一种池塘水体人工湿地的改造方法与流程

1.本发明涉及湿地生态修复技术领域，特别涉及一种池塘水体人工湿地的改造方法。


背景技术：

2.湿地是生物多样性最丰富的生态系统，在珍惜物种资源、维护生物多样性和区域生态平衡方面发挥着不可替代的作用，人工湿地则是通过模拟湿地土壤、植物以及各种微生物的相互配置，从天然湿地衍生而来的。湿地污染物去除机制复杂，通常涉及沉积、吸附、过滤、植物吸收和微生物同化等生物、化学和物理过程。与高度机械化的人工污水处理系统相比，人工湿地不仅对污染物有更强的耐受性和更强的去除污染物的能力，而且消耗的能源更少，维护成本更低。
3.然而大多数人工湿地受到低温环境、湿地氧含量不足和水力性能不佳等因素影响，占地面积大，容易滋生虫蝇，潜流式人工湿地容易出现基质堵塞问题。
4.因此，为了克服人工湿地占地面积较大，对环境的适应性不强以及滤料容易堵塞等问题，有必要提供一种池塘水体人工湿地的改造方法。


技术实现要素：

5.本发明目的是提供一种池塘水体人工湿地的改造方法，占地面积小，对环境的适应性强，能有效去除水体中的污染物质因此不会造成堵塞，有效提高废弃池塘的生态利用性，出水达到地表水ⅳ类水标准，同时提高景观观赏性。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种池塘水体人工湿地的改造方法，所述方法包括：
7.将池塘水体分成多个人工湿地区；每个所述人工湿地区均做如下管理：
8.对池塘底泥进行搅拌并投加底泥改良剂；
9.向所述池塘水体中投放多品种鱼苗；
10.在所述池塘水体中设置生态浮岛；
11.在所述池塘水体中采用浮叶植物、沉水植物和挺水植物的组合种植：
12.所述浮叶植物包括：睡莲和凤尾莲，其中，睡莲种植株高水面上5～20cm，种植密度为1～3头/m2，凤尾莲种植株高水面上20～50cm，种植密度为8～10株/m2；
13.所述沉水植物包括苦草、绿狐尾藻和黑藻，其中苦草、绿狐尾藻和黑藻的种植密度均为60～70株/m2；
14.所述挺水植物包括黄菖蒲、梭鱼草和美人蕉；其中，黄菖蒲种植株高≥50cm，种植密度10～20株/m2，梭鱼草种植株高≥60cm，种植密度为10～15株/m2，美人蕉种植株高≥80cm，种植密度20～25株/m2；
15.每个所述人工湿地区内设置挡水板，所述挡水板依次穿过所述挺水植物、浮叶植物和沉水植物，所述挺水植物与浮叶植物之间的挡水板底部设置过水口，且所述过水口高
度超过所述浮叶植物的高度，所述浮叶植物与沉水植物之间的挡水板高度低于水面。
16.进一步地，所述对池塘底泥进行搅拌并投加底泥改良剂，包括：
17.水深>1m的河床段投加0.8～1.5kg/m2底泥改良剂；
18.水浅≤1m的河床段投加0.3～0.6kg/m2底泥改良剂。
19.每隔一周投加一次，共投加两次。
20.进一步地，所述底泥改良剂以重量份数计包括：增氧剂20～30份、混凝剂a 15～25份、混凝剂b 20～25份和螯合剂5～10份。
21.进一步地，所述挺水植物种植深度为0.3～0.5m，所述浮叶植物的种植深度为0.5～0.8m，所述沉水植物的种植深度为0.8～1.3m。
22.进一步地，所述鱼苗包括滤食性鱼类、草食性鱼类、杂食性鱼类、肉食性鱼类和底栖动物。
23.进一步地，所述滤食性鱼类包括鲢鱼、鳙鱼，投放比例为鲢鱼：鳙鱼＝3：1，投放个体50～100g/尾，投放密度15～25g/m3；
24.所述草食性鱼类包括草鱼、鳊鱼，投放个体40～80g/尾，投放密度6～10g/m3；
25.所述杂食性鱼类包括鲤鱼，投放个体50～100g/尾，投放密度5～9g/m3；
26.所述肉食性鱼类青鱼和乌鳢，投放个体40～120g/尾，投放密度4～10g/m3；
27.所述底栖动物包括沼虾、方形环棱螺和河蚌，所述沼虾个体20～30g，投放密度4～8g/m3；所述方形环棱螺个体10～20g，投放密度5～10g/m3；所述河蚌个体30～50g，投放密度5～10g/m3。
28.进一步地，所述生态浮岛包括：
29.挺水植物；
30.生物填料；
31.漂浮载体，所述漂浮载体设有种植腔和滤料腔，所述种植腔内种有所述挺水植物，所述滤料腔内装填有所述生态填料。
