污染河道的原位生态修复系统的制作方法

本实用新型属于河道处理技术领域，尤其涉及一种污染河道的原位生态修复系统。

背景技术：

随着区域经济的快速发展和城市化进程的快速推进，城市居民对居住环境的要求也在不断提高，人们对于环境水体的要求不仅限于无害，更多的是对环境美化的高要求。景观河道作为宜居环境的重要组成部分，其净化美化也已成为人们追求高质量生活环境的重要组成部分。当今社会产业化和城市化带来的城市河流水质污染和生态退化问题严重威胁着城市居民的生活、健康以及城市生态安全。

城市河流往往是孕育该城市文明的摇篮，纵观整个城市的发展历史，世界上大多数的城市都是依水而建，人们临水而居。我国城市内河流密集，尤以南方城市为代表，而由于城市河湖等环境水体多为静止或流动性很差的封闭缓流水体，水域面积小、水生态系统相对简单、水环境容量小、自净能力差等特点，加上外来污染物质排入，极易造成水体出现不同程度的富营养化问题，如蓝绿藻爆发、黑苔青苔滋生、水体黑臭等。水体富营养化不仅使水体丧失观赏功能，对周围环境造成污染，而且爆发的蓝绿藻会释放藻毒素，影响居民的身体健康。同时有些河道仅仅出于防汛和运输目的，片面的强调水利上的功能而忽视河道的生态景观效果，这就导致了城市河道自然风貌的破坏，而且对生态环境也造成不良影响。

目前我国治理污染河道技术主要包括物理法、化学法和生物法，这些方法各有利弊，对于多年持续污染导致生态系统严重破坏的河道，单纯依靠一些物理或化学的方法不能从根本上解决环境问题。早在20世纪30年代，国外河道治理就由单一的工程措施向生态自然方面改变，河道生态修复工程在各国广泛开展并取得丰硕成果。由于城市河道水体是一个复杂的生态系统，单纯靠传统单一的技术处理是不能从根本上解决环境问题的。同时随着生活水平的提高，城市居民对城市河道水体的要求不仅限于水质的达标、无害，更多考虑的是河道景观的美化宜人。影响河道水体感官的因素较多，主要包括物理因素(悬浮物颗粒、色度)、藻类因素(蓝绿藻类)、微生物因素(细菌、真菌)、化学因素(溶解氧、氨氮、COD)，而传统技术方法只能治理单一因素污染，不能从根本上完全解决河道污染问题。

目前治理污染河道的物理法主要包括过滤、引水稀释、疏浚和曝气。循环过滤滤掉的只是悬浮物，而曝气也只能延缓水体富营养化的发生，两者均不能从根本上去除氮磷等富营养物质；利用引水换水的冲淡效应来清理河道污水，其换水速度远不及藻类的繁殖速度快，且浪费水资源，在实际工程上不可行；底泥疏浚可以挖深底泥，但耗时耗力且成本高，一段时间后又开始富营养化，不能从根本上改善水体，且经济成本高。化学方法主要是投加药剂除藻、加絮凝剂促使金属离子沉淀、加石灰等脱氮，这些方法可以降低水体中悬浮物、胶体杂质、藻类和磷的含量，前期效果非常明显，但久而久之化学药剂的效能会逐渐下降，频繁多次更换化学药剂也会加重环境的污染，造成恶性循环，并且会使一般的水生景观植物无法生长，无法达到景观水景效果。生物法包括构建人工湿地、种植水生植物、利用微生物修复和生态浮床等，投加适当适量的微生物菌种可以加速污染物的分解，从而净化水质，但微生物繁殖环境要求苛刻且会产生变异，导致微生物降解能力下降，同时某些微生物的分解物会造成藻类大量繁殖，因此在微生物菌种选择上要精挑细选、严格把控。

上述的各种处理系统各自具有各自的优点，但是，上述的处理系统其投入成本较高，运行维护不方便且易产生二次污染物。

因此，河道治理应该从恢复河道生态系统的结构和功能入手，利用综合生态修复技术，通过改善基础环境、恢复水生植物、构建良性的水生态系统，从而在根本上改善河道水质、恢复河道生态功能。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种投入成本低且维护更加方便的污染河道的原位生态修复系统。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本污染河道的原位生态修复系统包括能够浮在河道水面上的组合式生态浮岛，在组合式生态浮岛上种植有水生植物群落，本系统还包括设置在河道内和/或组合式生态浮岛上的生物挂膜且在生物挂膜上设置有微生物菌落，在河道内设有漂浮喷泉且所述的漂浮喷泉与能驱动漂浮喷泉在竖直方向升降的升降驱动机构连接，在河道内还设有曝气装置。组合式生态浮岛为本公司已经申请的专利结构，因此，在本申请中就对其结构不做进一步的赘述。

