CN103214143A - 一种城市污染河道水体高效组合式修复技术 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水环境生态修复领域，提供了一种城乡污染河道水体高效组合式修复技术。本发明综合利用太阳能微孔曝气技术、生态基、微生物-酶复合强化修复技术和生态浮岛以及投放水生动物等方法来降低水体中的氮磷等有机物及其它污染物，净化河道水体，优化水生生态系统，同时达到优化景观的效果。
Description
技术领域
本发明涉及水环境生态修复领域，尤其涉及一种城乡污染河道水体高效组合式修复技术。
背景技术
随着我国经济的飞速发展，我国水环境问题日益突出，城乡水环境遭遇到空前的威胁。已有调查表明长江三角洲地区城乡水环境生态90%以上已经丧失了基本功能，城乡河道因污染和生态系统严重退化，河道水质已基本处于V类和劣V类水质，多数河道水体污染严重、富营养化、变黑变臭、病原菌超标，造成了严峻的环境生态形势，严重影响了城乡的生态、生产和生活安全。因而对城乡水环境的修复是亟待解决的重要问题。
物理法治理河道污染水体主要是指通过截污清淤、环境调水和曝气充氧等技术进行治理。物理法一般只能适用于控制点源污染为主的河道，对大面积污染的河道难以控制，而且这种方法工程巨大，造价较高，还可能破坏水生生态系统。
采用生态基和填料挂膜法对污染源也能够起到一定的拦截作用。生态基和填料实质是固定化微生物技术的一种载体。固定化微生物技术即是将微生物固定在载体上使其高度密集并保持其生物活性功能的生物技术，其原理为在载体上聚集并繁殖出一定生物量的微生物群落，通过微生物的代谢作用去除污水中的污染物，同时对污染物起到一定的拦截作用。该方法投入少、能耗及运行成本低、操作简单、维护简便，对水体中的有机物、氮磷、重金属、藻类以及悬浮颗粒等都有有去除作用，但需结合其他方法共同净化水体才能取得较好的效果。
微生物强化修复方法是采用微生物菌剂来净化水质，微生物菌剂中含有经过筛选驯化的具有强化修复水体功能的微生物及促进其生长的营养成分，可加速水质净化过程中微生物的生长，促进水体中有机物的降解，能显著去除氨氮、磷等污染物，并可显著提升水体溶解氧和透明度，但在水体中容易流失，尤其是在动态河道水域，如果单独使用微生物强化修复技术其净化水体效果不尽理想，需要结合其他方法净化水体水质。
生态浮岛是指借助浮体上栽培的水生植物，通过植物及其根系上的微生物等的作用，直接从水体中吸收营养物质及其他污染物，从而去除水体中的氮磷等富营养成分及降低水体中多种污染物含量，达到净化水质的目的，同时，水生植物和藻类的生长形成竞争，抑制藻类进行光合作用等，从而抑制或减少“水华”发生的概率，但是单用浮岛净化水体其效果也有限，并且对于较深水域水体的净化效果具有局限性。在水体中投放滤食性水生动物，能够减少水体中藻类的繁殖，不仅能够净化水质，还能建立一个稳定的生态系统。
公开号为CN102010071A，名称为“一种组合式高效河道水质净化工艺”的发明公开文件公开了一种同时采用生物滤床、生物菌剂法、水生植物浮岛、水生动物净化方法来过滤净化水体的工艺，但其在实际使用中存在以下缺陷：1、没有利用太阳能曝气，且不能为水体中的微生物和水生动物生长提供充足氧气；2、没有使用微生物复合制剂，即不是按照三种微生物和三种酶的特定比例复配而成，故其不能快速全面的降解水体中的有机物和污染物质，净化和治理效果不够好；3、没有采用生态基和填料相结合的方法，不能为微生物提供更加充足的生长、繁殖场所，而且治理成本较高。同时，该工艺还存在高锰酸钾指数（CODMn）去除率、氨氮降解率、总氮降解率不够高的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种城市污染河道水体高效组合式修复技术，综合利用太阳能微孔曝气技术、生态基、微生物-酶复合强化修复技术和生态浮岛以及投放水生动物等方法来降低水体中的氮磷等有机物及其它污染物，净化河道水体，优化水生生态系统，同时达到优化景观的效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种城市污染河道水体高效组合式修复技术，同时采取以下措施净化河道水质：
