本實(shí)用新型屬于河流水體生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域，具體來(lái)講，涉及到一種阻隔和減少河流底泥污染物的裝置。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人類的生活煥然一新。然而，地球環(huán)境也遭受到了破壞，尤其是河流水體生態(tài)環(huán)境。由于工業(yè)廢水、生活污水的大量排放，以及農(nóng)藥的過(guò)度使用造成的農(nóng)業(yè)面源污染，均使河流水體水質(zhì)日益惡化。河流本是各種水生生物的生存繁衍之所，地球水文循環(huán)的重要自然通道，是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分之一，然而目前的河流生態(tài)環(huán)境被嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致生物多樣性銳減，很多物種消失殆盡，河道兩旁的植被生長(zhǎng)受到抑制，并且通過(guò)揮發(fā)、地下水污染、糧食作物、生物富集作用等途徑危害著人類的健康。因此，對(duì)于河流生態(tài)環(huán)境的治理已經(jīng)刻不容緩！

河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)是修復(fù)河流生態(tài)功能和恢復(fù)河流健康的首選技術(shù)。河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)是指依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)原理，選取各種方法使已經(jīng)受損的河流水體生態(tài)系統(tǒng)的生物群體和生態(tài)結(jié)構(gòu)得到修復(fù)，強(qiáng)化河流水體生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，重建健康的生態(tài)水體，使生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自我協(xié)調(diào)、自我維持的良性循環(huán)。

在河流生態(tài)系統(tǒng)中，河流底泥既是收納盒分解河流水體污染物的“沉積庫(kù)”，也是向上覆水體釋放有機(jī)污染物和營(yíng)養(yǎng)鹽的“源”。污染底泥通過(guò)不斷向上覆水體釋放有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)鹽，使河流水質(zhì)惡化；底泥耗氧則是河流水體耗氧的重要組成部分，底泥耗氧加劇了河流耗氧速率，是河流水體黑臭的重要原因；底泥反硝化、甲烷化造成的大量黑臭底泥上浮是導(dǎo)致河流水體黑臭的直接原因。同時(shí)，底泥也是底棲生物的棲息地，是河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，具有吸附、降解上覆水體污染、延緩河流水質(zhì)惡化的多種功能，是河流自凈能力的關(guān)鍵要素。因此，底泥治理和修復(fù)已經(jīng)成為河流綜合整治的重要組成部分。

按照底泥的處理方式不同，河流受污染底泥的處理技術(shù)可以分為異位處理和原位處理兩種方式。

異位處理技術(shù)是指將受污染的底泥挖掘出來(lái)，轉(zhuǎn)移至專門場(chǎng)所進(jìn)行相應(yīng)處理的方法。異位處理技術(shù)主要包括底泥疏浚以及疏浚底泥的處理、處置。底泥疏浚是目前應(yīng)用最普遍億維處理方法，能有效去除河流的污染底泥，但是也存在費(fèi)用昂貴、二次污染以及對(duì)河流原有底泥生態(tài)系統(tǒng)破壞等缺點(diǎn)，特別是疏浚底泥的處理、處置和資源利用，是底泥異位處理技術(shù)的主要瓶頸。

原位處理技術(shù)是指無(wú)需將受污染污泥轉(zhuǎn)移出水體，通過(guò)各種處理技術(shù)，減少受污染底泥的容積，減少污染物的量或者降低污染物的溶解度、毒性或者遷移性，并減少污染釋放等在原位就地進(jìn)行污染物治理的技術(shù)。同異位處理技術(shù)相比，原位處理技術(shù)就地處理受污染的底泥，可以避免疏浚時(shí)底泥再懸浮、轉(zhuǎn)移時(shí)底泥流失等過(guò)程引起的二次污染問(wèn)題，不需要額外的場(chǎng)地對(duì)疏浚底泥進(jìn)行堆放或者處理，也無(wú)需對(duì)處理設(shè)施(例如填埋場(chǎng))進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，所需費(fèi)用相對(duì)較低，易于推廣。大量研究和工程實(shí)踐的結(jié)果表明，原位處理技術(shù)對(duì)減少底泥體積、降低污染物的毒性以及控制污染物遷移性等方面具有較為明顯的效果，并逐漸成為河流污染底泥處理的研究熱點(diǎn)。

按照技術(shù)手段不同，河流受污染底泥的處理技術(shù)可以分為物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)三大類。

