專利名稱：一種受污染河道的綜合治理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水體的凈化修復和城市河道的治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及河道的護岸景觀的建造和受污染水體的修復技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和城鎮(zhèn)化步伐的加快，城市河流水面被人為侵占、河流濱岸帶生態(tài)廊道的連續(xù)性受限、河流水質(zhì)惡化、自然生境受損等，導致城市河流功能退化的狀況比較突出。近年來，許多城市開始對著手對城區(qū)內(nèi)河流進行大規(guī)模整治，但傳統(tǒng)理念、整治技術(shù)等方面的欠缺在一定程度上限制了河道治理的成效及其維持。根據(jù)當前城市的生產(chǎn)生活需求，城市河道建設不僅要使提岸發(fā)揮出水利工程的功效，而且要融入城市園林景觀、生態(tài)環(huán)保、建筑藝術(shù)等多種內(nèi)容。在這種背景下，改善城市河流水質(zhì)和周圍環(huán)境受到人們的廣泛關(guān)注，因此，在城市建設中強調(diào)城市河道水質(zhì)改善的同時，還要關(guān)注城市河道的景觀效能， 即城市的建設要遵循水的自然規(guī)律，給水一個開放的、有利于環(huán)境、有利于人類社會發(fā)展的空間。按城市河道建設和發(fā)展的歷程，我國的20世紀80年代進入工程治河階段，全國各大城市普遍開展大規(guī)模以工程措施為主、防洪排澇為目的的河道整治。這些措施一方面發(fā)揮了其安全功能，提高了河道的防洪排澇能力，同時也對河流生態(tài)系統(tǒng)的自然特征造成了一定程度的破壞。自20世紀末國內(nèi)開始認識到傳統(tǒng)的防洪、水資源開發(fā)等活動使河流的水文條件和地形地貌特征等發(fā)生了較大變化，河流的生態(tài)系統(tǒng)功能嚴重退化。此后， 開始廣泛吸收國外先進的思想和理念，逐步在河流管理中注重對河流生態(tài)的保護和恢復。 于是便發(fā)展出通過生物和生態(tài)法對污染河流進行治理。然而無論是生物修復還是生態(tài)修復，都需要投入大量資金用于設備設施的建造和維護，生態(tài)修復雖然對工程設備要求不高， 但由于不同的河道其水文和水質(zhì)的不同，護岸的建造在土木建造方面會有一定差異，有的使用混凝土，其生態(tài)性能減弱，河道的生態(tài)功能和景觀效能大打折扣，有的使用生態(tài)混凝土，雖然生態(tài)性能達到要求，但可塑性較低，其針對實際情況的調(diào)節(jié)能力不具有靈活性。另外長度很大的河道在護岸和河道景觀的建造方面將耗費大量人力物力，增加修復工程的投資。在我國，由于城市河道分布廣泛，且和居民區(qū)聯(lián)系緊密，與人們的生活息息相關(guān)，尤其近年來人們環(huán)境意識的增強，城市居民對河道的生態(tài)效能和景觀效果提出更高的要求。首先要保證河道的修復工程能達到去除污染物，凈化水體的目的，其次工程項目要能與河道的周圍環(huán)境融為一體，并且能長期穩(wěn)定存在，維護管理方便。針對目前社會發(fā)展的具體情況， 尋找一種高效、低投資且可操作性強的河道受污染水體的綜合性修復方法具有重要的實際
眉、ο

