一种底泥受氮磷营养盐污染水体泥水共治系统的制作方法

本发明涉及水体环保治理，具体涉及一种底泥受氮磷营养盐污染水体泥水共治系统。

背景技术：

1、随着水环境治理工作的开展，水体外源污染物正逐渐被阻断，由污染底泥引起的内源污染问题日益突出。水体内源污染治理正日益成为水环境污染治理的重要内容。底泥污染治理技术主要有异位治理和原位治理。异位治理主要是将受污染底泥采用清淤的方式将污染物随底泥一同清除。该技术具有工程量大、成本高、底泥处理处置困难、施工时间受水体水位制约、施工时会降低水体行洪能力、对水生生物赖以生存的底泥环境造成较大扰动进而影响水体生态系统修复。受制于异位治理技术的弊端，原位治理技术应运而生。原位治理技术主要包含底泥原位掩蔽技术、化学和微生物菌剂施用、水体生态修复。原位掩蔽技术会增大底泥体量，减少水体防洪库容，污染物仍未得到去除。化学和微生物菌剂修复技术在投加量少时效果不佳，投加量多时破坏原有的生态系统，引起生物死亡、生态系统破坏。水体生态修复技术因具有污染治理成本低、环境扰动小、不影响水体防洪库容、不引入新的污染物、有利于水生生态系统恢复的优点，因此，成为底泥污染治理的重要手段。

2、水体生态修复底泥治理技术主要通过修复水体基质环境、引入沉水植物、引入水生动物等促进水生生态系统结构构建从而利用沉水植物根系吸收、微生物活性增加实现底泥污染物的去除。已有水体生态修复技术主要是在具备沉水植物种植条件的污染底泥中直接种植沉水植物、投放水生动物等。然而，其在应用中却存在如下问题：(1)仅依靠水生生态系统自然形成的食物网的污染物去除作用，底泥污染治理缓慢且效果差；(2)沉水植物位于水下，种植和运维时需要水下作业，操作困难；(3)沉水植物生长需要充足的光照，水位太高或者水体浊度太大均会影响光在水体中的传播，太阳辐射时间短的深秋、冬、初春季节不能为沉水植物提供充足的光照，这些均会影响沉水植物生长，进而影响水生生态系统构建，因此，目前底泥生态修复技术不能应用于水深太深或水体浊度大的水体底泥污染治理，其在深秋、冬、初春季节的治理效果也会大大降低甚至没有效果。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种底泥受氮磷营养盐污染水体泥水共治系统，能够解决现有技术中存在的污染治理缓慢且效果差、操作和运维困难、受限于水体水深和水体浊度条件、受季节变化影响的问题，同时具有就运维成本低、低碳甚至固碳的优势。

2、为实现上述目的，本发明提供一种底泥受氮磷营养盐污染水体泥水共治系统，包括水下治理装置、漂浮装置、锚固装置和供电装置；所述水下治理装置包括支撑架体、沉水植物种植机构、菌培养机构和光源机构，所述支撑架体用于安放在水体底面上，所述沉水植物种植机构包括安装于支撑架体的植株固定床、以及种植在植株固定床上的沉水植物，所述菌培养机构安装于支撑架体，且包括菌培养生物填料；所述光源机构包括若干安装在植株固定床上发光灯管，所述发光灯管发出的光能够照射到沉水植物和菌培养生物填料；所述漂浮装置包括气袋、充气管和充气机构，所述气袋安装在支撑架体上，所述充气机构设置在水面之上，所述充气管连接气袋和充气机构；所述锚固装置与支撑架体相连，并锚固支撑架体在水平方向上的位置；所述供电装置设置在水面之上，且分别与光源机构和充气机构都电连接并进行供电。

3、进一步地，所述沉水植物种植机构的植株固定床为网状结构，且由悬挂式立体弹性生物填料编织而成。

4、进一步地，所述沉水植物种植机构的沉水植物的品种包括眼子菜、苦草和狐尾藻。

5、进一步地，所述菌培养机构的菌培养生物填料中培养有微生物，且微生物类型包括光合细菌、硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化菌、聚磷菌和氨化细菌。

6、进一步地，所述光源机构的发光灯管竖向设置，且竖向长度为40-80cm，光强为4000-8000lux，所述发光灯管为多个，且以植株固定床的中心为圆心环形均匀分布，相邻灯管距离为0.5～1m。

7、进一步地，所述光源机构还包括设置植株固定床上的光敏传感器。

8、进一步地，所述植株固定床的中心点和边缘处设有光敏传感器，任意相邻两个发光灯管的正中间设有光敏传感器。

9、进一步地，所述供电装置包括太阳能光伏板和蓄电池，所述太阳能光伏板和蓄电池之间设有电线进行连接，所述光源机构和充气机构通过电线与蓄电池相连。

10、进一步地，所述锚固装置包括固定桩和连接件，所述固定桩固定在水体底部或者岸边的土体中，所述连接件连接固定桩和支撑架体。

11、进一步地，所述连接件为连接套，所述连接套与支撑架体固定连接，所述连接套套装在固定桩上并能够上下移动。

12、如上所述，本发明涉及的底泥受氮磷营养盐污染水体泥水共治系统，具有以下有益效果：

13、1、利用定向选择培养的高效底泥降解微生物、根系发达的单一沉水植物构建人工水生生态系统食物链，减少同级营养级间物种竞争，提高不同营养级在氮磷污染物降解转化中的分工与合作，提高污染物去除效率，并通过人为布设光源，强化微生物和沉水植物的生长和代谢速率，进一步提高污染物的去除效率，从而可大大提高底泥氮磷污染物的治理效果和速度。

