專(zhuān)利名稱(chēng)：一種工業(yè)化村鎮(zhèn)污染河水凈化與水環(huán)境生態(tài)修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生態(tài)與環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及ー種エ業(yè)化村鎮(zhèn)污染河水浄化與水環(huán)境生態(tài)修復(fù)方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)城鎮(zhèn)數(shù)量多、分布廣，特別是長(zhǎng)三角、珠三角等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)城鎮(zhèn)化速度加快，人口大量涌入大城市周邊的村鎮(zhèn)，由此產(chǎn)生大量的生活污水，雖然部分村鎮(zhèn)已建有生活污水處理設(shè)施，但是處理設(shè)施不齊全，即使出水能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-2002)ー級(jí)B甚至ー級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn),但排放的C0Dra、總磷、氨氮仍分別高達(dá)50mg 60mg/L、0. 5mg/L lmg/L、5mg/L 8mg/L。而《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-83)中V類(lèi)水，其對(duì)C0Dra、總磷、氨氮等污染物的允許濃度則分別為30mg/L 40mg/L、0. 3mg/L O. 4mg/L、l. 5mg/L 2. Omg/ L，可見(jiàn)達(dá)到ー級(jí)B甚至ー級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)的生活污水，其C0Dra、總磷、氨氮等指標(biāo)仍遠(yuǎn)高于地表水V類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，特別是在枯水期，河水流量較小吋，村鎮(zhèn)排放的生活污水在河段所收集的總污水中占有很大的比重，加上農(nóng)田大量使用化肥和農(nóng)藥，雨天農(nóng)田徑流也挾帶大量氮磷進(jìn)入河道，此外這些村鎮(zhèn)未建有正規(guī)的垃圾收集及儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施，村民習(xí)慣將垃圾堆棄在河道旁邊或者扔置于河道內(nèi)，造成河道底泥污染物積累較為嚴(yán)重，底泥中的氮、磷會(huì)季節(jié)性釋放，進(jìn)入水體。水體中氮磷含量過(guò)多勢(shì)必引起水生生物和藍(lán)藻、小球藻等藻類(lèi)的過(guò)度生長(zhǎng)和繁殖，從而造成水體中溶解氧含量下降，進(jìn)而引發(fā)水生動(dòng)物和水生植物的大量死亡，而腐敗的生物體又會(huì)加劇河道的水體污染，再加上河道水體流動(dòng)性較差，村鎮(zhèn)河道仍會(huì)季節(jié)性的發(fā)生黑臭現(xiàn)象，嚴(yán)重影響附近居民的生活和身心健康。對(duì)于這些エ業(yè)化村鎮(zhèn)污染河水的治理，若建造污水收集管網(wǎng)，對(duì)污水進(jìn)行集中處理，則投資大、運(yùn)行費(fèi)用高。傳統(tǒng)采用的做法是硬化河床，修筑石塊、混凝土護(hù)坡等，這些方法雖然能夠加強(qiáng)河浜的穩(wěn)定性以及利于對(duì)河道進(jìn)行清淤，但也帶來(lái)了諸如使河岸喪失水體生態(tài)系統(tǒng)功能等生態(tài)問(wèn)題，更不能降解廢水中的污染物，因而也不適合于村鎮(zhèn)河道的整治。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了有效解決我國(guó)南方エ業(yè)化村鎮(zhèn)河水的污染問(wèn)題而提出的一種直接將擬治理的河段作為處理的載體，合理搭配人工水草、高效凈水膜與生物柵過(guò)濾、河道底質(zhì)改性、浮島式濕地、底棲動(dòng)物控養(yǎng)組合技術(shù)，持續(xù)改善水質(zhì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案
