专利名称：一种生物强化减污渠的制作方法
技术领域：
本发明涉及面源污染控制技术领域，具体是一种生物强化减污渠。
背景技术：
随着大规模的点源污染逐步得到了控制，农村面源污染占污染总量不断增加，农村面源污染问题日益突出。化肥、农药的大量施用导致农村水环境质量不断下降，人居环境退化明显，同时也是造成我国水体富营养化的重要原因。生态工程是国内外公认的治理面源污染的有效措施，目前技术较为成熟的生态工程有植草控制、人工湿地、生态池塘、前置库、稳定塘、介质过滤系统、植被缓冲带、水陆交错带等，但由于占地面积大、投资高等原因，推广应用受到限制，尤其难以适应我国人多地少的国情。因此迫切需要一种适应农村特点的面源污染治理技术，有效地解决农村面源污染问题。通过对农村现有沟渠(或沟道)进行适当的生物和工程改造而构建的生态沟渠， 很好地解决了人地之间的矛盾，但由于各地地形地貌的差异和地区经济发展水平的不同， 目前还没有普遍适用于所有农村的生态沟渠。CN ZL 200610097845. 2公开了一种生态沟渠污水净化方法，其特点是将城镇生活污水和农田排水进行混合处理，城镇生活污水依次流经粗格栅、沉砂池、细格栅、微生物处理池、酸化水解池、风车增氧曝气池、砾石拦截与生物接触氧化床后与农田排水混合，经过复合介质过滤吸附床层区净化后得到可排放的净化水，但该技术需要的基建工程较多，运行的经济成本和管理成本较高，技术要点复杂，不利于沟渠原貌修复和重建，在经济不发达的农村地区难以推广。CN ZL 200910272338. 1公开了一种阻控农业面源污染的生态沟渠，其特征是在流域集水区构建农业污水和农田地表径流的人工沟渠，在污水和径流的入口处设置物理格栅，格栅下部为沉淀池，沟渠内种植挺水植物、漂浮植物和沉水植物，沟渠两侧壁上镶嵌生物球，污水中接种浮生藻类和浮游藻类， 利用微生物、水草和藻类的生命活动，实现对水体污染物质的阻拦、降解、吸收、利用，达到降解和减少水体污染负荷的目的，该技术主要适用于山地、丘陵区农业耕作区的流域中对水体污染物的阻控。杨林章等报道了一种用于农田非点源污染控制的生态拦截型沟渠系统，该系统主要由植物部分和工程部分组成，它的两侧沟壁和沟底由蜂窝状水泥板组成，通过沟壁和沟底栽种的植物对水体中养分进行吸收和拦截，而在沟体内相隔一定距离构建拦截坝和拦截箱减缓水速、延长水力停留时间，使流水携带的颗粒物质得以沉淀，从而实现对农田排出养分的控制，但该技术依然需要较多的基建工程，投资成本和管理成本较高。上述技术在一定程度上影响了渠道的排灌功能，以及投资和管理等问题，限制了这些技术在现有的排灌沟渠中推广实施。针对农村面源污染特点和现有技术存在的不足， 开发投资成本低、占地少、工艺简便、管理粗放、对渠道排灌影响小，且除污效果好的农村面源污染控制技术，是十分必要的
发明内容
本发明提供一种生物强化减污渠，在农村现有排灌渠道中通过适当的工程手段植入微生物降解技术，使农村面源污染物降解，从而在不影响渠道排灌的同时，达到降低和减少水体污染负荷，保护水环境质量的目的。—种生物强化减污渠，包括“凹”形渠底，按粒径从小到大在“凹”形渠底布设介质材料，其中底层为表面改性的细沙，中间层为表面改性的小碎石，上层为表面改性的大卵石，经过表面改性的细沙的表面固定厌氧微生物膜，经过表面改性的小碎石及大卵石的表面固定好氧微生物膜。本发明减污渠的“凹”形渠底的大小依据具体地形和渠道形状而定，在污水通过渠道时，渠底介质材料(包括细沙、小碎石和大卵石)表面的厌氧微生物膜和好氧微生物膜对水体中氮、磷等污染物进行脱除和固定，达到降低水体污染物含量的目的。
图1是本发明生物强化减污渠的断面结构示意图。图中1- “凹”形渠底，2-细沙，3-小碎石，4-大卵石，5-厌氧微生物膜，6-好氧微生物膜。
具体实施例方式下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。图1所示为本发明生物强化减污渠的断面结构示意图，所述生物强化减污渠包括 “凹”形渠底1，按粒径从小到大在“凹”形渠底1布设介质材料，其中底层为表面改性的细沙2，中间层为表面改性的小碎石3，上层为表面改性的大卵石4，经过表面改性的细沙2的表面固定厌氧微生物膜5，厌氧微生物膜5由厌氧微生物构成，所述厌氧微生物包括反硝化菌或硫酸盐还原菌，经过表面改性的小碎石3及大卵石4的表面固定好氧微生物膜6，好氧微生物膜6由好氧微生物构成，所述好氧微生物包括假单胞菌、聚磷菌或硝化菌。“凹”形渠底1可由水泥板或砾石铺设而成，沿水流方向长度依据渠道具体情况而定，长度越长，对污染物的去除率越高。细沙2粒径小于100目，布设厚度20 30cm，其上厌氧微生物膜5的固定率在10 25%之间。