32.进一步地，所述挺水植物包括美人蕉、再力花和黄花鸢尾，每种植物交叉混合栽种，形成立体植物空间。
33.本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
34.本发明提供的一种池塘水体人工湿地的改造方法，
35.(1)对池塘底泥进行搅拌并投加底泥改良剂，激活土著微生物，重构生态系统；
36.(2)向所述池塘水体中投放多品种鱼苗，增长池塘中的食物链，增加生物链的长度，可以确保生物的多样性，提高生态系统的稳定性；
37.(3)在所述池塘水体中设置生态浮岛，吸附更多的微生物，净化污水；由于植物根系面积有限，在挺水植物浮岛底部串上生物填料，来增加微生物附着面积，微生物总数多样性和功能菌丰度提高，提高浮岛的净化效率，且不容易发生堵塞，方便更换。
38.(4)在所述池塘水体中采用浮叶植物、沉水植物和挺水植物的组合种植，通过特定种类的浮叶植物、沉水植物和挺水植物的组合，且采用本发明的种植密度，可以使得浮叶植物、沉水植物和挺水植物达到最大的协同增效作用，2个月将污染水源部分检测指标转变为达标的水质，5个月全部指标基本达标，净化效果好且稳定。
39.(5)挺水植物与浮叶植物之间的挡水板底部设置适当大小的过水口，高度超过浮
叶植物适当距离。浮叶植物与沉水植物之间的挡水板之间不设置过水口，高度低于水面。水流方向从挺水植物根茎穿过，充分接触浮叶植物的叶片，再与沉水植物相互接触。有利于改变水流方向，防止水生植物泛滥，增加水质与水生植物根茎叶的接触面积，在同一片区域实现挺水植物浮叶植物和沉水植物的综合处理，节省占地面积，提高处理效率。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
41.图1为本发明提供的一种池塘水体人工湿地的改造方法的中植物分区示意图；
42.图2本发明提供的一种池塘水体人工湿地的改造方法中生态浮岛示意图；
43.图中标记为：
[0044]1‑
进水口；2
‑
挺水植物a；3
‑
挡水板；4
‑
浮叶植物；5
‑
沉水植物；6
‑
生态浮岛；7
‑
出水口；8
‑
挺水植物b；9
‑
生态浮床；10
‑
生物滤料a；11
‑
生物滤料b。
具体实施方式
[0045]
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
[0046]
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
[0047]
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买获得或者可通过现有方法获得。
[0048]
本技术实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
[0049]
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种手掌形灵芝盆景，如图1
‑
2所示，所述方法包括：
[0050]
将池塘水体分成多个人工湿地区；每个所述人工湿地区做如下管理：
[0051]
步骤s1、对池塘底泥进行搅拌并投加底泥改良剂；
[0052]
所述步骤s1具体包括：
[0053]
所述底泥改良剂以重量份数计包括：增氧剂20～30份、混凝剂a 15～25份、混凝剂b 20～25份和螯合剂5～10份。
[0054]
所述底泥改良剂中含有增氧剂，混凝剂以及其他螯合剂，可以减少直接清除底泥带来的高额成本，同时激活土著微生物，重构生态系统。
[0055]
上述投加底泥改良剂时，具体操作如下：
[0056]
水深(>1m)的河床段面采用带有动力系统与挂桨机的橡皮艇搅拌池塘底泥，同时投加专有的底泥改良剂，水深时投加量为0.8～1.5kg/m2，每隔一周投加一次，共投加两次；
[0057]
水浅(≤1m)的河床段面采用机械和人工相结合的作业方式，工作人员通过高压水
枪将河道沉积物冲起，形成一定浓度后投加底泥改良剂。水浅时投加量为0.3～0.6kg/m2，每隔一周投加一次，共投加两次。