將寬度為B的エ業(yè)化村鎮(zhèn)污染河段分隔成凈水膜過(guò)濾段、生物柵過(guò)濾段、濕地布置段等3個(gè)連續(xù)的不同區(qū)段作為污水處理單元，其中前2個(gè)河段為污水收集河段(即納污段)。污水首先進(jìn)入凈水膜過(guò)濾段(長(zhǎng)度為L(zhǎng)1),自流至生物柵過(guò)濾段(長(zhǎng)度為L(zhǎng)2),然后對(duì)整個(gè)污染河段按照O. 015kg/m2密度投放生物底質(zhì)改良劑對(duì)河段進(jìn)行底質(zhì)改良，污水再流入濕地布置段(長(zhǎng)度為L(zhǎng)3),之后再按照O. 02kg/m2的密度投放螺、蜆，按照O. 5個(gè)/m2的密度投放巨牡蠣對(duì)整個(gè)河段的污染河水實(shí)施底棲動(dòng)物控養(yǎng)。上述3個(gè)治理段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)規(guī)則是=L1主要依據(jù)所屬河段內(nèi)的主要排污ロ設(shè)置，按該河段所收集的污水占治理河段收集的總污水量的70%確定，其它兩段的長(zhǎng)度分別為=L2=O. SL1^L3=L 5L10本發(fā)明所用的底質(zhì)改良劑為石灰、粘土和含有微生物制劑的腐殖質(zhì)。本發(fā)明的有益效果
I.本發(fā)明通過(guò)水生動(dòng)植物定向培養(yǎng)，能夠建立起穩(wěn)定的人工生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人工生態(tài)系統(tǒng)向自然生態(tài)系統(tǒng)的演替。2.本發(fā)明直接在河道中對(duì)エ業(yè)化村鎮(zhèn)污染河水進(jìn)行生物強(qiáng)化降解，可將總CODra從 70mg/L 降至 43. lmg/L,總磷從 I. 5mg/L 降至 O. 149mg/L,氨氮從 20mg/L 降至 O. 483mg/L,水體透明度由原來(lái)的不足20cm升至40cm，河水水質(zhì)明顯改善。
3.本發(fā)明在治理河段大量種植了各種水生植物，在浄化水質(zhì)的同時(shí)，還與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，使得周邊景觀(guān)得到改善。4.本發(fā)明無(wú)須任何動(dòng)カ設(shè)施，成本低廉。


圖I是ー種エ業(yè)化村鎮(zhèn)污染河水凈化與水環(huán)境生態(tài)修復(fù)方法的平面布置圖。圖I中I 一浄水膜過(guò)濾段；II 一生物柵過(guò)濾段JII 一濕地布置段
L1一凈水膜過(guò)濾段長(zhǎng)度；L2—生物柵過(guò)濾段長(zhǎng)度；L3—濕地布置段長(zhǎng)度；B—河道寬度。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明以寬度為B的エ業(yè)化村鎮(zhèn)污染河段作為污水收集與生物處理的載體，將污染河段分隔成3個(gè)連續(xù)的不同區(qū)段作為污水處理與生態(tài)修復(fù)単元，3個(gè)不同區(qū)段分別為凈水膜過(guò)濾段I (長(zhǎng)度為L(zhǎng)1).生物柵過(guò)濾段II (長(zhǎng)度為L(zhǎng)2)以及濕地布置段IIK長(zhǎng)度為し3)，其中I + II段為污水收集河段(即納污段)。污水首先進(jìn)入凈水膜過(guò)濾段I，自流至生物柵過(guò)濾段II，然后對(duì)整個(gè)污染河段按照O. 015kg/m2密度投放生物底質(zhì)改良劑對(duì)河段進(jìn)行底質(zhì)改良，污水再流入濕地布置段III，之后再按照O. 02kg/m2的密度投放螺、蜆，按照O. 5個(gè)/m2的密度投放巨牡蠣對(duì)整個(gè)河段的污染河水實(shí)施底棲動(dòng)物控養(yǎng)。上述3個(gè)治理段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)規(guī)則是=L1主要依據(jù)所屬河段內(nèi)的主要排污ロ設(shè)置，按該河段所收集的污水占治理河段收集的總污水量的70%確定，其它兩段的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)2=0. 3Li、L3=l. 5L10上述各處理單元的主要功能分述如下
(I)在浄水膜過(guò)濾段I，以集中分布的污水排放管ロ為布置點(diǎn)按照該段水域面積的15%布置人工水草對(duì)污水簡(jiǎn)單過(guò)濾，再按該段水域面積的25%布置高效凈水膜對(duì)污水進(jìn)行深度過(guò)濾，人工水草、浄水膜均可截留污水中的懸浮物及顆粒，去除無(wú)機(jī)物及部分有機(jī)物。(2)在生物柵過(guò)濾段II，以零星分布的污水排放管ロ為布置點(diǎn)按照該段水域面積的22%布置生物柵對(duì)來(lái)水進(jìn)ー步過(guò)濾，生物柵的作用主要是利用水生植物、微生物、水生動(dòng)物等生態(tài)要素的協(xié)同作用完成生態(tài)修復(fù)的目的。(3)本發(fā)明對(duì)河道進(jìn)行底質(zhì)改性的目的是迅速去除河底有毒物質(zhì)H2S,以及在低氧條件下不完全分解的產(chǎn)物有機(jī)酸，穩(wěn)定河底PH，減少有機(jī)質(zhì)含量，改變惡臭底質(zhì)。本發(fā)明所用的底質(zhì)改良劑為石灰、粘土和含有微生物制劑的腐殖質(zhì)。