在上述的污染河道的原位生态修复系统中，所述的河道两岸上分别设有生态护岸。

在上述的污染河道的原位生态修复系统中，所述的曝气装置具有若干个且间隔均匀设置。

在上述的污染河道的原位生态修复系统中，所述的曝气装置包括穿孔曝气装置和微孔曝气中的任意一种或者两种的组合。

在上述的污染河道的原位生态修复系统中，所述的漂浮喷泉具有若干个且间隔均匀设置。

在上述的污染河道的原位生态修复系统中，所述的漂浮喷泉包括喷泉管路和连接在喷泉管路上的潜水泵。

在上述的污染河道的原位生态修复系统中，所述的升降驱动机构包括固定在河道底部或者河道两侧的固定架，在固定架上设有潜水电机，所述的潜水电机通过传动结构与漂浮喷泉连接。潜水电机为潜水直线电机。或者，本升降驱动机构包括固定在固定架上的升降驱动器，升降驱动器为气缸或者油缸。

在上述的污染河道的原位生态修复系统中，所述的河道底部设置有沉水植物群落。

与现有的技术相比，本污染河道的原位生态修复系统的优点在于：

1、结构简单且投入成本低，设计更合理。

2、维护更加方便且便捷，实用性更强。

3、不易产生二次污染物，环保且符合国家当前的河道治理政策。

附图说明

图1是本实用新型提供的结构示意图。

图2是本实用新型提供的优化方案结构示意图。

图中，河道1、生态护岸11、组合式生态浮岛2、水生植物群落21、生物挂膜3、漂浮喷泉4、升降驱动机构5、固定架51、潜水电机52、曝气装置6。

具体实施方式

以下是实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1-2所示，本污染河道的原位生态修复系统包括能够浮在河道1水面上的组合式生态浮岛2，组合式生态浮岛2包括浮岛支架和设置在浮岛支架上的种植单元。

在组合式生态浮岛2上种植有水生植物群落21，水生植物群落21包括挺水植物和浮水植物。挺水植物选择植株较高、根系生长深、耐污能力强、能抗水流冲刷且美观有观赏价值的植物，如香蒲、再力花、慈菇、水葱、香菇草或花叶芦竹中等；浮水植物选择去污力能力强且兼具美观的植物，如凤眼莲、睡莲、芡实、荇菜和聚藻等。

本系统还包括设置在河道1内和/或组合式生态浮岛2上的生物挂膜3且在生物挂膜3上设置有微生物菌落，其次，在在河道1内还设有曝气装置6。在河道中心区域底部安装曝气造流设备，增加水体中溶解氧浓度，有利于微生物菌落降解有机质和菌落的繁殖以及水体中动植物的存活。

由于微生物菌属于纯自然生态的益生菌群，对于水质调节，污染治理，特别是调节水体的生态平衡方面效果是非常显著的，而且生物菌是生活在水体当中，可以长期起到调节效果，成本低，效果持久，不会产生二次污染。在污染河道投放已经培养好的微生物菌液(硝化细菌、枯草芽孢杆菌、光合细菌)，利用不同微生物的作用改善河道底泥和水质。硝化细菌是利用氨或亚硝酸盐为主要生存能源，以二氧化碳作为主要碳源的一类细菌。它的主要特点是需要充足的溶解氧且繁殖速率慢，在投放硝化细菌后，一般4-5天后才可见效，因此硝化细菌需要提前数天投放，并且曝气装置在前期要保持长时间运行。芽孢杆菌是一大类细菌，用的最多的是枯草芽孢，它可以降低水体中硝酸盐、亚硝酸盐的含量，从而起到改善水质的作用。枯草芽孢杆菌在代谢过程中还产生一种具有抑制或杀死它种微生物的枯草杆菌素，从而来改善水质。枯草芽孢杆菌生长繁殖过程中耗氧，所以在使用时注意增氧。光合细菌是一些能利用光能进行不产氧的光合作用的细菌，一般情况下对水体中可见光或光能见度较高的水体表层(30-50cm)水质具有较好改良效果，施光合细菌的次数根据水质情况确定，前期水质较差，可每隔7-10天施一次，后期水质较好，可每隔15天施一次。光合细菌中的活菌形态微细、比重小，若采用直接泼洒活菌不易降到水体底部，无法起到改善底泥的效果，因此采用全池泼洒光合细菌时与颗粒型改底制剂合用，这样既能将活菌迅速沉降到底部，同时颗粒型底改制剂可以起到降低亚硝酸盐、氨氮、硫化氢等有害物质、改良水体底部环境的作用。

