本发明涉及水处理的流域治理领域，尤其涉及一种用于水环境质量改善原位处理方法。
背景技术：
2015年4月16日，国务院正式颁布《水污染防治行动计划》，即“水十条”，其中有专门针对整治城市黑臭水体的规章，要求直辖市、省会城市、计划单列市建成区要于2017年底前基本消除黑臭水体，实现河面无大面积漂浮物，河岸无垃圾，无违法排污口；于2020年底前完成黑臭水体治理目标。2015年9月，由住房城乡建设部牵头，会同环境保护部、水利部、农业部等部委编制了《城市黑臭水体整治工作指南》，内容包括城市黑臭水体的排查与识别、整治方案的制订与实施、整治效果的评估与考核、长效机制的建立与政策保障等。2016年11月17日，国家发展改革委办公厅和住房城乡建设部办公厅联合发布《“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划(征求意见稿)》首次提出将黑臭水体控制作为“十三五”规划的主要目标，要求到2020年底前，地级及以上城市建成区黑臭水体比例控制在10％以内。采用环境倒逼机制，通过区域环境补偿政策，各政府都在积极响应国家政策要求，开展水环境的综合整治。
通过大量的调研发现，我国相当数量的水体普遍存在黑臭现象，村镇水环境极其恶劣。据中国环保部颁布的《2015年中国环境状况公报》所示，2015年全国地表水劣V类水体占9.7％；各地排查确认近2000条城市黑臭水体，特别是城市内河、内湖水域，其污染负荷更为严重。因此，流域水环境的治理迫在眉睫，也是今后环保方向的一个大的趋势。目前，随着国家政策向黑臭水体及流域水环境方面倾斜，多家单位或是联合体已经在流域水环境治理方面深入研究，但治理思路基本都是“控源截污+水生态修复”，但控源截污涉及到流域内的多个点源、面源污染，量多、面广、耗资大，能耗大。
技术实现要素：
基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种用于水环境质量改善原位处理方法，不需要大量的控源截污，在河道原位通过生化方式进行河道水体净化，具有维护管理方便、无占地、能耗低等优势。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明实施例还提供一种用于水环境质量改善原位处理方法，包括以下步骤：
步骤1，布设曝气系统和仿水草填料：
在所治理河道底部布设曝气系统的曝气管；
并在所治理河道底部布设仿水草填料；
步骤2，调试培养微生物系统：
对所述步骤1布设好的曝气系统的曝气管和仿水草填料进行调试运行，通过所述步骤1布设的曝气管进行微孔曝气控制水体中DO为0.5～2mg/L，使仿水草填料作为微生物的载体生长微生物形成生化反应的微生物系统；
步骤3，继续运行微生物系统至所治理河道水体达到V类水体：
待所述步骤2的微生物系统培养成熟后，继续运行1～3个月，直至所治理河道的水体COD降解至40mg/L以下，NH3-N降解至2mg/L以下，DO达到2mg/L以上，水体整体环境质量达到V类水体标准；
步骤4，构建水生态系统：
在步骤3处理后所治理河道的水体达到V类水体后，在所述河道构建健康完善的水生态系统，所述水生态系统包括：沉水植被系统、挺水浮叶植被系统和水生动物系统；
步骤5，继续运行水生态系统至所治理河道水体达到IV类水体：
在所述步骤4的水生态系统构建完成后，继续运行3～5个月，通过自然曝气丰富微生物菌群，发挥水生态系统自净能力，使水体逐渐恢复健康、稳定、平衡的河道水生态系统，COD降解至30mg/L以下，NH3-N降解至1.5mg/L以下，DO达到3mg/L以上，水体最终达到IV类水体标准，即完成该原位处理方法。
本发明的原位处理方法与现有流域水环境治理技术相比，具有如下有益效果：
(1)采用原位处理净化河道水体，无占地，能耗与控源截污建设污水处理设施相当或更低。
(2)水体底部曝气，底泥原位消耗，有利于底质改良，大大减少了清淤投资或是避免了清淤。
