黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)及其治理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)，包括滲濾島、沉水植物和內(nèi)電解基質(zhì)，其中，所述內(nèi)電解基質(zhì)包括復合基質(zhì)墊層和內(nèi)電解反應填料，所述復合基質(zhì)墊層包括礫石、陶粒和沸石。其治理方法，包括：構(gòu)建滲濾島；在修復河段種植沉水植物；在河道的河床上鋪設復合基質(zhì)墊層，在基質(zhì)墊層中加入內(nèi)電解反應填料，完成內(nèi)電解基質(zhì)的鋪設。所述黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)及其治理方法不僅運用了沉水植物發(fā)揮凈化水質(zhì)作用，而且通過滲濾島凈化和內(nèi)電解基質(zhì)強化凈化改善河道內(nèi)的氧環(huán)境，快速分解、吸收和轉(zhuǎn)化黑臭物質(zhì)，提高脫氮除磷效率，能迅速改善水體黑臭現(xiàn)象，同時對河道的水生生態(tài)系統(tǒng)也具有積極促進作用。
【專利說明】
黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)及其治理方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及河道治理技術領域，更為具體地，涉及一種用于黑臭河道的生態(tài)治理系統(tǒng)及其治理方法。
【背景技術】
[0002]目前，隨著城市的發(fā)展和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提高，大量的生活污水、雨水及垃圾流入河道，污染河道水體，河道存在水環(huán)境容量小、水體自凈能力差等缺點，從而導致水體供氧和耗氧失衡，水體呈缺氧乃至厭氧狀態(tài)，水體中cod、bod、nh3-n等含量過高，水體中的有機物厭氧分解發(fā)生黑臭，使整個生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)危機，嚴重影響生態(tài)環(huán)境。黑臭河流形成原因主要有:工業(yè)廢水、生活污水、雨水、垃圾等的大量排入，污染負荷過重;河道淤積、水體流通不暢;河道渠化、硬化;水體食物鏈嚴重缺失。
[0003]現(xiàn)有的黑臭河道治理方法主要分為常規(guī)理化治理方法、單一生物修復方法等。其中，常規(guī)理化方法主要有截污清淤、調(diào)水、曝氣充氧，單一生物修復技術主要有微生物修復、植物修復和動物修復。
[0004]單靠截污、清淤、配水等工程手段或生物修復方法不可能完全解決河流黑臭問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術中存在的上述技術問題而做出，其目的在于提供一種水生態(tài)凈化、水生態(tài)修復和水生態(tài)健康管理為一體的黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)及其治理方法。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)，包括滲濾島、沉水植物和內(nèi)電解基質(zhì)，其中，所述內(nèi)電解基質(zhì)包括復合基質(zhì)墊層和內(nèi)電解反應填料，所述復合基質(zhì)墊層包括礫石、陶粒和沸石。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種黑臭河道生態(tài)治理方法，包括:構(gòu)建滲濾島；在修復河段種植沉水植物;在河道的河床上鋪設復合基質(zhì)墊層，在基質(zhì)墊層中加入內(nèi)電解反應填料，完成內(nèi)電解基質(zhì)的鋪設。
[0008]本發(fā)明所述黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)及其治理方法不僅運用了沉水植物發(fā)揮凈化水質(zhì)作用，而且通過滲濾島凈化和內(nèi)電解基質(zhì)強化凈化改善河道內(nèi)的氧環(huán)境，快速分解、吸收和轉(zhuǎn)化黑臭物質(zhì)，提高脫氮除磷效率，能迅速改善水體黑臭現(xiàn)象，同時對河道的水生生態(tài)系統(tǒng)也具有積極促進作用，是一種針對黑臭河道水體修復的高效方法。
【附圖說明】
[0009]通過參考以下【具體實施方式】的內(nèi)容并且結(jié)合附圖，本發(fā)明的其它目的及結(jié)果將更加明白且易于理解。在附圖中:
[0010]圖1是本發(fā)明黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)的示意圖；
