一种生物与生态相耦合的黑臭水体自复氧修复系统的制作方法

本发明涉及水体修复领域，特别的涉及一种生物与生态相耦合的黑臭水体自复氧修复系统。

背景技术：

黑臭水体修复技术主要包括截污纳管、面源控制等控源截污技术，垃圾、生物残体及漂浮物清理与清淤疏浚等内源治理技术，岸带修复、生态净化、人工增氧等生态修复技术，以及活水循环、清水补给、就地处理、旁路治理等其他修复治理措施。

截污纳管、面源控制等控源截污技术可很大程度减少污染物进入水体，但仍存在截污不完全而导致部分污染物进入水体。清淤疏浚等内源治理技术可短期内将污染沉积物清理使水体得到净化，但由于仍有污染物进入水体，水体会再次恶化并产生新的淤泥。岸带修复、生态净化、人工增氧等生态修复技术是较为理想的水体修复技术，但污染严重的黑臭水体上述技术的修复作用有限。活水循环、清水补给需要修建泵站及大量管渠，建设运行费用大。采用物理、化学或生化处理方法的就地处理技术，部分化学药剂对水生态环境具有不利影响。旁路治理技术相当于新修水处理设施，建设运行费用大。

综上，在控源截污的情况下，只有整合现有生态修复技术，融入水处理微生物修复技术，多种技术集成化、系统化才能真正解决黑臭水体污染问题。但是，如何将上述技术进行有效合理地集成，降低建设运行费用，实现黑臭水体可持续修复，保持水体处于良好状态成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够有效合理地集成岸带修复、人工增氧、活水循环以及生物转笼等修复技术，建设运行费用较低，增强水体流动性、强化水体生物与生态处理，实现黑臭水体可持续修复，保持水体处于良好状态的生物与生态相耦合的黑臭水体自复氧修复系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种生物与生态相耦合的黑臭水体自复氧修复系统，其特征在于，包括设置在坡岸靠近待处理黑臭水体的位置上的岸边修复区，以及设置在待处理黑臭水体靠近所述岸边修复区的浅水区域的浅水修复区；所述岸边修复区包括沿坡岸由上向下依次设置的配水槽和填料槽；所述配水槽的出水口朝向所述填料槽，所述填料槽内装填有能够对氮、磷污染物进行吸附的吸附填料；所述浅水修复区种植有能够吸收氮、磷污染物的沉水植物；还包括安装在待处理黑臭水体内用于将水提升到黑臭水体的液面上方的提水装置，所述提水装置的出水口连通到所述配水槽。

采用上述修复系统，通过提水装置将待处理的黑臭水提升并送至岸边修复区的配水槽内，在配水槽内进行聚集后经过配水槽的出水口流入到填料槽中，并与填料槽中的吸附填料充分接触，便于吸附填料对黑臭水中的氮、磷污染物进行吸附。吸附处理后的黑臭水从填料槽上端溢流后，沿坡岸流入黑臭水体，在黑臭水体的浅水区与沉水植物进行接触，沉水植物对吸附处理后的黑臭水中少量的氮、磷污染物再次进行吸收处理，从而完成黑臭水体的修复工作。同时，处理时充分利用坡岸的地形，使黑臭水沿坡岸向下流动，有利于增加处理过程中黑臭水的溶氧量，提高黑臭水的处理效率。上述处理中充分集成了岸带修复、人工增氧、活水循环以及生态修复等黑臭水处理技术，利用坡岸地形使黑臭水流动处理，有利于降低运行费用。上述系统结构简单，维护方便，能够降低建设维护成本。

作为优化，所述提水装置包括整体呈圆柱形的架体，所述架体通过同轴设置的转轴可转动地安装在位于转轴两端的支架上，其下端位于待处理黑臭水体的液面下；所述架体的外圆面上具有若干沿周向均匀布置的取水筒，所述取水筒的开口端顺沿所述架体的旋转方向倾斜设置，使取水筒的开口端随架体旋转出液面时斜向上装满水，并在经过架体的最高点后继续旋转的过程中斜向下倾倒水；所述架体位于所述取水筒的开口端的一侧架设有用于收集所述取水筒倾倒水的集水槽，所述集水槽高于所述配水槽所在位置；所述集水槽和所述配水槽之间架设有朝向所述配水槽斜向下设置的导流槽。

