本发明涉及修复水体污染生态治理领域，具体地说是一种可修复水体污染的水、土、气生态循环系统。
背景技术：
我国城市河流有90％左右受到污染，出现水体滞流、多处于厌氧状态、复氧能力差、淤积严重、透明度低、甚至发生黑臭等现象。由于城市水体污染负荷远远超过城市有限受纳水体的环境容量和自净能力，导致河水中cod、nh3-n等污染物严重超标，水生生态系统结构破坏，生物多样性锐减，城市水体的生态功能和使用功能日益衰退，水体修复和水生态功能恢复的难度明显加大，城市河流水环境生态系统处于失衡状态。同时，城市污水中氮磷污染物未经有效去除，又成为城市水体发生富营养化的重要诱因，造成水体生态功能的衰退甚至丧失，水生生态环境的破坏已经成为城市生态文明建设的主要障碍。
水体治理是一项综合工程，需要考虑水陆交错带污染物特征及控制、水体内部污染物迁移转化规律、底泥与水体污染物迁移转化规律、水域与空气界面的污染物控制等多方面的因素，目前的研究和专利则多集中在某个领域，如专利“湖泊河道生态修复剂”主要是利用微生物制剂修复水体，专利“用于城市河道水体原位生物生态修复集成系统”则主要是水生植物及人工水草技术的应用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种可修复水体污染的水、土、气生态循环系统，主要用于湖泊、河流、城市等三类受损水体的生态修复，完成水质改善需求，解决传统技术的处理范围窄、或净化效率低、或安装运行成本高的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可修复水体污染的水、土、气生态循环系统，其特征是，沿受损水环境主体的垂直方向，由下自上分别有水/泥降解系统、水/水修复系统、水/陆截污系统和水/气净化系统，四个系统相互作用形成循环系统；
所述水/泥降解系统，用于将受损水体环境底泥中的微生物转化为电能，分离重金属降低水体富营养化；
所述水/水修复系统，用于修复水生动植物及微生物群落，完善生物链；
所述水/陆截污系统，用于稳固与受损水环境主体周边的路基植被，实现对外界污染物的阻隔；
所述水/气净化系统，用于净化受损水环境主体中的有机污染物和氮磷等营养物质。
所述水/泥降解系统包括阳极和阴极，阳极位于受损水环境主体的底泥中，阴极位于接近受损水环境主体水面的一端，底泥中的有机物通过微生物快速分解，阴极和阳极形成电解环境，在自发电场作用下，底泥中的重金属在阴极移出。
所述水/水修复系统包括水生植物群落、水生动物群落和微生物群落，所述水生植物群落包括沉水植物、浮叶植物和挺水植物构成水生态系统骨架；所述水生动物群落包括底栖动物、浮游动物、杂食性鱼类和肉食性鱼类构成食物链主体。
所述水/陆截污系统包括土工布、由加筋布构成的蜂窝结构，通过锚杆依次将土工布和加筋布固定在路基或边坡上。
所述水/气净化系统包括生态浮床，生态浮床中填充有陶粒，陶粒上种植有水生植物，在水生植物的下方分别固定有附着绳，附着绳上间隔均匀的固定有人工水草。
所述阳极为蜂窝材料，覆盖在底泥上；所述阴极为悬浮式，在阴极的上端面固定有置物台，所述置物台可种植花草或安装装饰灯，装饰灯与阴极通过贯通置物台的电线连接，所述置物台与阴极的连接处均做防水设计。
所述微生物群落为水体本土微生物，通过在受损水环境主体中增加人工水草、填料等富集微生物。
所述微生物群落为微生物制剂，投入受损水环境主体中。
所述由加筋布构成的蜂窝结构，其加筋布呈波浪状，相邻的两个加筋布的波峰和波谷通过h型连键连接，在加筋布上还贯穿有固定杆，在垂直于固定杆的位置还固定有锚杆，通过锚杆将加筋布构成的蜂窝结构水平的固定在路基或边坡上。
本发明的有益效果是：基于水、土、气交界面间污染物的迁移、交换、分配、转换的规律，针对水体外源污染和内源污染的性质，综合运用吸附降解、催化氧化、凝聚絮凝、生物降解等污染物去除原理，从而形成环境多界面系统污染物控制技术体系，解决我国受损河流生态系统的生态恢复缺乏系统的理论与集成技术支撑的问题。其自下而上分为四个界面，水体与底泥的界面、水体与水体的界面、水体与空气的界面以及水体与陆地的界面。具体情况如下：
①“水/泥”界面技术体系：重点采用生物质燃料电池消解底泥技术，结合底泥钝化和覆盖等技术，降低水体内源污染；技术特点是消除扰动、有效消解。
