一種微汙染河道生物生態修復的系統的製作方法

2023-05-17 01:30:21 2

專利名稱：：一種微汙染河道生物生態修復的系統的製作方法一種微汙染河道生物生態修復的系統本發明涉及水環境生態修復
技術領域：
，尤其涉及一種微汙染河道生物生態修復的系統。[
背景技術：
]水體富營養化是目前全國性的水環境問題，對受汙染的河道進行治理修復是社會經濟發展及生態環境建設的迫切需要，通常所指的水體汙染主要包括氮、磷等營養物和有機物汙染兩方面，其去除也成為治理的關鍵，河道水質淨化是一項複雜的系統工程，氮、磷等營養物和有機物汙染的去除是治理的關鍵，其水汙染主要技術可分為物理、化學和生物三類方法。目前水體治理的技術主要包括引水衝淤和調水、人工增氧等工程措施；混凝沉澱、藥劑殺藻、等物化方法；栽種高等水生植物等生態方法，然而，這些方法和措施中有些耗水、耗電量大，有些時間長見效慢，有些治標不治本，生物一生態法是國內、外近年來發展迅猛的一種新技術，具有處理效果好、造價低、耗能低、運行成本低等優點。[
發明內容]本發明的目的在於克服現有技術的不足，採用環境工程與生態工程結合的技術，即生物接觸氧化填料工藝、挺水植物與浮水植物浮床工程、水生生態系統構建技術、生態護坡工程，在此生物生態修復系統的作用下，有效改善並維持水體水質，優化水生生態系統，同時達到優化景觀的效果。為實現上述目的，本發明提出一種微汙染河道生物生態修復的系統，包括生物接觸氧化填料、挺水植物與浮水植物生態浮床、水生生態系統、生態護坡工程，其特徵在於所述的生物接觸氧化模塊是在毛竹框架內以25條/m3設置彈性立體填料或組合填料而成，置於河道水下0.5m;所述挺水植物和浮水植物生態浮床包括河道沿岸設置挺水植物浮床或浮水植物浮床，且在河道上下遊設置浮水植物淨化帶，浮床的水面覆蓋率為15-20%;所述水生生態系統在河道兩岸種植挺水植物和在水面拋種浮葉植物、在兩倍透明度以上的水域範圍內種植沉水植被；所述生態護坡是在河道兩邊的坡地上直接扦插未發芽的楊樹枝條或柳樹枝條，同時在坡地的不同位置採用將楊樹枝條或柳樹枝條綑紮成一束的柴籠方式，按等高線水平淺埋入坡岸。所述的浮床中所採用的挺水植物為蘆葦與黃菖蒲、千屈菜、美人蕉、花葉蘆竹、梭魚草、再力花中的任意組合，種植密度為20株/m2;所述的浮水植物浮床中所採用的浮水植物採用聚草和香菇草的任意組合，種植密度為10株/m2;所述的浮水植物淨化帶是採用聚草、水花生、空心菜或香菇草中的任意組合。所述的在河道兩岸種植的挺水植物，是指在水面i0.5m範圍以內的河堤上種植蘆葦與黃菖蒲、千屈菜、香蒲或美人蕉中的任意若干種的組合，種植密度為20株/m2;所述的浮葉植物，是指在河道水面以下0.5m1.5m範圍內拋種睡蓮或菱，浮水植物先在透明度高、水體淺的區域進行培養，生根後移植至需淨化的區域，種植密度為10株/m、所述的沉水植物是採用萍蓬草、菹草、馬來眼子菜、狐尾藻或苦草的任意組合，其拋種的平面位置在兩倍透明度以上的水域範圍內，先用泥土裹住沉水植物的根部或莖部再拋入需淨化的區域，拋種的密度為25株/m2。本發明同現有技術相比，生物接觸氧化淨化工藝屬於生物修復技術，為細菌，特別是世代時間長的硝化細菌提供載體附著生長，有效減少這類微生物的流失，通過微生物的生長繁殖與代謝來促進水體中氨氮、總氮及有機物的分解轉化，此工藝吸取生物膜法處理汙水的技術經驗，為參與汙染物淨化的微生物、原生動物、小型浮遊動物、甲殼動物等提供生長條件，通過形成一整條食物鏈，河水中汙染物得到徹底地分解和轉化，無需後期管理，管理維護方便；並充分考慮到節能問題，在水體中採取不布設曝氣裝置的措施，無動力消耗，將生物種群的品種、密度都成倍增加，使其淨化功能相應增加；通過河道生態修復和構建，實現其對一定濃度範圍內的汙染物自淨化、自調節和自維持，著眼於恢復水生植物，修復生態系統，是現階段在無法實行全流域截汙的條件下進行改善水質的有效途徑。