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種受污染河道的綜合治理方法， 何池全等申請的發(fā)明專利“植被生態(tài)混凝土預制塊及其制備方法(200510030133. 4)”，提供了一種生態(tài)混凝土，使得本發(fā)明的模塊化生態(tài)護岸組合可以進行批量式生產(chǎn)，并可作出相應調(diào)整以適應不同水文條件和水質(zhì)狀況的城市河道受污染水體的修復。本發(fā)明方法不僅具有可批量生產(chǎn)、投資低、實際操作方便的特點，同時在工程實施后可以在被修復的河道形成特定的植物群落景觀和起到河道護岸的功效。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種受污染河道的綜合治理方法，將對水體中氮磷污染物和重金屬污染物有一定去除效果的植物相互配套種植在受污染河道提岸上的特殊設計的模塊化護岸組合上，具體步驟如下
1)在離河岸80-150cm的河道底部建造潛水式護岸，高60-100cm，厚10-25cm，頂部到水面距離20-50cm，和水平面垂直；
2)在所述潛水式護岸基礎(chǔ)上依次建造三個墻體厚度均為5-lOcm的溝槽，所述溝槽的墻體建造成格柵狀，能夠使植物根系生長在所述三個溝槽中，并且允許水體的自由交換； 所述三個溝槽的高度分別是30-50Cm、25-40Cm、25-40Cm，每個所述溝槽的內(nèi)徑寬度都為 20-40cm ；
3)將所述潛水式護岸連接所述三個溝槽的結(jié)構(gòu)整體進行模塊化設計，單個模塊長度為 4-20m，視河道的實際情況而定；確定長度后，依次建造所述潛水式護岸，然后將所述三個溝槽依次鋪設在建成的所述潛水式護岸上，形成一個整體的特定護岸組合模塊，實際施工時這種護岸組合模塊根據(jù)實際情況連成整體或者分段性建造；
4)根據(jù)被修復河道的水體污染特征設計三種或更多不同植物搭配的護岸組合，每個組合選擇不同的植物進行搭配，并考慮一定的景觀效應，上面兩個溝槽中種植挺水植物，最下面溝槽中種植浮葉植物或沉水植物；
5)將若干單個護岸組合結(jié)構(gòu)交替安置在受污染河道的提岸，利用植物體的生物作用去除污染物并保護提岸；合理管理植物生長，盡量減少人為干擾，使護岸組合自行形成特定的植物群落，根據(jù)植物的實際生長情況進行補種和調(diào)整；在植物生長的特定階段，定期收割植物體，可用于綠肥或造紙。上述潛水式護岸和三個溝槽墻體的建造材料為生態(tài)混凝土。上述的修復用植物為挺水植物美人蕉、蘆葦、風車草、千屈菜、水蔥、梭魚草、水竹芋、慈菇、香蒲、菖蒲等；浮葉植物睡蓮、菱、荇菜等；沉水植物眼子、菜黑藻、金魚藻、苦草、菹草、狐尾藻、輪藻、小茨藻等，植物組合類型可以根據(jù)河道水體污染類型進行調(diào)整。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特征和顯著優(yōu)點
用生態(tài)混凝土建造的生態(tài)護岸為河道修復用植物提供了良好的生長環(huán)境，有利于植物的種植和管理。模塊化的生態(tài)護岸組合便于生產(chǎn)和使用，在后期維護上亦可以根據(jù)需要進行局部調(diào)整，可根據(jù)河道水體的實際污染情況，選取特定的修復用植物進行組合，以達到修復目的。其搭配具有靈活性，適合不同種類的河道水體污染治理。將各種修復用植物組合在一起，形成一定的群落系統(tǒng)，群落中植物和微生物發(fā)揮各自的去污功能，綜合它們的不同特點，發(fā)揮多種生態(tài)功能，不僅能實現(xiàn)河道護岸的生物多樣性功能，還起到攔阻岸邊污染物進入水體的作用。生態(tài)護岸組合投入使用后，可以自由組合植物類型，根據(jù)周邊環(huán)境情況， 不僅可以修復水體污染，還將起到防止提岸坍塌的效果，并在被修復河道的岸邊形成一定景觀效果。所選用的修復用植物皆為常見植物種屬，其種苗易于培養(yǎng)，存活率高。


