基于取水口人工造流改善湖泊水源水质的方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于取水口人工造流改善湖泊水源水质的方法；包括如下步骤：步骤1，在距离湖泊取水口一定距离处设置围隔；步骤2，在围隔和取水口之间设置生态滤坝；步骤3，采用物理遮光技术抑制围隔与生态滤坝间藻类的生成；步骤4，在围隔与生态滤坝间种植沉水植物；步骤5，泵抽吸取水口处水，形成由围隔四周向取水口的水力流态系统。本发明通过物理围隔拦截富营养化湖泊大量藻类物质进入取水口区域；通过取水口区域水生态修复实现浅水型富营养化湖泊水源水质改善升级。本发明周期短、效果快，局地恢复生态系统稳定，能有效预防水体藻类爆发对水厂净水工艺冲击，以生态工程技术实现了以富营养化湖泊为饮用水原水的局地水质改善升级目标。
【专利说明】基于取水口人工造流改善湖泊水源水质的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种基于取水口人工造流实现浅水型富营养化湖泊水质原位改善的生态方法，具体地说，是涉及一种基于取水口人工造流改善湖泊水源水质的方法。
【背景技术】
[0002]湖泊水体常常是周边城镇的饮用水水源地。但由于经济发展过程中，没有平衡协调经济发展与环境保护关系，入湖河流所携带的污染物不断排入湖泊水体，导致湖泊水体富营养化现象时常发生。大量蓝藻生长给以湖泊为饮用水源的水厂运行和水质安全保障带来巨大影响。环湖城市为改善原水水质，有的采取远距离调水，增加湖泊流动性，缩短湖泊水体更新周期以改善湖泊水体水质；有的直接远距离通过加压管道输送较好水质原水至水厂，这些都以高投入、高运行成本为基础；还有的通过强化水厂净水工艺、增加深度处理工艺以改善净水水质，但当水源遭受蓝藻爆发冲击时，仍会严重影响水厂的正常运行。因此，最根本的还是改善饮用水原水水质。
[0003]以整个湖泊富营养化防治为目标是水污染治理中最为复杂和困难的问题。这是因为:①污染源的复杂性，导致水质富营养化的氮、磷营养物质，既有天然源，又有人为源；既有外源性，又有内源性。这就给控制污染源带来了困难；②营养物质去除的高难度，至今还没有任何单一的生物学、化学和物理措施能够彻底去除废水的氮、磷营养物质。通常的二级生化处理方法只能去除30?50%的氮、磷。
[0004]韩小波，陈建在富营养化供水中的藻类控制与去除一文中(污染防治技术，2006，19 (3):24-29)，论述了供水湖泊和水库中藻类控制技术主要通过控制营养盐输入、混合曝气、化学控制法、食物链调控法；对含藻原水处理工艺主要通过预氯化、预臭氧、微滤、臭氧活性炭、慢砂滤池、溶气气浮等方法去除藻类物质对水质的影响。这些方法无法根本改善富营养化湖泊原水水质，治理湖泊周期长，效果差；直接强化水厂工艺一方面增加制水成本，一方面常规净水工艺过程除藻效果并不理想。
[0005]王晟，徐祖信在从生态学观点看湖泊藻类控制的技术体系一文中(上海环境科学，2003，22 (5):332-334)，提出湖泊治理技术体系，包括:截污、切断流入湖泊的营养物质来源；引水冲污和射流曝气混合；通过人工除藻、抑藻增强水体的透明度，并在需要的时候给沉水植物补给阳光，建立水下牧场，通过它们的生长加速摄取从分解者转移过来的物质；通过水下收割等方式，将水生植物从湖泊中去除，从而达到将过量的营养物质从水中移走的目的。该方法面向对象仍是全湖，且引水冲污和射流曝气要消耗较大能量，对全湖建立水下牧场缺乏可操作性。