[具體實施方式]一、生物修復技術-生物接觸氧化填料工藝1、填料的選擇生物接觸氧化填料工藝中選擇彈性立體填料和組合填料，彈性立體填料由高彈性長絲繞中心繩呈規則散環狀編織而成，具有附著微生物膜的立體空間，在靜止或脫水狀態下，仍能保持填料的原有形狀；組合填料是在軟性填料的基礎上改進的另一類填料，由纖維束、塑料片、套管、中心繩組成，纖維束在中間塑料環片的支撐下，避免了纖維束中心結團的現象，同時也能起到良好的布水、布氣作用，氧的利用率高。在河道中溶解氧含量較高約為7mg/L左右的條件下，在本生物膜強化淨化工程中採用不曝氣的生態懸浮床模塊技術，充分考慮到推廣應用的節能，同時在不曝氣的條件下，為能保持生物膜上微生物在充足的氧氣條件下生長，填料布置的較稀疏，為25串/m3，兩種填料的規格如下填料種類材料外直徑安裝距離掛膜情況結球情況比表面積fm2/m3)排列串數彈性立體填料聚烯烴120120易掛不易結球28025組合填料合成纖維等120120易掛易結球1250252、模塊的設計-生物接觸氧化模塊大小為5mx5mxl.5m，安裝時採用環保的毛竹與尼龍繩將填料按要求綁紮，框架製作成之後，浸沒於水下0.5m，用塊石在框架底部平面4個節點處均勻錨定，保證模塊可以耐受一定的引排水。3、生物接觸氧化模塊的施工生物接觸氧化模塊中填料的密度約為25條/m3，太密集容易造成水體的溶解氧不足，分布稀疏會減弱系統的淨化能力，淨化有的生物接觸氧化模塊所用的毛竹粗端直徑需在150mm以上，長度8m以上；毛竹之間採用尼龍繩綁紮連接，並用直徑3.5mm的鐵絲加固；每個生物接觸氧化模塊所需錨定用重物質量需超過500kg,分8塊均勻錨定，可將4個模塊組合在一起，為防止河水形成短流，可將模塊組件交錯布置於水體，視河寬而定。二、生態修復技術1、挺水、浮水植物浮床改善水質工程採用植物浮床技術大幅度降低水體中的營養鹽濃度，迅速有效抑制浮遊植物的過度繁衍，提高水體透明度，改善水體理化環境，為水生生物，尤其是沉水植物的恢復創造一個良好的生境條件，浮床可以隨意移動，置於需要的位置，如初期可靠岸放置，待岸邊水體透明度改善後，向河中心推移，浮床水面覆蓋率約為15%20%。挺水植物生態浮床由300塊lmx2m的浮床單體組成，浮床單體採用直徑110UPVC管材做成，所選擇的植物品種有黃菖蒲、美人蕉、千屈菜、花葉蘆竹、梭魚草、再力花;浮水植物生態浮床由300塊lmx2m的浮床單體組成，浮床單體採用直徑50UPVC管做成，所選植物品種為聚草及香菇草。浮水植物淨化帶的最大優點是不受水深條件的控制，既能有效的除去部分有機汙染物，也能起到美化環境的作用，選用聚草、水花生、空心菜、香菇草，在試驗段河道上下遊兩段，設置各1001112的浮水植物淨化帶，起到攔截上下遊帶來的漂浮物，起到初步水質淨化的作用。2、沿岸挺水植物及浮葉植物的構建考慮到與周圍景觀的協調性，在滿足總體景觀立意和重點景點要求的前提下，因地制宜地種植挺水植物選用蘆葦、黃菖蒲、千屈菜、香蒲、美人蕉等品種，種植密度為20株/m2,挺水植物的滲透能力強，比表面積大的基床結構和生長於基床上的植物，以及活躍在他們中間的生物群落，主要是土著微生物群落，對水體中的有機汙染物產生截留、吸附、離子交換，以及好氧、厭氧、硝化、反硝化等生化分解作用，從而使水質得到淨化，建立水體自淨系統，挺水植物具有生存能力強，容易存活，生長繁殖速度快的特點，同時對水體的透明度要求也低。