[0058]
所述底泥改良剂投加量过少底泥改良效果差，投加量过多会影响水体ph，达不到理想的药剂效果，且会导致药剂的浪费等不利影响；
[0059]
步骤s2、向所述池塘水体中投放多品种鱼苗；
[0060]
所述步骤s2中，所述鱼苗包括滤食性鱼类、草食性鱼类、杂食性鱼类、肉食性鱼类和底栖动物；具体地：
[0061]
所述滤食性鱼类包括鲢鱼、鳙鱼，投放比例为鲢鱼：鳙鱼＝3：1，投放个体50～100g/尾，投放密度15～25g/m3；
[0062]
所述草食性鱼类包括草鱼、鳊鱼，投放个体40～80g/尾，投放密度6～10g/m3；
[0063]
所述杂食性鱼类包括鲤鱼，投放个体50～100g/尾，投放密度5～9g/m3；
[0064]
所述肉食性鱼类青鱼和乌鳢，投放个体40～120g/尾，投放密度4～10g/m3；
[0065]
所述底栖动物包括沼虾、方形环棱螺和河蚌，所述沼虾个体20～30g，投放密度4～8g/m3；所述方形环棱螺个体10～20g，投放密度5～10g/m3；所述河蚌个体30～50g，投放密度5～10g/m3。
[0066]
所述鱼苗的投放目的在于延长池塘食物链，本发明通过投放特定种类和比例的滤食性鱼类、草食性鱼类、杂食性鱼类、肉食性鱼类和底栖动物，增加生物链的长度，可以确保生物的多样性，提高生态系统的稳定性。若投放比例或投放密度在本发明实施例的范围内不利于提高生态系统的稳定性；
[0067]
步骤s3、在所述池塘水体中设置生态浮岛；
[0068]
所述生态浮岛包括：
[0069]
挺水植物；所述挺水植物包括美人蕉、再力花和黄花鸢尾，每种植物交叉混合栽种，形成立体植物空间；
[0070]
生物填料；第一生物填料10和第二生物填料11选择多孔旋转球形、纤维球、mbbr生物填料中的一种或多种，第一生物填料10和第二生物填料11交叉混合搭配悬挂；
[0071]
漂浮载体，所述漂浮载体设有种植腔和滤料腔，所述种植腔内种有所述挺水植物，所述滤料腔内装填有所述生态填料。
[0072]
由于植物根系面积有限，在挺水植物浮岛底部串上生物填料，来增加微生物附着面积，微生物总数多样性和功能菌丰度提高，提高浮岛的净化效率，且不容易发生堵塞，方便更换。
[0073]
步骤s4、在所述池塘水体中采用浮叶植物、沉水植物和挺水植物的组合种植：
[0074]
所述浮叶植物包括：睡莲和凤尾莲，其中，睡莲种植株高水面上5～20cm，种植密度为1～3头/m2，凤尾莲种植株高水面上20～50cm，种植密度为8～10株/m2；
[0075]
所述沉水植物包括苦草、绿狐尾藻和黑藻，其中苦草、绿狐尾藻和黑藻的种植密度均为60～70株/m2；
[0076]
所述挺水植物包括黄菖蒲、梭鱼草和美人蕉；其中，黄菖蒲种植株高≥50cm，种植密度10～20株/m2，梭鱼草种植株高≥60cm，种植密度为10～15株/m2，美人蕉种植株高≥80cm，种植密度20～25株/m2；
[0077]
挺水植物具有吸收同化、拦截过滤污染物的作用，生命周期比沉水植物和浮叶植
物长，同时可以提高整个湿地生态系统微生物的数量；
[0078]
浮叶植物可以降解cod和bod，富集重金属；
[0079]
沉水植物具有感化抑制作用，抑制浮游植物的生长，进行植物分区有利于提高人工湿地空间利用率，提高污水净化能力，提升景观美感。
[0080]
本技术发明人通过实验发现，通过特定种类的浮叶植物、沉水植物和挺水植物的组合，且采用本发明的种植密度，可以使得浮叶植物、沉水植物和挺水植物达到最大的协同增效作用，2个月将污染水源部分检测指标转变为达标的水质，5个月全部指标基本达标，净化效果好且稳定。
[0081]
步骤5、每个所述人工湿地区内设置挡水板，所述挡水板依次穿过所述挺水植物、浮叶植物和沉水植物，所述挺水植物与浮叶植物之间的挡水板底部设置过水口，且所述过水口高度超过所述浮叶植物的高度，所述浮叶植物与沉水植物之间的挡水板高度低于水面。
[0082]
这样设置可以有效的控制水流方向，防止随着植物的生长繁殖导致植物泛滥不好清理，污水从挺水植物根部穿过。
[0083]