[0006]秦伯强在富营养化湖泊开敞水域水质净化的生态工程试验研究(环境科学学报，2007, 27(1):1-4)中提出，在全流域无法很快实现控源截污、全湖水质无法在短期内实现根本性好转的情况下，如何达到饮用水水源地的局部改善，确保周边人民群众的生活用水不受影响时，通过生态工程，实施水生植物恢复等生物净化技术被广泛认为是湖泊富营养化治理的有效途径，并在太湖梅梁湾实施了综合生态工程试验。提出了改善基础环境、恢复水生植物、引导生态系统向草型生态系统方向发展、达到净化水质的目的这样的技术路线.建立了以水生植被恢复、健康生态系统重建技术为核心，以安全高效的消浪与围隔技术为基础，以微量有毒有害物质去除技术为辅助，以鱼控藻、贝控藻和机械、絮凝除藻技术为补充，以水生生物的资源化处理和生态恢复的长效管理技术为保障的综合集成的技术体系。作者虽然看到湖泊水源地局地水质改善的必要性，但提出的技术体系仍存在长期性和不稳定性，缺乏科学性和可行性，很难保障局地水质稳定改善。
【发明内容】
[0007]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于取水口人工造流改善湖泊水源水质的方法。
[0008]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0009]本发明提供一种基于取水口人工造流改善湖泊水源水质的方法，所述方法包括如下步骤:
[0010]步骤1，在距离湖泊取水口合适距离处设置围隔；
[0011]步骤2，在所述围隔和取水口之间设置生态滤坝；
[0012]步骤3，采用物理遮光技术抑制围隔与生态滤坝间藻类的生成；
[0013]步骤4，在围隔与生态滤坝间种植沉水植物；
[0014]步骤5，泵抽吸取水口处水，形成由围隔四周向取水口的水力流态系统。
[0015]优选地，步骤I中，所述围隔的设置方法为:围绕湖泊取水口等距离设置物理围隔，形成以取水口为中心的围隔区域。
[0016]优选地，步骤2中，所述生态滤坝的设置方法为:在围隔和取水口之间区域内，以粒径块石设置形成生态滤坝。
[0017]优选地，步骤3中，所述物理遮光技术具体为:通过水面覆盖遮光，抑制藻类光合作用，抑制围隔与生态滤坝间藻类物质的生长。
[0018]步骤4中，在围隔与生态滤坝间种植沉水植物，恢复沉水植被，稳定水体，抑制藻类物质生长，改善水体透明度。
[0019]步骤5中，通过取水口水泵抽吸，形成从围隔四周到取水口的向心水力流态系统，通过物理围隔、遮光控藻、沉水植被净化、生态滤坝物理生化多级屏障作用，实现浅水型富营养化湖泊局地水质原位改善。
[0020]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:采用本发明提供的原水水质改善技术，可以克服全湖污染修复难、无法根本控制湖泊富营养化，或采用其他远距离调水，需巨大工程投资的不足，以生态工程技术建立的取水口局地水质改善技术具有生态学自组织、自我调节、少量辅助能输入的特点，通过物理围隔实现与外部藻类物质的隔离，通过物理遮光抑藻，恢复取水口周边小范围以草型湖泊为特征的健康生态环境，实现取水口周边水源水质的局部改善，通过生态滤坝有效预防藻类爆发对水厂净水工艺和居民生活造成的冲击和影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]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:
[0022]图1为利用围隔分离藻类物质示意图；
[0023]图2为利用生态滤坝改善局地水质图；
[0024]图3为遮光对藻类物质生长的控制对比效果图；
[0025]图4为沉水植被对水体透明度的改善效果图；
[0026]图5为本发明结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0028]下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步说明:如图1、2、3、4、5所示。
[0029]实施例1
[0030]本实施例涉及基于取水口人工造流改善湖泊水源水质的方法，所述方法曾在江苏太湖，温州龙溪镇，日本霞浦湖，荷兰艾瑟儿湖实施，并取得明显效果。所述方法具体为:
