[0001]
本发明涉及一种潮汐河道水质提升方法及水质提升系统，属于水处理技术领域。
背景技术：
[0002]
目前威胁城市河道水环境的主要问题是营养盐和有机物污染严重，通过对水体进行总磷、总氮、悬浮物、浊度、溶解氧、化学需氧量(cod)等项目的监测发现，大部分河道内的水质指标普遍为劣v类，水体污染严重。特别是多支流汇合河道或入海口河道，如珠江口河道还面临盐度变化大、草食性鱼类和螺类难控、水位变化大的问题。
[0003]
对河道水体污染的传统治理技术包括过滤、曝气、建造湿地、种植水生植物等。过滤技术是用于景观水体水质保障的重要技术，可以去除颗粒性物质、藻类等，但能耗大且不能去除水体中溶解性的污染物质，对降低水质作用有限；曝气技术是利用水体中好氧菌的作用去除有机物和营养盐，但需要依赖水体自然生物结构，去除效率低下且能耗较大；建造湿地能够去除水体中的部分有机物和营养元素，但是占地面积较大，投资成本高；种植水生植物（一般是沉水植物）可以稳定水体，增加溶氧，将营养物质转移至植物体内增加景观水体的美感，是维持水质的较好方法，但处理能力受季节、温度等制约因素影响较大。
[0004]
多支流汇合河道或入海口河道（如珠江口河道），通常存在以下几个特点：（1）部分河道截污不彻底；（2）部分河涌底泥淤积严重；（3）初雨污染严重，部分河道雨污分流不彻底；（4）小型杂食性鱼类和福寿螺对沉水植物的破坏严重；（5）潮汐河道带来的水位变化大、流速快、有盐度变化，部分河道驳岸或河底硬化严重。这些因素导致了传统的河道水体污染治理技术在多支流汇合河道或入海口河道难以取得良好的治理效果。
技术实现要素：
[0005]
为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种潮汐河道水质提升方法及水质提升系统，水体污染治理及水质提升效果好，污染治理及水质提升主要采用生物作用，能耗少，成本低。
[0006]
本发明实现上述目的的技术方案是：一种潮汐河道水质提升方法，依次包括以下步骤：1）强化浮游藻类生物处理：通过接种藻种等，维持水体内适于相应藻类繁殖的条件，使相应浮游藻类大量繁殖，利用藻类的直接生物效应和间接作用，大幅度减少水体中的氮磷及其他污染物/杂质；2）强化絮凝：采用投加絮凝剂实现水体中微生物体、颗粒物/胶体及有机污染物的絮凝，进而沉淀分离；3）水质稳定：通过沉淀和/或水生植物的吸附、吸收和分解等效应，进一步实现颗粒物、污染物在水体中的分离和转化，提高水质，实现水质稳定。
[0007]
所述强化浮游藻类生物处理、所述强化絮凝和所述水质稳定在所述河道内沿水流方向依次分段进行。
[0008]
优选的，用于强化浮游藻类生物处理的浮游藻类生物可以依据水质和水中污染物状况选择，例如，通常可以为硅藻门、绿藻门或蓝藻门中的一种或多种。
[0009]
优选的，所述浮游藻类生物为或部分为（特别是主要为）具有自絮凝能力的浮游藻类生物。
[0010]
所述浮游藻类生物可以采用种子藻液均匀撒播的方式播种在所述河道内，种子藻液的藻类密度优选为10
5-7
个/l。
[0011]
优选的，用于强化絮凝的絮凝剂为有机絮凝剂和/或无机絮凝剂。
[0012]
优选的，用于水质稳定的区域内种植有水生植物。
[0013]
优选的，所述水生植物为沉水植物、挺水植物。
[0014]
优选的，所述水生植物种植在河床上和/或种植在浮岛上。
