专利名称：一种工业化村镇污染河水净化与水环境生态修复方法
技术领域：
本发明属于生态与环境保护领域，具体涉及ー种エ业化村镇污染河水浄化与水环境生态修复方法。
背景技术：
我国城镇数量多、分布广，特别是长三角、珠三角等经济发达地区城镇化速度加快，人口大量涌入大城市周边的村镇，由此产生大量的生活污水，虽然部分村镇已建有生活污水处理设施，但是处理设施不齐全，即使出水能达到《污水综合排放标准》(GB8978-2002)ー级B甚至ー级A排放标准,但排放的C0Dra、总磷、氨氮仍分别高达50mg 60mg/L、0. 5mg/L lmg/L、5mg/L 8mg/L。而《地表水环境质量标准》(GB3838-83)中V类水，其对C0Dra、总磷、氨氮等污染物的允许浓度则分别为30mg/L 40mg/L、0. 3mg/L O. 4mg/L、l. 5mg/L 2. Omg/ L，可见达到ー级B甚至ー级A排放标准的生活污水，其C0Dra、总磷、氨氮等指标仍远高于地表水V类标准，特别是在枯水期，河水流量较小吋，村镇排放的生活污水在河段所收集的总污水中占有很大的比重，加上农田大量使用化肥和农药，雨天农田径流也挟带大量氮磷进入河道，此外这些村镇未建有正规的垃圾收集及储运设施，村民习惯将垃圾堆弃在河道旁边或者扔置于河道内，造成河道底泥污染物积累较为严重，底泥中的氮、磷会季节性释放，进入水体。水体中氮磷含量过多势必引起水生生物和蓝藻、小球藻等藻类的过度生长和繁殖，从而造成水体中溶解氧含量下降，进而引发水生动物和水生植物的大量死亡，而腐败的生物体又会加剧河道的水体污染，再加上河道水体流动性较差，村镇河道仍会季节性的发生黑臭现象，严重影响附近居民的生活和身心健康。对于这些エ业化村镇污染河水的治理，若建造污水收集管网，对污水进行集中处理，则投资大、运行费用高。传统采用的做法是硬化河床，修筑石块、混凝土护坡等，这些方法虽然能够加强河浜的稳定性以及利于对河道进行清淤，但也带来了诸如使河岸丧失水体生态系统功能等生态问题，更不能降解废水中的污染物，因而也不适合于村镇河道的整治。
发明内容
本发明的目的是为了有效解决我国南方エ业化村镇河水的污染问题而提出的一种直接将拟治理的河段作为处理的载体，合理搭配人工水草、高效净水膜与生物栅过滤、河道底质改性、浮岛式湿地、底栖动物控养组合技术，持续改善水质，同时实现水生态系统的良性循环。本发明采用的技术方案
将宽度为B的エ业化村镇污染河段分隔成净水膜过滤段、生物栅过滤段、湿地布置段等3个连续的不同区段作为污水处理单元，其中前2个河段为污水收集河段(即納污段)。污水首先进入净水膜过滤段(长度为L1),自流至生物栅过滤段(长度为L2),然后对整个污染河段按照O. 015kg/m2密度投放生物底质改良剂对河段进行底质改良，污水再流入湿地布置段(长度为L3),之后再按照O. 02kg/m2的密度投放螺、蚬，按照O. 5个/m2的密度投放巨牡蛎对整个河段的污染河水实施底栖动物控养。上述3个治理段长度设计规则是=L1主要依据所属河段内的主要排污ロ设置，按该河段所收集的污水占治理河段收集的总污水量的70%确定，其它两段的长度分别为=L2=O. SL1^L3=L 5L10本发明所用的底质改良剂为石灰、粘土和含有微生物制剂的腐殖质。本发明的有益效果
I.本发明通过水生动植物定向培养，能够建立起稳定的人工生态系统，实现人工生态系统向自然生态系统的演替。2.本发明直接在河道中对エ业化村镇污染河水进行生物強化降解，可将总CODra从 70mg/L 降至 43. lmg/L,总磷从 I. 5mg/L 降至 O. 149mg/L,氨氮从 20mg/L 降至 O. 483mg/L,水体透明度由原来的不足20cm升至40cm，河水水质明显改善。
3.本发明在治理河段大量种植了各种水生植物，在浄化水质的同时，还与周边环境相协调，使得周边景观得到改善。4.本发明无须任何动カ设施，成本低廉。
