一种河道水体生态修复系统的制作方法

1.本发明涉及生态修复技术领域，特别是涉及一种河道水体生态修复系统。


背景技术：

2.随着经济的快速发展、城市化进程的加快及工业的兴起，河涌两岸工厂、农业、生活污水不加处理直接排入导致河涌的水质恶化，甚至出现季节性和常年性水体黑臭现象。因此提高河涌水质、恢复河涌的生态系统和社会功能是城市可持续发展过程中亟待解决的关键任务之一。
3.当前常规的河涌治理方法主要有：污水管网截污、机械清淤、投加絮凝剂、简单投放微生物菌剂，然而这些方法均存在不足之处：由于地下管连接网错综复杂，无法避免由于管网的错接、漏接而出现的污水排进河涌现象；机械清淤工程量大，花费高，而且污泥的处置很困难，处置不当将会产生二次污染。化学絮凝剂的微毒性会影响河道生态系统；当前微生物菌剂大多直接投放，分散在水体，没有载体附着，容易随水流失，也很难达到最佳的修复效果。因此急需采用一种综合的生态修复技术，通过改善基础环境、恢复水生植物、构建良性的循环的水生态系统，达到从根本上改善水质、提高水体自净能力的目的。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供一种河道水体生态修复系统，实现水面植物、水中微生物和底泥内的土族微生物协同作用，形成立体处理效果，提高处理效率。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种河道水体生态修复系统，包括河道和河道水体，所述河道的底部设有曝气装置，所述河道水体上设有至少一个生态浮岛，所述生态浮岛上种植有水生植物，所述生态浮岛的底部设有作为微生物菌种载体的碳纤维草，所述河道水体内投放有供微生物菌种生长繁殖用的专用培养基。
7.优选地，所述生态浮岛由若干浮岛单元拼接而成，每个所述浮岛单元内设有若干用于种植水生植物的种植蓝，所述浮岛单元的底部设有用于悬挂所述碳纤维草的挂钩。
8.优选地，所述浮岛单元由连接板拼接，所述浮岛单元为多边形，其每条边的中点及两端均设有连接孔，所述连接板上对应所述连接孔设有连接柱，所述连接柱插接在所述连接孔内。
9.优选地，所述浮岛单元上设有卡座，所述种植蓝上设有卡扣，所述卡扣与所述卡座卡接。
10.优选地，所述微生物菌种的投放量为河道水体总水量的0.01％，且所述微生物菌种包括地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、迟缓芽孢杆菌、蛭弧菌、巨大芽孢杆菌、放线曲霉、嗜酸乳杆菌和生物酶制剂。
11.优选地，所述生物酶制剂包括甲烷单加氧酶、氨单加氧酶、卤素水解酶、烷基单加氧酶，且衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、迟缓芽孢杆菌、蛭弧菌、巨大芽孢杆菌、放线曲霉、嗜酸
乳杆菌、甲烷单加氧酶、氨单加氧酶、卤素水解酶、烷基单加氧酶的质量比例关系为1:1:3:1:3:1:1:2:2:2:3。
12.优选地，每年向所述河道水体内补充投加1-2次所述微生物菌种，且投加量为所述河道水体的总水量的0.005～0.007％。
13.优选地，专用培养基的投放量与微生物菌种的投放量的体积比为1:10-20。
14.优选地，专用培养基包括氯化铵、碳酸氢钠、磷酸氢二钾、醋酸钠、氯化镁、氯化钠、葡萄糖和蒸馏水，且其质量比为：氯化铵：碳酸氢钠：磷酸氢二钾：醋酸钠：氯化镁：氯化钠：葡萄糖：蒸馏水＝14:21:30:33:8:40:180:19670。
15.优选地，所述曝气装置包括曝气机和与所述曝气机相连通的多根曝气管，多根所述曝气管横跨所述河道并沿河道底部淤泥的上方均布，相邻的两根所述曝气管之间的间隔为8-12米。
16.本发明实施例的一种河道水体生态修复系统，其与现有技术相比，有益效果在于：通过在生态浮岛上种植水生植物，形成人工植物浮床；通过在生态浮岛的底部设置碳纤维草作为微生物菌种的载体，并在水体内投放专用培养基，不仅使得微生物菌种具有巨大的附着表面积，不会随水流失，也保证了其快速生长繁殖；同时通过在河道的底部设置曝气装置，可以激活底部土壤中固有的土族微生物，从而实现了水面植物、水中微生物和底泥内的土族微生物协同作用，形成立体处理效果，提高了处理效率。本发明操作简单，结构简单，使用效果好，易于推广使用。
附图说明
17.图1为本发明的河道水体生态修复系统的结构示意图。
18.其中：1-河道，2-河道水体，3-曝气管，4-生态浮岛，41-浮岛单元，42-连接板，43-种植蓝，5-水生植物，6-碳纤维草，7-挂钩。
具体实施方式
19.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