[0015]
优选的，在用于强化浮游藻类生物处理的区域接种浮游藻类生物。
[0016]
优选的，在用于强化浮游藻类生物处理的区域对水体进行持续或间歇性曝气。通过向水体曝气，不仅为藻类提供有利的生长条件，避免因溶解氧过度消耗导致的水质恶化，还能够强化好氧生化作用，为好氧微生物的代谢繁殖提供良好的条件，使水体中好氧微生物的大量繁殖，使所述强化浮游藻类生物处理成为在强化好氧生化条件下的强化浮游藻类生物处理，通过好氧微生物与藻类生物的协同作用，进一步提高对水体的生化净化作用，曝气量依据实际需要，维持水体中好氧微生物足够的浓度及活性，以形成明显的好氧生化效果；优选的，用于 强化浮游藻类生物处理的区域与用于絮凝沉淀的区域之间留有过渡区间，用于浮游藻类生物的自絮凝沉淀，并可用于水质观测。
[0017]
优选的，用于强化絮凝的区域与用于水质稳定的区域之间留有过渡区间，用于藻类和颗粒物质的缓冲沉淀，并可用于水质观测。
[0018]
一种潮汐河道水质提升系统，包括河道，所述河道设有沿水流方向依次分布的强化浮游藻类生物处理段、强化絮凝段和水质稳定段，所述强化浮游藻类生物处理段的水体中播种有浮游藻类生物，所述强化絮凝段的水体中添加有絮凝剂，所述水质稳定段的水体中种植有水生植物和/或设有生态浮岛。
[0019]
优选的，所述强化浮游藻类生物处理段的底部铺设有曝气管道。
[0020]
优选的，所述强化浮游藻类生物处理段与所述强化絮凝段之间为第一缓冲段，所述第一缓冲段用于藻类生物的自絮凝沉淀。
[0021]
优选的，所述强化絮凝段与所述水质稳定段之间留有第二缓冲段，所述第二缓冲段用于藻类生物和颗粒物质的缓冲沉淀。
[0022]
本发明的有益效果是：本发明利用浮游藻类生物的营自养能力及其他效应削减河道水体中的溶解性营养盐及其他污染物，再利用絮凝剂的絮凝作用沉淀水体中的浮游藻类生物和悬浮的颗粒物质，最后利用水生植物稳定水质。通过在水流区域（包括河流区域及其他水流区域，统称河道）内营造小型生态系统的方式，利用生物作用实现对水体污染的治理和水质的提升，相比于传统的水体污染治理技术，无需专用设备设施的介入即可实现对水体污染的原位治理，水体中的溶解性营养盐及有机/无机颗粒物削减效果好、去除效率高，治理过程能耗少，施工成本及维护成本低，尤其适用于淤泥厚度较小的硬化或半硬化潮汐河道内的水质提升。
附图说明
[0023]
图1是本发明的水质提升系统的结构示意图。
具体实施方式
[0024]
本发明公开了一种潮汐河道水质提升方法，依次包括以下步骤：1）采用浮游藻类生物削减河道内水体中的溶解性营养盐等，如氨氮、硝态氮、磷酸盐等；2）采用絮凝剂削减水体中的藻类生物和悬浮的颗粒物质（如cod、tn、tp和无机悬浮颗粒等）；3）采用水生植物稳定水质。
[0025]
所述强化浮游藻类生物处理、所述强化絮凝和所述水质稳定在所述河道内沿水流方向依次分段进行。
[0026]
所述浮游藻类生物优选为硅藻门、绿藻门或蓝藻门植物中的一种或多种，所述硅藻门植物优选为小环藻属、舟形藻属、脆杆藻属或针杆藻属等植物，所述绿藻门植物优选为栅藻属、小球藻属或纤维藻属等植物，所述蓝藻门植物优选为颤藻属或螺旋藻属等植物。
[0027]
所述浮游藻类生物优选采用具有自絮凝能力的藻类生物，以使在实施所述强化絮凝之前，部分或全部所述浮游藻类生物能够自絮凝沉淀，以减轻所述强化絮凝中的所述絮凝剂的用量和水质净化负荷。