14、2、利用漂浮装置实现水下治理装置的自动沉浮，便于沉水植物的种植和运维，便于菌培养机构的定期更新，解决了水生生态系统水下种植和运维困难的问题，还能够确保沉水植物、微生物系统保持高效运行，进一步保证了底泥氮磷污染治理效果。

15、3、通过布设人工光源为光合细菌、沉水植物提供生长所需光照，降低了水生生态系统构建对太阳光的依赖，进而解决水生生态系统底泥修复技术受底泥深度、水体浊度的局限问题，大大提高了水生生态系统底泥修复技术的适用范围。同时，实现水生生态系统底泥修复技术对底泥的治理不受季节影响，进一步提高水生生态系统底泥修复技术对底泥氮磷污染治理效果。

16、4、利用太阳能供电，沉水植物可高效固碳，且设备可以重复使用，运维成本低，实现底泥的低碳甚至固碳治理及装置的随用随放、多次循环利用。

技术特征：

1.一种底泥受氮磷营养盐污染水体泥水共治系统，其特征在于：包括水下治理装置(1)、漂浮装置(2)、锚固装置(3)和供电装置(4)；所述水下治理装置(1)包括支撑架体(13)、沉水植物种植机构(11)、菌培养机构(12)和光源机构(13)，所述支撑架体(13)用于安放在水体底面上，所述沉水植物种植机构(11)包括安装于支撑架体(13)的植株固定床(111)、以及种植在植株固定床(111)上的沉水植物(112)，所述菌培养机构(12)安装于支撑架体(13)，且包括菌培养生物填料；所述光源机构(13)包括若干安装在植株固定床(111)上发光灯管(131)，所述发光灯管(131)发出的光能够照射到沉水植物(112)和菌培养生物填料；所述漂浮装置(2)包括气袋(21)、充气管(22)和充气机构(23)，所述气袋(21)安装在支撑架体(13)上，所述充气机构(23)设置在水面之上，所述充气管(22)连接气袋(21)和充气机构(23)；所述锚固装置(3)与支撑架体(13)相连，并锚固支撑架体(13)在水平方向上的位置；所述供电装置(4)设置在水面之上，且分别与光源机构(13)和充气机构(23)都电连接并进行供电。

2.根据权利要求1所述的底泥受氮磷营养盐污染水体泥水共治系统，其特征在于：所述沉水植物种植机构(11)的植株固定床(111)为网状结构，且由悬挂式立体弹性生物填料编织而成。

3.根据权利要求1所述的底泥受氮磷营养盐污染水体泥水共治系统，其特征在于：所述沉水植物种植机构(11)的沉水植物(112)的品种包括眼子菜、苦草和狐尾藻。

4.根据权利要求1所述的底泥受氮磷营养盐污染水体泥水共治系统，其特征在于：所述菌培养机构(12)的菌培养生物填料中培养有微生物，且微生物类型包括光合细菌、硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化菌、聚磷菌和氨化细菌。

5.根据权利要求1所述的底泥受氮磷营养盐污染水体泥水共治系统，其特征在于：所述光源机构(13)的发光灯管(131)竖向设置，且竖向长度为40-80cm，光强为4000-8000lux，所述发光灯管(131)为多个，且以植株固定床(111)的中心为圆心环形均匀分布，相邻灯管距离为0.5～1m。

6.根据权利要求5所述的底泥受氮磷营养盐污染水体泥水共治系统，其特征在于：所述光源机构(13)还包括设置植株固定床(111)上的光敏传感器(132)。

7.根据权利要求6所述的底泥受氮磷营养盐污染水体泥水共治系统，其特征在于：所述植株固定床(111)的中心点和边缘处设有光敏传感器(132)，任意相邻两个发光灯管(131)的正中间设有光敏传感器(132)。

8.根据权利要求1所述的底泥受氮磷营养盐污染水体泥水共治系统，其特征在于：所述供电装置(4)包括太阳能光伏板(41)和蓄电池(42)，所述太阳能光伏板(41)和蓄电池(42)之间设有电线(43)进行连接，所述光源机构(13)和充气机构(23)通过电线(43)与蓄电池(42)相连。

9.根据权利要求1所述的底泥受氮磷营养盐污染水体泥水共治系统，其特征在于：所述锚固装置(3)包括固定桩(31)和连接件(32)，所述固定桩(31)固定在水体底部或者岸边的土体中，所述连接件(32)连接固定桩(31)和支撑架体(13)。

10.根据权利要求9所述的底泥受氮磷营养盐污染水体泥水共治系统，其特征在于：所述连接件(32)为连接套，所述连接套与支撑架体(13)固定连接，所述连接套套装在固定桩(31)上并能够上下移动。

技术总结
本发明涉及一种底泥受氮磷营养盐污染水体泥水共治系统，包括水下治理装置、漂浮装置、锚固装置和供电装置；所述水下治理装置包括支撑架体、沉水植物种植机构、菌培养机构和光源机构，所述沉水植物种植机构植株固定床和沉水植物，所述菌培养机构安装于支撑架体，包括菌培养生物填料；所述光源机构包括若干安装在植株固定床上发光灯管，且能够照射到沉水植物和菌培养生物填料；所述漂浮装置包括气袋、充气管和充气机构，所述气袋安装在支撑架体上，所述充气机构设置在水面之上，所述充气管连接气袋和充气机构；所述锚固装置用于锚固支撑架体在水平方向上的位置；所述供电装置设置在水面之上，向光源机构和充气机构进行供电。

技术研发人员：张婷,郭亚丽,王文昕,方宁,陈浩,叶建锋,周维奇
受保护的技术使用者：上海勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/12