本实用新型属于环境工程技术领域，具体涉及一种富营养化河道生态修复系统。
背景技术：
随着经济的飞速发展，大量工业废水和生活污水排入河流和湖泊等地表水体，这些废水中携带大量营养盐。由于氮、磷等元素的排入，加上水体缺少必要的循环，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡，导致水体富营养化，破坏水生生态平衡，形成水华。藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中，又把大量的氮、磷等营养物质释放排入水中，供新一代藻类等生物利用。因此，富营养化了的水体，即使切断外界营养物质的来源，水体也很难自净和恢复到正常状态。
采用适宜的技术解决水体富营养化问题不但对保护环境有着重大的意义，而且对保证人民的健康也有着深远的意义。水体生态修复是指利用生态学的原理，使污染水体恢复到未污染状态所采用的技术。其特点是充分发挥现有水利工程的作用，综合利用流域内的湿地、滩涂、水塘和堤坡等自然资源及人工合成材料，对天然水域自恢复能力和自净能力进行强化。
水体生态修复技术可分为物理净化法、化学净化法、生物净化法及自然净化法；然而由于每种生态修复技术均各有利弊，仅使用一种水体生态修复技术治理受污染水体，处理效果有限。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种富营养化河道生态修复系统。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
本实用新型涉及一种富营养化河道生态修复系统，所述系统包括自河道上游堤岸沿水流方向依次设置的沿河缓坡、堤岸水生植物带、填料反应单元和过滤生物浮岛；所述沿河缓坡由将河道内清淤的土方堆成，大小不同的石块组成的堆石置于沿河缓坡的土壤表面，在坡面位置的堆石上铺设插孔式混凝砖，所述插孔式混凝砖上预留的孔洞中填充种植基后扦插植物切枝或植株；所述堤岸水生植物带包括沉水植物带、挺水植物带和滨水植物带，所述沉水植物带、挺水植物带和滨水植物带是由堤岸底部自岸边沿坡面依次构建的。
优选的，所述填料反应单元包括若干螺旋式生物填料、支架、搅拌电机和搅拌轴；所述螺旋式生物填料通过支架固定，所述搅拌轴设置在支架中间，所述搅拌轴上均匀布设若干搅拌叶片，所述搅拌电机驱动搅拌轴和搅拌叶片进行转动。
优选的，所述过滤生物浮岛包括生物浮床、过滤柱单元和支撑杆，所述生物浮床与置于水体中的过滤柱单元通过支撑杆连接，所述过滤柱单元底部设有锚定装置；所述过滤柱单元由若干柱状过滤管组成，所述柱状过滤管的轴向与水体的水流方向一致；所述柱状过滤管由柱状空心管内填充过滤填料而成。
优选的，所述锚定装置为底端设有铁球的铁链，通过将铁球抛掷到水底，进而实现过滤柱系统的锚定，使其置于水体中。
优选的，所述生物浮床内设有厚度为30～50cm的基质层，所述基质层内种植挺水植物。所述挺水植物选用芦苇、香蒲、菱草中的一种或几种。
优选的，所述柱状过滤管由两段构成，分别为沸石填料段以及云南红土和砂的混合填料段；所述柱状过滤管进出口均设置金属过滤网。
优选的，所述沸石填料为颗粒直径d3＝2.5～7mm的丝光沸石。既保持高效的吸附水中氨氮的能力，又可以防止由于孔径过小引起堵塞现象。
云南红土含Fe、Al活性氧化物较高，除磷性能明显优于东南地区的砖红壤、赤红壤。由于直接将红土作为水处理基质存在水力负荷小、易堵塞等问题；本实用新型中选用云南红土和砂的混合填料，解决了易堵塞问题的同时充分发挥了其优异的除磷性能。优选云南红土和砂的质量比为3～4∶3。
优选的，所述生物浮床底部设有生物挂膜装置，所述生物挂膜装置位于生物浮床和过滤柱单元之间。
优选的，所述堆石间的土壤内扦插有植物切枝或植株。
优选的，所述插孔式混凝砖之间也填充有种植基，该种植基上扦插植物切枝或植株。
优选的，所述沉水植物带选用金鱼藻、轮叶黑藻、茨藻、菹草、伊乐藻中的一种或几种。其中，轮叶黑藻易夏季种，菹草和伊乐藻易冬季种，不同季节两类植物交替生长，可保证全年净水效果良好。
优选的，所述挺水植物带选用芦苇、香蒲、菱草中的一种或几种。菱草和香蒲叶片较多茎杆不明显，而芦苇主茎明显叶片较少，这些种类上的差异将导致植物对水体中营养盐吸收的不同，弥补各自的缺陷。
优选的，所述滨水植物带选用水杉、竹、水松、木芙蓉中的一种或几种。
优选的，所述系统还包括水生动物单元，所述水生动物单元投放有鱼类、底栖动物和浮游动物中的至少一种。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
1)通过支架将螺旋式生物填料固定在填料反应单元内，增加污水与填料之间的接触空间，螺旋式生物填料为水体净化专用微生物菌中生长繁殖的载体，形成复杂的好氧微生物新陈代谢环境，提高污水与微生物的接触面积，增强对水体中COD、氨氮、磷、藻类等的去除效果，并且填料上的微生物进一步氧化分解污水中的有机物，形成二氧化碳、水和细胞物质，完成自身的新陈代谢，达到对污水的净化作用；
