一种黑臭水水土水循环生态修复系统技术方案

本发明专利技术属于污水生态修复技术领域，涉及一种黑臭水的水土水循环生态修复装置，主体结构包括水体、砌体、水工建筑侧壁、水泵、水管、布水口和生态体，是水循环过程的自然净化的强化，能够改善水体自然净化的运行稳定性和提高效率：通过水泵的间歇布水形成水循环，水循环过程中，水体中的藻类被土壤层和植被层的表面截留后，受到阳光照射作用和生物分解作用被转化，水体中的营养物质经过土壤层和植被层的截留、吸附和微生物吸附作用得以富集浓缩，有利于微生物降解和植物吸收；水的地面径流和流经砂石层提高溶解氧，微生物和植物作用有利于土壤层恢复透水能力，空气管道、水的地面径流和砂石层的潜流使水体和生态体充氧保持好氧状态。

【技术实现步骤摘要】
一种黑臭水水土水循环生态修复系统
：本专利技术属于污水生态修复
，具体涉及一种黑臭水的水土水循环生态修复装置，基于土壤-微生物-植物生态系统，实现黑臭水的自我修复，适用于感官污染明显、老百姓反映最强烈的垃圾河、黑河、臭河的治污修复。
技术介绍
：城市黑臭水体是指城市建成区内，呈现令人不悦的颜色和(或)散发令人不适气味的水体的统称。城市黑臭水体的整治应按照“控源截污、内源治理；活水循环、清水补给；水质净化、生态修复”的基本技术路线具体实施，其中控源截污和内源治理是选择其他技术类型的基础与前提。黑臭水体主要针对感官性指标，老百姓不需要任何技术手段就能判断。《城市黑臭水体整治工作指南》根据黑臭程度不同，将黑臭水体细分为轻度黑臭和重度黑臭两级：水体透明度在25厘米至10厘米间的，为轻度黑臭；水体透明度小于10厘米的则为重度黑臭。每升水氨氮浓度在8至15毫克的为轻度黑臭，每升水氨氮浓度大于15毫克的为重度黑臭。城市水体黑臭的污染物来源和影响因素比较多，在城市政府层面涉及的管理部门也比较多。很多地方的水体整治存在周期性反复的问题。黑臭水体整治不是“一次性”的，“碧水蓝天”需要地方政府长期的持续性投入，长效机制是周边群众长期满意的基础和前提。列举3例治理黑臭水体的案例：一是杭州后横港河道水生态修复工程：水体富营养严重，在高温季节，容易爆发蓝藻水华，水质检测为劣Ⅴ类，是条黑水河。水体生态修复技术的基本思路：投入食藻虫，消除富营养化水体的蓝绿藻等；再是种植金鱼藻等多类型沉水植物，吸收水中的氮、磷等富营养物质；最后，往河里放入螺、贝、鱼、虾，使河道成为一个完整的、能够自我修复的生态系统。二是东莞麻涌河道：安装原位生态修复喷泉，实现水生态修复。三是临沂解白河的水生态修复：采用水体复氧，构建及强化微生物系统，修复水生植物三步措施。解白河的水体黑臭或异味消除治理的关键是改善水体的溶解氧状态，使水体由低氧、厌氧恢复到正常的好氧状态，抑制水体中厌氧细菌大量繁殖，减少底泥微生物厌氧释放的含硫恶臭气体；构建及强化微生物系统是前期消除黑臭的关键，并且强化后期水质深度净化及保持；修复水生植物是根据水域水深和水质的差异，有区别地构建不同类型的水生植物群落，形成水下森林系统，重构和强化由水生植物、鱼类、底栖动物、微生物等构成的水体自净功能系统，在净化上游来水的同时，恢复水域自然的水体景色。水体复氧采用2.2kw推流曝气机30台对解白河各河段进行复氧；微生物系统构建及强化采用固定化微生物设备，设置生物载体，投加高效脱氮菌剂等措施。在解白河排污严重区域及重点断面布设20套固定化微生物设备用于应急处理；高效生物载体主要布置在解白河上游河段、村庄聚集区域及河流入口段，与曝气机及其微生物菌剂配合综合作用，区域内解白河河道全段布置高效生物载体20组。高效脱氮菌剂与生物载体结合使用，将菌剂投撒在生物载体区域，另外在河道上游投撒，有利于水质在上游降解干净后流到下游，项目区河道内高效脱氮菌剂的投加量为120t/a；综合临沂市地理、环境、植物等特征，选择的水生植物有香蒲、茭白、小叶眼子菜、金鱼藻和苦草等水生植物，总种植面积5.5万m2，构建生态浮岛2万m2。