物理修復(fù)主要是采用物理方法對(duì)底泥進(jìn)行修復(fù)，比如通過(guò)截污切斷底泥污染物來(lái)源；通過(guò)引水沖淤?zèng)_刷河流污染底泥；通過(guò)覆蓋阻隔底泥污染物向上覆水體釋放。截污是河流治理的基礎(chǔ)和根本手段，但是僅僅截污并不能解決底泥污染問(wèn)題；引水沖淤實(shí)際上是轉(zhuǎn)移河流底泥污染，由于耗水量大，僅僅能在雨季方能實(shí)施；覆蓋能有效防止底泥中的污染物進(jìn)入水體而造成的二次污染，修復(fù)效果好，工程造價(jià)低，但是容易阻塞河道，尤其是對(duì)于補(bǔ)水困難、水深較淺的城市河道。對(duì)城市受污染河道還可以采用大規(guī)模環(huán)境調(diào)水的措施，通過(guò)在一定區(qū)域范圍內(nèi)對(duì)受污染河道引入大量清潔水源，增加河道流量，沖走河道淤積的底泥和稀釋污染的河水，從而達(dá)到改善河流生態(tài)環(huán)境的目的。

化學(xué)修復(fù)就是向受污染的河道中投入化學(xué)改良劑，通過(guò)藥劑與污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成對(duì)環(huán)境無(wú)污染的中性物質(zhì)來(lái)達(dá)到去除水體中污染物，修復(fù)河流生態(tài)環(huán)境的目的。化學(xué)修復(fù)主要包括對(duì)底泥進(jìn)行化學(xué)鈍化或者固化、底泥重金屬化學(xué)淋洗和電化學(xué)處理?；瘜W(xué)鈍化技術(shù)主要通過(guò)投加化學(xué)試劑(鋁鹽、鐵鹽和石灰等)，固定水體和底泥中的營(yíng)養(yǎng)鹽(主要是磷)，并使底泥表面上部形成覆蓋層，阻止底泥向水體釋放營(yíng)養(yǎng)鹽。由于化學(xué)試劑存在一定的生態(tài)學(xué)毒性，使用時(shí)必須要做好充分的環(huán)境影響評(píng)估?；瘜W(xué)淋洗和電化學(xué)處理主要是針對(duì)河流底泥重金屬污染，投資較大，運(yùn)行費(fèi)用較高。化學(xué)修復(fù)主要對(duì)突發(fā)性水污染具有很好的處理和恢復(fù)效果，但只是暫時(shí)效果顯著，不是一種永久的修復(fù)措施，因?yàn)樗桓淖兞酥亟饘俚仍诤恿髦写嬖诘男螒B(tài)，金屬元素仍保留在河流中，容易再度活化，進(jìn)而危害動(dòng)植物和人的健康。因此化學(xué)修復(fù)只是在河流生態(tài)修復(fù)過(guò)程中的一項(xiàng)重要的輔助修復(fù)措施。

生物修復(fù)技術(shù)是利用水體中的植物、微生物和一些水生動(dòng)物的吸收、降解、轉(zhuǎn)化水體中的污染物，來(lái)實(shí)現(xiàn)水環(huán)境凈化、水生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)。生物修復(fù)技術(shù)可以是單一的植物、動(dòng)物或微生物修復(fù)，也可以是由不同種植物、動(dòng)物、微生物共同構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行的水體生態(tài)修復(fù)。植物、微生物和水生動(dòng)物在河流生態(tài)修復(fù)中扮演著不同的角色，各自為水體的凈化起著不可或缺的作用。

植物修復(fù)是以植物忍耐和超量積累某種或某些化學(xué)元素的理論為基礎(chǔ)，利用植物及共存微生物體系去除環(huán)境中的污染物。通過(guò)在河道中種植水生植物，利用水生植物的吸收、揮發(fā)、過(guò)濾、降解、穩(wěn)固等作用，可以將上覆水中和底泥中的有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)污染物進(jìn)行有效的去除，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。例如在污染河道中種植對(duì)重金屬具有較強(qiáng)耐性和富集能力的“超富集植物”，可以將重金屬迅速吸收和富集到植物體中，利用植物自身的主動(dòng)運(yùn)輸作用運(yùn)送到植物地上部分，最后收割植物地上部分就可以將大量的重金屬?gòu)乃泻偷啄嘀袔ё?，以達(dá)到去除污染、改善河流水質(zhì)的效果。

動(dòng)物修復(fù)指通過(guò)河流中水生動(dòng)物種群的直接(吸收、轉(zhuǎn)化、分解)或間接作用(改善水體理化性質(zhì)，維持河道中植物和微生物的健康生長(zhǎng))來(lái)修復(fù)河流污染的過(guò)程。向受污染的水體中投入對(duì)該污染物耐性較高的蟲(chóng)類、蝦類和魚(yú)類等，通過(guò)食物鏈消化將一些有機(jī)污染物吸收、利用或分解成無(wú)污染的物質(zhì)，從而修復(fù)受污染的河道。另外，水體中的水生動(dòng)物在有效去除污染物、改善水生態(tài)的同時(shí)，還能與水體中的植物和微生物組成良性的生態(tài)系統(tǒng)，促進(jìn)并維持其健康生長(zhǎng)，而且水環(huán)境中的動(dòng)物種類和數(shù)量還可以作為水環(huán)境健康狀況的指示指標(biāo)。