2)搅动轴上布设搅拌叶片，通过搅拌叶片的转动提供了氧气，使得污水中的有机物更好的被填料上附着的或游离的微生物吸附和分解，提高了污水处理的效率；
3)本实用新型采用的过滤生物浮岛，利用水生物植物的生长和过滤单元能够有效的去除水中的污染物，不会产生二次污染，且净化水质效果显著：总氮和总磷消除率分别达到60.2％和68.9％；
4)通过构建堤岸水生植物带、生物浮岛和以鱼类、底栖动物和浮游动物为主的水生动物群落，进一步全面改善河道的水质，形成稳定的生态平衡。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本实用新型的富营养化河道生态修复系统的结构示意图；
其中，1为沿河缓坡，2为堤岸水生植物带，3为填料反应单元，4为过滤生物浮岛，5为堆石，6为插孔式混凝砖，7为滨水植物，8为挺水植物，9为沉水植物，10为支架，11为搅拌叶片，12为搅拌轴，13为生物浮床，14为支撑杆，15为柱状过滤管，16为过滤柱单元，17为锚定装置。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种富营养化河道生态修复系统，如图1所示，包括自河道上游堤岸沿水流方向依次设置的沿河缓坡1、堤岸水生植物带2、填料反应单元3和过滤生物浮岛4；
沿河缓坡1由河道内清淤的土方堆成，大小不同的石块组成的堆石5置于沿河缓坡1的土壤表面，在坡面位置的堆石5上铺设插孔式混凝砖6，所述插孔式混凝砖6上预留的孔洞中填充种植基后扦插植物切枝或植株。堆石5间的土壤内可扦插植物切枝或植株。插孔式混凝砖之间也可填充种植基，在该种植基上扦插植物切枝或植株。
堤岸水生植物带2包括沉水植物带、挺水植物带和滨水植物带，所述沉水植物带、挺水植物带和滨水植物带是由堤岸底部自岸边沿坡面依次构建的。所述沉水植物带的沉水植物9选用金鱼藻、轮叶黑藻、茨藻、菹草、伊乐藻中的一种或几种。其中，轮叶黑藻易夏季种，菹草和伊乐藻易冬季种，不同季节两类植物交替生长，可保证全年净水效果良好。所述挺水植物带的挺水植物8选用芦苇、香蒲、菱草中的一种或几种。菱草和香蒲叶片较多茎杆不明显，而芦苇主茎明显叶片较少，这些种类上的差异将导致植物对水体中营养盐吸收的不同，弥补各自的缺陷。所述滨水植物带的滨水植物7选用水杉、竹、水松、木芙蓉中的一种或几种。
填料反应单元3包括若干螺旋式生物填料、支架10、搅拌电机和搅拌轴12；所述螺旋式生物填料通过支架10固定，所述搅拌轴12设置在支架10中间，所述搅拌轴12上均匀布设若干搅拌叶片11，所述搅拌电机驱动搅拌轴12和搅拌叶片11进行转动。
过滤生物浮岛4包括生物浮床13、过滤柱单元16和支撑杆14，所述生物浮床13与置于水体中的过滤柱单元16通过支撑杆14连接，所述过滤柱单元16底部设有锚定装置17；所述过滤柱单元16由若干柱状过滤管15组成，所述柱状过滤管15的轴向与水体的水流方向一致；所述柱状过滤管15由柱状空心管内填充过滤填料而成。所述生物浮床13内设有厚度为30～50cm的基质层，所述基质层内种植挺水植物8；所述挺水植物选用芦苇、香蒲、菱草中的一种或几种。所述柱状过滤管15由两段构成，分别为沸石填料段以及云南红土和砂的混合填料段；所述柱状过滤管15进出口均设置金属过滤网。
上述沸石填料段中，沸石填料为颗粒直径d3＝2.5～7mm的丝光沸石，既保持高效的吸附水中氨氮的能力，又可以防止由于孔径过小引起堵塞现象。
上述云南红土和砂的混合填料段中，云南红土含Fe、Al活性氧化物较高，除磷性能明显优于东南地区的砖红壤、赤红壤。由于直接将红土作为水处理基质存在水力负荷小、易堵塞等问题；本实用新型中选用云南红土和砂的混合填料，解决了易堵塞问题的同时充分发挥了其优异的除磷性能。优选云南红土和砂的质量比为3～4∶3。
作为本实施例的一个优选方案，锚定装置17为底端设有铁球的铁链，通过将铁球抛掷到水底，进而实现过滤柱系统的锚定，使其置于水体中。
作为本实施例的又一个优选方案，可在生物浮床底部设有生物挂膜装置，所述生物挂膜装置位于生物浮床和过滤柱单元之间。经过一段时间培养后，表面附着生物膜，可以有效净化水体中的各种污染物，降低上游污染物对河道水质的冲击。
作为本实施例的再一个优选方案，所述系统还包括水生动物单元，所述水生动物单元投放有鱼类、底栖动物和浮游动物中的至少一种。通过种植水生植物和放养水生动物后，使河道内物种多样性，物种从逐渐从不平衡的生物量关系发展到平衡的生物量关系，从而发展成一个自然种群，最后形成一个自然群落。
通过采用本实施例的生态修复系统，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，净化后水体中总氮和总磷含量均低于《国家地表水环境质量标准》(GB3838)规定的1.00mg/L和0.20mg/L，表明利用该生态修复系统明显改善了河道水质，恢复了河道的生态功能并提高了景观美化效果。
以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。