在河道底部设置生态基，生态基占河道总面积的0.5%-1%；
在河道两侧交替设置生态浮岛，生态浮岛占河道总面积的6%-25%；生态浮岛每隔5-7米在河道两侧交替设置；
当河道水体中的溶解氧低于2mg/L时，在河道中部间隔设置太阳能曝气机；太阳能曝气机间隔距离为50-100米。
向河道中投放水生动物来净化水体；
向河道中投放复合酶和微生物来净化水体，复合酶的投加量为0.1-0.2g/m3，微生物的投加量为10-15g/m3。
本发明综合利用太阳能微孔曝气技术、生态基、微生物-酶复合强化修复技术和生态浮岛以及投放水生动物等方法来降低水体中的氮磷等有机物及其它污染物，净化河道水体，优化水生生态系统，同时达到优化景观的效果。
投放复合酶和微生物，前期每天固定时间泼洒一次，一般为上午9点左右，每天泼洒前在同一位置取水进行水质检测，测定水体中的氨氮、总氮、溶解氧（DO）和高锰酸钾指数(CODMn)，后期根据水质检测的结果调整微生物和复合酶的投入量。
作为优选，所述生态基由间隔设置的若干生态基单元构成，每个生态基单元由2-4排生态基单体组成，生态基单体竖直设置，每个生态基单体底部卷绕形成套筒，套筒装填重物。
生态基的宽度与河道的宽度相配，为获得较佳的净化效果，相邻的生态基单元间隔距离为70-200米，竖直设置的生态基单体高1-3米，宽1-3米。
作为优选，所述生态基单体的中间为泡沫层，泡沫层的两侧表面均复合有编织层。生态基单体外表面为编织层，这样利于藻类及微生物的附着，使其表面形成藻菌共生的微生物体系，利于净化水质。
作为优选，所述生态浮岛中使用的水生植物品种为美人蕉、路易斯安娜鸢尾、旱伞草、聚草中的一种或几种，水生植物的种植密度为30-50株/m2。
作为优选，所述生态浮岛由若干浮盘单元构成，浮盘单元包括浮盘、种植篮和连接扣，生态浮岛中配置有组合填料，组合填料采用组合式多孔环填料，组合填料固定在浮盘单元上并置于水生植物下方。生态浮岛具体结构可选择CN201450931U实用新型专利公开的内容。
本发明生态浮岛中配置有组合填料，组合填料采用组合式多孔环填料（市售产品），包括尼龙绳、塑料环和醛化丝。组合填料通过组合填料本身的尼龙绳固定在浮盘单元上并置于水生植物下方。采用生态基和组合填料相结合的方式，不仅能够为微生物提供更加充值的生长、繁殖场所，而且能够降低治理成本。
作为优选，所述水生动物选择鲢鱼、鳙鱼、螺丝、河蚌、蚯蚓中的一种或几种。水生动物能够以绿藻等为食物，通减少水体中绿藻等繁殖，不仅能够净化水质，还能建立一个稳定的生态系统。
作为优选，所述水生动物的投放量为每1000 m3水体中投入15-28kg。以获得较佳的净化效果。
作为优选，所述复合酶按重量百分比计由15-20%纤维素酶、30-50%脱氢酶、15-20%淀粉酶和20-30%脲酶混合组成。这样的组合具有较佳的净化效果。
作为优选，所述微生物按重量百分比计以下组分混合组成：产碱假单胞菌30-40%，解鸟氨酸克雷伯菌10-20%，枯草芽孢杆菌40-60%。解鸟氨酸克雷伯菌这个菌反硝化率高，容易灭活，使用时能保证安全性。这样特定的微生物组合具有较佳的净化效果，尤其是水中的氨氮处理。
本发明的有益效果是：
1、采用微生物与复合酶一起使用能够更有效更快速的降解水体中的氮磷以及其他污染物，而且用量小，成本低。
2、采用生态基和组合填料配合对污染源进行拦截，不仅为微生物提供了附着、生长和繁殖场所，而且能够保证河道水流量。
3、将太阳能曝气、生态基、组合填料、微生物、复合酶、水生植物生态浮岛等技术结合起来利用，综合了各种技术的优点，从而达到更佳的净水效果。
