一种受污染河道的综合治理方法

专利名称：一种受污染河道的综合治理方法
技术领域：
本发明属于水体的净化修复和城市河道的治理技术领域，具体涉及河道的护岸景观的建造和受污染水体的修复技术。
背景技术：
随着社会经济发展和城镇化步伐的加快，城市河流水面被人为侵占、河流滨岸带生态廊道的连续性受限、河流水质恶化、自然生境受损等，导致城市河流功能退化的状况比较突出。近年来，许多城市开始对着手对城区内河流进行大规模整治，但传统理念、整治技术等方面的欠缺在一定程度上限制了河道治理的成效及其维持。根据当前城市的生产生活需求，城市河道建设不仅要使提岸发挥出水利工程的功效，而且要融入城市园林景观、生态环保、建筑艺术等多种内容。在这种背景下，改善城市河流水质和周围环境受到人们的广泛关注，因此，在城市建设中强调城市河道水质改善的同时，还要关注城市河道的景观效能， 即城市的建设要遵循水的自然规律，给水一个开放的、有利于环境、有利于人类社会发展的空间。按城市河道建设和发展的历程，我国的20世纪80年代进入工程治河阶段，全国各大城市普遍开展大规模以工程措施为主、防洪排涝为目的的河道整治。这些措施一方面发挥了其安全功能，提高了河道的防洪排涝能力，同时也对河流生态系统的自然特征造成了一定程度的破坏。自20世纪末国内开始认识到传统的防洪、水资源开发等活动使河流的水文条件和地形地貌特征等发生了较大变化，河流的生态系统功能严重退化。此后， 开始广泛吸收国外先进的思想和理念，逐步在河流管理中注重对河流生态的保护和恢复。 于是便发展出通过生物和生态法对污染河流进行治理。然而无论是生物修复还是生态修复，都需要投入大量资金用于设备设施的建造和维护，生态修复虽然对工程设备要求不高， 但由于不同的河道其水文和水质的不同，护岸的建造在土木建造方面会有一定差异，有的使用混凝土，其生态性能减弱，河道的生态功能和景观效能大打折扣，有的使用生态混凝土，虽然生态性能达到要求，但可塑性较低，其针对实际情况的调节能力不具有灵活性。另外长度很大的河道在护岸和河道景观的建造方面将耗费大量人力物力，增加修复工程的投资。在我国，由于城市河道分布广泛，且和居民区联系紧密，与人们的生活息息相关，尤其近年来人们环境意识的增强，城市居民对河道的生态效能和景观效果提出更高的要求。首先要保证河道的修复工程能达到去除污染物，净化水体的目的，其次工程项目要能与河道的周围环境融为一体，并且能长期稳定存在，维护管理方便。针对目前社会发展的具体情况， 寻找一种高效、低投资且可操作性强的河道受污染水体的综合性修复方法具有重要的实际
眉、ο

发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种受污染河道的综合治理方法， 何池全等申请的发明专利“植被生态混凝土预制块及其制备方法(200510030133. 4)”，提供了一种生态混凝土，使得本发明的模块化生态护岸组合可以进行批量式生产，并可作出相应调整以适应不同水文条件和水质状况的城市河道受污染水体的修复。本发明方法不仅具有可批量生产、投资低、实际操作方便的特点，同时在工程实施后可以在被修复的河道形成特定的植物群落景观和起到河道护岸的功效。为达到上述目的，本发明的技术方案是
一种受污染河道的综合治理方法，将对水体中氮磷污染物和重金属污染物有一定去除效果的植物相互配套种植在受污染河道提岸上的特殊设计的模块化护岸组合上，具体步骤如下
1)在离河岸80-150cm的河道底部建造潜水式护岸，高60-100cm，厚10-25cm，顶部到水面距离20-50cm，和水平面垂直；
2)在所述潜水式护岸基础上依次建造三个墙体厚度均为5-lOcm的沟槽，所述沟槽的墙体建造成格栅状，能够使植物根系生长在所述三个沟槽中，并且允许水体的自由交换； 所述三个沟槽的高度分别是30-50Cm、25-40Cm、25-40Cm，每个所述沟槽的内径宽度都为 20-40cm ；