采用上述结构，由于架体的下端位于液面以下，且取水筒的开口端沿架体的旋转方向倾斜设置，架体旋转时，位于液面以下的取水筒随架体旋转出水面时，开口端始终朝上，从而能够从黑臭水体中舀满水；当取水筒随架体旋转到架体的最高点后，开口端始终朝下，从而倾倒水，水进入集水槽后，由于集水槽高于配水槽，使得集水槽内的水能够随导流槽流入配水槽内。该提水装置在水提升的过程中，还能够对黑臭水体起到搅拌作用，有利于提高黑臭水体的溶氧量，从而提高黑臭水体的处理效率。

作为优化，所述架体的转轴沿垂直于待处理黑臭水体的水流方向水平设置。

采用上述设置，可以利用水流驱动架体旋转，减少电能的消耗，有利于降低后期的使用成本。

作为优化，所述架体远离转轴的位置具有若干沿周向均匀布置的挡板，所述挡板与所述架体的转轴位于同一平面上。

这样，可以增大水流与架体之间的接触面积，提高水流驱动架体旋转的速度，有利于提高污染物去除效率。

作为优化，所述架体内还设置有若干个沿圆周方向均匀布置的填料笼，所述填料笼内充填有表面能够附着生长用于处理水的微生物的培养基填料。

采用上述结构，当架体在黑臭水体内旋转时，填料笼内的培养基填料表面生长的生物膜与黑臭水体充分接触，对水中有机物、氮等污染物质进行净化处理，有利于改善黑臭水体的处理效果。

作为优化，所述培养基填料采用ZH30型颗粒活性碳填料、椰壳活性碳填料、悬浮球填料、鲍尔环填料、海尔环填料、多面空心球填料、花环填料、改性生物悬浮填料中的一种或几种混合而成。

作为优化，所述填料槽沿坡岸倾斜设置，其上端与所述配水槽的侧壁贴合设置，所述配水槽的出水口设置在该侧壁上，使配水槽内的水能够流入填料槽内；所述填料槽内的吸附填料上覆盖有土壤层，该土壤层上种植有能够吸收氮、磷污染物的植物，该植物的根系延伸至所述填料槽内的吸附填料的缝隙中。

通常，当水经过吸附填料时，水中的氮、磷污染物吸附在吸附填料上，一旦吸附填料上吸附的氮、磷污染物饱和时，填料槽将失去对水的处理能力。采用上述结构，在吸附填料上覆盖土壤层，并种植植物，使植物的根系延伸到吸附填料之间，由于所种植的植物能够吸收氮、磷等元素，这样，可以利用植物的生物作用，将氮、磷污染物进行分解吸收，从而减缓甚至避免吸附填料达到吸附饱和状态，延长填料槽内的吸附填料的使用寿命，减少后期运行维护成本。

作为优化，所述填料槽靠近所述配水槽的一端填充有河沙，河沙与所述配水槽的侧壁相贴合。

由于河沙之间的缝隙比较小，当水从配水槽侧壁上的出水口流入河沙中时，体积较大的污染物会被河沙阻挡，方便人工清理；同时，水从河沙中渗透到吸附填料填充区，防止吸附填料的缝隙被堵塞，阻碍吸附填料对氮、磷污染物的吸附，有利于提高吸附填料的吸附效率。

作为优化，所述土壤层上种植的植物采用美人蕉、黄菖蒲、风车草中的一种或几种搭配种植。

作为优化，所述浅水修复区种植的沉水植物采用轮叶黑藻、金鱼藻、马来眼子菜、苦草、菹草中的一种或几种搭配种植。

综上所述，本发明具有能够有效合理地集成岸带修复、人工增氧、活水循环以及生物转笼等修复技术，建设运行费用较低，增强水体流动性、强化水体生物与生态处理，实现黑臭水体可持续修复，保持水体处于良好状态；另外还具有具有水体修复效果好，水体自复氧能力强、透明度高、运行成本低，维护管理方便，无需专人职守、具有景观效应等优点。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为图1中提水装置的结构示意图。