4、投放水生动物，水体生态系统中形成一条食物链，水体中的污染物得到彻底的分解，后期维护简单，维护成本低。
附图说明
图1是本发明的一种主视结构示意图。
图2是本发明浮盘单元的一种结构示意图。
图3是本发明种植篮的一种结构示意图。
图中：1、河道，2、生态基单元，3、生态浮岛，4、太阳能曝气机，5、生态基单体，浮盘31，种植篮32，连接扣33，种植孔34，连接孔35，透气孔36。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
产碱假单胞菌，市售，购自中国工业微生物菌种保藏管理中心，编号20696。
解鸟氨酸克雷伯菌，市售，购自中国工业微生物菌种保藏管理中心，编号22110。
枯草芽孢杆菌，市售，购自中国工业微生物菌种保藏管理中心，编号22099。
实施例1
某河道某一段长1200m，水深2-2.5m，平均宽度为40m。水体修复前水体发黑发臭，水质指标检测结果如下：DO为0.80mg/L，CODMn15.07 mg/L，氨氮8.47 mg/L，总氮为12.14 mg/L。根据水质检测结果确定该河道同时采取以下措施净化河道水质（布置见图1）：
措施1：在河道1底部设置450m2生态基，生态基的宽度与河道宽度适配，生态基由间隔100m设置的多个生态基单元2构成，每个生态基单元由3排生态基单体5组成，相邻的两排生态基单体间隔0.5米，生态基单体5竖直设置，每个生态基单体5底部卷绕形成套筒，套筒内装填重物。生态基单体5的中间为泡沫层，泡沫层的两侧表面均复合有编织层。生态基单体高1.5m，宽2m。
措施2：每隔8m在河道两侧交替设置生态浮岛3，生态浮岛总面积约9600m2。所述生态浮岛中种植美人蕉、路易斯安娜鸢尾和聚草，种植密度为30株/m2。生态浮岛宽度约为河道宽度的三分之一，生态浮岛由多个浮盘单元构成，浮盘单元包括浮盘、种植篮和连接扣（具体结构见CN201450931U实用新型专利公开的内容），生态浮岛中配置有组合填料，组合填料采用组合式多孔环填料（市售），组合填料固定在浮盘单元上并置于水生植物下方。
措施3：在河道中部每隔50m设置太阳能曝气机4。
措施4：向河道中投放鲢鱼2000kg和蚯蚓300kg来净化水体。
措施5：向河道中投放复合酶和微生物来净化水体，复合酶的投加量为0.1-0.2g/m3，微生物的投加量为10-15g/m3。微生物各组分的活菌数不低于60亿CFU/g，复合酶各组分的酶活性不低于1万U/g。微生物由产碱假单胞菌30wt%，解鸟氨酸克雷伯菌10 wt %，枯草芽孢杆菌60 wt %混合组成。复合酶由15wt%纤维素酶（市售）、50 wt %脱氢酶（市售）、15 wt %淀粉酶（市售）和20 wt %脲酶（市售）混合组成。根据水质变化定时定量喷洒，前期每天固定时间泼洒一次，一般为上午9点左右，每天泼洒前在同一位置取水进行水质检测，测定水体中的氨氮、总氮、溶解氧（DO）和高锰酸钾指数(CODMn)，后期根据水质检测的结果调整微生物和复合酶的投入量。经过三个月净化期，共投放微生物和复合酶共11.50吨。
通过3个月的净化期，水质保持基本稳定状态氨氮、总氮和CODMn均有缓慢下降的趋势。水体透明度由原来的20cm提高到60-80cm，DO能够维持在2.0mg/L之上，氨氮降解率为85%，总氮降解率为65%左右，CODMn去除率为45%左右。
实施例2
某河道某一段长1130m，水深2-2.5m，平均宽度为60m。水体修复前水体发黑发臭，水质指标检测结果如下：DO为1.20mg/L，CODMn13.25 mg/L，氨氮9.33 mg/L，总氮为13.72 mg/L。根据水质检测结果确定该河道同时采取以下措施净化河道水质：