图I是ー种エ业化村镇污染河水净化与水环境生态修复方法的平面布置图。图I中I 一浄水膜过滤段；II 一生物栅过滤段JII 一湿地布置段
L1一净水膜过滤段长度；L2—生物栅过滤段长度；L3—湿地布置段长度；B—河道宽度。
具体实施例方式如图I所示，本发明以宽度为B的エ业化村镇污染河段作为污水收集与生物处理的载体，将污染河段分隔成3个连续的不同区段作为污水处理与生态修复単元，3个不同区段分别为净水膜过滤段I (长度为L1).生物栅过滤段II (长度为L2)以及湿地布置段IIK长度为し3)，其中I + II段为污水收集河段(即納污段)。污水首先进入净水膜过滤段I，自流至生物栅过滤段II，然后对整个污染河段按照O. 015kg/m2密度投放生物底质改良剂对河段进行底质改良，污水再流入湿地布置段III，之后再按照O. 02kg/m2的密度投放螺、蚬，按照O. 5个/m2的密度投放巨牡蛎对整个河段的污染河水实施底栖动物控养。上述3个治理段长度设计规则是=L1主要依据所属河段内的主要排污ロ设置，按该河段所收集的污水占治理河段收集的总污水量的70%确定，其它两段的长度分别为L2=0. 3Li、L3=l. 5L10上述各处理单元的主要功能分述如下
(I)在浄水膜过滤段I，以集中分布的污水排放管ロ为布置点按照该段水域面积的15%布置人工水草对污水简单过滤，再按该段水域面积的25%布置高效净水膜对污水进行深度过滤，人工水草、浄水膜均可截留污水中的悬浮物及颗粒，去除无机物及部分有机物。(2)在生物栅过滤段II，以零星分布的污水排放管ロ为布置点按照该段水域面积的22%布置生物栅对来水进ー步过滤，生物栅的作用主要是利用水生植物、微生物、水生动物等生态要素的协同作用完成生态修复的目的。(3)本发明对河道进行底质改性的目的是迅速去除河底有毒物质H2S,以及在低氧条件下不完全分解的产物有机酸，稳定河底PH，減少有机质含量，改变恶臭底质。本发明所用的底质改良剂为石灰、粘土和含有微生物制剂的腐殖质。
(4)在湿地布置段III，按照该段水域面积的25%布置浮岛式湿地，沿着水流方向每隔Sm布置ー处，将湿地填料合理布置在浮体之上，形成填料浮体，在上方合理搭配栽种大量水生植物，挺水植物选用再力花、菖蒲、美人蕉、鸢尾等；浮水植物寒季用圆币草、聚草、雍菜等；沉水植物选用菹草、水毛莨、马来眼子菜等，主要利用水生植物和生物膜载体上附着的大量微生物能迅速吸收水体中氮磷等营养物质的能力，保持水体浄化作用。(5)本发明向水体均匀投放螺、蚬、巨牡蛎进行底栖动物控养，这些底栖动物对污染河水的耐受性好，同时净化河水效果显著。以下提供5个实施例对本技术进ー步说明。实施例I
河道平均宽度B=15m,平均水深2. Om,水域面积4200m2,沿着水流方向，将河段分为净水膜过滤段I (长度为L1=IOOm).生物栅过滤段II (长度为し2=30!11)及湿地布置段111(长度为L3=150m);在净水膜过滤段I，以集中分布的污水排放管ロ为布置点先布置人工水草225m2， 再布置高效净水膜375m2 ;在生物栅过滤段II，以零星分布的污水排放管ロ为布置点布置生物栅99m2 ;然后对整个污染河段投放由石灰、粘土和含有微生物制剂的腐殖质组成的生物底质改良剂63kg对河段进行底质改良；在湿地布置段III,顺着水流方向姆隔8m布置一处浮岛式湿地，湿地面积为562. 5m2 ;之后投放螺、蚬84kg，投放巨牡蛎2100个对整个河段的污染河水实施底栖动物控养；污水依次流经上述各处理单元，最后可将该河段的污染河水进行生物强化降解，可将总计650m3/d的污水的CODra从70mg/L降至43. lmg/L,总磷从
I.5mg/L降至O. 149mg/L,氨氮从20mg/L降至O. 483mg/L,水体透明度由原来的不足20cm升至40cm,河水水质明显改善。实施例2