(4)在濕地布置段III，按照該段水域面積的25%布置浮島式濕地，沿著水流方向每隔Sm布置ー處，將濕地填料合理布置在浮體之上，形成填料浮體，在上方合理搭配栽種大量水生植物，挺水植物選用再力花、菖蒲、美人蕉、鳶尾等；浮水植物寒季用圓幣草、聚草、雍菜等；沉水植物選用菹草、水毛莨、馬來(lái)眼子菜等，主要利用水生植物和生物膜載體上附著的大量微生物能迅速吸收水體中氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力，保持水體浄化作用。(5)本發(fā)明向水體均勻投放螺、蜆、巨牡蠣進(jìn)行底棲動(dòng)物控養(yǎng)，這些底棲動(dòng)物對(duì)污染河水的耐受性好，同時(shí)凈化河水效果顯著。以下提供5個(gè)實(shí)施例對(duì)本技術(shù)進(jìn)ー步說(shuō)明。實(shí)施例I
河道平均寬度B=15m,平均水深2. Om,水域面積4200m2,沿著水流方向，將河段分為凈水膜過(guò)濾段I (長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=IOOm).生物柵過(guò)濾段II (長(zhǎng)度為し2=30!11)及濕地布置段111(長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=150m);在凈水膜過(guò)濾段I，以集中分布的污水排放管ロ為布置點(diǎn)先布置人工水草225m2， 再布置高效凈水膜375m2 ;在生物柵過(guò)濾段II，以零星分布的污水排放管ロ為布置點(diǎn)布置生物柵99m2 ;然后對(duì)整個(gè)污染河段投放由石灰、粘土和含有微生物制劑的腐殖質(zhì)組成的生物底質(zhì)改良劑63kg對(duì)河段進(jìn)行底質(zhì)改良；在濕地布置段III,順著水流方向姆隔8m布置一處浮島式濕地，濕地面積為562. 5m2 ;之后投放螺、蜆84kg，投放巨牡蠣2100個(gè)對(duì)整個(gè)河段的污染河水實(shí)施底棲動(dòng)物控養(yǎng)；污水依次流經(jīng)上述各處理單元，最后可將該河段的污染河水進(jìn)行生物強(qiáng)化降解，可將總計(jì)650m3/d的污水的CODra從70mg/L降至43. lmg/L,總磷從
I.5mg/L降至O. 149mg/L,氨氮從20mg/L降至O. 483mg/L,水體透明度由原來(lái)的不足20cm升至40cm,河水水質(zhì)明顯改善。實(shí)施例2
河道平均寬度B=18m，平均水深2. 5m,水域面積7560m2，沿著水流方向，將河段分為凈水膜過(guò)濾段I (長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=ISOm),生物柵過(guò)濾段II (長(zhǎng)度為し2=45!11)及濕地布置段111(長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=225m);在凈水膜過(guò)濾段I，以集中分布的污水排放管ロ為布置點(diǎn)先布置人工水草405m2，再布置高效凈水膜675m2 ;在生物柵過(guò)濾段II，以零星分布的污水排放管ロ為布置點(diǎn)布置生物柵178. 2m2 ;然后對(duì)整個(gè)污染河段投放由石灰、粘土和含有微生物制劑的腐殖質(zhì)組成的生物底質(zhì)改良劑113. 4kg對(duì)河段進(jìn)行底質(zhì)改良；在濕地布置段III，順著水流方向每隔8m布置一處浮島式濕地，濕地面積為1012. 5m2 ;之后投放螺、蜆151. 2kg，投放巨牡蠣3780個(gè)對(duì)整個(gè)河段的污染河水實(shí)施底棲動(dòng)物控養(yǎng)；污水依次流經(jīng)上述各處理單元，最后可將該河段的污染河水進(jìn)行生物強(qiáng)化降解，可將總計(jì)950m3/d的污水的CODra從68mg/L降至41. 868mg/L,總磷從I. 2mg/L降至O. 119mg/L,氨氮從16mg/L降至O. 386mg/L,水體透明度由原來(lái)的不足25cm升至50cm,河水水質(zhì)明顯改善。實(shí)施例3
