本发明属于环保技术领域，具体地说涉及一种富营养化河道水体污染的生态治理技术。
背景技术：
近几十年来，我国社会经济迅猛发展，水环境问题日益突出，水污染形势非常严峻。水环境污染控制与治理已经成为一个亟需解决、全社会共同关注的重大环境与社会问题。由于水体富营养化、河道沿岸水泥驳岸硬化等，许多水生植被严重退化，有些水体中的水生植物甚至消失殆尽。外源输入和内源释放是水体富营养化的主要来源，当外源输入得到控制后，内源释放仍然可使水体富营养化问题持续数十年时间。生物生态措施是一项有效的内源处理措施，在遵循自然规律的前提下，将受人类干扰而退化的河流，恢复其生态系统结构和功能，使之成为能自我调节的生态系统，与其所在的景观生态形成一个完整的统一体，促进河流生态系统的稳定。
在水污染治理技术中，生态修复技术因其投资低，效益高，环境友好、生态节能，成为迅速发展的水环境治理技术。植物和微生物修复技术是污染水体生态修复最为常用的两种核心方法。水生植物是水生态系统中的初级生产者，调控水生态系统的物质循环和能量流动。恢复水生植被是控制水体富营养化的一种重要的生态方法，水生植物植物不仅能通过自身同化减低水体中N、P浓度，促进水体营养的输出；而且在群落稳定的情况下可以改变水体流向与流强，影响水体与底泥之间的物质交换平衡；同时对水体中藻类生长有明显抑制作用。水生植被重建能有效控制水体富营养化，也是健全水生态系统功能的必需，没有水生植物初级生产者的存在，整个水生态系统食物网难以驱动，然而在污染严重的水体中植被的构建困难重重；而基于微生物的污染水体修复技术是利用微生物可高效降解、利用和转化有机物的特性，减轻水体富营养化程度，是一种高效的、廉价的生物修复技术手段。尽管污染水体的微生物强化修复技术具有诸多的优点，但在实际应用中也面临一定的问题。首先，对于在污染水体中直接投加微生物菌种，存在可能产生环境安全问题的争议，这使得功能微生物菌剂的来源和范围受到一定的限制。其次，功能微生物在投入污染水体后能否生存并具有生态活性，极大地影响了其应用效果。此外，对于流动性较强的污染水体来说，由于功能微生物的定殖和生化作用需要一个过程，因而在这类水体的原位修复中，微生物强化修复技术的应用效果相对较差。如何耦合植物和微生物修复技术的优点，使其兼具两者长处的综合生态原位修复措施，是重要的科技需求。
在污染严重的水体中常采用生态浮岛的方式构建水生植被来净化水体。现已广泛运用于河道、湖泊等水体污染治理。但目前生态浮岛技术也存在一些不足，如生态浮岛技术的可靠性不稳定，在不同地域的污染水体中，效果存在较大差异；常用的生态浮岛植物受季节影响较大，当生态浮岛植物的净化能力达到饱和或者到了凋亡季节时，效果较差；大多数生态浮岛技术缺乏与安全功能微生物生态修复技术的有效耦合。生态浮岛技术作为一种新兴的水处理技术，虽然还存在不少的缺点，但相比传统的水处理方法，尤其在严重污染的水体中的运用具有强烈的优势。本发明基于水生植被重建技术、生物修复技术理论，充分利用水生植物和功能微生物的优势，构建植物——微生物耦合修复体系，适用于水泥驳岸的流水河道污染水体原位污染治理，构建的植物-微生物群落可自行运行，取得较好的生态和社会效益，具有广阔的应用空间。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种利用植物-微生物耦合的生态浮岛改善水质的方法，通过构建基于植物-微生物耦合的生态浮岛，形成植物-微生物群落并自行维持系统运行，促进水体生态系统自净能力，最终遏制并改善水体富营养化状态。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种利用植物-微生物耦合的生态浮岛改善水质的方法，该方法通过构建植物-微生物耦合的生物群落，促进水体生态系统自身净化能力，具体包括如下步骤：
（1）在河道的合适区域设置生态围隔，将该区域分为围隔区和敞水区，通过生态围隔降低围隔区水体与敞水区水体的交换速率；
（2）在围隔区内设置复合生态浮岛，浮岛上种植水生植物；
（3）浮岛下及浮岛周围悬挂弹性立体填料，为微生物群落提供附着基质；
（4）在水生植物的根部添加可长期缓释复合净水微生物的固定化复合净水菌剂。
进一步地，所述的设置生态围隔，是指在合适区域的水体内固定毛竹或木桩，将防水布的一端悬挂于毛竹或木桩上，防水布的另一端悬挂配重物，使其沉入水底。