[0028]
所述浮游藻类生物通常可以采用种子藻液均匀撒播的方式播种在所述河道内，种子藻液的密度优选为10
5-7
个/l。
[0029]
所述絮凝剂可以采用有机絮凝剂，如聚丙烯酰胺（pam），也可以采用无机絮凝剂，如聚合铁盐。
[0030]
所述水生植物优选为沉水植物、挺水植物或在浮岛上种植的植物。
[0031]
在所述强化浮游藻类生物处理中优选对水体进行持续或间歇性曝气，以提高水体内的溶解氧含量，提高所述浮游藻类生物对溶解性营养盐的削减作用。同时为好氧微生物的代谢和繁殖提供了良好的条件，不仅避免了水质因缺氧而恶化，而且强化了好氧微生物的生化净化作用，特别是好氧微生物与浮游藻类生物的协同生物净化作用。初步的研究显示，可以依据水体的污染特性适应的浮游藻类，除了人们所熟知的对氮磷的利用外，这些藻类还能够对降解一定的有机污染物并将其用作营养物质（碳源），而好氧微生物的生化作用，不仅能够有效地降解和消除有机污染物，而且通过对有机污染物的降解，大幅度减弱或消除高浓度有机污染物对藻类的毒害作用，提高藻类对有机污染物的适应能力和利用水平，有机污染物转换为藻类的活性生物体后，基本上不再消耗溶解氧，不与水中有机污染物（这里指水体中除藻类生物质外的有机污染物，下同）争夺溶解氧和好氧微生物的生化作用，而藻类对萘等部分难以生化的有机污染物的降解也有利于好氧微生物对这类污染物的分解，由此形成好氧微生物与浮游藻类生物的相互促进和协同作用，明显地提高了对水体中污染物的分离和分解效果。另外，大量繁殖的藻类对污染物的吸附也明显地有利于减少水中污染物。依据申请人的实验，通过曝气维持好氧条件，在同时存在足够的相关藻类和好氧生化作用的情形下，相较于单独的藻类作用和单独好氧生物作用之和而言，藻类和好氧微生物的同时存在可以是水的净化程度明显提高，特别是对某些不很适于藻类繁殖的污
水，通过曝气强化好氧生化（必要时可以投加好氧微生物菌种，例如，具有活性的好氧污泥）使好氧微生物达到一定的浓度后（特别是启动过程）再投加藻种，可以明显改善藻类的繁殖状况，保持更高的密度。通常，启动过程完成后，在一定的进出水情况下，通常通过适当的曝气就能够维持水体中所需的藻类浓度和微生物浓度，获得良好的水净化效果。
[0032]
优选的，在所述河道内所述强化浮游藻类生物处理的实施段与所述强化絮凝的实施段之间留有间距，用于藻类生物的自絮凝沉淀和水质观测，所述强化絮凝的实施段与所述水质稳定的实施段之间留有间距，用于藻类生物和颗粒物质的缓冲沉淀及水质观测。
[0033]
所述潮汐河道水质提升方法先利用浮游藻类生物的营自养能力削减河道水体中的溶解性营养盐，再利用絮凝剂的絮凝作用沉淀水体中的浮游藻类生物和悬浮的颗粒物质，最后利用水生植物稳定水质。通过在区域内营造小型生态系统的方式，利用生物作用实现对水体污染的治理和水质的提升，相比于传统的水体污染治理技术，无需专用设备设施的介入即可实现对水体污染的原位治理，水体中的溶解性营养盐及有机/无机颗粒物削减效果好、去除效率高，治理过程能耗少，施工成本及维护成本低，尤其适用于淤泥厚度较小（通常不超过30cm）的硬化或半硬化、三面光或两面光潮汐河道内的水质提升。对磷的浓度范围为0-10mg/l，ph值为6.0-8.5，无异味，含金、银、汞等重金属离子微量，含苯、酚、醚等有机污染物少量的河道水质提升效果最佳。
[0034]