措施1：在河道底部设置412m2生态基，生态基的宽度与河道宽度适配，生态基由间隔100m设置的多个生态基单元构成，每个生态基单元由3排生态基单体组成，相邻的两排生态基单体间隔0.5米，生态基单体竖直设置，每个生态基单体底部卷绕形成套筒，套筒装填重物。生态基单体的中间为泡沫层，泡沫层的两侧表面均复合有编织层。生态基单体高1.5m，宽2m。
措施2：每隔8m在河道两侧交替设置生态浮岛，生态浮岛总面积约4212m2。所述生态浮岛中种植美人蕉，种植密度为50株/m2。生态浮岛宽度约为河道宽度的三分之一，生态浮岛由多个浮盘单元构成，浮盘单元包括浮盘、种植篮和连接扣（具体结构见CN201450931U实用新型专利公开的内容），生态浮岛中配置有组合填料，组合填料采用组合式多孔环填料（市售），组合填料固定在浮盘单元上并置于水生植物下方。
措施3：在河道中部每隔50m设置太阳能曝气机。
措施4：向河道中投放鲢鱼2720kg来净化水体。
措施5：向河道中投放复合酶和微生物来净化水体，复合酶的投加量为0.1-0.2g/m3，微生物的投加量为10-15g/m3。微生物各组分的活菌数不低于60亿CFU/g，复合酶各组分的酶活性不低于1万U/g。微生物由产碱假单胞菌40wt%，解鸟氨酸克雷伯菌20 wt %，枯草芽孢杆菌40 wt %混合组成。复合酶由20wt%纤维素酶（市售）、30 wt %脱氢酶（市售）、20 wt %淀粉酶（市售）和30 wt %脲酶（市售）混合组成。根据水质变化定时定量喷洒，前期每天固定时间泼洒一次，一般为上午9点左右，每天泼洒前在同一位置取水进行水质检测，测定水体中的氨氮、总氮、溶解氧（DO）和高锰酸钾指数(CODMn)，后期根据水质检测的结果调整微生物和复合酶的投入量。经过三个月净化期，共投放微生物和复合酶共16.77吨。
通过3个月的净化期，水质保持基本稳定状态氨氮、总氮和CODMn均有缓慢下降的趋势。水体透明度由原来的20cm提高到60-80cm，DO能够维持在2.0mg/L以上，氨氮降解率为80%以上，总氮降解率为65%以上，CODMn去除率为45%以上。
实施例3
某河道某一段长1230m，水深2-2.5m，平均宽度为44m。水体修复前水质指标检测结果如下：DO为3.50mg/L，CODMn10.86 mg/L，氨氮6.79mg/L，总氮为8.21mg/L。
根据水质检测结果确定该河道同时采取以下措施净化河道水质：
措施1：在河道底部设置318m2生态基，生态基的宽度与河道宽度适配，生态基由间隔100m设置的多个生态基单元构成，每个生态基单元由3排生态基单体组成，相邻的两排生态基单体间隔0.5米，生态基单体竖直设置，每个生态基单体底部卷绕形成套筒，套筒装填重物。生态基单体的中间为泡沫层，泡沫层的两侧表面均复合有编织层。生态基单体高1.5m，宽2m。
措施2：每隔5m在河道两侧交替设置生态浮岛，生态浮岛总面积约5035m2。所述生态浮岛中种植美人蕉和聚草，种植密度为40株/m2。生态浮岛宽度约为河道宽度的三分之一，生态浮岛由多个浮盘单元构成，浮盘单元包括浮盘31、种植篮32和连接扣33(见图2)，浮盘31呈正十二边形，浮盘31上设置有种植孔34和十二个连接孔35，种植孔32位于浮盘31的中央，十二个连接孔35分别设置在浮盘31的十二个角上，连接扣33连接在任意一个连接孔35上，种植篮32位于种植孔34内，种植篮32为栅条缝接而成，种植篮32的顶端为翻边结构（附图3）。浮盘31还设置有八个透气孔36，相邻的透气孔36之间的距离相等。
生态浮岛中配置有组合填料，组合填料采用组合式多孔环填料（市售），组合填料固定在浮盘单元上并置于水生植物下方。
措施3：在河道中部每隔80m设置太阳能曝气机。
措施4：向河道中投放鲢鱼1500kg、河蚌1000kg和螺丝200kg来净化水体。