水面的浮葉植物種植採用拋種的方式，選用睡蓮或菱等，浮葉植物對於水體的透明度有一定的要求，為了保證浮葉植物能有效的存活，種植時可先在透明度高，水體較淺的區域對其進行培養，在其生根後拋種至所需淨化的區域，種植密度為10株/m2,浮葉植物對於有效的形成多樣化水環境有關鍵的作用，它能有效的避免陽光直射，特別在高溫季節能減少光合作用，對降低水溫有非常明顯的作用，同時它也是土著微生物的有效載體，能有效的吸收水體中部分有機汙染物。3、沉水植被的構建沉水植物種植的控制在兩倍透明度以內的水域範圍內，主要選擇耐汙性較強的品種，如萍蓬草、菹草、馬來眼子菜、狐尾藻、苦草等，沉水性植物對水體的透明度要求較高，在達不到其生存條件的環境中便會腐爛，影響水質，所以種植過程中應該首先進行實驗種植，在證明其能在對應的環境中存活後，再大面積種植。沉水植物的種植採用拋種的方式，即事先用泥土裹住沉水植物的根部或莖部拋入對應區域即可，種植密度25株/m2。4、生態護坡工程採用存活植物及其他材料，來實現穩定邊坡，減少水土流失，改善棲息地生境等。活枝扦插使用直接扦插能夠成活並生長根系的喬灌木枝幹，選用楊樹或柳樹枝條，在2月份進行，選擇枝條還未發芽的時候開始扦插，有利於提高成活率。柴籠與活枝扦插同時進行，將枝條綑紮成一束，通常按等高線水平淺埋入岸坡高水位以上的位置，其工程特點為施工簡單，造型容易，多用於坡度較緩的邊坡水土流失控制，柴籠生長成型後具有很好的景觀效果，與活枝扦插同時進行。三、水樣的檢測程序1、採樣地點選取系統外對照點A;選取系統中部，生物接觸氧化模塊中心位置處的點B。2、測定指標溶解氧DO、溫度和透明度等指標在現場檢測，DO和溫度採用哈希精密型可攜式溶氧儀測定；透明度採用塞氏盤法，TN、NH3-N、TP、CODMn、BODs等指標在現場採集後帶回實驗室按文獻國家環境保護總局《水和廢水監測分析方法》編委，水和廢水監測分析方法[M].(第四版)北京:中國環境科學出版社，2002.82~284，所述方法測定。3、結果評價經過系統的生物生態修復，DO大於2mg/L，透明度在80cm以上，整體水質提高一個等級，C、N、P的全年平均去除率如下CODmBOD5TNNH3-NTP去除率20%±20%±30%±40%±25%±滴水湖引水河水質淨化，河道長約200m，水量約2.1萬方。一、生物接觸氧化工程布置32個生物接觸氧化模塊，共8組，填料立體填料與組合填料模塊各16個。二、水生生態構建挺水、浮水植物浮床改善水質工程共1200m2，水面覆蓋率為15%，沿岸挺水植物、水面浮葉植物、沉水植物分別有6001112、4001112和1600m2,浮水植物淨化帶面積為320m2，生態護坡工程中，扦插和柴籠的面積均為600m2。三、水樣的檢測選取系統外對照點A;選取系統中部，位於第4組彈性立體填料模塊的點B，測定A、B點的溶解DO、溫度和透明度等指標在現場檢測，DO和溫度採用哈希精密型可攜式溶氧儀測定；透明度採用塞氏盤法，TN、NH3-N、TP、CODm、BOD5等指標在現場採集後帶回實驗室測定。四、結果分析生物生態集成技術能使水體的透明度明顯的提高，由35cm提高到80100cm;較好地改善了水生態系統的生境條件，水體中的溶解氧可達到平衡，維持在3.0mg/L以上。