[0011]圖2a是本發(fā)明滲濾島的俯視圖；
[0012]圖2b是本發(fā)明滲濾島的側(cè)視圖；
[0013]圖3是本發(fā)明黑臭河道生態(tài)治理方法的流程圖。
[0014]在附圖中，相同的附圖標記指示相似或相應的特征或功能。
【具體實施方式】
[0015]在下面的描述中，出于說明的目的，為了提供對一個或多個實施例的全面理解，闡述了許多具體細節(jié)。然而，很明顯，也可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實現(xiàn)這些實施例。在其它例子中，為了便于描述一個或多個實施例，公知的結(jié)構(gòu)和設備以方框圖的形式示出。
[0016]下面將參照附圖來對根據(jù)本發(fā)明的各個實施例進行詳細描述。
[0017]圖1是本發(fā)明黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)的示意圖，如圖1所示，所述黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)包括:
[0018]滲濾島100，用于去除河水的污染物質(zhì)，優(yōu)選地放置于河流上游區(qū)段，特別是水面寬闊、景觀環(huán)境差、緩流的河道中；
[0019]沉水植物200，吸收水體中的營養(yǎng)元素，優(yōu)選地，所述沉水植物200包括黑藻、伊樂藻、菹草、金魚藻、苦草、小葉眼子菜和馬來眼子菜中的一種或多種，進一步，優(yōu)選地，所述黑藻、伊樂藻、菹草、金魚藻和苦草的密度為20叢/m2，每叢4-5株;小葉眼子菜、馬來眼子菜的密度為30叢/m2，每叢4-5株，另外，優(yōu)選地，在河道高程差小、水流緩速區(qū)段搭配種植。
[0020]內(nèi)電解基質(zhì)300，放置于河流下游區(qū)段，包括復合基質(zhì)墊層和內(nèi)電解反應填料，所述復合基質(zhì)墊層包括礫石、陶粒和沸石，通過內(nèi)電解反應填料產(chǎn)生電極反應，改變污染物的性質(zhì)，優(yōu)選地，所述復合基質(zhì)墊層包含礫石、陶粒和沸石的比例為5:2:2，進一步，優(yōu)選地，所述符合基質(zhì)墊層中礫石、陶粒和沸石的直徑為l-2cm。
[0021]優(yōu)選地，所述黑臭河道治理系統(tǒng)包括多個滲濾島100，所述多個滲濾島100的尺寸可以不同，進一步優(yōu)選地，滲濾島100直徑在100cm—1700cm范圍內(nèi)。
[0022]另外，優(yōu)選地，所述內(nèi)電解反應填料為導體，例如，鐵刨花，進一步優(yōu)選地，所述內(nèi)電解反應填料(鐵刨花)與復合基質(zhì)墊層質(zhì)量比5:1。
[0023]上述黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)的工作原理如下所述:在待治理河道中隔離出一段河道進行水體的生態(tài)修復，滲濾島100凈化系統(tǒng)增大了河道彎曲部分的水流與島嶼的接觸面，同時減少沖刷對河岸的泥沙淤積。
[0024]沉水植物200有效吸收水體中N、P等營養(yǎng)元素，并通過營養(yǎng)鹽競爭控制單細胞藻類繁殖;另一方面光合作用為水體中提供溶解氧;還可為水生動物提供特殊生態(tài)環(huán)境，創(chuàng)造環(huán)境多樣性和生物多樣性。由于沉水植物的光合作用，提高水體D0，形成好氧區(qū)和厭氧區(qū)。上部環(huán)境中含有較高的溶解氧，而在沉水植物下部附著的微生物多為厭氧型。厭氧區(qū)微生物分解有機污染物所產(chǎn)生的NH3、CH4、C02分子等一部分被沉水植物根系吸收，另一部分透過穿孔進入上部的好氧區(qū)，被好氧型細菌氧化分解為N2、CO2等排出水體或被植物光合作用利用。植物殘體也可作為微生物的碳源，補充水體中可用碳源的不足。
[0025]內(nèi)電解基質(zhì)300強化凈化，通過在基質(zhì)(礫石、陶粒和沸石)中加入內(nèi)電解反應填料(鐵刨花)產(chǎn)生電極反應和由此所引起的一系列作用，改變污染物的性質(zhì)，對河水色度去除效果好，對河水中氨氮和有機物的去除也有一定效果，可以大大改善河水的可生化性。在對廢水電解氧化和還原處理過程中，生成的水合物(Fe2+、Fe3+水合物)，具有較強的吸附一一絮凝活性，能大量絮凝水體中分散的微小顆粒、金屬粒子及有機大分子。
[0026]本發(fā)明所述黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)有效利用滲濾島100、沉水植物200和微生物、內(nèi)電解基質(zhì)300的聯(lián)合作用，針對黑臭河道來構(gòu)建生物強化系統(tǒng)，使黑臭河道逐漸恢復水體的自凈能力，達到水體修復的目的。