圖1為本發(fā)明的護岸組合模塊結(jié)構(gòu)示意2本發(fā)明的溝槽及植物種植示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。如圖1所示，一種受污染河道的綜合治理方法，將對水體中氮磷污染物和重金屬污染物有一定去除效果的植物相互配套種植在受污染河道提岸上的特殊設計的模塊化護岸組合上，具體步驟如下
1)在離河岸80-150cm的河道底部建造潛水式護岸4，高60-100cm，厚10-25cm，頂部到水面距離20-50cm，和水平面垂直；
2)在所述潛水式護岸4基礎(chǔ)上依次建造三個墻體厚度均為5-lOcm的溝槽1、2、3，所述溝槽1、2、3的墻體建造成格柵狀，能夠使植物根系生長在所述三個溝槽中，并且允許水體的自由交換；所述溝槽1、溝槽2和溝槽3的高度分別是30-50Cm、25-40Cm、25-40Cm，每個所述溝槽的內(nèi)徑寬度都為20-40cm ；
3)將所述潛水式護岸4連接所述溝槽1、2、3的結(jié)構(gòu)整體進行模塊化設計，單個模塊長度為4-20m，視河道的實際情況而定；確定長度后，依次建造所述潛水式護岸4，然后將所述溝槽1、2、3依次鋪設在建成的所述潛水式護岸4上，形成一個整體的特定護岸組合模塊，實際施工時這種護岸組合模塊根據(jù)實際情況連成整體或者分段性建造；
4)如圖2所示，根據(jù)被修復河道的水體污染特征設計三種或更多不同植物搭配的護岸組合，每個組合選擇不同的植物進行搭配，并考慮一定的景觀效應，所述溝槽1和所述溝槽 2中種植挺水植物，所述溝槽3中種植浮葉植物或沉水植物；
5)將若干單個護岸組合結(jié)構(gòu)交替安置在受污染河道的提岸，利用植物體的生物作用去除污染物并保護提岸；合理管理植物生長，盡量減少人為干擾，使護岸組合自行形成特定的植物群落，根據(jù)植物的實際生長情況進行補種和調(diào)整；在植物生長的特定階段，定期收割植物體，可用于綠肥或造紙。上述潛水式護岸4和溝槽1、2、3墻體的建造材料為生態(tài)混凝土。上述的修復用植物為挺水植物美人蕉iCanna indica )、蘆葦QPhragmi tes austral is) ^ 風車 (Cyperus al ternifolius ) > 千屈菜、Lythrum sail car ia ) > /K 蔥 (Scirpus tabernaemon tani )、iPon tederia corda ta、、/Ktt^ (Thalia dealba ta、、 M S {Sagittaria sagittifolia)> 香 ^ (Typha latifolia L. M ill ilris ensata Thunb)；浮葉植物睡 WMymphaea alba、、I(Jrapabispinosa)、荇 HNymphoides pe ltatum (Gmel. )0. Kun tze )等；沉水植物目艮子菜 Q3O tamo get on octandrus Poir.)、 H {Hydrilla verticillata (Linn. f. ) Royle)> ik H. {Ceratophyllum demersum L.)、苦草(Vallisneria na tans (Lour. ) Hara )、范草{Po tamoge ton crispus )、狐尾藻 {Myriophyllumverticilla turn )、輪藻(Charophyceae )、小茨藻(Najadaceae )等。植物組合類型可以根據(jù)河道水體污染類型進行調(diào)整。實施例1、實地調(diào)研，規(guī)劃設計，制定方案首先對需要治理的河道實地勘察，了解其位置、功能、景觀需要，測定水質(zhì)的常規(guī)指標并總結(jié)季節(jié)性的變化趨勢，找出污染源和主要污染物， 掌握河道的水文學特征、地域性氣候等，在此基礎(chǔ)上制定修復方案，包括植物的篩選和組合方式、種植的密度和種植時間、收割時間和處理方法等。