水體中主要汙染物質的去除率如下CODMnBOD5TNNH3-NTP去除率22%17%32%45%20%實施例2世博園白蓮涇水質淨化，河道長約150m，水量約1.6萬方。一、生物接觸氧化工程布置24個生物接觸氧化模塊，共8組，填料立體填料與組合填料模塊各12個。二、水生生態構建挺水、浮水植物浮床改善水質工程共800m2，水面覆蓋率為15%。沿岸挺水、浮葉植物和沉水植物各有4500m2、3001112和1200m2，浮水植物淨化帶面積為240m2，生態護坡工程中，扦插和柴籠的面積均為400m20三、水樣的檢測選取系統外對照點A;選取系統中部，位於第4組彈性立體填料模塊的點B，測定A、B點的溶解氧DO、溫度和透明度等指標在現場檢測，DO和溫度採用哈希精密型可攜式溶氧儀測定；透明度採用塞氏盤法，TN、NH3-N、TP、CODm、BODs等指標在現場採集後帶回實驗室測定。四、結果分析生物生態集成技術能使水體的透明度明顯的提高，由30cm提高到80卯cm;較好地改善了水生態系統的生境條件。水體中的溶解氧可達到平衡，維持在4.0mg/L以上，水體中主要汙染物質的去除率如下tableseeoriginaldocumentpage12實施例3南匯某河道，河道長約200m，水量約1.8萬方。一、生物接觸氧化工程布置32個生物接觸氧化模塊，共8組，填料立體填料與組合填料模塊各16個。二、水生生態構建挺水、浮水植物浮床改善水質工程共1200m2，水面覆蓋率為15%。沿岸挺水、浮葉植物、沉水植物分別有600m2、4001112和1600m2，浮水植物淨化帶面積為320m2，生態護坡工程中，扦插和柴籠的面積均為600m、三、水樣的檢測選取系統外對照點A;選取系統中部，位於第4組彈性立體填料模塊的點B。測定A、B點的溶解氧DO、溫度和透明度等指標在現場檢測。DO和溫度採用哈希精密型可攜式溶氧儀測定；透明度採用塞氏盤法，TN、NH3-N、TP、CODMn、BODs等指標在現場採集後帶回實驗室測定。四、結果分析生物生態集成技術能使水體的透明度明顯的提高，由35cm提高到卯100cm;較好地改善了水生態系統的生境條件。水體中的溶解氧可達到平衡，維持在5.0mg/L以上。水體中主要汙染物質的去除率如下表所tableseeoriginaldocumentpage13生物生態修復系統的生態環境效益評估人工協助下為引入水生植物種源，依靠水生植物的自然生長能力，在沿岸帶恢復了由挺水植物、浮葉植物、浮水植物和沉水植物組成的水生植被，增加了水生植物的物種數、覆蓋度和生物量，引水河段的生態系統的結構和功能得到恢復和改善，並且顯示出以下效益1.環境生態效益(1)吸收營養物質，淨化水體。大型水生植物通過從底泥和河水中吸收N、P等營養元素，並且通過收穫植株體可以將這些營養元素帶出水體，從而降低水體的營養水平，達到淨化水體的目的，且龐大的水生植物與根系與河水充分，具有類似生物膜的淨化功能，可以通過表面吸附及周圍微生物的作用分解轉化湖水中的汙染物。(2)維持水體較高透明度。河岸的挺水、浮葉和沉水植物組成的植被屏障可有效攔截地表徑流攜帶的泥沙等，能保持岸邊水土，穩定水體，從而防止底泥懸浮，減少沉積物種汙染物的釋放，澄清了水質，提高水體的透明度。(3)促進物種競爭，抑制藻類的生長。加大河道水生植物的覆蓋率和生物量，生態修復的河段可以建立起抑制藻類的各種機制，維持河道生態系統結構的穩定性。例如利用水生植物的資源競爭機制，可以抑制並防止藍藻水華。2.