微生物修復(fù)是指利用微生物將水環(huán)境中的COD、BOD和氮磷等污染物降解或轉(zhuǎn)化為其他無(wú)害物質(zhì)的過(guò)程。微生物作為生態(tài)系統(tǒng)中的分解者，對(duì)污染物的去除和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)起著重要的作用，是河流生態(tài)生物修復(fù)技術(shù)的核心。常采用的生物修復(fù)措施包括投放菌種及營(yíng)養(yǎng)源、提高生物可利用性和生物操縱等。近年來(lái)發(fā)展的生物膜修復(fù)技術(shù)很好地解決了水環(huán)境中微生物群落的遷移問(wèn)題，大大提高了微生物群體與水體的接觸面積，使河道的自凈能力得到成倍的增長(zhǎng)。

原位覆蓋阻隔技術(shù)適用于受多種有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)污染物污染的底泥，不僅可以有效控制底泥中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽的釋放，還可以控制重金屬以及PCBs、PAHs、苯酚等持久有機(jī)污染物的釋放。并且原位覆蓋阻隔技術(shù)多采用清潔泥沙等天然材料，性質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)改變河流水質(zhì)。然而，由于投加了覆蓋材料，河流水深必會(huì)減少，從而改變了水流流速、水壓等條件；另一方面，在水體流動(dòng)較快的水域，覆蓋后材料容易被淘蝕，影響覆蓋的效果。原位植物修復(fù)技術(shù)簡(jiǎn)易、有效，對(duì)生態(tài)環(huán)境幾乎沒(méi)有危害，不僅可以去除環(huán)境中的有機(jī)污染物，還可以去除重金屬和放射性元素，并且植物修復(fù)還兼具景觀效果，對(duì)河流污染治理額同時(shí)，還能美化環(huán)境。然而，植物的種植會(huì)受到地理?xiàng)l件和水流條件的限制；植物物種也受到一定限制，例如水中的植物要選用耐水性強(qiáng)的品種；后期的維護(hù)保養(yǎng)工作要求較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種科學(xué)有效、經(jīng)濟(jì)合理的阻隔和減少河流底泥污染物的裝置。

一種阻隔和減少河流底泥污染物的裝置，設(shè)置在流速緩慢且水深超過(guò)1.5米的河流河床上，縱向結(jié)構(gòu)由下到上逐層疊加，包括：包裹著吸附劑和砂子混合物的土工布?jí)|層；填充層；土工格柵層；沉水植物層位于上覆水面以下。

進(jìn)一步的，所述土工布?jí)|層包裹著吸附劑和砂子的混合物中的吸附劑是活性炭；所述土工布?jí)|規(guī)格為1m*1m*0.2m，邊緣綁有可充氣的聚丙烯球，懸浮在上覆水中。

進(jìn)一步的，所述填充層由均勻鋪設(shè)在土工布?jí)|上方的砂子構(gòu)成，厚度為0.3m。

進(jìn)一步的，所述土工格柵層為田字格形狀，土工格柵高度為0.3m，田字格規(guī)格為0.1m*0.1m，田字格中間種植沉水植物；形狀為短腿桌狀，桌腿尖銳，便于插入在填充層內(nèi)部且上方冒出填充層10cm。

進(jìn)一步的，所述沉水植物層由種植在填充層的沉水植物構(gòu)成。

進(jìn)一步的，所述沉水植物是金魚(yú)藻、蝦藻、黑藻、狐尾藻、貍藻、輪藻、茨藻、眼子菜或苦草中的一種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所述的一種阻隔和減少河流底泥污染物的裝置，由①包裹著吸附劑和砂子的土工布?jí)|層②填充層③土工格柵層④沉水植物層組成，便于管理和更換。沉水植物可以人工收割；土工格柵質(zhì)量較輕，容易被人工或者機(jī)械抬起、更換；需要更換土工布?jí)|層時(shí)，作業(yè)人員只要帶上打氣筒，給土工布?jí)|四周的可充氣聚丙烯球充氣，充氣到一定程度，由于球體所受浮力大于上覆水壓力和土工布?jí)|重力時(shí)，土工布?jí)|會(huì)上浮，然后由駁船或者人工拖至岸邊即可。