[0027]圖2a是本發(fā)明滲濾島的俯視圖，圖2b是本發(fā)明滲濾島的側(cè)視圖，如圖2a和2b所示，所述滲濾島100包括基質(zhì)層110，其中所述基質(zhì)層110包括:
[0028]第一基底層111，位于河道底泥與河面之間，主要為回填土；
[0029]第一礫石層112，位于第一基底層111之上；
[°03°] 透水布層113，位于第一爍石層112之上；
[0031]第二基底層114，位于所述透水布層113之上，主要為回填土；
[0032]土壤層115，位于所述第二基底層114之上；
[OO33 ] 第二爍石層116，位于所述土壤層115之上。
[0034]優(yōu)選地，所述第二爍石層116的厚度為60cm，所述土壤層115的厚度為40cm，所述第一石樂石層112的厚度為30cm，進一步，優(yōu)選地，所述第二爍石層116和第一爍石層112的厚度粒徑為2_4mm。
[0035]另外，優(yōu)選地，所述滲濾島100還包括生態(tài)袋120，設置在滲濾島100周邊坡面底面，采用生態(tài)袋120護坡，并可利用生態(tài)袋120有效恢復沉水植被，其中，所述生態(tài)袋120可以采用采用孔徑DX).2mm的丙纟侖非織造土工布。
[0036]上述滲濾島100沿水流方向設置，基質(zhì)層110能夠有效去除河水的污染物質(zhì)，同時，坡面底層放置的生態(tài)袋120，可為沉水植物200的恢復提供適宜場所，為健康河流生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建奠定了基礎。
[0037]上述滲濾島100采用干濕交替的運轉(zhuǎn)方式，在淹水期，污水自上而下流經(jīng)滲濾島100的基質(zhì)層110，基質(zhì)層110呈壓實狀態(tài)，固定性強，利用基質(zhì)有吸附作用以及生物膜的生物微絮凝作用，截留和吸附污水中的懸浮物和溶解性物質(zhì);在落干期，基質(zhì)表面的生物膜在好氧狀態(tài)下對附著在基質(zhì)內(nèi)部的污染物進行好氧生物降解，從而使污染物在系統(tǒng)中得以最終去除，滿足出水要求，在滲濾島100周邊坡面底層放置生態(tài)袋120護坡，并利用生態(tài)120袋有效恢復沉水植被。
[0038]圖3是本發(fā)明黑臭河道生態(tài)治理方法的流程圖，如圖3所示，所述黑臭河道生態(tài)治理方法包括:
[0039]在步驟S310中，構(gòu)建滲濾島100，在河床和河面之間依次鋪設第一基底層110、第一石樂石層120、透水布層130、第二基底層140、土壤層150、第二爍石層160，構(gòu)成基質(zhì)，對河道中的污染物進行過濾凈化，優(yōu)選地，在河道寬闊處構(gòu)建滲濾島；
[0040]在步驟S320中，在修復河段種植沉水植物200，:在黑臭河道底質(zhì)上填土，在土上種植沉水植物群落，構(gòu)成河流水生植物群落；
[0041 ]在步驟S330中，在河道的河床上鋪設復合基質(zhì)墊層，在基質(zhì)墊層中加入內(nèi)電解反應填料，完成內(nèi)電解基質(zhì)的鋪設，強化分解有機污染物，同時對黑臭河道進行水體增氧，優(yōu)選地，在裸露河床鋪設內(nèi)電解基質(zhì)。
[0042]步驟S310-S330并沒有一定的先后次序。
[0043]優(yōu)選地，在步驟S310中，在滲濾島100周邊坡面底層放置生態(tài)袋。
[0044]優(yōu)選地，在步驟S320中，在修復河段，每平方米種植20叢黑藻、伊樂藻、菹草、金魚藻和苦草中的一種或多種，每平方米種植30叢小葉眼子菜和馬來眼子菜中的一種或兩種，其中，每叢包括4-5株沉水植物。
[0045]優(yōu)選地，在步驟S330中，采用鐵刨花作為內(nèi)電解反應填料，去除鐵刨花的油污和雜質(zhì)(例如，鐵刨花在使用之前用洗潔精浸泡清洗，洗去表面的油污及雜質(zhì)，然后用清水反復沖洗干凈)，按鐵刨花與復合基質(zhì)墊層質(zhì)量比5:1的比例，將鐵刨花均勻分散布置在復合基質(zhì)墊層中，進一步，優(yōu)選地，所述鐵刨花厚度約0.2mm，寬度4_。
[0046]本發(fā)明所述黑臭河道生態(tài)治理方法運用生物綜合凈化技術對河道進行凈化處理，可有效治理河道黑臭、水體惡化，增強河道的自凈能力，改善水質(zhì)、恢復河道的生態(tài)環(huán)境，還可有效增加景觀的綠化和美觀，達到長期穩(wěn)定的效果。
[0047]本發(fā)明所述黑臭河道生態(tài)治理方法中不僅運用了沉水植物200發(fā)揮凈化水質(zhì)作用，沉水植物200的繁茂枝葉為水面遮擋陽光的照射，避免了因藻類大量生長而影響出水水質(zhì)，有利于SS的去除和防止底泥上浮，而且沉水植物200的根區(qū)為微生物提供了附著生長表面和借以進行生命活動的中間媒介，同時由于滲濾島100的基質(zhì)層110可以保證有較高的滲透速度和微生物存在的良好條件，通?？尚纬梢欢ê穸鹊纳锬?，并含有大量的有機質(zhì)和微生物，對吸附和降解污水中的污染物起重要作用，使污水能夠達到較高的處理程度。