20.如图1所示，本发明实施例优选实施例的一种河道水体生态修复系统，包括河道1和河道水体2，所述河道1的底部设有曝气装置，所述河道水体2上设有至少一个生态浮岛4，所述生态浮岛4上种植有水生植物5，所述生态浮岛4的底部设有作为微生物菌种载体的碳纤维草6，所述碳纤维草6采用生物亲和型改性碳纤维草，其具有比表面积大、孔径均匀细密分布、吸附能力强和生物相容性高的特点，本发明所投加的复合微生物菌剂会受其影响，快速吸附于所述碳纤维草上，形成生物膜，净化水质。同时，改性碳纤维草6还具有单位质量轻、高度稳定、机械强度大、环境友好等特点，可实现节省工程投资和运行费用的目标，经济效益显著。所述河道水体2内投放有供微生物菌种生长繁殖用的专用培养基。
21.基于上述技术特征的河道水体生态修复系统，通过在生态浮岛4上种植水生植物5，形成人工植物浮床；通过在生态浮岛4的底部设置碳纤维草6作为微生物菌种的载体，并在水体内投放专用培养基，不仅使得微生物菌种具有巨大的附着表面积，不会随水流失，也保证了其快速生长繁殖；同时通过在河道1的底部设置曝气装置，可以激活底部土壤中固有
的土族微生物，从而实现了水面植物、水中微生物和底泥内的土族微生物协同作用，形成立体处理效果，提高了处理效率。本发明操作简单，结构简单，使用效果好，易于推广使用。
22.本实施例中，所述生态浮岛4由若干浮岛单元41拼接而成，每个所述浮岛单元41内设有若干用于种植水生植物5的种植蓝43，具体地，所述浮岛单元41上设有卡座，所述种植蓝43上设有卡扣，所述卡扣与所述卡座卡接，方便所述种植,43与所述浮岛单元41连接。所述种植蓝43内填充基质用于固定水生植物5的根部，使其挺立不倒伏、不被风浪带走。优选地，所述基制选择轻质陶粒为基质，不仅可以起到固定水生植物5的作用，其本身也具有吸附微生物、抗藻的作用。
23.同时，水生植物5在满足作为海绵体调节城市水资源以及水质净化功能的前提下应融自然景观与园林绿化为一体，为公众提供亲近、感受、体验自然的场所。水生植物5在水体景观中的设计配置也要将生态与景观并重。将遵循以下四点设计原则：
①
根据不同的水体或湿地类型及其基底环境把握水生植物配置的总体格局；
②
根据不同的主题和景观需求针对性地配置；
③
体现独特的景观美学价值，强调水生植物群落的景观效果；
④
充分考虑水域周边环境因素，使堤岸、水面景观及生态系统整体协调一致。
24.以下景观植物是本发明里三合一生物浮岛的其中一种搭配方式：4种花色叶色的美人蕉、黄花鸢尾、梭鱼草、粉绿狐尾藻；挺水植物有深水型观赏荷花、再力花、花叶芦苇；浮叶植物有：3种花色的睡莲、王莲；沉水植物有：狐尾藻、黑藻、马来眼子菜。种植密度为80-100
㎡
/株。以上的植物数量、种类、种属、种植密度等均可根据河道治理需求进行调节。
25.所述浮岛单元41的底部设有用于悬挂所述碳纤维草6的挂钩7，所述碳纤维草6直接悬挂在所述挂钩7上即可。同时，为方便所述挂钩7的安装及保证所述浮岛单元41的强度，所述浮岛单元41的底部设有栅格网，所述挂钩7设置在所述栅格网上。
26.本实施例中，所述浮岛单元41由连接板42拼接，所述浮岛单元41为多边形，优选六边形。其每条边的中点及两端均设有连接孔，所述连接板42上对应所述连接孔设有连接柱，所述连接柱插接在所述连接孔内，连接时直接在所述连接板42与所述浮岛单元41连接即可，操作简单。因此，在实际使用时，所述生态浮岛4可以单独使用，也可以相互结合使用，相互连接时只需在所述浮岛单元41的任意一条边上通过所述连接板42拼接另一个所述生态浮岛4的所述浮岛单元41即可，方便根据现场情况灵活作业，也有利于规模化模块化生产。
27.缺氧是污染水体普遍的特征，受污染河涌水体尤其如此。水体缺氧的根本是耗氧/复氧失衡，即水体耗氧速率超过了复氧速率。根据水体类型、污染物耗氧特性及环境条件，水体缺氧有分异的时空分布和表现形式。氧是水体的生命物质，恢复水体耗氧/复氧平衡、提高水体溶解氧含量为好氧微生物及以藻类为食的一些原生动物提供了良好的生长条件，有助于好氧生物区系的出现并不断发展，增加了河道生物多样性。
28.本发明使用微曝气系统，不翻滚底泥、不会在河涌表面出现翻滚状态的情况下为复合特效微生物提供足够的氧气增殖，使其高效持续地净化水质。具体地，所述曝气装置包括曝气机和与所述曝气机相连通的多根曝气管3，多根所述曝气管3横跨所述河道1并沿河道底部淤泥的上方均布，相邻的两根所述曝气管3之间的间隔为8-12米，如10米，所述曝气管3采用pvc材质，内径为dn25，曝气量根据现场情况而定。
