專利名稱：重污染支流口多層植物帶水質(zhì)原位凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種適用于支流河道正常水位條件下，水量較小且沒 有航運要求的重污染支流口多層植物帶水質(zhì)原位凈化方法，屬于河流水體水質(zhì)凈化與生態(tài) 修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，由于城市化進程加快和工農(nóng)業(yè)發(fā)展，河湖水體污染加劇，一些水體甚至喪 失了應(yīng)有的生態(tài)功能，極大阻礙了人類社會的進步和人民生活質(zhì)量的提高。目前全國范圍 內(nèi)地表水體水質(zhì)特征是干流水質(zhì)好于支流，水庫好于湖泊，湖泊好于河道，山區(qū)水體好于 平原河網(wǎng)。河道地表水環(huán)境污染的現(xiàn)狀為河網(wǎng)干流水質(zhì)基本良好，支流河道、中小河流污 染突出；城市河流有機污染嚴(yán)重，普遍出現(xiàn)水體黑臭現(xiàn)象；市郊小城鎮(zhèn)河網(wǎng)水質(zhì)急劇惡化， 已成為新的水環(huán)境污染中心。眾多專家學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，目前我國支流水體污染主要體現(xiàn)在三個方面，一是化 肥農(nóng)藥的施用使得農(nóng)田溝渠排水水質(zhì)較差，進而導(dǎo)致農(nóng)田排水入河支流口水體污染嚴(yán)重； 二是農(nóng)村生活污水以及家禽糞便導(dǎo)致農(nóng)村村莊支流河道水污染嚴(yán)重；三是城市生活污水以 及部分工業(yè)點源污染的排放導(dǎo)致入干流的城市支流河道水質(zhì)較差。支流河道水體污染防治 是改善大江大河水環(huán)境的重要方面，研發(fā)重污染支流口水體水質(zhì)凈化技術(shù)迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出的是一種適用于支流河道正常水位條件下，水量較小且沒有航運要求 的重污染支流口多層植物帶水質(zhì)原位凈化方法，其目的是利用多層石籠的過濾和微生物作 用，以及形成的挺水植物帶及石籠之間的沉水植物吸收、吸附、降解污染物，改善流入干流 河道的支流水體水質(zhì)，并逐步改善重污染支流口的生態(tài)環(huán)境。本發(fā)明的技術(shù)解決方案重污染支流口多層植物帶水質(zhì)原位凈化方法，其特征是 (1)采用Φ6鋼筋與鋼絲制作成直徑Im左右的石籠框架，石籠框架一端密封，另一端可活 動呈圓柱形狀，長度根據(jù)擬凈化支流口具體施工地點河寬決定，石籠框架直徑也可根據(jù)擬 凈化支流口水深進行調(diào)整；( 石籠框架在工廠制作完成，在施工現(xiàn)場向石籠框架中添加 Φ 100 200塊石，并在石籠框架的塊石空隙間適當(dāng)添加一些擬凈化支流當(dāng)?shù)氐牡[石與土 壤，在土壤中插種蘆葦與菖蒲等挺水植物根系，然后將石籠的活動端密封，石籠體制作完 成；(3)施工時，1)將制作好的石籠體用木樁固定于擬凈化支流口的橫斷面，根據(jù)實際要求 可組合固定多條石籠體形成多層石籠組合裝置，具體施工時沿支流縱向每隔5 IOm固定 一條石籠體于支流橫斷面；幻在石籠體兩側(cè)拋石加固，隨著石籠體上挺水植物的生長，水 體通過石籠內(nèi)塊石與土壤的過濾、以及在其表面形成的微生物膜降解作用和石籠體上生長 的挺水植物吸收、根系吸附作用得到凈化，水體透明度得到提高，溶解氧得到增加；3)此時 在兩條石籠中間栽種苦草、菹草、伊樂藻等常見沉水植物，形成以多條石籠體及其上挺水植 物帶為主、石籠間沉水植物帶為輔的多層植物帶水質(zhì)原位凈化系統(tǒng)。本發(fā)明的優(yōu)點與效果在于(1)利用本發(fā)明凈化重污染支流口水體水質(zhì)時，以多條石籠體及其上挺水植物帶為主、石籠間沉水植物帶為輔的多層植物帶水質(zhì)原位凈化系統(tǒng) 成型后，逐漸形成“多層植物帶一基質(zhì)一微生物”綜合處理系統(tǒng)，通過基質(zhì)截留、微生物降 解、植物吸收、根系吸附等物理化學(xué)和生物作用逐步凈化重污染支流水體水質(zhì)，改善支流口 水環(huán)境，為匯入干流水質(zhì)質(zhì)量提供有效地保障。