在河道1内设有漂浮喷泉4且所述的漂浮喷泉4与能驱动漂浮喷泉4在竖直方向升降的升降驱动机构5连接，升降驱动机构5包括固定在河道1底部或者河道1两侧的固定架51，在固定架51上设有潜水电机52，所述的潜水电机52通过传动结构与漂浮喷泉4连接。传动结构包括连接在固定架51和漂浮喷泉4之间且竖直设置的封闭筒，封闭筒两端封闭，在封闭筒内设有内螺纹，在潜水电机52的输出轴上连接有插于封闭筒内且与内螺纹螺纹连接的驱动螺杆，所述的驱动螺杆下端与封闭筒之间设有动密封结构。动密封结构包括动密封圈。其水体净化效果好、稳固性和抗风性强，同时结构简单、易于安装。为增加观赏性和水中溶解氧含量，在河道中间安装漂浮喷泉，同时在漂浮喷泉的基础上增加升降系统，使喷泉可自由升降，冬季结冰时升降平台将喷泉设备降至冻层以下，防止设备损坏。施工后期在河道中投放观赏性鱼类锦鲤，如二段红白锦鲤、三段红白锦鲤、一条红锦鲤等。

其次，在河道1两岸上分别设有生态护岸11。生态护岸11包括植乔木、灌木和草地，在河道1两岸的斜坡上放置植草砖，以30m为一个单位，在植草砖中依次种植乔木、灌木、草地等护坡。上述的生态护岸11为原生态型护岸，取原生自然土质岸坡、自然缓坡，采用植树植草等方式护堤，在两岸较陡的地方采用自然型护岸，日常水位线以下采用石笼、木桩或干砌块石，其上筑一定坡度的土堤，斜坡上放置植草砖。采用木桩、块石等具有一定强度的材料保护坡脚，使整个护岸的抗冲刷能力大大提高，同时木桩、块石间的缝隙为水草留下了生长的空间，可为鱼、虾等水生生物提供了栖息场所。

另外，在河道1内还养殖有水生动物群落。根据动物栖息场所不同，构建以鱼类、底栖动物和浮游动物为主的水生动物群落。根据鱼类栖息水层不同，选择餐条鱼、鮊鱼、鲢鱼、鳙鱼、草鱼、鲤鱼、鲫鱼、青鱼等，其按一定比例投放，其中餐条鱼、鮊鱼生活在水上层，它们食性杂，水藻、水生昆虫、浮游生物都可充当食物；鲢鱼、鳙鱼、草鱼生活在水中层，它们是食草型鱼类；鲤鱼、鲫鱼、青鱼、鳊鱼、乌鱼、鲶鱼生活在水下层底层，它们是杂食性或肉食性鱼类。底栖动物是一个庞杂的生态类群，种类繁多，选择常见的螺、蚌、河蚬、虾，其中螺类选择方田螺、福寿螺等；蚌类选择褶纹冠蚌、三角帆蚌、背角无齿蚌、圆顶珠蚌等；河虾选择日本沼虾、罗氏沼虾、斑节对虾和米虾等。浮游动物主要选择轮虫、枝角类和浮游腹足类动物。

河道1底部设置有沉水植物群落。沉水植物选择耐污能力强、繁殖速度快、能有效净化水质的多年生植物，如黑藻、狐尾藻、红线草、金鱼藻或菹草等，其中，黑藻和狐尾藻为先锋种，红线草、金鱼藻是增扩品种，菹草为冬季种，在生态系统恢复后占优势。

具体地，本实施例的曝气装置6具有若干个且间隔均匀设置。曝气装置6包括穿孔曝气装置和微孔曝气中的任意一种或者两种的组合。采用穿孔曝气和微孔曝气设施相结合的技术工艺，在水面底部每50m安放1-2台曝气机。在初期曝气尽量保持较长时间，每天12小时以上，在后期可根据实际需要控制曝气时间，或采用多次短时曝气。

漂浮喷泉4具有若干个且间隔均匀设置。

漂浮喷泉4包括喷泉管路和连接在喷泉管路上的潜水泵。

在本实施例中

本系统是基于水生态系统构建的综合技术，包括水生植物群落、鱼类和底栖水生动物群落以及微生物菌落的构建，从而实现生态系统中生产者、消费者和分解中的有机统一，恢复河道的水生态系统功能，从而实现在根本上改善河道水质、提高水体自净能力的目的，同时能够提升河道水生景观的效果。景观河道可与公园、广场同时建设，实现城市居民的休闲、健身等便民功能。

通过采用本实施例，CODcr去除率可以达到82％，氨氮处理效果可以达到85％，总磷处理效果可以达到94％，水质清澈，最终水中CODcr、氨氮、总磷浓度分别为35mg/L、11mg/L、0.89mg/L，表明利用原位生态修复技术明显改善了河道水质，恢复了河道的生态功能并且提高了景观美化效果。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了河道1、生态护岸11、组合式生态浮岛2、水生植物群落21、生物挂膜3、漂浮喷泉4、升降驱动机构5、固定架51、潜水电机52、曝气装置6等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。