综上可知，本发明能够有效解决目前人工湿地占地面积较大的问题，有效提高废弃池塘的生态利用性，出水达到地表水ⅳ类水标准，同时提高景观观赏性。
[0084]
下面将结合实施例、对比例及实验数据对本技术的一种池塘水体人工湿地的改造方法进行详细说明。
[0085]
实施例1
[0086]
武汉某处废弃池塘，面积为500m2，水深1.2m，由于池塘水体流动不畅，缺乏溶解氧，残留动植物残渣，导致水质下降，处于劣
ⅴ
类水质状态，水体服务功能降低。nh3‑
n浓度为8.53mg/l，tp浓度为2.19mg/l，do浓度为0.2mg/l，cod浓度为123mg/l，为使得池塘水质得以提升，采用池塘水体人工湿地改造技术。
[0087]
在河床段面采用带有动力系统与挂桨机的橡皮艇搅拌池塘底泥，同时投加专有的底泥改良剂，投加量为1.0kg/m2。每隔一周投加一次。共投加两次。
[0088]
在靠近岸边深度低于0.5m区域种植挺水植物2，黄菖蒲、梭鱼草和美人蕉，其中黄菖蒲种植株高55cm，种植密度15株/m2，梭鱼草种植株高70cm，种植密度12株/m2，美人蕉种植株高90cm，种植密20株/m2，其根系发达，保证进水口的截污能力，可以有效削减流入池塘中的营养元素负荷；在挺水植物与浮叶植物之间设置挡水板3，挡水板底端设置适当大小的过水口，高度超过浮叶植物适当距离，可以有效的控制水流方向，防止随着植物的生长繁殖导致植物泛滥不好清理，水深0.5～0.8m的区域种植浮叶植物4，选择具有景观性的睡莲和凤尾莲，睡莲种植株高水面上10cm，种植密度为2头/m2，凤尾莲种植株高水面上20cm，种植密度为8株/m2，用来提升景观美感，且可以增加水体的自净能力；水深大于0.8m的区域内种植沉水植物5，选择苦草、黑藻和绿狐尾藻，种植密度为60～70株/m2，沉水植物具有感化抑制作用，可以抑制浮游植物的生长，对水中氨氮具有很好的去除效果，并且可以有效去除水中的悬浮物质。
[0089]
植物滤料复合生态浮岛，采用适合水培的挺水植物8，选择美人蕉和再力花，在挺水植物浮岛底部串上质轻、比表面积大、高孔隙率的第一生物填料10和第二生物填料11，优选地，多孔旋转球形和纤维球，用于挂膜，可以吸附更多的微生物，净化污水。
[0090]
在池塘中投放多品种鱼苗，以投加滤食性鱼类鲢鱼和鳙鱼为主，草食性、杂食性、肉食性和底栖动物为辅，总共投加水生动物50kg；可以抑制沉水植物的竞争者水绵的生长，有利于沉水植物的生长与恢复，对维持水生态系统稳定有重要作用。
[0091]
及时修剪衰败腐烂的植物残渣，以免由于植物腐烂导致水中的有机物含量的增加。收割水生植物地上部分能够有效去除植物吸收的氮磷等营养元素。
[0092]
处理效果：使用本发明的技术方法，经过五个月的处理，通过植物的截留和微生物的吸附分解，实现了池塘水体的净化，氨氮、cod、tp去除率分别为92％，83％，90％，溶解氧达到ⅲ类水标准，达到了良好的预期效果。
[0093]
实施例2
[0094]
东莞某处浅水池塘，面积为800m2，水深1.0m，夏季池塘水质严重富营养化，水体自净能力下降。进水nh3‑
n浓度为5.13mg/l，tp浓度为1.89mg/l，do浓度为0.4mg/l，cod浓度为87mg/l，为净化池塘水质，美化池塘环境，采用池塘水体人工湿地改造技术。
[0095]
在池塘中投加底泥改良剂，采用机械和人工相结合的作业方式，通过高压水枪将河道沉积物冲起，然后混合加入底泥改良剂。投加量为1.2kg/m2。每隔一周投加一次。共投加两次。
[0096]
在靠近岸边深度低于0.5m区域种植挺水植物2，选择具有景观性的黄菖蒲、梭鱼草和美人蕉，黄菖蒲种植株高50cm，种植密度15株/m2，梭鱼草种植株高70cm，种植密度12株/m2，美人蕉种植株高95cm，种植密度25株/m2；在挺水植物与浮叶植物之间设置挡水板3，挡水板底部设置适当大小的过水口，高度超过浮叶植物适当距离；水深0.5～0.8m的区域种植浮叶植物4，选择睡莲和凤尾莲，睡莲种植株高水面上10cm，种植密度为3头/m2，凤尾莲种植株高水面上30cm，种植密度为10株/m2；水深大于0.8m的区域内种植沉水植物5，选择苦草、黑藻和绿狐尾藻，种植密度为60～70株/m2。