( 本發(fā)明在石籠體上種植挺水植物，石籠 間種植沉水植物，形成多層植物帶。選種常見的挺水植物如蘆葦、菖蒲、美人蕉、水芹、燈心 草等，不僅對水質(zhì)有很好的凈化作用，而且生長快、產(chǎn)量高，能帶來一定得經(jīng)濟效益，有的耐 寒性強四季常綠如水芹、燈心草和菖蒲等，并且通過搭配種植可達到良好的景觀效果。挺水 植物不僅對富營養(yǎng)化水體凈化作用顯著，而且對重金屬也有一定的吸收作用，我國典型平 原河網(wǎng)區(qū)中小河流因受工農(nóng)業(yè)污染重金屬污染問題日益嚴(yán)重，在此背景下本發(fā)明的優(yōu)點更 加明顯。選種常見的沉水植物如苦草、菹草、黃絲草、伊樂藻等具有較強的清污能力，耐寒性 強。( 形成的多層植物帶光合作用強，能為微生物、魚類、兩棲類等生物提供所需的氧氣， 叢生的多層植物帶也為兩棲類生物、魚類等水生生物提供了豐富的食物來源與良好的棲息 環(huán)境，錯落有致的植物帶不僅景觀性增強，而且可增加物種多樣性，逐步改善支流口生態(tài)系 統(tǒng)。(4)本發(fā)明使用的石籠體造價低廉，可實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，不受時間、季節(jié)、氣候、場地等 施工條件的限制，并且施工簡單，可實現(xiàn)機械化操作。本發(fā)明適用于支流河道正常水位條件 下，水量較小且沒有航運要求的重污染水體，當(dāng)有較大洪水時，石籠裝置阻水面較小，不影 響泄洪要求。


附圖1是重污染支流口多層植物帶水質(zhì)原位凈化工程平面布置示意圖。附圖2是重污染支流口多層植物帶水質(zhì)原位凈化工程剖面示意圖。附圖3是石籠體剖面圖。圖中1是Φ 6鋼筋，2是鋼絲，3是石籠框架，4是凈化支流口，5是塊石，6是礫石 與土壤，7是挺水植物根系，8是石籠體，9是挺水植物帶，10是木樁，11是拋石，12是挺水植 物，13是沉水植物，14是挺水植物帶。
具體實施例方式對照附圖1、2、3，重污染支流口多層植物帶水質(zhì)原位凈化方法，1)采用Φ6鋼筋1 與鋼絲2制作成直徑Im左右，一端密封另一端可活動的圓柱形石籠框架3，長度根據(jù)擬凈 化支流口具體施工地點河寬決定，石籠框架直徑也可根據(jù)擬凈化支流口水深進行調(diào)整；2) 石籠框架3在工廠制作完成，在施工現(xiàn)場向石籠框架3中添加Φ 100 200塊石5，并在石 籠框架的塊石空隙間適當(dāng)添加一些擬凈化支流當(dāng)?shù)氐牡[石與土壤6，在土壤中插種蘆葦與 菖蒲等挺水植物根系7，然后將石籠的活動端密封，石籠體8制作完成(圖幻。注意挺水植 物帶9形成后植物生長密度應(yīng)不影響河道正常的行洪要求。施工時，1)將制作好的石籠體 用木樁10固定于擬凈化支流口 4的橫斷面，根據(jù)實際要求可組合固定多條石籠體形成多層 石籠組合裝置，具體施工時沿支流縱向每隔5 IOm固定一條石籠體于支流橫斷面；2)在 石籠體兩側(cè)拋石11加固。隨著石籠體上挺水植物的生長，水體通過石籠內(nèi)塊石與土壤的過 濾、以及在其表面形成的微生物膜降解作用和石籠體上生長的挺水植物12吸收、根系吸附 等作用得到凈化，水體透明度得到提高，溶解氧得到增加；幻此時在兩條石籠中間栽種苦草、菹草、伊樂藻等常見沉水植物13，形成以多條石籠體及其上挺水植物帶14為主、石籠間 沉水植物帶為輔的多層植物帶水質(zhì)原位凈化系統(tǒng)。以多條石籠體及其上挺水植物帶為主、石籠間沉水植物帶為輔的多層植物帶水質(zhì) 原位凈化系統(tǒng)成型后，石籠內(nèi)塊石、礫石與土壤等基質(zhì)和挺水植物根系表面將生長大量微 生物并構(gòu)成生物膜，并結(jié)合石籠間生長的沉水植物，形成“多層植物帶一基質(zhì)一微生物”綜 合處理系統(tǒng)。當(dāng)支流水體通過石籠多層植物帶凈化系統(tǒng)后，河水中的固體懸浮物被塊石、 礫石和土壤及植物根系阻擋截留；有機質(zhì)通過生物膜的吸附及同化、異化作用而得以清除； 植物根區(qū)作用和支流口水位的變化使得石籠體中的生物膜保持“厭氧一好氧”交替運行，保 證了水中的氮、磷不僅能被植物及微生物作為營養(yǎng)成份直接吸收，而且還可以通過硝化、反 硝化作用及微生物對磷的過量積累作用從水中去除，達到凈化水中污染物的目的和效果。 