3)将所述潜水式护岸连接所述三个沟槽的结构整体进行模块化设计，单个模块长度为 4-20m，视河道的实际情况而定；确定长度后，依次建造所述潜水式护岸，然后将所述三个沟槽依次铺设在建成的所述潜水式护岸上，形成一个整体的特定护岸组合模块，实际施工时这种护岸组合模块根据实际情况连成整体或者分段性建造；
4)根据被修复河道的水体污染特征设计三种或更多不同植物搭配的护岸组合，每个组合选择不同的植物进行搭配，并考虑一定的景观效应，上面两个沟槽中种植挺水植物，最下面沟槽中种植浮叶植物或沉水植物；
5)将若干单个护岸组合结构交替安置在受污染河道的提岸，利用植物体的生物作用去除污染物并保护提岸；合理管理植物生长，尽量减少人为干扰，使护岸组合自行形成特定的植物群落，根据植物的实际生长情况进行补种和调整；在植物生长的特定阶段，定期收割植物体，可用于绿肥或造纸。上述潜水式护岸和三个沟槽墙体的建造材料为生态混凝土。上述的修复用植物为挺水植物美人蕉、芦苇、风车草、千屈菜、水葱、梭鱼草、水竹芋、慈菇、香蒲、菖蒲等；浮叶植物睡莲、菱、荇菜等；沉水植物眼子、菜黑藻、金鱼藻、苦草、菹草、狐尾藻、轮藻、小茨藻等，植物组合类型可以根据河道水体污染类型进行调整。本发明与现有技术比较，具有如下显而易见的突出实质性特征和显著优点
用生态混凝土建造的生态护岸为河道修复用植物提供了良好的生长环境，有利于植物的种植和管理。模块化的生态护岸组合便于生产和使用，在后期维护上亦可以根据需要进行局部调整，可根据河道水体的实际污染情况，选取特定的修复用植物进行组合，以达到修复目的。其搭配具有灵活性，适合不同种类的河道水体污染治理。将各种修复用植物组合在一起，形成一定的群落系统，群落中植物和微生物发挥各自的去污功能，综合它们的不同特点，发挥多种生态功能，不仅能实现河道护岸的生物多样性功能，还起到拦阻岸边污染物进入水体的作用。生态护岸组合投入使用后，可以自由组合植物类型，根据周边环境情况， 不仅可以修复水体污染，还将起到防止提岸坍塌的效果，并在被修复河道的岸边形成一定景观效果。所选用的修复用植物皆为常见植物种属，其种苗易于培养，存活率高。


图1为本发明的护岸组合模块结构示意2本发明的沟槽及植物种植示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。如图1所示，一种受污染河道的综合治理方法，将对水体中氮磷污染物和重金属污染物有一定去除效果的植物相互配套种植在受污染河道提岸上的特殊设计的模块化护岸组合上，具体步骤如下
1)在离河岸80-150cm的河道底部建造潜水式护岸4，高60-100cm，厚10-25cm，顶部到水面距离20-50cm，和水平面垂直；
2)在所述潜水式护岸4基础上依次建造三个墙体厚度均为5-lOcm的沟槽1、2、3，所述沟槽1、2、3的墙体建造成格栅状，能够使植物根系生长在所述三个沟槽中，并且允许水体的自由交换；所述沟槽1、沟槽2和沟槽3的高度分别是30-50Cm、25-40Cm、25-40Cm，每个所述沟槽的内径宽度都为20-40cm ；
3)将所述潜水式护岸4连接所述沟槽1、2、3的结构整体进行模块化设计，单个模块长度为4-20m，视河道的实际情况而定；确定长度后，依次建造所述潜水式护岸4，然后将所述沟槽1、2、3依次铺设在建成的所述潜水式护岸4上，形成一个整体的特定护岸组合模块，实际施工时这种护岸组合模块根据实际情况连成整体或者分段性建造；
4)如图2所示，根据被修复河道的水体污染特征设计三种或更多不同植物搭配的护岸组合，每个组合选择不同的植物进行搭配，并考虑一定的景观效应，所述沟槽1和所述沟槽 2中种植挺水植物，所述沟槽3中种植浮叶植物或沉水植物；
