專利名稱：治理景觀水體富營養(yǎng)化污染的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種治理景觀水體富營養(yǎng)化污染的方法，將物化技術(shù)與生態(tài)浮 島技術(shù)結(jié)合起來，對景觀水體的污染進行有效治理。屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景近年來，城市內(nèi)的景觀水體如大小湖泊、人工湖已成為各個城市風(fēng)景建設(shè) 的重點內(nèi)容。建筑師為滿足住宅小區(qū)居民的"親水"需求，采用借景和造景， 將水景引進生活小區(qū)，創(chuàng)造住宅小區(qū)幽雅的自然環(huán)境。景觀水已成為城市風(fēng)景 線的亮點，也成為高檔住宅小區(qū)的重要賣點。由于景觀水多為靜止或流動性差 的封閉緩流水體， 一般具有水域面積小、易污染、水環(huán)境容量小、水體自凈能 力低等特點，管理不好，很容易成為居民生活污水、雨水及垃圾的受納體，從 而導(dǎo)致水體不同程度的污染，嚴(yán)重時會引起水體富營養(yǎng)化，致使水中藻類大量 繁殖，水體變黑變臭，嚴(yán)重影響周圍的自然環(huán)境和居民的生活環(huán)境，這已成為 城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)難題。富營養(yǎng)化景觀水體處理的難點在于以下幾點1. 即使景觀水體中氮磷濃度(TP>0.02mg/L， TN〉0.2mg/L)極低也足以 導(dǎo)致藻類過度增殖，因此很難通過削減營養(yǎng)鹽來防治水華。2. 環(huán)境條件適宜時，景觀水體中藻類增殖速度極快，不到2天藻密度就能 夠增加l倍以上，常規(guī)的水處理裝置難以應(yīng)對如此之高的污染負荷。3. 水處理裝置的外觀與景觀水體難以協(xié)調(diào)?，F(xiàn)有的景觀水處理技術(shù)雖然種類眾多，各有優(yōu)勢，卻難以全面地解決以上 問題。如過濾凈化法將受污染的景觀水體抽提起來，利用裝填石英砂等填料的 過濾設(shè)備去除水中的懸浮態(tài)固體污染物和少部分藻類。該方法的缺點在于動力 消耗較大，運行成本高，且由于大部分藻類的個體都極其微小，去除效果并不 明顯；同時裝置運行一段時間后會發(fā)生堵塞現(xiàn)象，必須不斷地進行反沖洗，運行管理相對復(fù)雜。植物浮島(床)法是近年來迅速發(fā)展起來的富營養(yǎng)化防治方 法，該法利用塑料泡沬等浮島材料，直接在水面種植濕生和水生植物吸收水中 氮磷等營養(yǎng)鹽，以去除導(dǎo)致水華發(fā)生的關(guān)鍵性因子，同時也具有較理想的景觀 效果，如中國發(fā)明專利CN1644533公開了 "一種用于景觀水體治理的生態(tài)吸附景 觀浮床裝置及方法"，以及論文"花飛碟生態(tài)景觀浮島技術(shù)與水上綠化"(尚農(nóng). 花卉園藝，2006 (1): 46-47)介紹了一種新型的浮體裝置"花飛碟"，可實現(xiàn) 在湖泊、水庫、池塘、水池中種植各種陸生花卉及經(jīng)濟植物包括仙客來、向日 葵、菊花、水蕹、黃花鳶尾、唐菖蒲、月季等，形成所謂的生態(tài)浮島，該方法 的缺點在于植物吸收氮磷效率較低，所需浮島面積較大，往往占到景觀水面的 25%以上，同時也很難應(yīng)對突發(fā)性藻類水華。直接投藥法即在藍綠藻大量生長， 景觀水體濁度顯著上升時投加藥劑除藻并沉淀污染物。該方法可以達到立竿見 影的除藻效果，但卻存在最為顯著的缺點，即藻類雖然凝聚沉淀入水底，但依 然存活，而且一般景觀水體都較淺，水底的光照度亦足以支持藻類生長繁殖， 因此經(jīng)過一段時間后又會恢復(fù)活性，重新上浮，出現(xiàn)更為嚴(yán)重的水華現(xiàn)象；此 外沉淀的污染物和藻類長時間之后亦會出現(xiàn)重新向水中釋放氮、磷的現(xiàn)象。