并且通過對石籠體中填料進行定期更換和收割植物，最終把污染物從支流水體中徹底清 除。隨著挺水植物與沉水植物生長，水體透明度逐漸提高，溶解氧增加，水質(zhì)改善，為 支流口水生態(tài)修復(fù)提供了優(yōu)良的環(huán)境基礎(chǔ)，形成的多層植物帶為兩棲類生物、魚類等水生 生物提供了良好的棲息環(huán)境，可逐步改善支流口水環(huán)境質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.重污染支流口多層植物帶水質(zhì)原位凈化方法，其特征是(1)采用Φ6鋼筋與鋼絲制 作成直徑Im左右的石籠框架，石籠框架一端密封，另一端可活動呈圓柱形狀，長度根據(jù)擬 凈化支流口具體施工地點河寬決定，石籠框架直徑也可根據(jù)擬凈化支流口水深進行調(diào)整； (2)石籠框架在工廠制作完成，在施工現(xiàn)場向石籠框架中添加Φ100 200塊石，并在石籠 框架的塊石空隙間適當(dāng)添加一些擬凈化支流當(dāng)?shù)氐牡[石與土壤，在土壤中插種蘆葦與菖蒲 等挺水植物根系，然后將石籠的活動端密封，石籠體制作完成；C3)施工時，1)將制作好的 石籠體用木樁固定于擬凈化支流口的橫斷面，根據(jù)實際要求可組合固定多條石籠體形成多 層石籠組合裝置，具體施工時沿支流縱向每隔5 IOm固定一條石籠體于支流橫斷面；2) 在石籠體兩側(cè)拋石加固，隨著石籠體上挺水植物的生長，水體通過石籠內(nèi)塊石與土壤的過 濾、以及在其表面形成的微生物膜降解作用和石籠體上生長的挺水植物吸收、根系吸附作 用得到凈化，水體透明度得到提高，溶解氧得到增加；幻此時在兩條石籠中間栽種苦草、菹 草、伊樂藻等常見沉水植物，形成以多條石籠體及其上挺水植物帶為主、石籠間沉水植物帶 為輔的多層植物帶水質(zhì)原位凈化系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重污染支流口多層植物帶水質(zhì)原位凈化方法，其特征是以多 條石籠體及其上挺水植物帶為主、石籠間沉水植物帶為輔的多層植物帶水質(zhì)原位凈化系統(tǒng) 成型后，石籠內(nèi)塊石、礫石與土壤等基質(zhì)和挺水植物根系表面將生長大量微生物并構(gòu)成生 物膜，并結(jié)合石籠間生長的沉水植物，形成多層植物帶一基質(zhì)一微生物綜合處理系統(tǒng)，當(dāng)支 流水體通過石籠多層植物帶凈化系統(tǒng)后，河水中的固體懸浮物被塊石、礫石和土壤及植物 根系阻擋截留；有機質(zhì)通過生物膜的吸附及同化、異化作用而得以清除；植物根區(qū)作用和 支流口水位的變化使得石籠體中的生物膜保持“厭氧一好氧”交替運行，保證了水中的氮、 磷不僅能被植物及微生物作為營養(yǎng)成份直接吸收，或通過硝化、反硝化作用及微生物對磷 的過量積累作用從水中去除，達到凈化水中污染物的目的和效果；并且通過對石籠體中填 料進行定期更換和收割植物，最終把污染物從支流水體中徹底清除。
全文摘要
本發(fā)明是一種重污染支流口多層植物帶水質(zhì)原位凈化方法，其特征在于用φ6鋼筋與鋼絲制作成直徑1m左右的石籠框架，其一端密封，另一端可活動；在石籠框架中添加塊石、礫石與土壤，并在土壤中栽種蘆葦菖蒲等挺水植物根系，將活動端密封制作成長度根據(jù)擬凈化支流口河寬決定的石籠體。用木樁將多條石籠體組合固定于擬修復(fù)支流口，并拋石壓邊，在兩條石籠體之間栽種苦草伊樂藻等沉水植物，形成以多條石籠體及其上挺水植物帶為主、石籠間沉水植物帶為輔的多層植物帶水質(zhì)原位凈化系統(tǒng)。優(yōu)點通過基質(zhì)截留、微生物降解、植物吸收、根系吸附等物理化學(xué)和生物作用逐步凈化重污染支流水體水質(zhì)，改善支流口水環(huán)境，為匯入干流水質(zhì)質(zhì)量提供有效地保障。
文檔編號C02F3/34GK102139961SQ201110036659
公開日2011年8月3日 申請日期2011年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月12日
發(fā)明者侯俊, 李麗娜, 王沛芳, 王超, 錢進 申請人:河海大學(xué)