进一步地，所述的浮岛上种植的水生植物选自刺果泽泻、水葱、紫芋、菰或菖蒲中的一种或多种。
进一步地，水生植物的选取根据待处理水体水质的污染程度的不同，采用不同组合的水生植物。
进一步地，所述的固定化复合菌剂采用以下步骤制备完成：将0.4~2.0g的琼脂、0.4~3.0g的海藻酸钠和10~20g 80-200目的活性炭加入到100 mL水中，加热至溶解充分；待温度降低到约45℃时，加入根据待处理水体水质的污染程度的不同，采用的不同组合的净水微生物菌剂粉0.2~2.0g，迅速搅拌均匀后倒入不同形状的模具中，待冷却后，浸入4-6%的氯化钙溶液中固定5-8 h，然后取出并自然晾干，备用。
进一步地，所述的在水生植物的根部添加的固定化复合净水菌剂，是按照权利要求5所制备的固定化复合净水菌剂，装入种植水生植物的篮子后，再种入水生植物。
本发明是一种流水河道水体富营养化修复方法，适用于水泥驳岸或陡峭自然驳岸的流水河道，其核心是通过微生物和植物对水体氮、磷营养盐的的降解、转化、利用、吸收带出以达到净化水质的目的。该发明利用生态学理论中的竞争、化感、物理截留作用，通过水生植物与藻类之间的对营养盐的吸收竞争，以及水生植物分泌化感物质，抑制藻类生长；通过水生植物根系和立体弹性填料的网状结构截留水体悬浮物。该发明通过悬挂立体弹性填料，增加微生物附着面积，利用功能微生物对水体营养盐的降解、转化和利用，从而实现降低水体营养盐的目的。具体措施包括：构建生态浮岛，种植多年生挺水植物；水体中悬挂弹性立体填料，为功能微生物增加附着面积；设置生态围隔，增加水体滞留时间。上述过程的协同发挥从而达到治理效果。
本发明的有益效果是：本发明一次性投入后，只需适当简单的维护，生态修复系统可自行运行，成本低且不会造成其他污染，还可美化环境，增加绿量。多年生挺水植物的生长和微生物的增殖可大量吸收水体中的营养盐，季节性收获，可将水体营养盐带出，多年生植物的运用不会产生多次种植的繁琐操作。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
本发明的可以通过以下方法实现：
1. 设置生态围隔
根据河道的宽度以及拟设置的浮岛宽度，使用防水布（隔水帘）设置生态围隔，降低围隔区水体与敞水区水体的交换速率，增加水体滞留时间，生态围隔的设置不应影响正常的水上交通。生态围隔的实现是通过在水体固定毛竹或木桩，将防水布（隔水帘）的一端悬挂于毛竹或木桩上，或者防水布（隔水帘）的一端系上绳索悬挂浮体使浮体漂浮于水面，防水布（隔水帘）另一端悬挂石头沉入水底，形成水体相对静止的水域。
2. 设置生态浮岛，种植水生植物
水泥驳岸和陡峭的自然驳岸的河道不适宜在沿岸直接种植挺水植物，构建生态浮岛可很好的解决这种问题。生态浮岛由两部分构成：上面是植物部分，下面及浮岛周围为弹性立体填料部分。用于承载植物和悬挂立体填料的浮体为拼接式塑料空心板，空心板为边长32 cm的正方形，中心为直径16 cm的可放置种植篮的空穴；立体填料悬挂于塑料空心板的四周，每根立体填料长1 m，直径10 cm；每个塑料空心板四角设有四个小孔，通过按扣式连接片利用该小孔可将不同塑料空心板可拼接在一起；将36个塑料空心板连接在一起组成边长约为2 m面积约为4 m2的浮岛单元，每个浮岛单元周围通过PVC管用绳索绑好；若干个浮岛单元用绳索并排绑好，构成一字型或者其他形状浮岛。浮岛周边间隔6-8 m系上绳索，绳索另外一段拴上装有约20-30kg的石子的布袋，沉入水底，绳索长度控制在超出水位波动的范围。在种植篮中放置球形立体填料和碎石用于固定植物材料，可选择的植物包括刺果泽泻、水葱、紫芋、菰、菖蒲等。
3. 微生物附着基质的安装
本发明中用于微生物附着的基质为弹性立体填料，该填料悬挂于浮岛的拼接式塑料空心板下，以及浮岛周围PVC管上，填料的直径10 cm，长度视水深而定，不应接触底泥。填料的纤维束可增加微生物的附着面积，为微生物生长提供载体。
4. 增效纳米固定化净水菌剂的使用
向设置有浮岛的围隔区域水体中投放增效纳米固定化净水菌剂，该菌剂为一种蜡状芽孢杆菌，投放量为10g/m3。种植篮中投放球形立体填料，填料中投放增效纳米固定化净水菌剂。
5. 系统维护
定期清除围隔内漂浮的垃圾，包括植物枯落物。植物生长过渡繁盛，盛装种植篮的浮体出现倾斜时，人工收割挺水植物，带走水体营养盐。