本實用新型屬于水環(huán)境治理與生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域，涉及河道污染治理、生態(tài)修復(fù)及水體景觀營造技術(shù)，具體涉及一種利用微曝氣和沉水植物改善黑臭河道水質(zhì)的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

城市河道由于長期污染物質(zhì)的輸入，導(dǎo)致河流污染負荷增加，不足以完成污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和降解，水體自凈能力下降，破壞河道的生境，導(dǎo)致河流生態(tài)系統(tǒng)的退化。同時，由于城市河道長期的滯留，大量的營養(yǎng)物質(zhì)、重金屬嚴重積累沉積在底泥中，形成惡性循環(huán)，污染的底泥也成為內(nèi)源性污染源。另外，城市河流邊坡的硬質(zhì)化截斷了河流的自然生態(tài)鏈，使得濱岸帶在污染截留和控制方面的功能幾乎消失殆盡。外源城市污水排放、內(nèi)源污染底泥釋放，污染嚴重；而濱岸帶控制能力減弱使城市河流水質(zhì)惡化并產(chǎn)生黑臭現(xiàn)象已成為我國水環(huán)境的一個重要的問題，嚴重影響生態(tài)環(huán)境的美觀，影響當?shù)鼐用竦恼Ｉ?，甚至危害當?shù)鼐用竦纳眢w健康。因此，治理黑臭河道已是我國當前迫切任務(wù)。

水生植被恢復(fù)是水環(huán)境生態(tài)修復(fù)過程中關(guān)鍵步驟，沉水植物的生長有助于提高水體的自凈能力，在水質(zhì)凈化中起著關(guān)鍵性的作用：1）沉水植物能吸收無機磷酸鹽、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化利用成為植物體一部分，與浮游植物競爭營養(yǎng)物質(zhì)；2）沉水植物根系、莖葉形成天然的攔截網(wǎng)絡(luò)，對水流有一定的阻攔作用，降低水流速度，改善水力條件，減緩養(yǎng)分的運輸，加速N、P界面交換和傳遞，使植物、微生物能夠與污水更充分地接觸和反應(yīng)；3）沉水植物可以為微生物提供介質(zhì)環(huán)境，利于微生物的生產(chǎn)。植物的分泌物可以提供碳源，還可以通過莖葉向根部輸送O₂以在根部形成好氧微區(qū)；4）沉水植物占據(jù)水-陸界面及沉積物-上覆水界面，可以為浮游動物提供避難所、產(chǎn)卵地，減少浮游動物被魚類捕食的危險；5）沉水植物可以釋放硫化物、聚乙炔、多元酚、含氧脂肪酸等化感物質(zhì)限制浮游植物生長。由于上述水生植物的生態(tài)功能，利用水生植物治理河道、修復(fù)生態(tài)技術(shù)已有較多應(yīng)用與實踐，但是利用沉水植物治理黑臭河道還沒有成功案例，研發(fā)該方面技術(shù)，攻克沉水植物在黑臭河道水體中生長難題、選擇適應(yīng)黑臭水體生長的物種對于我國開展黑臭河道治理具有重要意義。

不同植物特性不同，伊樂藻適應(yīng)力極強，只要水上無冰即可栽培，氣溫在5℃以上即可生長，在寒冷的冬季能以營養(yǎng)體越冬，當苦草、輪葉黑藻尚未發(fā)芽時，該草已大量生長，而且通過我們現(xiàn)場研究方發(fā)現(xiàn)，伊樂藻能夠很好適應(yīng)重污染水體；金魚藻、狐尾藻耐污能力強，狐尾藻耐堿，有一定去污能力；菹草、苦草、輪葉黑藻等凈化效果較好，繁殖速度也較快，但耐污能力適中，高濃度N、P對苦草生長有一定方面影響，研究發(fā)現(xiàn)水體充氧可以改善其生長條件，促進繁育。微齒眼子菜凈化效果非常好，繁殖效率也高，但耐污能力相對較弱。然而，修復(fù)初期水體濁度高、透光少，污染嚴重，很難直接重建一些耐污能力一般的沉水植物，一般情況下需要一步一步進行。因此，我們采用可升降浮床種植沉水植物，待水體改善、透明度提高后逐步下降植物生長承載床的方法建立沉水植被。