(3)曝气系统的动力设备可仅设一台风机，能耗低，维护管理简单。
(4)通过自然曝气丰富微生物菌群，水质处理效果好。
(5)构建水生态系统，充分发挥水体自净能力，防治水体富营养化。
(6)自动化运行，方便管理，可实现无人值守。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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他附图。
图1为本发明实施例提供的原位处理方法流程图。
具体实施方式
下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种用于水环境质量改善原位处理方法，包括以下步骤：
步骤1，布设曝气系统和仿水草填料：
在所治理河道底部布设曝气系统的曝气管；
并在所治理河道底部布设仿水草填料；
上述步骤1具体为：
在河道底部布设曝气管，曝气管的布设方式可以是顺着河流方向铺设曝气管，根据河宽曝气管间隔2-5m不等。也可采用横向铺设的方式，根据河长曝气管可间隔5-10m不等。曝气装置采用鼓风机，用电可采用工业用电和太阳能相结合，节省能耗。通过布设的曝气装置和曝气管向河道中充氧，为水体中的微生物及动植物提供养分。
同时，在河道底部布设仿水草填料，横向间隔0.5-1m布设，仿水草填料间距0.5-1m，高度也为0.5-1m。填料间距及高度布设相等，可有效防止填料之间相互缠绕等影响。仿水草生物填料性能优越，仿水草形态设计，仿水草生物填料的比表面积高达6000m2/m3，安装固定方式简单，只需底端固定，可随水流漂浮于水体中，具有挂膜快、生物膜发育良好的特性，挂膜速度及性能远超过弹性填料及组合式填料。
步骤2，调试培养微生物系统：
对步骤1布设好的曝气系统的曝气管和仿水草填料进行调试运行，通过步骤1布设的曝气管进行微孔曝气控制水体中DO为0.5～2mg/L，使仿水草填料作为微生物的载体生长微生物形成生化反应的微生物系统；
上述方法的步骤2具体为：
布设好曝气装置和仿水草填料后，进行调试运行，期间通过微孔曝气控制水体中DO在0.5-2mg/L。曝气可采用间歇式曝气方式，降低能耗的同时达到强化脱氮除磷的效果，通过间歇式曝气反复创造好氧、缺氧、厌氧环境，有利于培养多种类多功能的微生物种群。仿水草填料作为微生物的载体，使水体本身形成一个大的生化反应系统，进行有机污染物的降解，同时达到脱氮除磷的作用。间歇式曝气以及充分利用太阳能能源，可大大节省能耗。调试运行10-15d后，填料上可生长大量的微生物，并降解水体中污染物质，COD及NH3-N降解率达到70％，微生物系统培养成熟。
步骤3，继续运行微生物系统至所治理河道水体达到V类水体：
待步骤2的微生物系统培养成熟后，继续运行1～3个月，直至所治理河道的水体COD降解至40mg/L以下，NH3-N降解至2mg/L以下，DO达到2mg/L以上，水体整体环境质量达到V类水体标准；
步骤4，构建水生态系统：
在步骤3处理后所治理河道的水体达到V类水体后，在河道构建健康完善的水生态系统，水生态系统包括：沉水植被系统、挺水浮叶植被系统和水生动物系统。上述构建的水生态系统中，沉水植被系统包括在河道中设置轮叶黑藻、苦草、狐尾藻、龙须眼子菜中的一种或几种；挺水浮叶植被系统包括在河道中种植荷花、茭白、水烛、香蒲、伞草中的一种或几种；水生动物系统包括在河道中养殖乌鳢、、鳜鱼、鲢鱼、鳙鱼、萝卜螺、环棱螺、河蚌中的一种或几种。
步骤5，继续运行水生态系统至所治理河道水体达到IV类水体：
在步骤4的水生态系统构建完成后，继续运行3～5个月，通过自然曝气丰富微生物菌群，发挥水生态系统自净能力，使水体逐渐恢复健康、稳定、平衡的河道水生态系统，COD降解至30mg/L以下，NH3-N降解至1.5mg/L以下，DO达到3mg/L以上，水体最终达到IV类水体标准，即完成该原位处理方法。
