本實(shí)用新型屬于水環(huán)境治理與生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域，涉及河道污染治理、生態(tài)修復(fù)及水體景觀營(yíng)造技術(shù)，具體涉及一種利用微曝氣和沉水植物改善黑臭河道水質(zhì)的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

城市河道由于長(zhǎng)期污染物質(zhì)的輸入，導(dǎo)致河流污染負(fù)荷增加，不足以完成污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和降解，水體自凈能力下降，破壞河道的生境，導(dǎo)致河流生態(tài)系統(tǒng)的退化。同時(shí)，由于城市河道長(zhǎng)期的滯留，大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、重金屬嚴(yán)重積累沉積在底泥中，形成惡性循環(huán)，污染的底泥也成為內(nèi)源性污染源。另外，城市河流邊坡的硬質(zhì)化截?cái)嗔撕恿鞯淖匀簧鷳B(tài)鏈，使得濱岸帶在污染截留和控制方面的功能幾乎消失殆盡。外源城市污水排放、內(nèi)源污染底泥釋放，污染嚴(yán)重；而濱岸帶控制能力減弱使城市河流水質(zhì)惡化并產(chǎn)生黑臭現(xiàn)象已成為我國(guó)水環(huán)境的一個(gè)重要的問題，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境的美觀，影響當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ?，甚至危害?dāng)?shù)鼐用竦纳眢w健康。因此，治理黑臭河道已是我國(guó)當(dāng)前迫切任務(wù)。

水生植被恢復(fù)是水環(huán)境生態(tài)修復(fù)過程中關(guān)鍵步驟，沉水植物的生長(zhǎng)有助于提高水體的自凈能力，在水質(zhì)凈化中起著關(guān)鍵性的作用：1）沉水植物能吸收無機(jī)磷酸鹽、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化利用成為植物體一部分，與浮游植物競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；2）沉水植物根系、莖葉形成天然的攔截網(wǎng)絡(luò)，對(duì)水流有一定的阻攔作用，降低水流速度，改善水力條件，減緩養(yǎng)分的運(yùn)輸，加速N、P界面交換和傳遞，使植物、微生物能夠與污水更充分地接觸和反應(yīng)；3）沉水植物可以為微生物提供介質(zhì)環(huán)境，利于微生物的生產(chǎn)。植物的分泌物可以提供碳源，還可以通過莖葉向根部輸送O₂以在根部形成好氧微區(qū)；4）沉水植物占據(jù)水-陸界面及沉積物-上覆水界面，可以為浮游動(dòng)物提供避難所、產(chǎn)卵地，減少浮游動(dòng)物被魚類捕食的危險(xiǎn)；5）沉水植物可以釋放硫化物、聚乙炔、多元酚、含氧脂肪酸等化感物質(zhì)限制浮游植物生長(zhǎng)。由于上述水生植物的生態(tài)功能，利用水生植物治理河道、修復(fù)生態(tài)技術(shù)已有較多應(yīng)用與實(shí)踐，但是利用沉水植物治理黑臭河道還沒有成功案例，研發(fā)該方面技術(shù)，攻克沉水植物在黑臭河道水體中生長(zhǎng)難題、選擇適應(yīng)黑臭水體生長(zhǎng)的物種對(duì)于我國(guó)開展黑臭河道治理具有重要意義。

不同植物特性不同，伊樂藻適應(yīng)力極強(qiáng)，只要水上無冰即可栽培，氣溫在5℃以上即可生長(zhǎng)，在寒冷的冬季能以營(yíng)養(yǎng)體越冬，當(dāng)苦草、輪葉黑藻尚未發(fā)芽時(shí)，該草已大量生長(zhǎng)，而且通過我們現(xiàn)場(chǎng)研究方發(fā)現(xiàn)，伊樂藻能夠很好適應(yīng)重污染水體；金魚藻、狐尾藻耐污能力強(qiáng)，狐尾藻耐堿，有一定去污能力；菹草、苦草、輪葉黑藻等凈化效果較好，繁殖速度也較快，但耐污能力適中，高濃度N、P對(duì)苦草生長(zhǎng)有一定方面影響，研究發(fā)現(xiàn)水體充氧可以改善其生長(zhǎng)條件，促進(jìn)繁育。微齒眼子菜凈化效果非常好，繁殖效率也高，但耐污能力相對(duì)較弱。然而，修復(fù)初期水體濁度高、透光少，污染嚴(yán)重，很難直接重建一些耐污能力一般的沉水植物，一般情況下需要一步一步進(jìn)行。因此，我們采用可升降浮床種植沉水植物，待水體改善、透明度提高后逐步下降植物生長(zhǎng)承載床的方法建立沉水植被。