小碎石3粒径为1 如m，布设厚度10 20cm， 其上好氧微生物膜6的固定率在11 20%之间。大卵石4粒径4 10cm，布设厚度10 30cm，其上好氧微生物膜6的固定率在15 30%之间。小碎石3及大卵石4在pH= 1 6，温度10 30°C条件下，采用多聚糖活化介质材料表面，强化初期细胞吸附和生物膜的形成，用于好氧细菌生物膜制备和好氧微生物膜 5 (例如假单胞菌、聚磷菌、硝化菌等好氧微生物构成的好氧微生物膜)的固定。细沙2与海藻酸盐包埋的厌氧细胞体直接混合后置于厌氧区，用于固定厌氧微生物膜6 (例如反硝化菌、硫酸盐还原菌等厌氧微生物构成的厌氧微生物膜)。固定在介质材料表面的厌氧微生物膜5和好氧微生物膜6经室内培养和驯化，按照菌群间生长协同作用，组成微生物生态系统。本发明中涉及的微生物菌群包括好氧的假单胞菌、聚磷菌、硝化菌以及厌氧的反硝化菌、硫酸盐还原菌等。具体的，由于细沙2、小碎石3及大卵石4的粒径不同，在不同粒径的沙石堆积可以形成氧气浓度不同的微区环境，通过固定在于细沙2、小碎石3及大卵石4表面的不同微生物，形成生理活性相通的微生物生态系统，溶氧浓度较高区域(大卵石区)，通过好氧微生物(例如假单胞菌、聚磷菌、硝化菌)实现对磷的固定以及有机污染物的初步降解，降解生成的小分子为溶解氧浓度较低的厌氧区微生物提供碳源、氮源等，在厌氧区域(细沙和小碎石区)，通过厌氧微生物(例如反硝化菌、硫酸盐还原菌等)，实现对氮的反硝化脱除，菌种间的协同作用可有效增加微生物除污效率。本发明减污渠的“凹”形渠底1的大小依据具体地形和渠道形状而定。在污水通过渠道时，渠底介质材料(包括细沙、小碎石和大卵石)表面的厌氧微生物膜和好氧微生物膜对水体中氮、磷等污染物进行脱除和固定，达到降低水体污染物含量的目的。本发明中涉及的水体污染物的去除原理在于“凹”形渠底1设置的介质材料表面富集大量具有脱氮、固磷能力的微生物(厌氧微生物和好氧微生物)，在输水过程中，这些脱氮、固磷微生物可脱除、吸收、利用一些污染物(如氮、磷等)，降低水体中污染物的含量， 从而减少农村面源污染物对水域的污染负荷。本发明的优点在于占地少，由于只是对农村现有排灌渠道进行适当改造和利用， 没有影响一般沟渠应有的功能，依然是农村排水或灌溉的通道，不改变农业生产的格局；利用不同粒径的沙石堆积形成氧气浓度不同的微区环境，通过固定在沙石表面的不同微生物，形成生理活性相通的微生物生态系统，菌种间的协同作用可有效增加微生物除污效率； 设计简单，施工容易，建设成本低，管理简单易行，运行成本少，适合在农村地区推广应用。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种生物强化减污渠，其特征在于包括“凹”形渠底(1)，按粒径从小到大在“凹”形渠底(1)布设介质材料，其中底层为表面改性的细沙O)，中间层为表面改性的小碎石(3)， 上层为表面改性的大卵石G)，经过表面改性的细沙O)的表面固定厌氧微生物膜(5)，经过表面改性的小碎石C3)及大卵石的表面固定好氧微生物膜(6)。
2.如权利要求1所述的生物强化减污渠，其特征在于所述厌氧微生物膜(5)由厌氧微生物构成，所述厌氧微生物包括反硝化菌或硫酸盐还原菌。
3.如权利要求1所述的生物强化减污渠，其特征在于所述好氧微生物膜(6)由好氧微生物构成，所述好氧微生物包括假单胞菌、聚磷菌或硝化菌。
4.如权利要求1所述的生物强化减污渠，其特征在于细沙(2)粒径小于100目，布设厚度20 30cm，其上厌氧微生物膜(5)的固定率在10 25%之间；小碎石( 粒径为 1 如m，布设厚度10 20cm，其上好氧微生物膜(6)的固定率在11 20%之间；大卵石 (4)粒径为4 10cm，布设厚度10 30cm，其上好氧微生物膜(6)的固定率在15 30% 之间。
全文摘要
本发明提供一种生物强化减污渠，包括“凹”形渠底，按粒径从小到大在“凹”形渠底布设介质材料，其中底层为表面改性的细沙，中间层为表面改性的小碎石，上层为表面改性的大卵石，经过表面改性的细沙的表面固定厌氧微生物膜，经过表面改性的小碎石及大卵石的表面固定好氧微生物膜。本发明减污渠的“凹”形渠底的大小依据具体地形和渠道形状而定，在污水通过渠道时，渠底介质材料(包括细沙、小碎石和大卵石)表面的厌氧微生物膜和好氧微生物膜对水体中氮、磷等污染物进行脱除和固定，达到降低水体污染物含量的目的。
文档编号E02B13/00GK102557253SQ201110000348
公开日2012年7月11日 申请日期2011年1月4日 优先权日2011年1月4日
发明者曹小欢, 李青云, 林莉, 王振华, 赵伟华, 黄茁 申请人:长江水利委员会长江科学院