现有技术中涉及微生物整治黑臭水的专利文献主要有：中国专利201810192203.3公开的一种利用微生物处理黑臭水体的装置,包括外壳、悬浮桶、进水管、排水管和水泵，外壳为中空的长方体，悬浮桶通过胶合连接在外壳左右两端，外壳内设置有隔板，隔板围成填料区，填料区内设有微生物载体颗粒，外壳右侧底端设有污水入口，污水入口连接有进水管，水泵通过螺栓固定在外壳内部靠右侧底端，进水管连接在水泵上，水泵另一端通过水管连接在填料区右端，外壳左侧靠顶端设有污水出口，污水出口连接有排水管，排水管另一端连接在填料区左端；中国专利201711368735.X公开的一种用于黑臭水体治理的高效复合微生物菌剂，以枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、产朊假丝酵母、沼泽红假单胞菌、纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和生物促生剂为原料，通过以下方式制成的复合微生物菌剂，包括：将原料中的枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、产朊假丝酵母和沼泽红假单胞菌分别经过发酵培养后得到四种发酵液，再将四种发酵液混合后形成混合发酵液，通过对混合发酵液离心收集菌体后，添加海藻糖、甘油和β-环糊精，之后经过冷冻干燥获得微生物菌剂，将得到的微生物菌剂与纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和生物促生剂进行复配得到该复合微生物菌剂；中国专利201710427345.9公开的一种用于黑臭水体治理的复合微生物菌剂，包括假单胞菌、巨大芽孢杆菌、粪产碱杆菌、短小芽孢杆菌和嗜热脂肪土芽孢杆菌，核心菌株假单胞菌和巨大芽孢杆菌的保藏编号分别为CGMCCNo.13544和CGMCCNo.13543；中国专利201710282158.6公开的用于处理黑臭水体的微生物活化填充料，包括如下重量份的原料：微生物诱导剂3-5份；附着载体40-80份；有机高分子聚合物0-10份；无机絮凝物0-4份；氧化去色剂1-30份；所述微生物诱导剂包含硝化细菌和/或反硝化细菌以及可供所述硝化细菌和/或反硝化细菌生长的培养基物质；中国专利201610746032.5公开的一种利用微生物原位激发快速处理黑臭水体的装置，包括装载固定化微生物种源颗粒的微生物培养罐、向微生物培养罐提供微动力和氧气的曝气机、将微生物培养罐安置于污染水体中的浮圈；所述曝气机安装于浮圈且曝气机的出气端设置于微生物培养罐内部；所述微生物培养罐连接浮圈且微生物培养罐内部填充固定化微生物种源颗粒；所述微生物培养罐的罐体侧壁下部开设有安装排水帽的进水口，罐体侧壁上部开设有安装排水帽的出水口。由上述措施和专利文献可见，人们正在模拟自然生态水循环系统并予以强化，但是模拟中总难免差距大和使用技术偏的问题。没有基于水循环是多环节的自然过程的本质进行治理，全球性的水循环涉及蒸发、大气水分输送、地表水和地下水循环以及多种形式的水量贮蓄，降水、蒸发和径流是水循环过程的三个最主要环节。因此，研发设计一种对富营养化物质分离能力、降解和去除能力强的黑臭水水土水循环生态修复系统，结合生态净化、人工增氧、活水循环、就地处理和旁路治理于一体，实现黑臭水的自我修复，很有应用前景。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服在生态净化时微污染存在的污染物浓集、藻类过度繁殖、水体曝气复氧效率低和富营养化物质(磷)的积累问题，设计一种黑臭水水土水循环生态修复系统，基于土壤过滤吸附-微生物-植物生态系统，利用土地过滤抑制过量藻类繁殖，土壤和生物吸附水体中营养物质并净化，植物合成吸收水体氮磷等富营养化物质的机理，提高微污染水体分离去除富营养化物质的性能，增加水体复氧能力和减少水体溶解氧需求，实现黑臭水的自我修复。