河道平均寬度B=24m,平均水深2. 5m,水域面積13440m2,沿著水流方向，將河段分為凈水膜過(guò)濾段I (長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=ZOOm),生物柵過(guò)濾段II (長(zhǎng)度為し2=60!11)及濕地布置段111(長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=300m);在凈水膜過(guò)濾段I，以集中分布的污水排放管ロ為布置點(diǎn)先布置人工水草720m2，再布置高效凈水膜1200m2 ;在生物柵過(guò)濾段II，以零星分布的污水排放管ロ為布置點(diǎn)布置生物柵316. Sm2 ;然后對(duì)整個(gè)污染河段投放由石灰、粘土和含有微生物制劑的腐殖質(zhì)組成的生物底質(zhì)改良劑201. 6kg對(duì)河段進(jìn)行底質(zhì)改良；在濕地布置段III，順著水流方向每隔8m布置一處浮島式濕地，濕地面積為1800m2 ;之后投放螺、蜆268. 8kg，投放巨牡蠣6720個(gè)對(duì)整個(gè)河段的污染河水實(shí)施底棲動(dòng)物控養(yǎng)；污水依次流經(jīng)上述各處理單元，最后可將該河段的污染河水進(jìn)行生物強(qiáng)化降解，可將總計(jì)1400m3/d的污水的CODra從55mg/L降至33. 86mg/L,總磷從I. 17mg/L降至O. 116mg/L,氨氮從15mg/L降至O. 362mg/L,水體透明度由原來(lái)的不足30cm升至60cm,河水水質(zhì)明顯改善。實(shí)施例4
河道平均寬度B=30m，平均水深2. 0m，水域面積15120m2，沿著水流方向，將河段分為凈水膜過(guò)濾段I (長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=ISOm),生物柵過(guò)濾段II (長(zhǎng)度為し2=54!11)及濕地布置段111(長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=270m);在凈水膜過(guò)濾段I，以集中分布的污水排放管ロ為布置點(diǎn)先布置人工水草810m2，再布置高效凈水膜1350m2 ;在生物柵過(guò)濾段II，以零星分布的污水排放管ロ為布置點(diǎn)布置生物柵356. 4m2 ;然后對(duì)整個(gè)污染河段投放由石灰、粘土和含有微生物制劑的腐殖質(zhì)組成的生物底質(zhì)改良劑226. 8kg對(duì)河段進(jìn)行底質(zhì)改良；在濕地布置段III，順著水流方向每隔8m布置一處浮島式濕地，濕地面積為2025m2 ;之后投放螺、蜆302. 4kg，投放巨牡蠣7560個(gè)對(duì)整 個(gè)河段的污染河水實(shí)施底棲動(dòng)物控養(yǎng)；污水依次流經(jīng)上述各處理單元，最后可將該河段的污染河水進(jìn)行生物強(qiáng)化降解，可將總計(jì)1200m3/d的污水的CODra從53mg/L降至32. 63mg/L,總磷從I. 38mg/L降至O. 137mg/L,氨氮從llmg/L降至O. 266mg/L,水體透明度由原來(lái)的不足35cm升至65cm,河水水質(zhì)明顯改善。實(shí)施例5
河道平均寬度B=35m，平均水深2. 5m，水域面積11760m2，沿著水流方向，將河段分為凈水膜過(guò)濾段I (長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=UOm),生物柵過(guò)濾段II (長(zhǎng)度為し2=36!11)及濕地布置段111(長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=180m);在凈水膜過(guò)濾段I，以集中分布的污水排放管ロ為布置點(diǎn)先布置人工水草630m2，再布置高效凈水膜1050m2 ;在生物柵過(guò)濾段II，以零星分布的污水排放管ロ為布置點(diǎn)布置生物柵277. 2m2 ;然后對(duì)整個(gè)污染河段投放由石灰、粘土和含有微生物制劑的腐殖質(zhì)組成的生物底質(zhì)改良劑176. 4kg對(duì)河段進(jìn)行底質(zhì)改良；在濕地布置段III，順著水流方向每隔8m布置一處浮島式濕地，濕地面積為1575m2 ;之后投放螺、蜆235. 2kg，投放巨牡蠣5880個(gè)對(duì)整個(gè)河段的污染河水實(shí)施底棲動(dòng)物控養(yǎng)；污水依次流經(jīng)上述各處理單元，最后可將該河段的污染河水進(jìn)行生物強(qiáng)化降解，可將總計(jì)900m3/d的污水的COD。,從50mg/L降至30. 785mg/L,總磷從I. 22mg/L降至O. 121mg/L,氨氮從8mg/L降至O. 193mg/L,水體透明度由原來(lái)的不足25cm升至50cm,河水水質(zhì)明顯改善。