附圖說(shuō)明

圖1為阻隔和減少河流底泥污染物的裝置的縱向剖視圖。

圖2為阻隔和減少河流底泥污染物的裝置的俯視圖。

附圖標(biāo)記：

1-土工布?jí)|層、2-填充層、3-底泥、4-吸附劑和砂子的混合物、5-土工格柵、6-可充氣PP球、7-上覆水體、8-沉水植物、9-水面。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所述的阻隔和減少河流底泥污染物的裝置進(jìn)行闡述，不用于限制保護(hù)范圍。

本實(shí)用新型中的阻隔和減少河流底泥污染物的裝置，要進(jìn)行實(shí)地考察，根據(jù)地形條件進(jìn)行選址，一般要求河道底部平坦、邊坡較平緩，河流流速較低，水深超過(guò)1.5米。在施工前要將河道夯實(shí)處理，避免出現(xiàn)較多坑洼。

(1)包裹著吸附劑和砂子的土工布?jí)|層的設(shè)計(jì)與施工

土工布?jí)|規(guī)格為1m*1m*0.2m，邊緣綁有四個(gè)可充氣的聚丙烯球。將吸附劑與砂子攪拌均勻后，鋪滿土工布?jí)|并縫合。土工布?jí)|鋪設(shè)方式采用移動(dòng)駁船撒布方式。用駁船載著土工布?jí)|在覆蓋區(qū)域內(nèi)緩慢移動(dòng)，駁船底部是活底，可將其打開(kāi)撒布覆蓋材料。這種施工方式不僅簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，而且不受地理?xiàng)l件限制，可以覆蓋整個(gè)水域的任何區(qū)域。對(duì)于河道邊坡較淺地帶，可以采用人工鋪設(shè)的方式。

下一步進(jìn)行。

(2)填充層的鋪設(shè)

采用駁船撒布方式，將砂子均勻撒布在土工布?jí)|上即可，填充層的厚度約0.3m。

(3)土工格柵層的設(shè)計(jì)與施工

土工格柵設(shè)計(jì)成矮桌狀，桌腿較尖銳，能輕松插入填充層中。邊坡處土工格柵設(shè)計(jì)，依據(jù)邊坡的坡度決定桌腿的傾斜度，即保持桌面與底泥平面平行。土工格柵高度為0.3m，單層，俯視圖為田字格，田字格規(guī)格為0.1m*0.1m。土工格柵的面積大小依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件決定。鋪設(shè)方法為人工鋪設(shè)，將土工格柵按壓至填充層中，露出適當(dāng)高度(不超過(guò)10cm)即可。

(4)沉水植物層的設(shè)計(jì)與施工

本裝置所使用的植物均為沉水植物，如金魚(yú)藻、蝦藻、黑藻、狐尾藻、貍藻、輪藻、茨藻、眼子菜、苦草等等。具體使用的沉水植物種類，由工程所在地區(qū)決定，盡量選擇土著沉水植物。沉水植物可以使用成體，也可以使用種子。種植成體時(shí)，視鋪設(shè)(1)至(3)結(jié)構(gòu)之后的水深采取不同的方式。水深0.5m以內(nèi)，施工人員可直接將沉水植物種植于土工格柵田字格內(nèi)；水深超過(guò)0.5m，需要借助相關(guān)工具，一般用一頭帶叉的竹竿或木桿作工具，作業(yè)時(shí)，作業(yè)人員乘船用叉叉住植株的莖部，叉入水中，直至進(jìn)入填充層，此法適宜于叢生的沉水植物，如黑藻、狐尾藻、眼子菜等，或單生的多株種植，如將苦草、竹葉眼子菜等5至6株捆綁后種植。在河水流速較慢的區(qū)域也可以播撒種子，作業(yè)人員乘船向作業(yè)區(qū)域均勻播撒即可。

本實(shí)用新型所述的一種阻隔和減少河流底泥污染物的裝置，通過(guò)對(duì)裝置的合理設(shè)計(jì)和科學(xué)施工，完美結(jié)合了原位覆蓋阻隔技術(shù)與原位植物修復(fù)技術(shù)，既能有效阻隔受污染底泥向上覆水體釋放污染物質(zhì)，又能有效吸附水環(huán)境中的有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)鹽，而且還有美化河道環(huán)境的效果，降低了河流水質(zhì)的污染程度。該阻隔和減少河流底泥污染物的裝置，能夠延長(zhǎng)污染物與凈化介質(zhì)的接觸時(shí)間，增加接觸面積，從而提高污染物的去除率。同時(shí)增加水生植物，營(yíng)建和恢復(fù)水生生物的生存環(huán)境，增加物種多樣性，有利于提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

以上所述僅為本實(shí)用新型針的具體實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。