措施5：向河道中投放复合酶和微生物来净化水体，复合酶的投加量为0.1-0.2g/m3，微生物的投加量为10-15g/m3。微生物各组分的活菌数不低于60亿CFU/g，复合酶各组分的酶活性不低于1万U/g。微生物由产碱假单胞菌30wt%，解鸟氨酸克雷伯菌15wt %，枯草芽孢杆菌55wt %混合组成。复合酶由18wt%纤维素酶（市售）、40 wt %脱氢酶（市售）、17 wt %淀粉酶（市售）和25 wt %脲酶（市售）混合组成。根据水质变化定时定量喷洒，前期每天固定时间泼洒一次，一般为上午9点左右，每天泼洒前在同一位置取水进行水质检测，测定水体中的氨氮、总氮、溶解氧（DO）和高锰酸钾指数(CODMn)，后期根据水质检测的结果调整微生物和复合酶的投入量。经过三个月净化期，共投放微生物和复合酶共10.07吨。
通过3个月的净化期，水质保持基本稳定状态氨氮、总氮和CODMn均有缓慢下降的趋势。水体透明度由原来的20cm提高到60-80cm，DO能够维持在4.5mg/L以上，氨氮降解率为85%以上，总氮降解率为70%以上，CODMn去除率为50%以上。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (9)
1. 一种城市污染河道水体高效组合式修复技术，其特征在于：同时采取以下措施净化河道水质：
措施1：在河道底部设置生态基，生态基占河道总面积的0.5%-1%；
措施2：在河道两侧交替设置生态浮岛，生态浮岛占河道总面积的6%-25%；
措施3：当河道水体中的溶解氧低于2mg/L时，在河道中部间隔设置太阳能曝气机；
措施4：向河道中投放水生动物来净化水体；
措施5：向河道中投放复合酶和微生物来净化水体，复合酶的投加量为0.1-0.2g/m3，微生物的投加量为10-15g/m3。
2.根据权利要求1所述的一种城市污染河道水体高效组合式修复技术，其特征在于：所述生态基由间隔设置的若干生态基单元构成，每个生态基单元由2-4排生态基单体组成，生态基单体竖直设置，每个生态基单体底部卷绕形成套筒，套筒装填重物。
3.根据权利要求2所述的一种城市污染河道水体高效组合式修复技术，其特征在于：所述生态基单体的中间为泡沫层，泡沫层的两侧表面均复合有编织层。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种城市污染河道水体高效组合式修复技术，其特征在于：所述生态浮岛中使用的水生植物品种为美人蕉、路易斯安娜鸢尾、旱伞草、聚草中的一种或几种，水生植物的种植密度为30-50株/m2。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种城市污染河道水体高效组合式修复技术，其特征在于：所述生态浮岛由若干浮盘单元构成，浮盘单元包括浮盘、种植篮和连接扣，生态浮岛中配置有组合填料，组合填料采用组合式多孔环填料，组合填料固定在浮盘单元上并置于水生植物下方。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种城市污染河道水体高效组合式修复技术，其特征在于：所述水生动物选择鲢鱼、鳙鱼、螺丝、河蚌、蚯蚓中的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的一种城市污染河道水体高效组合式修复技术，其特征在于：所述水生动物的投放量为每1000 m3水体中投入15-28kg。
8.根据权利要求1或2或3所述的一种城市污染河道水体高效组合式修复技术，其特征在于：所述复合酶按重量百分比计由15-20%纤维素酶、30-50%脱氢酶、15-20%淀粉酶和20-30%脲酶混合组成。
9.根据权利要求1或2或3所述的一种城市污染河道水体高效组合式修复技术，其特征在于：所述微生物按重量百分比计以下组分混合组成：产碱假单胞菌30-40%，解鸟氨酸克雷伯菌10-20%，枯草芽孢杆菌40-60%。
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