5)将若干单个护岸组合结构交替安置在受污染河道的提岸，利用植物体的生物作用去除污染物并保护提岸；合理管理植物生长，尽量减少人为干扰，使护岸组合自行形成特定的植物群落，根据植物的实际生长情况进行补种和调整；在植物生长的特定阶段，定期收割植物体，可用于绿肥或造纸。上述潜水式护岸4和沟槽1、2、3墙体的建造材料为生态混凝土。上述的修复用植物为挺水植物美人蕉iCanna indica )、芦苇QPhragmi tes austral is) ^ 风车 (Cyperus al ternifolius ) > 千屈菜、Lythrum sail car ia ) > /K 葱 (Scirpus tabernaemon tani )、iPon tederia corda ta、、/Ktt^ (Thalia dealba ta、、 M S {Sagittaria sagittifolia)> 香 ^ (Typha latifolia L. M ill ilris ensata Thunb)；浮叶植物睡 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 )、轮藻(Charophyceae )、小茨藻(Najadaceae )等。植物组合类型可以根据河道水体污染类型进行调整。实施例1、实地调研，规划设计，制定方案首先对需要治理的河道实地勘察，了解其位置、功能、景观需要，测定水质的常规指标并总结季节性的变化趋势，找出污染源和主要污染物， 掌握河道的水文学特征、地域性气候等，在此基础上制定修复方案，包括植物的筛选和组合方式、种植的密度和种植时间、收割时间和处理方法等。2、实验室模拟，观察水体状况是否适合植物生长。在进行植物组合时，实验验证相互之间可能存在的影响。3、根据实际地形，设计建造长度、大小、植物搭配适合所修复河道水文和水体水质的生态护岸。4、在保证水体能够适合植物生长的前提下，于4月中旬种植植物，沟槽1、2、3中种植的植物不相同。水体中的污染物和营养盐将随着植物的生长而被吸收。5、不同的植物其生长周期不同，在10月份时视植物生长状况收割植物，防止残体返回水体，再次形成污染。修复用植物的筛选
根据国内外众多关于水生植物水质净化效果的研究文献报导，并结合上海及长三角地区主要的本土和引种的水生植物种类、生长特性、外形特征等因素，综合分析比较，确定了可用于本项目护岸构建的植物种类。其中，鉴于当前国内外对传统的人工湿地植物已有大量研究，因此实验室内模拟的水生植物，多集中在新品种和引进品种方面，从而在接下来的工程建设实施中，实现传统植物与新兴植物品种间的合理配置。实验设计
本实验的水生植物购买于上海上房园艺有限公司，挺水植物有金边石菖蒲(Acorus ta tarinowii)、香 草{Hydroco tyle vulgaris )、灯芯草 ijuncus effusus )、莺尾(Iris tectorum)；沉水植物有金鱼藻{Ceratophyllum demersutn)、目艮子菜 iPotamogeton distinetus )、種状狐尾藻(.Myrtophllum spica turn)、目艮子菜(Po tamogeton sp )。实验开女台前先将采集来的植物放在实验区驯养10日，然后依次称鲜重后移入人工气候室。在2008 年12月-2009年3月期间，选择当前生长状态良好的7种植物(挺水植物4种、沉水植物3 种)，进行水质净化模拟实验。沉水植物每50 g (鲜重)植物为一组，水槽进水11 L，该水槽内尺寸为 34X 28X 16cm (附图1水槽及植物种植示意图)；挺水植物每100 g(鲜重)植物为一组， 水槽进水22 L，该水槽对应的内尺寸为46 X 35 X 16cm。每组实验设计两个水槽重复。另设一组作为空白对照。以上均根据水槽内径尺寸测算，并划出标准水位线。沉水植物在水槽中铺设一层卵石(粒径0. 5-1. Ocm),使植物扎根，浮叶植物和挺水植物均剪掉茎根，使其茎部重新生根，利用泡沫板固定，根系不作其它处理(当水位下降时， 酌情下调植物根系位置)。实验用水通过提取附近河水。实验开始前，对进水水质指标进行测定，作为初始浓度。