河道平均宽度B=18m，平均水深2. 5m,水域面积7560m2，沿着水流方向，将河段分为净水膜过滤段I (长度为L1=ISOm),生物栅过滤段II (长度为し2=45!11)及湿地布置段111(长度为L3=225m);在净水膜过滤段I，以集中分布的污水排放管ロ为布置点先布置人工水草405m2，再布置高效净水膜675m2 ;在生物栅过滤段II，以零星分布的污水排放管ロ为布置点布置生物栅178. 2m2 ;然后对整个污染河段投放由石灰、粘土和含有微生物制剂的腐殖质组成的生物底质改良剂113. 4kg对河段进行底质改良；在湿地布置段III，顺着水流方向每隔8m布置一处浮岛式湿地，湿地面积为1012. 5m2 ;之后投放螺、蚬151. 2kg，投放巨牡蛎3780个对整个河段的污染河水实施底栖动物控养；污水依次流经上述各处理单元，最后可将该河段的污染河水进行生物强化降解，可将总计950m3/d的污水的CODra从68mg/L降至41. 868mg/L,总磷从I. 2mg/L降至O. 119mg/L,氨氮从16mg/L降至O. 386mg/L,水体透明度由原来的不足25cm升至50cm,河水水质明显改善。实施例3
河道平均宽度B=24m,平均水深2. 5m,水域面积13440m2,沿着水流方向，将河段分为净水膜过滤段I (长度为L1=ZOOm),生物栅过滤段II (长度为し2=60!11)及湿地布置段111(长度为L3=300m);在净水膜过滤段I，以集中分布的污水排放管ロ为布置点先布置人工水草720m2，再布置高效净水膜1200m2 ;在生物栅过滤段II，以零星分布的污水排放管ロ为布置点布置生物栅316. Sm2 ;然后对整个污染河段投放由石灰、粘土和含有微生物制剂的腐殖质组成的生物底质改良剂201. 6kg对河段进行底质改良；在湿地布置段III，顺着水流方向每隔8m布置一处浮岛式湿地，湿地面积为1800m2 ;之后投放螺、蚬268. 8kg，投放巨牡蛎6720个对整个河段的污染河水实施底栖动物控养；污水依次流经上述各处理单元，最后可将该河段的污染河水进行生物强化降解，可将总计1400m3/d的污水的CODra从55mg/L降至33. 86mg/L,总磷从I. 17mg/L降至O. 116mg/L,氨氮从15mg/L降至O. 362mg/L,水体透明度由原来的不足30cm升至60cm,河水水质明显改善。实施例4
河道平均宽度B=30m，平均水深2. 0m，水域面积15120m2，沿着水流方向，将河段分为净水膜过滤段I (长度为L1=ISOm),生物栅过滤段II (长度为し2=54!11)及湿地布置段111(长度为L3=270m);在净水膜过滤段I，以集中分布的污水排放管ロ为布置点先布置人工水草810m2，再布置高效净水膜1350m2 ;在生物栅过滤段II，以零星分布的污水排放管ロ为布置点布置生物栅356. 4m2 ;然后对整个污染河段投放由石灰、粘土和含有微生物制剂的腐殖质组成的生物底质改良剂226. 8kg对河段进行底质改良；在湿地布置段III，顺着水流方向每隔8m布置一处浮岛式湿地，湿地面积为2025m2 ;之后投放螺、蚬302. 4kg，投放巨牡蛎7560个对整 个河段的污染河水实施底栖动物控养；污水依次流经上述各处理单元，最后可将该河段的污染河水进行生物强化降解，可将总计1200m3/d的污水的CODra从53mg/L降至32. 63mg/L,总磷从I. 38mg/L降至O. 137mg/L,氨氮从llmg/L降至O. 266mg/L,水体透明度由原来的不足35cm升至65cm,河水水质明显改善。实施例5