图中：1-岸边修复区、2-浅水修复区、11-配水槽、12-填料槽、3-提水装置、31-架体、32-支架、33-取水筒、34-集水槽、4-导流槽、35-挡板、36-填料笼、13-固岸区。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时：如图1～图3所示，一种生物与生态相耦合的黑臭水体自复氧修复系统，包括设置在坡岸靠近待处理黑臭水体的位置上的岸边修复区1，以及设置在待处理黑臭水体靠近所述岸边修复区1的浅水区域的浅水修复区2；所述岸边修复区1包括沿坡岸由上向下依次设置的配水槽11和填料槽12；所述配水槽11的出水口朝向所述填料槽12，所述填料槽12内装填有能够对氮、磷污染物进行吸附的吸附填料；所述浅水修复区2种植有能够吸收氮、磷污染物的沉水植物；还包括安装在待处理黑臭水体内用于将水提升到黑臭水体的液面上方的提水装置3，所述提水装置3的出水口连通到所述配水槽11。

采用上述修复系统，通过提水装置将待处理的黑臭水提升并送至岸边修复区的配水槽内，在配水槽内进行聚集后经过配水槽的出水口流入到填料槽中，并与填料槽中的吸附填料充分接触，便于吸附填料对黑臭水中的氮、磷污染物进行吸附。吸附处理后的黑臭水从填料槽上端溢流后，沿坡岸流入黑臭水体，在黑臭水体的浅水区与沉水植物进行接触，沉水植物对吸附处理后的黑臭水中少量的氮、磷污染物再次进行吸收处理，从而完成黑臭水体的修复工作。同时，处理时充分利用坡岸的地形，使黑臭水沿坡岸向下流动，有利于增加处理过程中黑臭水的溶氧量，提高黑臭水的处理效率。上述处理中充分集成了岸带修复、人工增氧、活水循环以及生态修复等黑臭水处理技术，利用坡岸地形使黑臭水流动处理，有利于降低运行费用。上述系统结构简单，维护方便，能够降低建设维护成本。

实施时，所述提水装置3包括整体呈圆柱形的架体31，所述架体31通过同轴设置的转轴可转动地安装在位于转轴两端的支架32上，其下端位于待处理黑臭水体的液面下；所述架体31的外圆面上具有若干沿周向均匀布置的取水筒33，所述取水筒33的开口端顺沿所述架体31的旋转方向倾斜设置，使取水筒33的开口端随架体31旋转出液面时斜向上装满水，并在经过架体31的最高点后继续旋转的过程中斜向下倾倒水；所述架体33位于所述取水筒33的开口端的一侧架设有用于收集所述取水筒33倾倒水的集水槽34，所述集水槽34高于所述配水槽11所在位置；所述集水槽34和所述配水槽11之间架设有朝向所述配水槽11斜向下设置的导流槽4。

采用上述结构，由于架体的下端位于液面以下，且取水筒的开口端沿架体的旋转方向倾斜设置，架体在电机或水流的驱动下旋转时，位于液面以下的取水筒随架体旋转出水面时，开口端始终朝上，从而能够从黑臭水体中舀满水；当取水筒随架体旋转到架体的最高点后，开口端始终朝下，从而倾倒水，水进入集水槽后，由于集水槽高于配水槽，使得集水槽内的水能够随导流槽流入配水槽内。该提水装置在水提升的过程中，还能够对黑臭水体起到搅拌作用，有利于提高黑臭水体的溶氧量，从而提高黑臭水体的处理效率。

实施时，所述架体31的转轴沿垂直于待处理黑臭水体的水流方向水平设置。

采用上述设置，可以利用水流驱动架体旋转，减少电能的消耗，有利于降低后期的使用成本。

实施时，所述架体31远离转轴的位置具有若干沿周向均匀布置的挡板35，所述挡板35与所述架体31的转轴位于同一平面上。

这样，可以增大水流与架体之间的接触面积，提高水流驱动架体旋转的速度，有利于提高污染物去除效率。

实施时，所述架体31内还设置有若干个沿圆周方向均匀布置的填料笼36，所述填料笼36内充填有表面能够附着生长用于处理污染物的微生物的培养基填料。

采用上述结构，当架体在黑臭水体内旋转时，填料笼内的培养基填料表面生长的生物膜与黑臭水体充分接触，对水中有机物、氮等污染物质进行净化处理，有利于改善黑臭水体的处理效果。