[0031]步骤1，对于以富营养化湖泊为水源的水厂，如图1所示，围绕湖泊饮用水原水取水口 50-100米设置物理漂浮柔性围隔，形成以取水口为中心的围隔区域，即使湖泊发生藻类物质爆发时，也可将藻类物质分隔在外，防止藻类物质对围隔内健康水生态的影响；
[0032]步骤2，如图2所示，在围隔内，距离取水口 30-50米处，以10_50厘米粒径块石建设3-5米宽度生态滤坝，利用生态滤坝的物理过滤作用和滤坝孔隙中的大量微生物的生物氧化作用，对水中污染物进行净化，使水质得到升级；
[0033]步骤3，如图3所示，采用物理遮光技术抑制藻类光合作用，消除围隔与生态滤坝间藻类物质，使围隔内水体透明度得到有效提升，为沉水植被恢复创造条件；
[0034]步骤4，在围隔与生态滤坝间种植沉水植物，恢复沉水植被，抑制藻类物质生长，改善水体透明度，防止生态滤坝堵塞；如图4所示，为沉水植被对水体透明度的改善效果图；
[0035]步骤5，通过取水泵抽吸，形成从围隔四周到取水口的向心水力流态系统，水流通过物理围隔、沉水植被净化、生态坝物理生化作用，实现富营养化湖泊局地水质原位改善。如图5所示，由外向里，分别是物理拦藻围隔，沉水植物控藻区，生态透水坝和取水口。
[0036]通过水质测试，数据分析可知，采用物理隔离措施，可有效提高对叶绿素a和总藻的去除，改善水体透明度20%以上；采用遮光技术可显著抑制藻类物质光合产氧速率，促使藻类消亡；而采用沉水植物达到80-90%盖度，可利用化感作用抑制藻类物质生长，保持水体透明度；降低对生态滤坝过滤性能的影响；通过生态滤坝的物理生化，可有效去除水中有机物和其它营养盐，提闻水源水质质量。
[0037]综上所述:采用本发明提供的原水水质改善技术，可以克服全湖污染修复难、无法根本控制湖泊富营养化，或采用其它远距离调水，需巨大工程投资的不足，以生态工程技术建立的取水口局地水质改善技术具有生态学自组织、自我调节、少量辅助能输入的特点，通过物理围隔实现与外部藻类物质的隔离，通过物理遮光抑藻，恢复取水口周边小范围以草型湖泊为特征的健康生态环境，实现取水口周边水源水质的局部改善，通过生态滤坝有效预防藻类爆发对水厂净水工艺和居民生活造成的冲击和影响。
[0038]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明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，这并不影响本发明的实质内容。
【权利要求】
1.一种基于取水口人工造流改善湖泊水源水质的方法，其特征在于，通过取水口人工造流和多种技术集成实现湖泊原水水质改善，所述方法包括如下步骤: 步骤1，在距离湖泊取水口合适距离处设置围隔； 步骤2，在所述围隔和取水口之间设置生态滤坝； 步骤3，采用物理遮光技术抑制围隔与生态滤坝间藻类的生成； 步骤4，在围隔与生态滤坝间种植沉水植物； 步骤5，泵抽吸取水口处水，形成由围隔四周向取水口的水力流态系统。
2.根据权利要求1所述的基于取水口人工造流改善湖泊水源水质的方法，其特征在于，步骤I中，所述围隔的设置方法为:围绕湖泊取水口等距离设置物理围隔，形成以取水口为中心的围隔区域。
3.根据权利要求1所述的基于取水口人工造流改善湖泊水源水质的方法，其特征在于，步骤2中，所述生态滤坝的设置方法为:在围隔和取水口之间区域内，以粒径块石设置形成生态滤坝。
4.根据权利要求1所述的基于取水口人工造流改善湖泊水源水质的方法，其特征在于，步骤3中，所述物理遮光技术具体为:水体表面布设遮光材料，抑制藻类光合作用，改善围隔与生态滤坝间水体透明度。
【文档编号】C02F3/32GK103485306SQ201310393668
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月2日 优先权日:2013年9月2日
【发明者】白晓慧 申请人:上海交通大学