参见图1，本发明的水质提升系统应用所述潮汐河道水质提升方法，包括河道1，所述河道（全段河道或部分河道）内沿水流方向依次分为强化浮游藻类生物处理段2、强化絮凝段3和水质稳定段4，所述强化浮游藻类生物处理段的水体中播种有浮游藻类生物5，所述强化絮凝段的水体中添加有絮凝剂（可以通过絮凝剂添加设备持续或间歇性添加絮凝剂），所述水质稳定段的水体中种植有水生植物6或建设有生态浮岛。所述河道的上游来水首先进入所述强化浮游藻类生物处理段，利用所述浮游藻类生物的营自养能力削减水体中的溶解性营养盐，然后含有浮游藻类生物的较高浓度的水流入所述强化絮凝段，利用所述絮凝剂的絮凝作用沉淀水体中的浮游藻类生物和悬浮的颗粒物质，最后经所述强化絮凝段处理后的水流入所述水质稳定段，利用所述水生植物稳定水质，出水自然留出所述水质稳定段。
[0035]
所述强化浮游藻类生物处理段的河底和/或驳岸（通常为常水位以下的驳岸，优选为靠近河底的驳岸）上优选铺设有曝气管道7，通过所述曝气管道持续或间歇性向所述强化浮游藻类生物处理段内曝气，以提高水体内的溶解氧含量，提高所述浮游藻类生物对溶解性营养盐的削减作用。
[0036]
所述强化浮游藻类生物处理段与所述强化絮凝段之间优选留有间距，构成用于藻类生物的自絮凝沉淀和水质观测的第一缓冲段8，即从所述强化浮游藻类生物处理段留出的水先流入所述第一缓冲段，在所述第一缓冲段内进行藻类生物的自絮凝沉淀后再流入所述强化絮凝段。所述强化絮凝段与所述水质稳定段之间优选留有间距，构成用于藻类生物和颗粒物质的缓冲沉淀及水质观测的第二缓冲段9，即从所述强化絮凝段留出的水先流入所述第二缓冲段，在所述第二缓冲段内进行藻类生物和颗粒物质的缓冲沉淀后再流入所述水质稳定段。
[0037]
所述强化絮凝段和所述第二缓冲段内优选设有用于回收沉淀物的水下沉淀物回收装置或设施，所述第一缓冲段内可以设有或不设有用于回收沉淀物的水下沉淀物回收装置或设施，所述水下沉淀物回收装置或设施可以采用现有技术下任意适于在水下回收沉淀
物的装置或设施。
[0038]
所述河道内的各段的长度可以根据河道水质情况灵活划分。
[0039]
实施例1：针对两面光河道，水流速度小于0.1m/s的劣v类水体。所述强化浮游藻类生物处理段采用密度为106个/l的栅藻种子藻液进行喷洒，同时进行水下曝气。所述强化絮凝段添加聚合三氯化铁（无机絮凝剂），在所述强化絮凝段和所述第二缓冲段对沉淀物定期进行回收。所述水质稳定段种植苦草（沉水植物），种植密度为5-20株/m2。
[0040]
实施例2：针对两面光河道，水流速度大于0.1m/s的劣v类水体。所述强化浮游藻类生物处理段采用密度为105个/l的颤藻种子藻液进行喷洒。所述强化絮凝段添加聚合三氯化铁（无机絮凝剂），在所述强化絮凝段和所述第二缓冲段对沉淀物定期进行回收。所述水质稳定段种植眼子菜（沉水植物），种植密度为5-10株/m2。
[0041]
实施例3：针对三面光河道，水流速度小于0.1m/s的劣v类水体。所述强化浮游藻类生物处理段采用密度为106个/l的小环藻种子藻液进行喷洒，同时进行水下曝气。所述强化絮凝段添加聚丙烯酰胺（pam，有机絮凝剂），在所述强化絮凝段和所述第二缓冲段对沉淀物定期进行回收。所述水质稳定段采用石笼种植香蒲（挺水植物），石笼内的种植密度为5-20簇/m2，石笼紧靠驳岸。
[0042]
