专利名称：高新重污染支流口多层植物带水质原位净化技术
技术领域：
本发明涉及的是一种适用于支流河道正常水位条件下，水量较小且没 有航运要求的重污染支流口多层植物带水质原位净化方法，属于河流水体水质净化与生态 修复技术领域。
背景技术：
近年来，由于城市化进程加快和工农业发展，河湖水体污染加剧，一些水体甚至丧 失了应有的生态功能，极大阻碍了人类社会的进步和人民生活质量的提高。目前全国范围 内地表水体水质特征是干流水质好于支流，水库好于湖泊，湖泊好于河道，山区水体好于 平原河网。河道地表水环境污染的现状为河网干流水质基本良好，支流河道、中小河流污 染突出；城市河流有机污染严重，普遍出现水体黑臭现象；市郊小城镇河网水质急剧恶化， 已成为新的水环境污染中心。众多专家学者的研究发现，目前我国支流水体污染主要体现在三个方面，一是化 肥农药的施用使得农田沟渠排水水质较差，进而导致农田排水入河支流口水体污染严重； 二是农村生活污水以及家禽粪便导致农村村庄支流河道水污染严重；三是城市生活污水以 及部分工业点源污染的排放导致入干流的城市支流河道水质较差。支流河道水体污染防治 是改善大江大河水环境的重要方面，研发重污染支流口水体水质净化技术迫在眉睫。
发明内容
本发明提出的是一种适用于支流河道正常水位条件下，水量较小且没有航运要求 的重污染支流口多层植物带水质原位净化方法，其目的是利用多层石笼的过滤和微生物作 用，以及形成的挺水植物带及石笼之间的沉水植物吸收、吸附、降解污染物，改善流入干流 河道的支流水体水质，并逐步改善重污染支流口的生态环境。本发明的技术解决方案重污染支流口多层植物带水质原位净化方法，其特征是 (1)采用Φ6钢筋与钢丝制作成直径Im左右的石笼框架，石笼框架一端密封，另一端可活 动呈圆柱形状，长度根据拟净化支流口具体施工地点河宽决定，石笼框架直径也可根据拟 净化支流口水深进行调整；( 石笼框架在工厂制作完成，在施工现场向石笼框架中添加 Φ 100 200块石，并在石笼框架的块石空隙间适当添加一些拟净化支流当地的砾石与土 壤，在土壤中插种芦苇与菖蒲等挺水植物根系，然后将石笼的活动端密封，石笼体制作完 成；(3)施工时，1)将制作好的石笼体用木桩固定于拟净化支流口的横断面，根据实际要求 可组合固定多条石笼体形成多层石笼组合装置，具体施工时沿支流纵向每隔5 IOm固定 一条石笼体于支流横断面；幻在石笼体两侧抛石加固，随着石笼体上挺水植物的生长，水 体通过石笼内块石与土壤的过滤、以及在其表面形成的微生物膜降解作用和石笼体上生长 的挺水植物吸收、根系吸附作用得到净化，水体透明度得到提高，溶解氧得到增加；3)此时 在两条石笼中间栽种苦草、菹草、伊乐藻等常见沉水植物，形成以多条石笼体及其上挺水植 物带为主、石笼间沉水植物带为辅的多层植物带水质原位净化系统。本发明的优点与效果在于(1)利用本发明净化重污染支流口水体水质时，以多条石笼体及其上挺水植物带为主、石笼间沉水植物带为辅的多层植物带水质原位净化系统 成型后，逐渐形成“多层植物带一基质一微生物”综合处理系统，通过基质截留、微生物降 解、植物吸收、根系吸附等物理化学和生物作用逐步净化重污染支流水体水质，改善支流口 水环境，为汇入干流水质质量提供有效地保障。( 本发明在石笼体上种植挺水植物，石笼 间种植沉水植物，形成多层植物带。选种常见的挺水植物如芦苇、菖蒲、美人蕉、水芹、灯心 草等，不仅对水质有很好的净化作用，而且生长快、产量高，能带来一定得经济效益，有的耐 寒性强四季常绿如水芹、灯心草和菖蒲等，并且通过搭配种植可达到良好的景观效果。