通過疏浚、清淤等物化方法減少內(nèi)外源營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷，但通常疏浚、清淤需要較大的工程耗費(fèi)，且很多河段由于周圍建筑物較多、護(hù)岸基礎(chǔ)較弱而不能開展河道疏浚。因此，采用底層微孔曝氣方法可以改善污染底泥，抑制底泥中污染物釋放，同時(shí)可以促進(jìn)沉水植物生長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種利用沉水植物改善黑臭河道水質(zhì)、修復(fù)生態(tài)的系統(tǒng)，其特點(diǎn)是工程量小、工程造價(jià)低廉、操作簡(jiǎn)單易行、效果好。該方案主要適用于氨氮含量低于15mg/L的黑臭河道。

本實(shí)用新型的目的是提供一種利用微曝氣和沉水植物改善黑臭河道水質(zhì)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)由底層微孔曝氣裝置和沉水植物承載床構(gòu)成。

所述底層微孔曝氣裝置包括微孔曝氣盤，主曝氣管道，支曝氣管道及空氣壓縮機(jī)，所述空氣壓縮機(jī)固定于護(hù)岸上且與主曝氣管道相連通，所述微孔曝氣盤安裝于河道底部距離底泥表面30cm處，且與主曝氣管道通過支曝氣管道相連，該微孔曝氣盤的支架共4層，最上端直徑25cm，底部圓圈直徑40cm，上端3層盤繞微孔曝氣管，下端第2層距離底圈0.3m，底圈放置于底泥表面。

所述沉水植物承載床為可升降浮床，包括承載床體、毛竹樁及連接繩；所述承載床體用6分鍍鋅鐵管制做成長(zhǎng)方形框，用三維植生網(wǎng)作為植物生長(zhǎng)基床，厚度3cm；用毛竹樁和塑料繩固定承載床，初期在水下懸掛高度為水體透明度的1-1.5倍深度，隨水體透明度提高和植物生長(zhǎng)可以依據(jù)實(shí)際情況逐步下降承載床，直至放置河底，放置河底時(shí)水體透明度>1/2水深，以保證沉水植物可以充分利用水下光照供其生長(zhǎng)。

所述微孔曝氣盤安裝密度為1個(gè)/50m²，所述植物生長(zhǎng)基床上種植有沉水植物，所述沉水植物包括伊樂藻、苦草、穗花狐尾藻、輪葉黑藻、金魚藻中的一種或幾種。

利用上述系統(tǒng)改善黑臭河道水質(zhì)的方法具體為，先利用底層微孔曝氣裝置對(duì)黑臭河道進(jìn)行底層微曝氣，然后在沉水植物承載床中種植沉水植物，秋季11月下旬種植伊樂藻，翌年春季（3-4月份）種植苦草，構(gòu)建建群種，穗花狐尾藻、黑藻、金魚藻等于4-6月份在時(shí)空方面配合種植，利用植物群落凈化水體、改善水質(zhì)，恢復(fù)受損河道生態(tài)系統(tǒng)。

所述沉水植物包括伊樂藻、苦草、穗花狐尾藻、輪葉黑藻、金魚藻中的一種或幾種；利用伊樂藻與苦草為建群種，穗花狐尾藻、輪葉黑藻、金魚藻為伴生種，在時(shí)空方面配合種植。伊樂藻與苦草在不同時(shí)間引入種植；金魚藻、穗花狐尾藻與輪葉黑藻在不同修復(fù)階段逐步引入種植。在河道中利用可調(diào)控浮床種植沉水植物，調(diào)節(jié)植物種植深度以適應(yīng)黑臭黑道不同階段河水透明度。

具體地，采用底層微孔曝氣，曝氣盤出氣量以不掀起表層底泥為標(biāo)準(zhǔn)，河道曝氣抑制底泥釋放。

具體地，伊樂藻可在冬季生長(zhǎng)，另外配合種植夏季生長(zhǎng)的沉水植物可以選用苦草、輪葉黑藻、穗花狐尾藻、金魚藻等。伊樂藻栽種時(shí)選擇秋季（11月下旬）植株移栽；苦草于翌年3-4月采用球莖栽種；輪葉黑藻采用冬芽于4月份種植和5月份植株移栽；穗花狐尾藻和金魚藻于5-6月采用植株移栽。移栽植物時(shí)可以將可升降浮床提升至水面進(jìn)行。

本實(shí)用新型的有益效果在于：采用底層微孔曝氣方法可以改善污染底泥，抑制底泥中污染物釋放，同時(shí)可以促進(jìn)沉水植物生長(zhǎng)。利用可升降浮床種植沉水植物可以克服黑臭河道水質(zhì)改善工程初期透明度低的問題。本實(shí)用新型驗(yàn)證了沉水植被可以在黑臭河道中構(gòu)建的可能性，水質(zhì)改善顯著，操作簡(jiǎn)單，工程量小，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