[0048]另外，本發(fā)明所述黑臭河道生態(tài)治理方法通過基質(zhì)內(nèi)電解反應對有機物的去除起到促進作用，例如采用鐵刨花中的Fe形成的Fe(OH)3沉淀物會促進微生物在基質(zhì)表面的固定和生長，大大提高污染物的去除效果;能有效吸附廢水中的顯色物質(zhì)。
[0049]采用本發(fā)明所述黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)及方法對長約18km，寬約150m的淮河流域重污染河道進行了治理，治理約三個月后，河道水體中的化學需氧量(COD)、氨氮、懸浮物、總?cè)芙庑粤椎鹊娜コ示_到50%左右，水體散發(fā)的惡臭氣味已完全去除，河道水質(zhì)修復取得了滿意的效果。
[0050]盡管前面公開的內(nèi)容示出了本發(fā)明的示例性實施例，但是應當注意，在不背離權(quán)利要求限定的范圍的前提下，可以進行多種改變和修改。此外，盡管本發(fā)明的元素可以以個體形式描述或要求，但是也可以設想具有多個元素，除非明確限制為單個元素。
【主權(quán)項】
1.一種黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)，其特征在于，包括: 滲濾島、沉水植物和內(nèi)電解基質(zhì)，其中，所述內(nèi)電解基質(zhì)包括復合基質(zhì)墊層和內(nèi)電解反應填料，所述復合基質(zhì)墊層包括礫石、陶粒和沸石。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)，其特征在于，所述滲濾島包括基質(zhì)層，其中所述基質(zhì)層包括: 第一基底層，位于河道底泥和河面之間； 第一礫石層，位于第一基底層之上； 透水布層，位于第一礫石層之上； 第二基底層，位于所述透水布層之上 土壤層，位于所述第二基底層之上； 第二礫石層，位于所述土壤層之上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)，其特征在于，所述滲濾島還包括: 生態(tài)袋，設置在滲濾島周邊坡面底層，所述生態(tài)袋采用丙綸非織造土工布，孔徑D多0.2mmo4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)，其特征在于，所述第二礫石層的厚度為60cm，所述土壤層的厚度為40cm，所述第一爍石層的厚度為30cm，所述第二爍石層和第一石樂石層的厚度粒徑為2-4_。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)，其特征在于，所述沉水植物包括黑藻、伊樂藻、菹草、金魚藻、苦草、小葉眼子菜和馬來眼子菜中的一種或多種。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)，其特征在于，所述黑藻、伊樂藻、菹草、金魚藻和苦草的密度為20叢/V，每叢4-5株;小葉眼子菜、馬來眼子菜的密度為30叢/V，每叢4_5株。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)，其特征在于，所述復合基質(zhì)墊層包含礫石、陶粒和沸石的比例為5:2:2，所述礫石、陶粒和沸石的直徑為l-2cm。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑臭河道生態(tài)治理系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)電解反應填料為鐵刨花，所述內(nèi)電解反應填料與復合基質(zhì)墊層質(zhì)量比5:1。9.一種黑臭河道生態(tài)治理方法，其特征在于，包括: 構(gòu)建滲濾島； 在修復河段種植沉水植物； 在河道的河床上鋪設復合基質(zhì)墊層，在基質(zhì)墊層中加入內(nèi)電解反應填料，完成內(nèi)電解基質(zhì)的鋪設。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的黑臭河道生態(tài)治理方法，其特征在于，內(nèi)電解基質(zhì)的鋪設還包括: 采用鐵刨花作為內(nèi)電解反應填料，去除鐵刨花的油污和雜質(zhì)，按鐵刨花與復合基質(zhì)墊層質(zhì)量比5:1的比例，將鐵刨花均勻分散布置在復合基質(zhì)墊層中。
【文檔編號】C02F9/14GK106007191SQ201610497579
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】任麗君, 程寒飛
【申請人】中冶華天工程技術有限公司