河道平均宽度B=35m，平均水深2. 5m，水域面积11760m2，沿着水流方向，将河段分为净水膜过滤段I (长度为L1=UOm),生物栅过滤段II (长度为し2=36!11)及湿地布置段111(长度为L3=180m);在净水膜过滤段I，以集中分布的污水排放管ロ为布置点先布置人工水草630m2，再布置高效净水膜1050m2 ;在生物栅过滤段II，以零星分布的污水排放管ロ为布置点布置生物栅277. 2m2 ;然后对整个污染河段投放由石灰、粘土和含有微生物制剂的腐殖质组成的生物底质改良剂176. 4kg对河段进行底质改良；在湿地布置段III，顺着水流方向每隔8m布置一处浮岛式湿地，湿地面积为1575m2 ;之后投放螺、蚬235. 2kg，投放巨牡蛎5880个对整个河段的污染河水实施底栖动物控养；污水依次流经上述各处理单元，最后可将该河段的污染河水进行生物强化降解，可将总计900m3/d的污水的COD。,从50mg/L降至30. 785mg/L,总磷从I. 22mg/L降至O. 121mg/L,氨氮从8mg/L降至O. 193mg/L,水体透明度由原来的不足25cm升至50cm,河水水质明显改善。
权利要求
1.一种エ业化村镇污染河水浄化与水环境生态修复方法，其特征在干，是将宽度为B的エ业化村镇污染河段分隔成净水膜过滤段、生物栅过滤段、湿地布置段3个连续的不同区段作为污水处理单元，其中前2个河段为污水收集河段；污水首先进入长度为L1的浄水膜过滤段，自流至长度为L2的生物栅过滤段，然后对整个污染河段按照O. 015kg/m2密度投放生物底质改良剂对河段进行底质改良，污水再流入长度为L3的湿地布置段，之后再按照O.02kg/m2的密度投放螺、蚬，按照O. 5个/m2的密度投放巨牡蛎对整个河段的污染河水实施底栖动物控养；其中浄水膜过滤段长度L1依据所属河段内的主要排污ロ设置，按该河段所收集的污水占治理河段收集的总污水量的70%确定，其它两段的长度分别为L2=0. 3U、Lr 一I· 0し1 ο
2.根据权利要求I所述的エ业化村镇污染河水浄化与水环境生态修复方法，其特征在于，所述生物底质改良剂是石灰、粘土或含有微生物制剂的腐殖质。
3.根据权利要求I所述的エ业化村镇污染河水浄化与水环境生态修复方法，其特征在于，在浄水膜过滤段，以集中分布的污水排放管ロ为布置点按照该段水域面积的15%布置人工水草对污水简单过滤，再按该段水域面积的25%布置高效净水膜对污水进行深度过滤。
4.根据权利要求I所述的エ业化村镇污染河水浄化与水环境生态修复方法，其特征在于，在生物栅过滤段II，以零星分布的污水排放管ロ为布置点按照该段水域面积的22%布置生物栅对来水进ー步过滤。
5.根据权利要求I所述的エ业化村镇污染河水浄化与水环境生态修复方法，其特征在于，在湿地布置段，按照该段水域面积的25%布置浮岛式湿地，沿着水流方向每隔Sm布置ー处，将湿地填料合理布置在浮体之上，形成填料浮体，在上方合理搭配栽种水生植物。
全文摘要
本发明属于生态与环境保护领域，涉及一种工业化村镇污染河水净化与水环境生态修复方法。该方法是将工业化村镇污染河段分隔成净水膜过滤段、生物栅过滤段、湿地布置段3个连续的不同区段作为污水处理单元，其中前2个河段为污水收集河段；污水首先进入净水膜过滤段，自流至生物栅过滤段，然后对整个污染河段投放生物底质改良剂对河段进行底质改良，污水再流入湿地布置段，之后再投放螺、蚬、巨牡蛎对整个河段的污染河水实施底栖动物控养。本发明将拟治理的河段作为处理的载体，合理搭配人工水草、高效净水膜与生物栅过滤、河道底质改性、浮岛式湿地、底栖动物控养组合技术，持续改善水质，同时实现水生态系统的良性循环。
文档编号C02F9/14GK102863126SQ201210393269
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月17日 优先权日2012年10月17日
发明者张文艺, 占明飞, 戴如娟, 郑泽鑫, 李仁霞 申请人:常州大学