实施时，所述培养基填料采用ZH30型颗粒活性碳填料、椰壳活性碳填料、悬浮球填料、鲍尔环填料、海尔环填料、多面空心球填料、花环填料、改性生物悬浮填料中的一种或几种混合而成。具体实施时，可以采用其他能够附着生长用于处理水的微生物的填料混合，而不限于前述填料种类，比如下列填料种类及其组分：

实施例1

多面空心球填料、鲍尔环填料的体积之比为：0.4：0.6；所述多面空心球填料的粒径为25mm，鲍尔环填料的粒径为25mm；美人蕉、黄菖蒲、风车草等种植面积比例0.3：0.4：0.3。轮叶黑藻、金鱼藻、马来眼子菜面积种植比例0.4：0.4：0.2。水体修复最佳效果：消除黑臭，部分指标达《地表水环境质量标准》五类水标准。

实施例2

多面空心球填料、悬浮球填料、鲍尔环填料的体积之比为：0.3：0.4：0.3；所述多面空心球填料的粒径为25mm，悬浮球填料的粒径为80mm，鲍尔环填料的粒径为25mm；美人蕉、黄菖蒲、风车草等种植面积比例0.2：0.6：0.2。轮叶黑藻、金鱼藻、马来眼子菜面积种植比例0.2：0.4：0.4。水体修复最佳效果：消除黑臭，部分指标达《地表水环境质量标准》五类水标准。

实施时，所述填料槽12沿坡岸倾斜设置，其上端与所述配水槽11的侧壁贴合设置，所述配水槽11的出水口设置在该侧壁上，使配水槽内的水能够流入填料槽12内；所述填料槽12内的吸附填料上覆盖有土壤层，该土壤层上种植有能够吸收氮、磷污染物的植物，该植物的根系延伸至所述填料槽12内的吸附填料的缝隙中。

通常，当水经过吸附填料时，水中的氮、磷污染物吸附在吸附填料上，一旦吸附填料上吸附的氮、磷污染物饱和时，填料槽将失去对污染物的处理能力。采用上述结构，在吸附填料上覆盖土壤层，并种植植物，使植物的根系延伸到吸附填料之间，由于所种植的植物能够吸收氮、磷等元素，这样，可以利用植物的生物作用，将氮、磷污染物进行分解吸收，从而减缓甚至避免吸附填料达到吸附饱和状态，延长填料槽内的吸附填料的使用寿命，减少后期运行维护成本。

实施时，所述填料槽12靠近所述配水槽11的一端填充有河沙，河沙与所述配水槽11的侧壁相贴合。

由于河沙之间的缝隙比较小，当水从配水槽侧壁上的出水口流入河沙中时，体积较大的污染物会被河沙阻挡，方便人工清理；同时，水从河沙中渗透到吸附填料填充区，防止吸附填料的缝隙被堵塞，阻碍吸附填料对氮、磷污染物的吸附，有利于提高吸附填料的吸附效率。

实施时，所述土壤层上种植的植物采用美人蕉、黄菖蒲、风车草中的一种或几种搭配种植。

实施时，所述浅水修复区2种植的沉水植物采用轮叶黑藻、金鱼藻、马来眼子菜、苦草、菹草中的一种或几种搭配种植。

实施时，所述填料槽12的吸附填料采用沸石、火山岩、活性碳、粉煤灰、石灰石中的一种或者集中混合而成。

具体实施时，坡岸的下端为采用石块叠砌而成固岸区13，所述固岸区13内的石块之间具有缝隙，所述固岸区与所述填料槽位于坡岸的同一层上，填料槽12的下端与固岸区的上端相贴合。

这样，处理时，配水槽内的水先经过河沙过滤后，渗透到吸附填料所在区域，经过吸附填料的吸附后，通过固岸区的石块缝隙流回黑臭水体内。同时，固岸区采用石块叠砌，可以增加坡岸的稳定性，防止回流的水冲刷造成坡岸的损坏。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。