遮 光法亦是最近受到廣泛關(guān)注的實用技術(shù)，其原理為在利用物理遮光材料覆蓋水 體l/3以上水面，抑制藍綠藻生長繁殖，其缺點在于對于水中氮磷等營養(yǎng)鹽無去 除效果，同時所需遮光面積過大，嚴(yán)重影響景觀效果。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種治理景觀水體富營養(yǎng)化 污染的方法，能吸收水中過量氮磷，對藻類過度增殖，污染嚴(yán)重的景觀水體進 行有效治理，同時種植的各種水培花卉、觀賞性水生植物，能形成優(yōu)美和諧的 生態(tài)浮島景觀。為實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明將物化吸附及沉淀技術(shù)與生態(tài)浮島技術(shù)相結(jié)合， 利用人工圍隔在景觀水體中分割出生態(tài)凈化區(qū)和強化凈化區(qū)，在生態(tài)凈化區(qū)種 植生態(tài)浮島，在強化凈化區(qū)除了種植生態(tài)浮島之外，還配備投藥系統(tǒng)和曝氣系 統(tǒng)；利用潛水泵將景觀水引入凈化區(qū)，開啟投藥系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)，通過物化吸附、絮凝沉淀等作用將污染物快速去除，與此同時，密布水面的生態(tài)浮島起到 極好的防風(fēng)浪和遮光效果，為污染物的沉淀提供了較好的水力條件，沉入水底 的藻類由于失去光源而不再上浮，逐漸死亡，此外生態(tài)浮島還能夠充分吸收由 于污染物分解及藻類死亡而釋放出的一定量的營養(yǎng)鹽；經(jīng)生態(tài)凈化區(qū)處理后的 優(yōu)質(zhì)水放流回景觀水體。本發(fā)明的方法具體包括以下步驟1、 采用人工圍隔從景觀水體中分割出部分水域用于水質(zhì)凈化，該水域分為 強化凈化區(qū)和生態(tài)凈化區(qū)，根據(jù)日處理水量、所在區(qū)域平均水深以及所需水力 停留時間確定各凈化區(qū)所需的水面面積。強化凈化區(qū)的水力停留時間取10-30分 鐘，生態(tài)凈化區(qū)的水力停留時間取4-24小時。強化凈化區(qū)和生態(tài)凈化區(qū)之間、 生態(tài)凈化區(qū)與景觀水體之間采用過水孔相連通。利用潛水泵在景觀水體抽取污 染水，使之順次流經(jīng)強化凈化區(qū)、生態(tài)凈化區(qū)，處理后放流回水體。2、 在強化凈化區(qū)和生態(tài)凈化區(qū)水面投放生態(tài)浮島，使覆蓋率達到90-100%， 形成了與周圍環(huán)境和諧統(tǒng)一的優(yōu)美的水上景觀。利用生態(tài)浮島對景觀水進行凈 化，去除水中大顆粒懸浮物質(zhì)，通過浮島植物和吸附基質(zhì)的作用去除氮、磷， 同時起到遮光和消減風(fēng)浪的作用。3、 在強化凈化區(qū)配置投藥系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)，投藥系統(tǒng)由加藥罐、加藥管路 組成，固定于強化凈化區(qū)內(nèi)設(shè)置的支撐木樁上。由于重力作用，物化藥劑由加 藥罐自流入強化凈化區(qū)，長期運行物化藥劑用完后進行人工加藥。曝氣系統(tǒng)采 用管道曝氣形式，即曝氣管道埋設(shè)于水底，管道上加裝曝氣頭，管道連接設(shè)置 于岸邊的鼓風(fēng)機。曝氣系統(tǒng)由設(shè)置于岸邊的配電箱控制開啟和關(guān)閉。4、 利用潛水泵將受污染的景觀水泵入強化凈化區(qū)，開啟投藥系統(tǒng)和曝氣系 統(tǒng)，使物化藥劑與污染水混合均勻并且發(fā)生絮凝反應(yīng)，流入生態(tài)凈化區(qū)；污染 水中的絮凝物在生態(tài)凈化區(qū)逐漸沉降，處理后的凈化水流回景觀水體。本發(fā)明方法中，所述投藥系統(tǒng)中采用的物化藥劑為殼聚糖、聚合硫酸鋁、 聚丙烯酰胺或水化硅酸鈣。