2、實驗室模擬，觀察水體狀況是否適合植物生長。在進行植物組合時，實驗驗證相互之間可能存在的影響。3、根據(jù)實際地形，設計建造長度、大小、植物搭配適合所修復河道水文和水體水質(zhì)的生態(tài)護岸。4、在保證水體能夠適合植物生長的前提下，于4月中旬種植植物，溝槽1、2、3中種植的植物不相同。水體中的污染物和營養(yǎng)鹽將隨著植物的生長而被吸收。5、不同的植物其生長周期不同，在10月份時視植物生長狀況收割植物，防止殘體返回水體，再次形成污染。修復用植物的篩選
根據(jù)國內(nèi)外眾多關(guān)于水生植物水質(zhì)凈化效果的研究文獻報導，并結(jié)合上海及長三角地區(qū)主要的本土和引種的水生植物種類、生長特性、外形特征等因素，綜合分析比較，確定了可用于本項目護岸構(gòu)建的植物種類。其中，鑒于當前國內(nèi)外對傳統(tǒng)的人工濕地植物已有大量研究，因此實驗室內(nèi)模擬的水生植物，多集中在新品種和引進品種方面，從而在接下來的工程建設實施中，實現(xiàn)傳統(tǒng)植物與新興植物品種間的合理配置。實驗設計
本實驗的水生植物購買于上海上房園藝有限公司，挺水植物有金邊石菖蒲(Acorus ta tarinowii)、香 草{Hydroco tyle vulgaris )、燈芯草 ijuncus effusus )、鶯尾(Iris tectorum)；沉水植物有金魚藻{Ceratophyllum demersutn)、目艮子菜 iPotamogeton distinetus )、種狀狐尾藻(.Myrtophllum spica turn)、目艮子菜(Po tamogeton sp )。實驗開女臺前先將采集來的植物放在實驗區(qū)馴養(yǎng)10日，然后依次稱鮮重后移入人工氣候室。在2008 年12月-2009年3月期間，選擇當前生長狀態(tài)良好的7種植物(挺水植物4種、沉水植物3 種)，進行水質(zhì)凈化模擬實驗。沉水植物每50 g (鮮重)植物為一組，水槽進水11 L，該水槽內(nèi)尺寸為 34X 28X 16cm (附圖1水槽及植物種植示意圖)；挺水植物每100 g(鮮重)植物為一組， 水槽進水22 L，該水槽對應的內(nèi)尺寸為46 X 35 X 16cm。每組實驗設計兩個水槽重復。另設一組作為空白對照。以上均根據(jù)水槽內(nèi)徑尺寸測算，并劃出標準水位線。沉水植物在水槽中鋪設一層卵石(粒徑0. 5-1. Ocm),使植物扎根，浮葉植物和挺水植物均剪掉莖根，使其莖部重新生根，利用泡沫板固定，根系不作其它處理(當水位下降時， 酌情下調(diào)植物根系位置)。實驗用水通過提取附近河水。實驗開始前，對進水水質(zhì)指標進行測定，作為初始濃度。污水 NH4+-N 9. 62 mg NO3--N :1. 15 mg ·Ι^、ΤΝ :12. 33 mg ·Γ\Ρ043+ :0. 37 mg · Λ TP :0.52 mg-L-I0實驗周期為49 d，每周取水樣一次，不另添加蒸餾水(因人工氣候室內(nèi)濕度達70%，水槽內(nèi)水分蒸發(fā)量略為不計)。人工氣候室溫度設置為25 °C，濕度為70 %，二氧化碳濃度為300 ppm0在人工氣候室培養(yǎng)條件下，對不同生長類型水生植物對受污染景觀河道水體中總氮和氨氮的去除情況進行分析可知，不同水生植物類型表現(xiàn)出的水質(zhì)凈化效果不同。在8 周的人工氣候室培養(yǎng)實驗中，金魚藻表現(xiàn)出顯著的水質(zhì)凈化效果，其水體中氮、磷濃度均顯著降低。 表1水生植物的對水體凈化效果比較(%)
