦截网，以使所述拦截网与所述阶梯型护坡之间形成降解区域；在所述降解区域设置浮球，浮球携带二氧化钛涂层，以提高有机物的降解效率；

步骤二、在所述河岸带区域添加微生物菌剂，以加速难降解有机物的分解和转化；

步骤三、在种植孔处种植可降解有机物的水生植物；在所述河岸带区域加入氧化剂或还原剂，以加速污染物的分解和转化；

步骤四、定期监测所述河岸带区域的水质，并进行维护操作，所述维护操作包括修剪植物、清理沉积物、补充微生物菌剂中的一种或多种。