權(quán)利要求
1.一種エ業(yè)化村鎮(zhèn)污染河水浄化與水環(huán)境生態(tài)修復(fù)方法，其特征在干，是將寬度為B的エ業(yè)化村鎮(zhèn)污染河段分隔成凈水膜過(guò)濾段、生物柵過(guò)濾段、濕地布置段3個(gè)連續(xù)的不同區(qū)段作為污水處理單元，其中前2個(gè)河段為污水收集河段；污水首先進(jìn)入長(zhǎng)度為L(zhǎng)1的浄水膜過(guò)濾段，自流至長(zhǎng)度為L(zhǎng)2的生物柵過(guò)濾段，然后對(duì)整個(gè)污染河段按照O. 015kg/m2密度投放生物底質(zhì)改良劑對(duì)河段進(jìn)行底質(zhì)改良，污水再流入長(zhǎng)度為L(zhǎng)3的濕地布置段，之后再按照O.02kg/m2的密度投放螺、蜆，按照O. 5個(gè)/m2的密度投放巨牡蠣對(duì)整個(gè)河段的污染河水實(shí)施底棲動(dòng)物控養(yǎng)；其中浄水膜過(guò)濾段長(zhǎng)度L1依據(jù)所屬河段內(nèi)的主要排污ロ設(shè)置，按該河段所收集的污水占治理河段收集的總污水量的70%確定，其它兩段的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)2=0. 3U、Lr 一I· 0し1 ο
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的エ業(yè)化村鎮(zhèn)污染河水浄化與水環(huán)境生態(tài)修復(fù)方法，其特征在于，所述生物底質(zhì)改良劑是石灰、粘土或含有微生物制劑的腐殖質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的エ業(yè)化村鎮(zhèn)污染河水浄化與水環(huán)境生態(tài)修復(fù)方法，其特征在于，在浄水膜過(guò)濾段，以集中分布的污水排放管ロ為布置點(diǎn)按照該段水域面積的15%布置人工水草對(duì)污水簡(jiǎn)單過(guò)濾，再按該段水域面積的25%布置高效凈水膜對(duì)污水進(jìn)行深度過(guò)濾。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的エ業(yè)化村鎮(zhèn)污染河水浄化與水環(huán)境生態(tài)修復(fù)方法，其特征在于，在生物柵過(guò)濾段II，以零星分布的污水排放管ロ為布置點(diǎn)按照該段水域面積的22%布置生物柵對(duì)來(lái)水進(jìn)ー步過(guò)濾。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的エ業(yè)化村鎮(zhèn)污染河水浄化與水環(huán)境生態(tài)修復(fù)方法，其特征在于，在濕地布置段，按照該段水域面積的25%布置浮島式濕地，沿著水流方向每隔Sm布置ー處，將濕地填料合理布置在浮體之上，形成填料浮體，在上方合理搭配栽種水生植物。
全文摘要
本發(fā)明屬于生態(tài)與環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，涉及一種工業(yè)化村鎮(zhèn)污染河水凈化與水環(huán)境生態(tài)修復(fù)方法。該方法是將工業(yè)化村鎮(zhèn)污染河段分隔成凈水膜過(guò)濾段、生物柵過(guò)濾段、濕地布置段3個(gè)連續(xù)的不同區(qū)段作為污水處理單元，其中前2個(gè)河段為污水收集河段；污水首先進(jìn)入凈水膜過(guò)濾段，自流至生物柵過(guò)濾段，然后對(duì)整個(gè)污染河段投放生物底質(zhì)改良劑對(duì)河段進(jìn)行底質(zhì)改良，污水再流入濕地布置段，之后再投放螺、蜆、巨牡蠣對(duì)整個(gè)河段的污染河水實(shí)施底棲動(dòng)物控養(yǎng)。本發(fā)明將擬治理的河段作為處理的載體，合理搭配人工水草、高效凈水膜與生物柵過(guò)濾、河道底質(zhì)改性、浮島式濕地、底棲動(dòng)物控養(yǎng)組合技術(shù)，持續(xù)改善水質(zhì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。
文檔編號(hào)C02F9/14GK102863126SQ201210393269
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者張文藝, 占明飛, 戴如娟, 鄭澤鑫, 李仁霞 申請(qǐng)人:常州大學(xué)