本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于將具有削減氮磷、遮光消浪和景觀功能的生態(tài)浮島和具有強化除藻除污效果的物化處理系統(tǒng)有機地組合，成為極具實用價值的景 觀水體富營養(yǎng)化污染治理方法，同時發(fā)揮治標(biāo)和治本的功能。本發(fā)明的優(yōu)勢具 體體現(xiàn)在1. 針對造成水體富營養(yǎng)化的過量氮磷以及有機污染物， 一方面利用生態(tài)浮 島對其進行不斷吸收，另一方面，利用物化系統(tǒng)對其實施強化凈化。2. 針對有害藻類過量增殖的現(xiàn)象， 一方面利用物化系統(tǒng)對其實施強化凝聚 沉淀，另一方面，利用生態(tài)浮島消浪和遮光，為藻類及其他污染物沉淀創(chuàng)造較 好水力環(huán)境，同時防止沉入底部的藻類恢復(fù)活性，重新上浮。3. 本發(fā)明方法運行簡單，單位建設(shè)成本、運行費用和管理費用低廉，在景 觀水體域內(nèi)實施，外觀為優(yōu)美的生態(tài)浮島，與景觀水體協(xié)調(diào)一致，避免了以往 技術(shù)需在陸地或水面建設(shè)大型構(gòu)筑物，影響景觀的問題。


圖l為本發(fā)明中凈化區(qū)域劃分的示意圖。圖1中，l為景觀水體，2為強化凈化區(qū)，3為生態(tài)凈化區(qū)，4為人工圍隔。圖2為本發(fā)明對景觀水體劃分區(qū)域進行治理的示意圖。圖2中，l為景觀水體，2為強化凈化區(qū)，3為生態(tài)凈化區(qū)，5為過水孔，6 為生態(tài)浮島，7為投藥系統(tǒng)，8為曝氣系統(tǒng)，9為潛水泵，IO為鼓風(fēng)機。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步詳細描述。以下實施 例不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。本發(fā)明治理景觀水體富營養(yǎng)化污染的方法具體包括如下內(nèi)容1、首先，如圖l所示的凈化區(qū)域劃分示意圖，利用人工圍隔4在景觀水體1中分隔出一部分水域用于水質(zhì)凈化，這部分水域依次劃分為強化凈化區(qū)2、生態(tài) 凈化區(qū)3。根據(jù)日處理水量、所在區(qū)域平均水深以及所需水力停留時間分別確定 所述強化凈化區(qū)l、生態(tài)凈化區(qū)2各自所需的水面面積。其中，強化凈化區(qū)l的水 力停留時間取10-30分鐘，生態(tài)凈化區(qū)的水力停留時間取4-24小時。設(shè)強化凈化區(qū)2、生態(tài)凈化區(qū)3各自所需的水面面積分別為S2、 S3根據(jù)日處理水量V，所在區(qū)域平均水深&、 H2所需水力停留時間分別為T2、 T3,貝IJ: 所述強化凈化區(qū)l的總面積按以下公式設(shè)計S2=V/ (H2XT2)其中S2為強化凈化區(qū)總面積m2; V為日處理水量m7d; H2為強化凈化區(qū)平均水 深m; T2為停留時間，取10-30分鐘；所述生態(tài)凈化區(qū)3的總面積按以下公式設(shè)計S3=V/ (H3XT3)其中S3為生態(tài)凈化區(qū)總面積m2; V為日取水量mVd; H3為生態(tài)凈化區(qū)平均水深 m; T3為停留時間，取4-24小時。強化凈化區(qū)2和生態(tài)凈化區(qū)3之間、生態(tài)凈化區(qū)3與景觀水體1之間，設(shè)置過 水孔5相連通，如圖2所示。2、 如圖2所示，生態(tài)浮島6布設(shè)于強化凈化區(qū)2和生態(tài)凈化區(qū)3水表面，由若 干前后及首尾相連的鋪展于水面的生態(tài)浮島構(gòu)成，生態(tài)浮島參照己有公開號為 CN1644533的專利建造。生態(tài)浮島6在凈化區(qū)的覆蓋率達到90 100%。