通過疏浚、清淤等物化方法減少內(nèi)外源營養(yǎng)負荷，但通常疏浚、清淤需要較大的工程耗費，且很多河段由于周圍建筑物較多、護岸基礎(chǔ)較弱而不能開展河道疏浚。因此，采用底層微孔曝氣方法可以改善污染底泥，抑制底泥中污染物釋放，同時可以促進沉水植物生長。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種利用沉水植物改善黑臭河道水質(zhì)、修復(fù)生態(tài)的系統(tǒng)，其特點是工程量小、工程造價低廉、操作簡單易行、效果好。該方案主要適用于氨氮含量低于15mg/L的黑臭河道。

本實用新型的目的是提供一種利用微曝氣和沉水植物改善黑臭河道水質(zhì)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)由底層微孔曝氣裝置和沉水植物承載床構(gòu)成。

所述底層微孔曝氣裝置包括微孔曝氣盤，主曝氣管道，支曝氣管道及空氣壓縮機，所述空氣壓縮機固定于護岸上且與主曝氣管道相連通，所述微孔曝氣盤安裝于河道底部距離底泥表面30cm處，且與主曝氣管道通過支曝氣管道相連，該微孔曝氣盤的支架共4層，最上端直徑25cm，底部圓圈直徑40cm，上端3層盤繞微孔曝氣管，下端第2層距離底圈0.3m，底圈放置于底泥表面。

所述沉水植物承載床為可升降浮床，包括承載床體、毛竹樁及連接繩；所述承載床體用6分鍍鋅鐵管制做成長方形框，用三維植生網(wǎng)作為植物生長基床，厚度3cm；用毛竹樁和塑料繩固定承載床，初期在水下懸掛高度為水體透明度的1-1.5倍深度，隨水體透明度提高和植物生長可以依據(jù)實際情況逐步下降承載床，直至放置河底，放置河底時水體透明度>1/2水深，以保證沉水植物可以充分利用水下光照供其生長。

所述微孔曝氣盤安裝密度為1個/50m²，所述植物生長基床上種植有沉水植物，所述沉水植物包括伊樂藻、苦草、穗花狐尾藻、輪葉黑藻、金魚藻中的一種或幾種。

利用上述系統(tǒng)改善黑臭河道水質(zhì)的方法具體為，先利用底層微孔曝氣裝置對黑臭河道進行底層微曝氣，然后在沉水植物承載床中種植沉水植物，秋季11月下旬種植伊樂藻，翌年春季（3-4月份）種植苦草，構(gòu)建建群種，穗花狐尾藻、黑藻、金魚藻等于4-6月份在時空方面配合種植，利用植物群落凈化水體、改善水質(zhì)，恢復(fù)受損河道生態(tài)系統(tǒng)。

所述沉水植物包括伊樂藻、苦草、穗花狐尾藻、輪葉黑藻、金魚藻中的一種或幾種；利用伊樂藻與苦草為建群種，穗花狐尾藻、輪葉黑藻、金魚藻為伴生種，在時空方面配合種植。伊樂藻與苦草在不同時間引入種植；金魚藻、穗花狐尾藻與輪葉黑藻在不同修復(fù)階段逐步引入種植。在河道中利用可調(diào)控浮床種植沉水植物，調(diào)節(jié)植物種植深度以適應(yīng)黑臭黑道不同階段河水透明度。

具體地，采用底層微孔曝氣，曝氣盤出氣量以不掀起表層底泥為標準，河道曝氣抑制底泥釋放。

具體地，伊樂藻可在冬季生長，另外配合種植夏季生長的沉水植物可以選用苦草、輪葉黑藻、穗花狐尾藻、金魚藻等。伊樂藻栽種時選擇秋季（11月下旬）植株移栽；苦草于翌年3-4月采用球莖栽種；輪葉黑藻采用冬芽于4月份種植和5月份植株移栽；穗花狐尾藻和金魚藻于5-6月采用植株移栽。移栽植物時可以將可升降浮床提升至水面進行。

本實用新型的有益效果在于：采用底層微孔曝氣方法可以改善污染底泥，抑制底泥中污染物釋放，同時可以促進沉水植物生長。利用可升降浮床種植沉水植物可以克服黑臭河道水質(zhì)改善工程初期透明度低的問題。本實用新型驗證了沉水植被可以在黑臭河道中構(gòu)建的可能性，水質(zhì)改善顯著，操作簡單，工程量小，經(jīng)濟實用。