挺水 植物不仅对富营养化水体净化作用显著，而且对重金属也有一定的吸收作用，我国典型平 原河网区中小河流因受工农业污染重金属污染问题日益严重，在此背景下本发明的优点更 加明显。选种常见的沉水植物如苦草、菹草、黄丝草、伊乐藻等具有较强的清污能力，耐寒性 强。( 形成的多层植物带光合作用强，能为微生物、鱼类、两栖类等生物提供所需的氧气， 丛生的多层植物带也为两栖类生物、鱼类等水生生物提供了丰富的食物来源与良好的栖息 环境，错落有致的植物带不仅景观性增强，而且可增加物种多样性，逐步改善支流口生态系 统。(4)本发明使用的石笼体造价低廉，可实现工厂化生产，不受时间、季节、气候、场地等 施工条件的限制，并且施工简单，可实现机械化操作。本发明适用于支流河道正常水位条件 下，水量较小且没有航运要求的重污染水体，当有较大洪水时，石笼装置阻水面较小，不影 响泄洪要求。
附图1是重污染支流口多层植物带水质原位净化工程平面布置示意图。附图2是重污染支流口多层植物带水质原位净化工程剖面示意图。附图3是石笼体剖面图。图中1是Φ 6钢筋，2是钢丝，3是石笼框架，4是净化支流口，5是块石，6是砾石 与土壤，7是挺水植物根系，8是石笼体，9是挺水植物带，10是木桩，11是抛石，12是挺水植 物，13是沉水植物，14是挺水植物带。
具体实施例方式对照附图1、2、3，重污染支流口多层植物带水质原位净化方法，1)采用Φ6钢筋1 与钢丝2制作成直径Im左右，一端密封另一端可活动的圆柱形石笼框架3，长度根据拟净 化支流口具体施工地点河宽决定，石笼框架直径也可根据拟净化支流口水深进行调整；2) 石笼框架3在工厂制作完成，在施工现场向石笼框架3中添加Φ 100 200块石5，并在石 笼框架的块石空隙间适当添加一些拟净化支流当地的砾石与土壤6，在土壤中插种芦苇与 菖蒲等挺水植物根系7，然后将石笼的活动端密封，石笼体8制作完成(图幻。注意挺水植 物带9形成后植物生长密度应不影响河道正常的行洪要求。施工时，1)将制作好的石笼体 用木桩10固定于拟净化支流口 4的横断面，根据实际要求可组合固定多条石笼体形成多层 石笼组合装置，具体施工时沿支流纵向每隔5 IOm固定一条石笼体于支流横断面；2)在 石笼体两侧抛石11加固。随着石笼体上挺水植物的生长，水体通过石笼内块石与土壤的过 滤、以及在其表面形成的微生物膜降解作用和石笼体上生长的挺水植物12吸收、根系吸附 等作用得到净化，水体透明度得到提高，溶解氧得到增加；幻此时在两条石笼中间栽种苦草、菹草、伊乐藻等常见沉水植物13，形成以多条石笼体及其上挺水植物带14为主、石笼间 沉水植物带为辅的多层植物带水质原位净化系统。以多条石笼体及其上挺水植物带为主、石笼间沉水植物带为辅的多层植物带水质 原位净化系统成型后，石笼内块石、砾石与土壤等基质和挺水植物根系表面将生长大量微 生物并构成生物膜，并结合石笼间生长的沉水植物，形成“多层植物带一基质一微生物”综 合处理系统。当支流水体通过石笼多层植物带净化系统后，河水中的固体悬浮物被块石、 砾石和土壤及植物根系阻挡截留；有机质通过生物膜的吸附及同化、异化作用而得以清除； 植物根区作用和支流口水位的变化使得石笼体中的生物膜保持“厌氧一好氧”交替运行，保 证了水中的氮、磷不仅能被植物及微生物作为营养成份直接吸收，而且还可以通过硝化、反 硝化作用及微生物对磷的过量积累作用从水中去除，达到净化水中污染物的目的和效果。 并且通过对石笼体中填料进行定期更换和收割植物，最终把污染物从支流水体中彻底清 除。随着挺水植物与沉水植物生长，水体透明度逐渐提高，溶解氧增加，水质改善，为 支流口水生态修复提供了优良的环境基础，形成的多层植物带为两栖类生物、鱼类等水生 生物提供了良好的栖息环境，可逐步改善支流口水环境质量。