利用生態(tài) 浮島6對景觀水進行凈化，去除水中大顆粒懸浮物質(zhì)，通過浮島植物和吸附基質(zhì) 的作用去除氮、磷，同時起到遮光和消減風(fēng)浪的作用。3、 如圖2所示，在強化凈化區(qū)2配置投藥系統(tǒng)7和曝氣系統(tǒng)8，所述投藥系統(tǒng) 由20-30L加藥罐、加藥管路組成，在強化凈化區(qū)內(nèi)設(shè)置支撐木樁，將加藥罐固 定于其上，由于重力作用，物化藥劑由加藥罐自流入強化凈化區(qū)2，長期運行物 化藥劑用完后進行人工加藥。所述曝氣系統(tǒng)8采用管道曝氣形式，即曝氣管道埋 設(shè)于水底，在強化凈化區(qū)部分的管道每隔3-5m加裝曝氣頭，曝氣管道連接設(shè)置 于岸邊的鼓風(fēng)機IO。曝氣系統(tǒng)由配電箱控制開啟和關(guān)閉。4、 利用潛水泵9將受污染的景觀水泵入強化凈化區(qū)2，，開啟投藥系統(tǒng)7和曝 氣系統(tǒng)8，加藥并同時曝氣攪拌使物化藥劑與污染水體混勻，污染物及藻類與物 化藥劑相結(jié)合，此后流入生態(tài)凈化區(qū)3逐漸沉降，從而將污染物和藻類自水中去 除。處理后的凈化水流回景觀水體l。所采用的物化藥劑為市售的殼聚糖、聚合 硫酸鋁、聚丙烯酰胺、水化硅酸鈣等。在本發(fā)明的一個實施例中，實驗地點為水面面積5000m2，平均水深2m的某 別墅區(qū)景觀水體，在夏季時該水體常發(fā)生嚴(yán)重的水華現(xiàn)象，水中藻類數(shù)量為1.5 X10MVL，且以有害的銅綠微囊藻為主，透明度0.2米，濁度為10r， COD為 35mg/L，總氮為5.3mg/L，總磷為O. 5mg/L。為改善水質(zhì)，采用本發(fā)明的方法對 水源地劃分區(qū)域治理，如圖2所示。依據(jù)地形特點在沿岸采用人工圍隔分割出水面面積分別10r^和130n^的強 化凈化區(qū)和生態(tài)凈化區(qū)。日處理水量為1000m3。強化凈化區(qū)的水力停留時間 15min，生態(tài)凈化區(qū)的停留時間為8hr。在強化凈化區(qū)和生態(tài)凈化區(qū)水面建成根據(jù) 中國專利CN1644533所設(shè)計的生態(tài)浮島，使覆蓋率達到90%。在強化凈化區(qū)2和生態(tài)凈化區(qū)3之間的圍隔上部開設(shè)一排直徑為lcm過水孔 5，過水孔5設(shè)置在低于水面40cm處，每個過水孔5間隔0.2m;同樣地，在生態(tài)凈 化區(qū)3與景觀水體l之間的圍隔中部開設(shè)一排直徑為lcm過水孔5，過水孔設(shè)置在 低于水面lm處，每個過水孔5間隔0.2m。在強化凈化區(qū)配置投藥系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)，投藥系統(tǒng)由加藥罐和固定木樁組 成，加藥罐體積10L，在強化凈化區(qū)內(nèi)設(shè)置木樁，將加藥罐固定于其上；曝氣管 道埋設(shè)于水底，在強化凈化區(qū)部分的管道每隔5m加裝曝氣頭，管道另外一段連 接設(shè)置于岸邊的鼓風(fēng)機。設(shè)置配電箱用于控制系統(tǒng)開啟和關(guān)閉。在藻類水華頻發(fā)的7-8月份，開啟強化凈化區(qū)的投藥系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)并連續(xù) 工作，不斷投加殼聚糖，使投加量達到2mg/L，并持續(xù)曝氣攪拌使流入的污染水 體與物化藥劑在強化凈化區(qū)中混勻，促使污染物和藻類和物化藥劑相結(jié)合，此 后流入生態(tài)凈化區(qū)逐漸沉降，從而將污染物和藻類自水中去除。這樣景觀水體 以5天一個循環(huán)的周期不斷的經(jīng)由物化生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)處理而得到凈化。富營養(yǎng)化 景觀水體經(jīng)過10天處理后透明度達1.5米，濁度為7°， COD為llmg/L，總氮為 lrag/L，總磷為O. lmg/L，溶解氧為9mg/L。景觀水體的污染得到有效治理。