实施例4：针对三面光河道，水流速度大于0.1m/s的劣v类水体。所述强化浮游藻类生物处理段采用密度为106个/l的小球藻种子藻液进行喷洒，同时进行水下曝气。所述强化絮凝段添加聚丙烯酰胺（pam，有机絮凝剂），在所述强化絮凝段和所述第二缓冲段对沉淀物定期进行回收。所述水质稳定段采取石笼种植再力花（挺水植物），石笼内的种植密度为5-10簇/m2，石笼紧靠驳岸。
技术特征：
1.一种潮汐河道水质提升方法，其特征在于包括以下步骤：1）强化浮游藻类生物处理；2）强化絮凝；3）水质稳定，所述强化浮游藻类生物处理、所述强化絮凝和所述水质稳定在所述河道内沿水流方向依次分段进行。2.如权利要求1所述的潮汐河道水质提升方法，其特征在于用于强化浮游藻类生物处理的浮游藻类生物为硅藻门、绿藻门或蓝藻门中的一种或多种。3.如权利要求2所述的潮汐河道水质提升方法，其特征在于所述浮游藻类生物为或部分为具有自絮凝能力的浮游藻类生物。4.如权利要求3所述的潮汐河道水质提升方法，其特征在于用于强化絮凝的絮凝剂为有机絮凝剂和/或无机絮凝剂。5.如权利要求4所述的潮汐河道水质提升方法，其特征在于用于水质稳定的区域内种植有水生植物，所述水生植物为沉水植物和/或挺水植物，所述水生植物种植在河床上和/或种植在浮岛上。6.如权利要求5所述的潮汐河道水质提升方法，其特征在于在用于强化浮游藻类生物处理的区域接种浮游藻类生物并对水体进行持续或间歇性曝气。7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的潮汐河道水质提升方法，其特征在于用于 强化浮游藻类生物处理的区域与用于絮凝沉淀的区域之间留有过渡区间，用于浮游藻类生物的自絮凝沉淀，用于强化絮凝的区域与用于水质稳定的区域之间留有过渡区间，用于藻类和颗粒物质的缓冲沉淀。8.一种潮汐河道水质提升系统，其特征在于包括河道，所述河道设有沿水流方向依次分布的强化浮游藻类生物处理段、强化絮凝段和水质稳定段，所述强化浮游藻类生物处理段的水体中接种有浮游藻类生物，所述强化絮凝段的水体中添加有絮凝剂，所述水质稳定段种植有水生植物和/或设有生态浮岛。9.如权利要求8所述的潮汐河道水质提升系统，其特征在于所述强化浮游藻类生物处理段的底部铺设有曝气管道。10.如权利要求9所述的潮汐河道水质提升系统，其特征在于所述强化浮游藻类生物处理段与所述强化絮凝段之间为第一缓冲段，所述第一缓冲段用于藻类生物的自絮凝沉淀，所述强化絮凝段与所述水质稳定段之间留有第二缓冲段，所述第二缓冲段用于藻类生物和颗粒物质的缓冲沉淀。
技术总结
本发明涉及一种潮汐河道水质提升方法及水质提升系统，所述方法包括沿水流方向依次分段进行的以下步骤：1）强化浮游藻类生物处理；2）强化絮凝；3）水质稳定。所述系统包括沿水流方向依次设置的强化浮游藻类生物处理段、强化絮凝段和水质稳定段。本发明通过在区域内营造小型生态系统的方式，利用生物作用实现对水体污染的治理和水质的提升，无需专用设备设施的介入即可实现对水体污染的原位治理，水体中的溶解性营养盐及有机/无机颗粒物削减效果好、去除效率高，治理过程能耗少，施工成本及维护成本低，尤其适用于淤泥厚度较小的硬化或半硬化潮汐河道内的水质提升。化潮汐河道内的水质提升。化潮汐河道内的水质提升。
技术开发人、权利持有人：吴世凯 李杰 李小艳 张慧鹏 陈雪 马腾 崔馨戈 徐灵枝 刘媛媛 肖莞生 张云 张翼鸣 魏筱彬 王睿智 崔维强 李丽娜 王静 陈传禄