生物生態效益經過生態修復後的河段成為一種自然、穩定的生境，水草是某些底棲動物、魚卵最為合適的附著基，可增加水生動物的多樣性，因此植被多樣性的恢復與改善為動物多樣性的恢復打下基礎，二者的相輔相成的關係加快了河道生物多樣性的恢復。3.景觀生態經濟效益通過河道生態修復，將自然生長的堤岸植被、水生植物與景觀植物進行合理搭配，更體現了河道景觀美，沉水植物形成了水下綠毯，挺水植物美人蕉、再力花、千屈菜，浮葉植物睡蓮在花期可形成各具特色的花卉。權利要求1.一種微汙染河道生物生態修復的系統，包括生物接觸氧化填料、挺水植物與浮水植物生態浮床、水生生態系統、生態護坡工程，其特徵在於所述的生物接觸氧化模塊是在毛竹框架內以25條/m3設置彈性立體填料或組合填料而成，置於河道水下0.5m；所述挺水植物和浮水植物生態浮床包括河道沿岸設置挺水植物浮床或浮水植物浮床，且在河道上下遊設置浮水植物淨化帶，浮床的水面覆蓋率為15-20％；所述水生生態系統在河道兩岸種植挺水植物和在水面拋種浮葉植物、在兩倍透明度以上的水域範圍內種植沉水植被；所述生態護坡是在河道兩邊的坡地上直接扦插未發芽的楊樹枝條或柳樹枝條，同時在坡地的不同位置採用將楊樹枝條或柳樹枝條綑紮成一束的柴籠方式，按等高線水平淺埋入坡岸。2.如權利要求1所述的一種微汙染河道生物生態修復的系統，其特徵在於所述的浮床中所採用的挺水植物為蘆葦與黃菖蒲、千屈菜、美人蕉、花葉蘆竹、梭魚草、再力花中的任意組合，種植密度為20株/m2。3.如權利要求1所述的一種微汙染河道生物生態修復的系統，其特徵在於所述的浮床中所採用的浮水植物採用聚草和香菇草的任意組合，種植密度為10株/m2。4.如權利要求1所述的一種微汙染河道生物生態修復的系統，其特徵在於所述的浮水植物淨化帶是採用聚草、水花生、空心菜或香菇草中的任意一種或任意組合。5.如權利要求1所述的一種微汙染河道生物生態修復的系統，其特徵在於所述的在河道兩岸種植的挺水植物為蘆葦與黃菖蒲、千屈菜、香蒲或美人蕉中的任意組合，種植在水面士0.5m範圍以內的河堤上，種植密度為20株/m2。6.如權利要求1所述的一種微汙染河道生物生態修復的系統，其特徵在於所述的浮葉植物為睡蓮或菱，是在河道水面以下0.5m1.5m範圍內拋種，拋種密度為10株/m2，浮水植物先置於水體淺的高透明度區域養至生根後移植到需淨化的區域，。7.如權利要求1所述的一種微汙染河道生物生態修復的系統，其特徵在於所述的沉水植被是採用萍蓬草、菹草、馬來眼子菜、狐尾藻或苦草的任意組合，其拋種的平面位置在兩倍透明度以上的水域範圍內，先用泥土裹住沉水植物的根部或莖部再拋入需淨化的區域，拋種的密度為25株/m2。全文摘要本發明涉及水環境生態修復
技術領域：
，尤其涉及一種微汙染河道生物生態修復的系統，生物接觸氧化模塊採用彈性立體填料或組合填料，河道沿岸設置挺水植物浮床或浮水植物浮床，在河道上下遊設置浮水植物淨化帶，浮床的水面覆蓋率為15-20％；在河道兩岸種植挺水植物和在水面拋種浮葉植物、在兩倍透明度以上的水域範圍內種植沉水植被；在河道兩邊的坡地上扦插未發芽的楊樹或柳樹枝條，同時在坡地的不同位置採用將楊樹枝條或柳樹枝條綑紮成一束的柴籠方式，按等高線水平淺埋入坡岸。本發明同現有技術相比，河道生態修復和構建，實現對一定濃度範圍內的汙染物自淨化、自調節和自維持，是現階段在無法實行全流域截汙的條件下進行改善水質的有效途徑。文檔編號C02F3/34GK101544446SQ20091005050公開日2009年9月30日申請日期2009年5月4日優先權日2009年5月4日發明者何國富,何淑英,明張,徐亞同申請人:華東師範大學