②“水/水”界面技术体系：主要指清水与污水的交界面，重点采用植物群落配置技术，结合其他生态系统构建技术，提高水体的自净化能力；技术特点是相对集中、科学管理。
③“水/气”界面技术体系：主要针对富营养化严重和有生态景观需求的水体，重点采用立体式生态平台技术，结合人工水草、曝气等技术；技术特点是稳态管理、生态景观。
④“水/陆”界面技术体系：主要针对点源和面源外来污染，重点采用多维土壤植被互助技术，结合人工湿地、生物滤池等强化措施处理污水；技术特点是截污治污、水土保持。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明做进一步说明。
一种可修复水体污染的水、土、气生态循环系统，沿受损水环境主体的垂直方向，由下自上分别有水/泥降解系统、水/水修复系统、水/陆截污系统和水/气净化系统，四个系统相互作用形成循环系统。
水/泥降解系统包括阳极和阴极，阳极位于受损水环境主体的底泥中，阴极位于接近受损水环境主体水面的一端，底泥中的有机物通过微生物快速分解，阴极和阳极形成电解环境，在自发电场作用下，底泥中的重金属在阴极移出。所述阳极为蜂窝材料，覆盖在底泥上；所述阴极为悬浮式，在阴极的上端面固定有置物台，所述置物台可种植花草或安装装饰灯，装饰灯与阴极通过贯通置物台的电线连接，所述置物台与阴极的连接处均做防水设计。
采用生物质燃料电池的方式，利用河道底泥中的微生物转化为电能，将蜂窝材料覆盖在底泥上，具有固土聚集作用，可以美化河岸、增加植物种类；底泥中的有机物靠自持能量，在微生物作用下，快速分解，且无需外加任何能量，彻底解决底泥和水体富营养化；在自发电场作用下，底泥中的重金属发生迁移，被阴极或其他渠道移出；产生的能量可以实现亮化工程，降低运行成本及投资。根据某河道实际运行监测结果显示生物质燃料电池对底泥有机质去除率达38.5％，底泥中产电菌风度高，活性强，可产生约20w/m3电能。
水/水修复系统包括水生植物群落、水生动物群落和微生物群落，所述水生植物群落包括沉水植物、浮叶植物和挺水植物构成水生态系统骨架，通过不同水生植物的生态位配置来实现水体净化和景观功能；所述水生动物群落包括底栖动物、浮游动物、杂食性鱼类和肉食性鱼类构成食物链主体，通过食物链的迁移转化将污染物转移出水体。所述微生物群落为水体本土微生物，通过在受损水环境主体中增加人工水草、填料等富集微生物，发挥水体本土微生物净化作用或者投入微生物制剂，如硝化细菌、光合细菌等。通过水生植物、水生动物、微生物群落的配置与完善达到水体自净化的功能。水生植物配置如下：挺水植物25-30株/㎡、沉水植物80-200株/㎡；鱼类投放密度6g/m3,底栖动物投放密度8g/m3；微生物菌剂的投入量为4-10ml/l在受损水环境主体底部铺设人工水草，所铺设的人工水草面积为水面积的0.8％-2％。
水/陆截污系统包括土工布、由加筋布构成的蜂窝结构，通过锚杆依次将土工布和加筋布固定在路基或边坡上。所述由加筋布构成的蜂窝结构，其加筋布呈波浪状，相邻的两个加筋布的波峰和波谷通过h型连键连接，在加筋布上还贯穿有固定杆，在垂直于固定杆的位置还固定有锚杆，通过锚杆将加筋布构成的蜂窝结构水平的固定在路基或边坡上。具体指标如下：加筋布构成的蜂窝结构格室高度在150-200mm,螺纹锚杆φ14mm，400～600mm，密度6只/平米；pca专用连接键布置密度8只/平米；土工布规格200g/㎡。
水/气净化系统采用立体式生态平台的形式包括生态浮床，生态浮床中填充有陶粒，陶粒具有很高的微生物附着表面积，自身可以形成高效生物膜，陶粒上种植有水生植物，在水生植物的下方分别固定有附着绳，附着绳上间隔均匀的固定有人工水草，为水体内微生物生长提供空间，并通过在浮床上种植多种水、陆生植物，发挥不同的净化效果。大量的固体悬浮物被基质和植物根系上附着的生物膜截留；有机污染物通过微生物的呼吸作用分解；氮磷等营养物质被植物吸收同化去除，同时也通过在好氧、缺氧环境中硝化、反硝化、聚磷等微生物过程去除。生态浮床为生物陶粒材质，单块规格为500mm*500mm,浮力≥25kg/㎡,组合块之间通过镀锌包胶扎带连接，浮床用钢丝绳通过膨胀螺丝固定在岸边或称重较大的构筑物上，单块浮床上设有4个种植孔，种植密度为3-5株/孔，每个种植孔下固定人工水草，规格视具体水深而定。