權(quán)利要求
1、一種用于治理景觀水體富營養(yǎng)化污染的方法，其特征在于包括以下步驟1)采用人工圍隔(4)從景觀水體(1)中分割出部分水域用于水質(zhì)凈化，該水域分為強化凈化區(qū)(2)和生態(tài)凈化區(qū)(3)，根據(jù)日處理水量、所在區(qū)域平均水深以及所需水力停留時間確定各凈化區(qū)所需的水面面積，強化凈化區(qū)(2)的水力停留時間取10-30分鐘，生態(tài)凈化區(qū)(3)的水力停留時間取4-24小時；強化凈化區(qū)(2)和生態(tài)凈化區(qū)(3)之間、生態(tài)凈化區(qū)(3)與景觀水體(1)之間采用過水孔(5)相連通；2)在強化凈化區(qū)(2)和生態(tài)凈化區(qū)(3)水面投放生態(tài)浮島(6)，使覆蓋率達到90～100％，利用生態(tài)浮島(6)對景觀水進行凈化，去除水中大顆粒懸浮物質(zhì)，通過浮島植物和吸附基質(zhì)的作用去除氮、磷，同時起到遮光和消減風(fēng)浪的作用；3)在強化凈化區(qū)(2)配置投藥系統(tǒng)(7)和曝氣系統(tǒng)(8)，所述投藥系統(tǒng)(7)由加藥罐、加藥管路組成，固定于強化凈化區(qū)(2)內(nèi)設(shè)置的支撐木樁上；所述曝氣系統(tǒng)(8)中，加裝曝氣頭的曝氣管道埋設(shè)于水底，曝氣管道連接設(shè)置于岸邊的鼓風(fēng)機(10)，曝氣系統(tǒng)(8)由設(shè)置于岸邊的配電箱控制開啟和關(guān)閉；4)利用潛水泵(9)將受污染的景觀水泵入強化凈化區(qū)(2)，開啟投藥系統(tǒng)(7)和曝氣系統(tǒng)(8)，使物化藥劑與污染水混合均勻并且發(fā)生絮凝反應(yīng)，流入生態(tài)凈化區(qū)；污染水中的絮凝物在生態(tài)凈化區(qū)(3)逐漸沉降，處理后的凈化水流回景觀水體(1)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l的用于治理景觀水體富營養(yǎng)化污染的方法，其特征在于 所述物化藥劑為殼聚糖、聚合硫酸鋁、聚丙烯酰胺或水化硅酸鈣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種治理景觀水體富營養(yǎng)化污染的方法，將物化技術(shù)與生態(tài)浮島技術(shù)相結(jié)合，利用人工圍隔在景觀水體中分割出生態(tài)凈化區(qū)和強化凈化區(qū)，在生態(tài)凈化區(qū)種植生態(tài)浮島，在強化凈化區(qū)除了種植生態(tài)浮島之外，還配備投藥系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)；利用潛水泵將景觀水引入凈化區(qū)，開啟投藥系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)，通過物化吸附、絮凝沉淀等作用將污染物快速去除，與此同時，密布水面的生態(tài)浮島起到極好的防風(fēng)浪和遮光效果，為污染物的沉淀提供了較好的水力條件，沉入水底的藻類由于失去光源而不再上浮，逐漸死亡，此外生態(tài)浮島還能夠充分吸收由于污染物分解及藻類死亡而釋放出的一定量的營養(yǎng)鹽；經(jīng)生態(tài)凈化區(qū)處理后的優(yōu)質(zhì)水放流回景觀水體。
文檔編號C02F3/32GK101234821SQ20081003373
公開日2008年8月6日 申請日期2008年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月21日
發(fā)明者孔海南, 陽 安, 哲 楊, 王欣澤, 玥 翟, 陳雪初 申請人:上海交通大學(xué)