附圖說明

圖1是底層微孔曝氣安裝示意圖。其中：1護(hù)岸，2河床，3空氣壓縮機(jī)，4主曝氣管道，5支曝氣管道，6微孔曝氣盤。

圖2是沉水植物承載床安裝示意圖。其中：7塑料繩，8植物生長(zhǎng)基床，9沉水植物，10毛竹樁。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例說明本實(shí)用新型。

實(shí)施例1

一種利用微曝氣和沉水植物改善黑臭河道水質(zhì)的系統(tǒng)，構(gòu)建方法包括以下步驟：

1.攔截外源排污口廢水。禁止不合理、非法排污，封閉排污口。

2.河道曝氣，如圖1所示，采用河底微孔曝氣，在河道底部距離底泥表面30cm處安裝微孔曝氣盤6，微孔曝氣盤支架最上端直徑25cm，底部圓圈直徑40cm，共4層，上端3層盤繞微孔曝氣管，最下端2層間距離30cm，微孔曝氣盤安裝密度1個(gè)/50m²，曝氣盤出氣量以不掀起表層底泥為標(biāo)準(zhǔn)，抑制底泥釋放，改善植物生存環(huán)境。

3.可調(diào)控浮床，如圖2所示，1）承載床體用6分鍍鋅鐵管和鍍鋅彎頭制作成長(zhǎng)方形框，大小可根據(jù)河道寬度確定，用三維植生網(wǎng)作為植物生長(zhǎng)基床8，厚度3cm，固定在鍍鋅鐵管方框上；2）用毛竹樁10和塑料繩7在四角處固定承載床，初期在水下懸掛高度為水體透明度的1-1.5倍深度，隨水體透明度提高和植物生長(zhǎng)可以依據(jù)實(shí)際情況逐步下降承載床，直至放置河底，放置河底時(shí)水體透明度>1/2水深。

4.種植植物：1）于秋季11月下旬種植伊樂藻，種植密度為5叢/m²；翌年3-4月份采用苦草球莖種植苦草，構(gòu)建建群種。2）輪葉黑藻采用冬芽于4月份種植，或5月份植株移栽，冬芽密度約100個(gè)/m²，植株移栽5-6叢/m²；穗花狐尾藻和金魚藻于5-6月采用植株移栽，植株移栽5-6叢/m²；構(gòu)建伴生種。

5.待水質(zhì)提高，水體透明度增加后，將植物下降至<水體透明度2倍處，直至放置于水底。

實(shí)施例2：嘉興市南湖區(qū)吉洋浜部分黑臭岸段水體修復(fù)工程

（1）首先，2014年2月在擬實(shí)施的水質(zhì)修復(fù)的工程區(qū)內(nèi)，鋪設(shè)底泥微曝氣主管道及支管道，在河道底部距離底泥表面30cm處安裝微孔曝氣盤，微孔曝氣盤支架最上端直徑25cm，底部圓圈直徑40cm，共4層，上端3層盤繞微孔曝氣管，最下端2層間距離30cm，微孔曝氣盤安裝密度1個(gè)/50m²，曝氣盤出空氣量5m³/m²h。

（2）安裝沉水植物承載床。1）承載床體用6分鍍鋅鐵管和鍍鋅彎頭制作成長(zhǎng)方形框尺寸為1m×2m，用三維植生網(wǎng)作為植物生長(zhǎng)基床，厚度3cm，固定在鍍鋅鐵管方框上；2）用毛竹樁和塑料繩在四角處固定承載床，初期在水下懸掛高度為水體透明度的1倍深度，水深為60cm。

（3）恢復(fù)沉水植物。然后在沉水植物承載床中種植沉水植物， 11月下旬種植伊樂藻，春季3月5日~8日種植苦草，構(gòu)建建群種。穗花狐尾藻、黑藻、金魚藻在4月5~10日配合種植，利用植物群落凈化水體、改善水質(zhì)，恢復(fù)受損河道生態(tài)系統(tǒng)。

（4）工程水質(zhì)凈化效果跟蹤測(cè)定。沉水水生植物恢復(fù)一年后，2015年五月對(duì)工程區(qū)內(nèi)水質(zhì)及沉水植被進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)在工程區(qū)內(nèi)水體透明度由工程實(shí)施前的不足30cm提高至目前的60~80cm，水中氨氮及總磷平均下降45%和58%。底泥磷酸鹽的釋放速率為由對(duì)照區(qū)的8.5±1.2mg/(m²d)下降至0.25±0.02mg/(m²d), 水生植物蓋度由對(duì)照區(qū)的不足5%，工程區(qū)內(nèi)沉水植物52%。