上述方法步骤5具体为：
水生态系统构建完成后，继续运行3-5个月，通过自然曝气丰富微生物菌群，充分发挥其自净能力，水体逐渐恢复健康、稳定、平衡的河道水生态系统，水质良好，COD降解至30mg/L以下，NH3-N降解至1.5mg/L以下，DO达到3mg/L以上最终达到IV类水体标准。
本发明的水环境质量改善的原位处理方法，不需要大量的控源截污，而是将污染的水体作为一个大的生化反应器，通过在河道底部布设曝气装置及仿水草填料从而强化河道水体净化作用的一种原位处理系统，具有维护管理方便、无占地、能耗低等优势。
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。
实施例
所处理的水体为封闭水体，面积2000m2，水质如下：pH＝6-9，DO＝1-2mg/L，水温＝8-25℃，COD＝60-120mg/L，NH3-N＝6-10mg/L。
按本发明的原位处理方法，具体处理如下：
(1)布设曝气装置及仿水草填料：
在水体底部布设曝气管，根据水体长宽，曝气管间隔3m布设。曝气装置采用鼓风机，采用工业用电和太阳能相结合，节省能耗。通过布设的曝气装置和曝气管向河道中充氧，为水体中的微生物及动植物提供养分。
在水体底部布设仿水草填料，横向间隔1m布设，仿水草填料间距1m，高度也为1m。填料间距及高度布设相等，可有效防止填料之间相互缠绕等影响。仿水草生物填料性能优越，仿水草形态设计，比表面积高达6000m2/m3，安装固定方式简单，只需一端固定，可漂浮于水体中，具有挂膜快、生物膜发育良好的特性，挂膜速度及性能远超过弹性填料及组合式填料。
(2)调试培养微生物系统：
布设好曝气装置和仿水草填料后，进行调试运行，期间通过微孔曝气控制水体中DO在1-2mg/L。曝气采用间歇式曝气方式，反复创造好氧、缺氧、厌氧环境，有利于培养多种类多功能的微生物种群。仿水草填料作为微生物的载体，使水体本身形成一个大的生化反应系统，进行有机污染物的降解，同时达到脱氮除磷的作用。间歇式曝气以及充分利用太阳能能源，可大大节省能耗。调试运行10-15d后，填料上可生长大量的微生物，并降解水体中污染物质，COD及NH3-N降解率达到70％，微生物系统培养成熟。
(3)继续运行至达到V类水体：
微生物系统培养成熟后，继续运行2个月后，COD降解至40mg/L以下，NH3-N降解至2mg/L以下，DO达到2mg/L以上，水体整体环境质量达到V类水体标准。
(4)构建水生态系统：
在达到V类水体的基础上，在河道构建健康完善的水生态系统，包括沉水植被系统(比如轮叶黑藻、苦草、狐尾藻、龙须眼子菜等)、挺水浮叶植被系统(比如荷花、茭白、水烛、香蒲、伞草等)和水生动物系统(比如乌鳢、鳜鱼、鲢鱼、鳙鱼、萝卜螺、环棱螺、河蚌等)。
(5)最终达到IV类水体：
水生态系统构建完成后，继续运行3-5个月，通过自然曝气丰富微生物菌群，充分发挥其自净能力，水体逐渐恢复健康、稳定、平衡的河道水生态系统，水质最终达到IV类水体标准：pH＝6-9，DO≥3mg/L，水温＝8-25℃，COD≤30mg/L，NH3-N≤1.5mg/L。
本发明的原位处理方法与现有流域水环境治理技术相比优点为：
(1)采用原位处理技术，无占地，能耗与控源截污建设污水处理设施相当或更低。
(2)水体底部曝气，底泥原位消耗，有利于底质改良，大大减少了清淤投资或是避免了清淤。
(3)曝气系统的动力设备可只用一台鼓风机，能耗低，维护管理简单，并且用太阳能供电也更节能。
(4)曝气采用间歇曝气方式，降低能耗的同时达到强化脱氮除磷的效果。
(5)通过自然曝气丰富微生物菌群，水质处理效果好。
(6)构建水生态系统，充分发挥水体自净能力，防治水体富营养化。
(7)自动化运行，管理方便，可实现无人值守。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。