为了实现上述目的，本专利技术涉及的黑臭水水土水循环生态修复系统的主体结构包括水体、砌体、水工建筑侧壁、水泵、水管、布水口和生态体；在水体中砌筑砌体，在砌体与水工建筑侧壁形成的空间内由下到上依次设置有夯实土壤层、砂石层、土壤层和植被层，土壤层中等间距式设置有2个以上的通气管，通气管穿过植被层与大气连通，位于夯实土壤层区域的砌体为挡土区，位于砂石层区域的砌体为洞区，位于土壤层和植被层区域的砌体为挡水堰区，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种黑臭水水土水循环生态修复系统，其特征在于主体结构包括水体、砌体、水工建筑侧壁、水泵、水管、布水口和生态体；在水体中砌筑砌体，在砌体与水工建筑侧壁形成的空间内由下到上依次设置有夯实土壤层、砂石层、土壤层和植被层，土壤层中等间距式设置有2个以上的通气管，通气管穿过植被层与大气连通，位于夯实土壤层区域的砌体为挡土区，位于砂石层区域的砌体为洞区，位于土壤层和植被层区域的砌体为挡水堰区，水体中设置有水泵，水泵与水管连接，水管的敷设方式包括四种：一是水管依次通过挡土区、夯实土壤层、砂石层、土壤层和植被层后与大气连通，二是水管依次通过洞区、砂石层、土壤层和植被层后与大气连通，三是水管依次通过挡水堰区、土壤层和植被层后与大气连通，四是水管直接敷设在植被层的表面并与大气连通，水管与大气连通的一端设置n个布水口，夯实土壤层、砂石层、土壤层、植被层和通气管配合构成生态体。

【技术特征摘要】
1.一种黑臭水水土水循环生态修复系统，其特征在于主体结构包括水体、砌体、水工建筑侧壁、水泵、水管、布水口和生态体；在水体中砌筑砌体，在砌体与水工建筑侧壁形成的空间内由下到上依次设置有夯实土壤层、砂石层、土壤层和植被层，土壤层中等间距式设置有2个以上的通气管，通气管穿过植被层与大气连通，位于夯实土壤层区域的砌体为挡土区，位于砂石层区域的砌体为洞区，位于土壤层和植被层区域的砌体为挡水堰区，水体中设置有水泵，水泵与水管连接，水管的敷设方式包括四种：一是水管依次通过挡土区、夯实土壤层、砂石层、土壤层和植被层后与大气连通，二是水管依次通过洞区、砂石层、土壤层和植被层后与大气连通，三是水管依次通过挡水堰区、土壤层和植被层后与大气连通，四是水管直接敷设在植被层的表面并与大气连通，水管与大气连通的一端设置n个布水口，夯实土壤层、砂石层、土壤层、植被层和通气管配合构成生态体。2.根据权利要求1所述的黑臭水水土水循环生态修复系统，其特征在于水工建筑侧壁为围护水体的水工建筑对称部分的或靠岸部分的侧壁；砂石层、通气管和洞区构成空气通道，以保持砂石层和土壤层的好氧状态，为水体和生态体提供氧气，并且在渗水后带气，为生态体进一步提供氧气；挡土区用水泥砂浆勾缝，具有围挡夯实土壤层的作用；洞区为透水和通气的毛石砌体，不做水泥砂浆砌筑；挡水堰区为毛石水泥砂浆砌筑体，起挡水堰的作用；水泵、水管和布水口构成布水系统，布水口的作用是将水管中的水浇到植被层。3.根据权利要求1所述的黑臭水水土水循环生态修复系统，其特征在于采用间歇布水方式，间歇布水的循环顺序是从水泵开始，经过水管、布水口、植被层、土壤层、砂石层和洞区，到达水体结束；藻类去除是土壤层和植被层的表面截留作用和阳光照射作用的共同结果；营养物质的去除步骤，首先是土壤层和植被层的截留作用、吸附作用和微生物吸附作用，其次是微生物降解作用去除COD和氨氮，再次是植物吸收作用去除氮磷，最后是植被割除，使营养物质特别是氮磷彻底从水体中分离；生态体的溶解氧经由空气通道和地面径流复氧提供；由此，水体得到净化，水体中藻类浓度降低、富营养物质减少、含氧量提高、黑臭问题得以解决，水体的功能能够更好地实现。4.根据权利要求1所述的黑臭水水土水循环生态修复系统，其特征在于使用时，水泵通过水管和布水口间歇布水，间歇布水进入植被层后，水中的藻类被截留并由阳光杀灭，水流过植被层和土壤6到达砂石层的过程中，水中有机质被生物吸附或被砂截留，在水渗透过后发生生物作用，水中的营养物质被植被进一步吸收利用，收割移除植被，达到生态修复，确保水体...

【专利技术属性】
技术研发人员：管锡珺，韩莉，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37