权利要求
1.重污染支流口多层植物带水质原位净化方法，其特征是(1)采用Φ6钢筋与钢丝制 作成直径Im左右的石笼框架，石笼框架一端密封，另一端可活动呈圆柱形状，长度根据拟 净化支流口具体施工地点河宽决定，石笼框架直径也可根据拟净化支流口水深进行调整； (2)石笼框架在工厂制作完成，在施工现场向石笼框架中添加Φ100 200块石，并在石笼 框架的块石空隙间适当添加一些拟净化支流当地的砾石与土壤，在土壤中插种芦苇与菖蒲 等挺水植物根系，然后将石笼的活动端密封，石笼体制作完成；C3)施工时，1)将制作好的 石笼体用木桩固定于拟净化支流口的横断面，根据实际要求可组合固定多条石笼体形成多 层石笼组合装置，具体施工时沿支流纵向每隔5 IOm固定一条石笼体于支流横断面；2) 在石笼体两侧抛石加固，随着石笼体上挺水植物的生长，水体通过石笼内块石与土壤的过 滤、以及在其表面形成的微生物膜降解作用和石笼体上生长的挺水植物吸收、根系吸附作 用得到净化，水体透明度得到提高，溶解氧得到增加；幻此时在两条石笼中间栽种苦草、菹 草、伊乐藻等常见沉水植物，形成以多条石笼体及其上挺水植物带为主、石笼间沉水植物带 为辅的多层植物带水质原位净化系统。
2.根据权利要求1所述的重污染支流口多层植物带水质原位净化方法，其特征是以多 条石笼体及其上挺水植物带为主、石笼间沉水植物带为辅的多层植物带水质原位净化系统 成型后，石笼内块石、砾石与土壤等基质和挺水植物根系表面将生长大量微生物并构成生 物膜，并结合石笼间生长的沉水植物，形成多层植物带一基质一微生物综合处理系统，当支 流水体通过石笼多层植物带净化系统后，河水中的固体悬浮物被块石、砾石和土壤及植物 根系阻挡截留；有机质通过生物膜的吸附及同化、异化作用而得以清除；植物根区作用和 支流口水位的变化使得石笼体中的生物膜保持“厌氧一好氧”交替运行，保证了水中的氮、 磷不仅能被植物及微生物作为营养成份直接吸收，或通过硝化、反硝化作用及微生物对磷 的过量积累作用从水中去除，达到净化水中污染物的目的和效果；并且通过对石笼体中填 料进行定期更换和收割植物，最终把污染物从支流水体中彻底清除。
全文摘要
本发明是一种重污染支流口多层植物带水质原位净化方法，其特征在于用φ6钢筋与钢丝制作成直径1m左右的石笼框架，其一端密封，另一端可活动；在石笼框架中添加块石、砾石与土壤，并在土壤中栽种芦苇菖蒲等挺水植物根系，将活动端密封制作成长度根据拟净化支流口河宽决定的石笼体。用木桩将多条石笼体组合固定于拟修复支流口，并抛石压边，在两条石笼体之间栽种苦草伊乐藻等沉水植物，形成以多条石笼体及其上挺水植物带为主、石笼间沉水植物带为辅的多层植物带水质原位净化系统。优点通过基质截留、微生物降解、植物吸收、根系吸附等物理化学和生物作用逐步净化重污染支流水体水质，改善支流口水环境，为汇入干流水质质量提供有效地保障。
文档编号C02F3/34GK102139961SQ201110036659
公开日2011年8月3日 申请日期2011年2月12日 优先权日2011年2月12日
发明者侯俊, 李丽娜, 王沛芳, 王超, 钱进 申请人:河海大学