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实验周期为49 d，每周取水样一次，不另添加蒸馏水(因人工气候室内湿度达70%，水槽内水分蒸发量略为不计)。人工气候室温度设置为25 °C，湿度为70 %，二氧化碳浓度为300 ppm0在人工气候室培养条件下，对不同生长类型水生植物对受污染景观河道水体中总氮和氨氮的去除情况进行分析可知，不同水生植物类型表现出的水质净化效果不同。在8 周的人工气候室培养实验中，金鱼藻表现出显著的水质净化效果，其水体中氮、磷浓度均显著降低。 表1水生植物的对水体净化效果比较(%)
权利要求
1.一种受污染河道的综合治理方法，其特征在于将对水体中氮磷污染物和重金属污染物有一定去除效果的植物相互配套种植在受污染河道提岸上的特殊设计的模块化护岸组合上，具体步骤如下1)在离河岸80-150cm的河道底部建造潜水式护岸(4)，高60-100cm，厚10-25cm，顶部到水面距离20-50cm，和水平面垂直；2)在所述潜水式护岸(4)基础上依次建造三个墙体厚度均为5-lOcm的沟槽(1、2、3)， 所述沟槽(1、2、3)的墙体建造成格栅状，能够使植物根系生长在所述三个沟槽中，并且允许水体的自由交换；所述沟槽(1 )、沟槽(2)和沟槽(3)的高度分别是30-50cm、25_40cm、 25-40cm，每个所述沟槽的内径宽度都为20-40cm ；3)将所述潜水式护岸(4)连接所述沟槽(1、2、3)的结构整体进行模块化设计，单个模块长度为4-20m，视河道的实际情况而定；确定长度后，依次建造所述潜水式护岸(4)，然后将所述沟槽(1、2、3)依次铺设在建成的所述潜水式护岸(4)上，形成一个整体的特定护岸组合模块，实际施工时这种护岸组合模块根据实际情况连成整体或者分段性建造；4)根据被修复河道的水体污染特征设计三种或更多不同植物搭配的护岸组合，每个组合选择不同的植物进行搭配，并考虑一定的景观效应，所述沟槽(1)和所述沟槽(2)中种植挺水植物，所述沟槽(3)中种植浮叶植物或沉水植物；5)将若干单个护岸组合结构交替安置在受污染河道的提岸，利用植物体的生物作用去除污染物并保护提岸；合理管理植物生长，尽量减少人为干扰，使护岸组合自行形成特定的植物群落，根据植物的实际生长情况进行补种和调整；在植物生长的特定阶段，定期收割植物体，可用于绿肥或造纸。
2.根据权利要求1所述的一种受污染河道的综合治理方法，其特征在于所述潜水式护岸(4 )和沟槽(1、2、3 )墙体的建造材料为生态混凝土。
3.根据权利要求1所述的一种受污染河道的综合治理方法，其特征在于所述的修复用植物为挺水植物美人蕉、芦苇、风车草、千屈菜、水葱、梭鱼草、水竹芋、慈菇、香蒲、菖蒲等；浮叶植物睡莲、菱、荇菜等；沉水植物眼子、菜黑藻、金鱼藻、苦草、菹草、狐尾藻、轮藻、小茨藻等，植物组合类型可以根据河道水体污染类型进行调整。
全文摘要
本发明涉及一种受污染河道的综合治理方法。本发明提供的模块化生态护岸可以进行批量式生产，投资低、实际操作方便，同时在工程实施后可以在被修复的河道形成特定的植物景观和起到河道护岸的功效。本发明方法利用对水体中氮磷污染物和重金属污染物有一定吸收能力的植物作为河道水体修复的主体，将各种修复用植物组合在一起，形成一定的群落系统，综合它们的不同特点，发挥多种生态功能，不仅能达到去除水体中污染物的目的，还起到拦阻岸边污染物进入水体的作用。模块化生态护岸便于生产和使用，在后期维护上亦可以根据需要进行局部调整，操作较具有灵活性。
文档编号C02F3/32GK102351315SQ20111018994
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月8日 优先权日2011年7月8日
发明者何池全, 倪刚, 刘佳苗, 徐秋月, 李春辉, 杨俊娜, 温诚锋, 郑虹, 雷雁茹 申请人:上海大学