權(quán)利要求
1.一種受污染河道的綜合治理方法，其特征在于將對水體中氮磷污染物和重金屬污染物有一定去除效果的植物相互配套種植在受污染河道提岸上的特殊設計的模塊化護岸組合上，具體步驟如下1)在離河岸80-150cm的河道底部建造潛水式護岸(4)，高60-100cm，厚10-25cm，頂部到水面距離20-50cm，和水平面垂直；2)在所述潛水式護岸(4)基礎(chǔ)上依次建造三個墻體厚度均為5-lOcm的溝槽(1、2、3)， 所述溝槽(1、2、3)的墻體建造成格柵狀，能夠使植物根系生長在所述三個溝槽中，并且允許水體的自由交換；所述溝槽(1 )、溝槽(2)和溝槽(3)的高度分別是30-50cm、25_40cm、 25-40cm，每個所述溝槽的內(nèi)徑寬度都為20-40cm ；3)將所述潛水式護岸(4)連接所述溝槽(1、2、3)的結(jié)構(gòu)整體進行模塊化設計，單個模塊長度為4-20m，視河道的實際情況而定；確定長度后，依次建造所述潛水式護岸(4)，然后將所述溝槽(1、2、3)依次鋪設在建成的所述潛水式護岸(4)上，形成一個整體的特定護岸組合模塊，實際施工時這種護岸組合模塊根據(jù)實際情況連成整體或者分段性建造；4)根據(jù)被修復河道的水體污染特征設計三種或更多不同植物搭配的護岸組合，每個組合選擇不同的植物進行搭配，并考慮一定的景觀效應，所述溝槽(1)和所述溝槽(2)中種植挺水植物，所述溝槽(3)中種植浮葉植物或沉水植物；5)將若干單個護岸組合結(jié)構(gòu)交替安置在受污染河道的提岸，利用植物體的生物作用去除污染物并保護提岸；合理管理植物生長，盡量減少人為干擾，使護岸組合自行形成特定的植物群落，根據(jù)植物的實際生長情況進行補種和調(diào)整；在植物生長的特定階段，定期收割植物體，可用于綠肥或造紙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種受污染河道的綜合治理方法，其特征在于所述潛水式護岸(4 )和溝槽(1、2、3 )墻體的建造材料為生態(tài)混凝土。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種受污染河道的綜合治理方法，其特征在于所述的修復用植物為挺水植物美人蕉、蘆葦、風車草、千屈菜、水蔥、梭魚草、水竹芋、慈菇、香蒲、菖蒲等；浮葉植物睡蓮、菱、荇菜等；沉水植物眼子、菜黑藻、金魚藻、苦草、菹草、狐尾藻、輪藻、小茨藻等，植物組合類型可以根據(jù)河道水體污染類型進行調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種受污染河道的綜合治理方法。本發(fā)明提供的模塊化生態(tài)護岸可以進行批量式生產(chǎn)，投資低、實際操作方便，同時在工程實施后可以在被修復的河道形成特定的植物景觀和起到河道護岸的功效。本發(fā)明方法利用對水體中氮磷污染物和重金屬污染物有一定吸收能力的植物作為河道水體修復的主體，將各種修復用植物組合在一起，形成一定的群落系統(tǒng)，綜合它們的不同特點，發(fā)揮多種生態(tài)功能，不僅能達到去除水體中污染物的目的，還起到攔阻岸邊污染物進入水體的作用。模塊化生態(tài)護岸便于生產(chǎn)和使用，在后期維護上亦可以根據(jù)需要進行局部調(diào)整，操作較具有靈活性。
文檔編號C02F3/32GK102351315SQ20111018994
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者何池全, 倪剛, 劉佳苗, 徐秋月, 李春輝, 楊俊娜, 溫誠鋒, 鄭虹, 雷雁茹 申請人:上海大學