附圖說明

圖1是底層微孔曝氣安裝示意圖。其中：1護岸，2河床，3空氣壓縮機，4主曝氣管道，5支曝氣管道，6微孔曝氣盤。

圖2是沉水植物承載床安裝示意圖。其中：7塑料繩，8植物生長基床，9沉水植物，10毛竹樁。

具體實施方式

下面通過具體實施例說明本實用新型。

實施例1

一種利用微曝氣和沉水植物改善黑臭河道水質(zhì)的系統(tǒng)，構(gòu)建方法包括以下步驟：

1.攔截外源排污口廢水。禁止不合理、非法排污，封閉排污口。

2.河道曝氣，如圖1所示，采用河底微孔曝氣，在河道底部距離底泥表面30cm處安裝微孔曝氣盤6，微孔曝氣盤支架最上端直徑25cm，底部圓圈直徑40cm，共4層，上端3層盤繞微孔曝氣管，最下端2層間距離30cm，微孔曝氣盤安裝密度1個/50m²，曝氣盤出氣量以不掀起表層底泥為標準，抑制底泥釋放，改善植物生存環(huán)境。

3.可調(diào)控浮床，如圖2所示，1）承載床體用6分鍍鋅鐵管和鍍鋅彎頭制作成長方形框，大小可根據(jù)河道寬度確定，用三維植生網(wǎng)作為植物生長基床8，厚度3cm，固定在鍍鋅鐵管方框上；2）用毛竹樁10和塑料繩7在四角處固定承載床，初期在水下懸掛高度為水體透明度的1-1.5倍深度，隨水體透明度提高和植物生長可以依據(jù)實際情況逐步下降承載床，直至放置河底，放置河底時水體透明度>1/2水深。

4.種植植物：1）于秋季11月下旬種植伊樂藻，種植密度為5叢/m²；翌年3-4月份采用苦草球莖種植苦草，構(gòu)建建群種。2）輪葉黑藻采用冬芽于4月份種植，或5月份植株移栽，冬芽密度約100個/m²，植株移栽5-6叢/m²；穗花狐尾藻和金魚藻于5-6月采用植株移栽，植株移栽5-6叢/m²；構(gòu)建伴生種。

5.待水質(zhì)提高，水體透明度增加后，將植物下降至<水體透明度2倍處，直至放置于水底。

實施例2：嘉興市南湖區(qū)吉洋浜部分黑臭岸段水體修復(fù)工程

（1）首先，2014年2月在擬實施的水質(zhì)修復(fù)的工程區(qū)內(nèi)，鋪設(shè)底泥微曝氣主管道及支管道，在河道底部距離底泥表面30cm處安裝微孔曝氣盤，微孔曝氣盤支架最上端直徑25cm，底部圓圈直徑40cm，共4層，上端3層盤繞微孔曝氣管，最下端2層間距離30cm，微孔曝氣盤安裝密度1個/50m²，曝氣盤出空氣量5m³/m²h。

（2）安裝沉水植物承載床。1）承載床體用6分鍍鋅鐵管和鍍鋅彎頭制作成長方形框尺寸為1m×2m，用三維植生網(wǎng)作為植物生長基床，厚度3cm，固定在鍍鋅鐵管方框上；2）用毛竹樁和塑料繩在四角處固定承載床，初期在水下懸掛高度為水體透明度的1倍深度，水深為60cm。

（3）恢復(fù)沉水植物。然后在沉水植物承載床中種植沉水植物， 11月下旬種植伊樂藻，春季3月5日~8日種植苦草，構(gòu)建建群種。穗花狐尾藻、黑藻、金魚藻在4月5~10日配合種植，利用植物群落凈化水體、改善水質(zhì)，恢復(fù)受損河道生態(tài)系統(tǒng)。

（4）工程水質(zhì)凈化效果跟蹤測定。沉水水生植物恢復(fù)一年后，2015年五月對工程區(qū)內(nèi)水質(zhì)及沉水植被進行檢測，發(fā)現(xiàn)在工程區(qū)內(nèi)水體透明度由工程實施前的不足30cm提高至目前的60~80cm，水中氨氮及總磷平均下降45%和58%。底泥磷酸鹽的釋放速率為由對照區(qū)的8.5±1.2mg/(m²d)下降至0.25±0.02mg/(m²d), 水生植物蓋度由對照區(qū)的不足5%，工程區(qū)內(nèi)沉水植物52%。