[0097]
植物滤料复合生态浮岛，采用适合水培的挺水植物8，美人蕉和再力花，两种水生植物交叉混合栽种，在挺水植物浮岛底部串上质轻、比表面积大、高孔隙率的第一生物填料10和第二生物填料11，选择mbbr生物填料和纤维球，用于挂膜。
[0098]
在池塘中投放多品种鱼苗，以投加滤食性鱼类鲢鱼和鳙鱼为主，草食性、杂食性、肉食性和底栖动物为辅，总共投加水生动物82kg；并且定期修剪衰败腐烂的植物残渣，捕捞水生动物。
[0099]
处理效果：使用本发明的技术方法，经过五个月的处理，通过植物的截留和微生物的吸附分解，实现了池塘水体的净化，氨氮、cod、tp去除率分别为90％，85％，87％，溶解氧达到ⅲ类水标准，达到了良好的预期效果。
[0100]
通过对比，经过水生植物与动物以及微生物的组合作用，都达到了预期的良好效果。
[0101]
对比例1
[0102]
该对比例中，提供一种池塘水体人工湿地的改造方法，除不设置挡水板和过水口外，其他步骤均同实施例1。
[0103]
对比例2
[0104]
该对比例中，提供一种池塘水体人工湿地的改造方法，浮叶植物只设置睡莲，其他步骤均同实施例1。
[0105]
对比例3
[0106]
该对比例中，提供一种池塘水体人工湿地的改造方法，浮叶植物只设置凤尾莲，其他步骤均同实施例1。
[0107]
对比例4
[0108]
该对比例中，提供一种池塘水体人工湿地的改造方法，种植密度与实施例1不同(具体见表1)，其他步骤均同实施例1。
[0109]
实验例1
[0110]
为方便比对，将各实施例和各对比例的工艺列表如表1所示。
[0111]
表1
[0112]
[0113][0114]
对各实施例和各对比例的效果测定并评价，如表2所示。
[0115]
表2
[0116]
[0117][0118]
由表2的数据可知：
[0119]
对比例1中，不设置挡水板和过水口，存在植物疯长，泛滥成灾，不便于运营维护的缺点；
[0120]
对比例2中，浮叶植物只设置睡莲，存在植物种类单一，适用范围小，只能吸收特定的物质，缺少竞争，适应能力不够强的缺点；
[0121]
对比例3中，浮叶植物只设置凤尾莲，存在植物种类单一，适用范围小，只能吸收特定的物质，缺少竞争，适应能力不够强的缺点；
[0122]
对比例4中，浮叶植物、沉水植物和挺水植物的种植比例不在本发明实施例的范围之内，存在植物涨势不好，水生植物协同效果弱，水质净化效果差的缺点；
[0123]
实施例1
‑
实施例3，经过五个月的处理，通过植物的截留和微生物的吸附分解，实现了池塘水体的净化，氨氮、cod、tp去除率分别为90～92％，83～89％，87～91％，溶解氧达到ⅲ类水标准，达到了良好的预期效果。
[0124]
综上可知，本发明至少具有如下技术效果：
[0125]
(1)通过特定种类的浮叶植物、沉水植物和挺水植物的组合，且采用本发明的种植密度，可以使得浮叶植物、沉水植物和挺水植物达到最大的协同增效作用，2个月将污染水源部分检测指标转变为达标的水质，5个月全部指标基本达标，净化效果好且稳定；
[0126]
(2)挺水植物与浮叶植物之间的挡水板3底部设置适当大小的过水口，高度超过浮叶植物适当距离。浮叶植物与沉水植物之间的挡水板之间不设置过水口，高度低于水面。水流方向从挺水植物根茎穿过，充分接触浮叶植物的叶片，再与沉水植物相互接触。有利于改变水流方向，防止水生植物泛滥，增加水质与水生植物根茎叶的接触面积，在同一片区域实现挺水植物浮叶植物和沉水植物的综合处理，节省占地面积，提高处理效率。
[0127]
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0128]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0129]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求的等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。