29.本发明采用的所述微生物菌种为复合高效净化微生物菌剂：微生物是生物地球化学循环中物质循环的推动者，微生物修复技术近几年来发展迅速，不仅能在水体生态治理
过程中处理水质问题，还能帮助水环境修复和恢复水体生态功能，且无二次污染，生物净化能力强，治理效果可持续，已经成为一种经济效益和环境效益俱佳的、解决复杂环境污染问题的有效手段。
30.结合实验室培养皿培殖和中试实验，以出水cod、氨氮、总磷指标，经组合、优化多菌种的配比，最终获得一组“河道治理复合高效净化功能菌”，包含种属：地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、迟缓芽孢杆菌、蛭弧菌、巨大芽孢杆菌、放线曲霉、嗜酸乳杆菌。根据高效组合功能菌筛选的结果，本发明所应用的专效生物酶为甲烷单加氧酶、氨单加氧酶、卤素水解酶、烷基单加氧酶。且且衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、迟缓芽孢杆菌、蛭弧菌、巨大芽孢杆菌、放线曲霉、嗜酸乳杆菌、甲烷单加氧酶、氨单加氧酶、卤素水解酶、烷基单加氧酶的质量比例关系为1:1:3:1:3:1:1:2:2:2:3。
31.专用培养基的选择：在确定高效组合功能菌的种属后，其一种低成本、原料易取得的专用培养基如下：
32.氯化铵(nh4cl)：碳酸氢钠(nahco3)：磷酸氢二钾(k2hpo4)：醋酸钠(ch3coona)：氯化镁(mgcl2)：氯化钠(nacl)：葡萄糖(c6h12o6)：蒸馏水(h2o)＝14:21:30:33:8:40:180:19670，充分溶解，制成与“河道治理复合高效净化功能菌”配套的专用培养基。
33.初次投加方式：所述微生物菌种的投放量为河道水体总水量的0.01％，同时，所述专用培养基的投加量按与所述微生物菌种的投放量的体积比1:10-20，如1:12、1:15等。
34.补充投加方式：根据生物亲和型改性碳纤维草上微生物附着情况和河道的各项污染指标，以每年1～2次的频率作补充投加微生物菌种及专用培养基，且微生物菌种投加量为需治理河道的总水量的0.005～0.007％。
35.下面以一个实际应用实施例进行说明：
36.本实施例使用上文所述河道治理复合高效净化功能菌，包含种属：地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、迟缓芽孢杆菌、蛭弧菌、巨大芽孢杆菌、放线曲霉、嗜酸乳杆菌。根据高效组合功能菌筛选的结果，本发明所应用的专效生物酶为甲烷单加氧酶、氨单加氧酶、卤素水解酶、烷基单加氧酶。
37.配套专用培养基：氯化铵(nh4cl)：碳酸氢钠(nahco3)：磷酸氢二钾(k2hpo4)：醋酸钠(ch3coona)：氯化镁(mgcl2)：氯化钠(nacl)：葡萄糖(c6h12o6)：蒸馏水(h2o)＝14:21:30:33:8:40:180:19670，充分溶解，制成与“河道治理复合高效净化功能菌”配套的专用培养基。
38.选取某小型湖泊作为实验区，实验区为
ⅴ
类水体，水面面积约600m2，实验区水深为1.5-2.3m，底泥深1.1m。将上述制得的所述浮岛单元六个固定为一组，共放置十组浮岛单元组合，基质上种植水生植物5为四种花色叶色的美人蕉、黄花鸢尾、梭鱼草、粉绿狐尾藻；挺水植物有深水型观赏荷花、再力花、花叶芦苇；浮叶植物有：三种花色的睡莲、王莲；沉水植物有：狐尾藻、黑藻、马来眼子菜中的一种或几种，种植密度为90株/m2，投加菌剂量为实验河道1的总水量的0.01％，专用培养基的投加量按与菌剂的体积比1:15，实验期为1年。运行10天后实验区碳纤维草上生物膜形成，水体透明度明显提高；3个月后，水生动物出现，颗粒物显著减少，水质明显好转；实验半年后补充菌剂投加量为实验河道的总水量的0.005％，专用培养基配套投加，水体透明度明显提高；1年后水质得到显著改善，各项污染指标均降低69％以上，沉水植物和水生动物大量出现，生物多样性增加，完善了食物链，稳
定的生态系统开始形成。具体实验结果如表1所示。
39.表1 实验前后农业废水水质平均值变化
40.项目tn mg/lnh
4 -n mg/ltp mg/lcod
mn mg/l透明度m实验前3.022.560.5048.520.15实验1年0.830.550.1511.130.6去除率％72.5178.5170.0076.69 41.通过上表中实验数据可以看出，本实施例的生态浮岛对重度污染水体水质具有较好的净化效果，是一种净化效果非常好的多功能生态浮岛，且生态浮岛整体结构稳定，不会随水流漂移。
42.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。