一種河流湖泊水體的原位生物強(qiáng)化凈化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用在河流湖泊底層投放的具有立體空間結(jié)構(gòu)的生物附著擔(dān)體對(duì)水體進(jìn)行強(qiáng)化自凈能力的方法，屬于水污染生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域。特別是涉及一種河流湖泊水質(zhì)凈化的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)外城市已加大對(duì)入河水體的凈化的管理力度，但是經(jīng)過點(diǎn)源的有效處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后的水排入河流或湖泊后經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、難以避免的小量污染源的流入、以及大氣降塵等污染的進(jìn)入都會(huì)造成河流和湖泊的污染。單純靠河流、湖泊自身的自凈能力未能達(dá)到保持較好水質(zhì)的目標(biāo)。因此，必須構(gòu)建低污染水體的長(zhǎng)效自凈化體系，強(qiáng)化其自凈化功能，以保持水體較為良好的水質(zhì)。
[0003]此外，河流和湖泊擔(dān)負(fù)著供水、行船、泄洪、景觀等功能，具有流量大、面積廣、旱季和雨季的水位波動(dòng)大等的特點(diǎn)，因此構(gòu)建的低污染水體自凈化體系在滿足簡(jiǎn)單易行，效果持久要求的前提下，還需具備不妨礙其社會(huì)功能、成本低、具有一定抗沖擊能力的特點(diǎn)。
[0004]目前使用的河流湖泊水質(zhì)治理方法中，利用微生物和植物的生態(tài)治理方法被視為比較適應(yīng)河流湖泊治理的基本方法，但實(shí)際應(yīng)用中存在著植物處理能力弱、種植空間受限、投放的微生物難以保持的缺點(diǎn)；河流中固定傳統(tǒng)的生物固定化填料則受到成本高、施工繁雜、影響河道行船等的限制。
[0005]因此，發(fā)明一種不影響行洪、景觀、水面行船，而又低成本、易施工、易管理、行之有效的河流水體凈化的方法具有重要的實(shí)際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明涉及一種河流湖泊水體的原位生物強(qiáng)化凈化方法，該方法以直接在河流湖泊水體底層投放具有立體空間結(jié)構(gòu)的生物附著擔(dān)體，由于擔(dān)體上纏繞有較好生物親和性的載體，使得水體原有生物吸附富集在擔(dān)體上，水體可以通過擔(dān)體，因此強(qiáng)化了水體的自凈能力。且該擔(dān)體可以穩(wěn)定地沉在水體底層，既不影響處理效果，也不影響河流湖泊的景觀、航運(yùn)等功能。
[0007]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種河流湖泊水體的原位生物強(qiáng)化凈化方法，在水體底部設(shè)置具有立體結(jié)構(gòu)形狀的擔(dān)體，擔(dān)體沉于水底不與其他物體發(fā)生以固定位置為目的的物體連接；且水體能夠進(jìn)出擔(dān)體內(nèi)部，并且擔(dān)體表明附著軟性載體，軟性載體適應(yīng)與生物附著，形成生物擔(dān)體。
[0009]所述擔(dān)體由一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)狀的立體硬性骨架和纏繞在立體硬性骨架上的軟性載體組成。
[0010]所述的環(huán)狀立體硬性骨架，由呈直條狀的棒狀主體，通過主干首尾相連形成環(huán)形結(jié)構(gòu)，由環(huán)形結(jié)構(gòu)搭建成圓球狀或圓柱狀或任何形狀的立方體的立體空間結(jié)構(gòu)；所述呈直條狀的棒狀主體兩側(cè)都有與主體的主軸相垂直的桿型的枝狀結(jié)構(gòu)。
[0011]加工出的棒狀主體其材質(zhì)應(yīng)滿足具有一定的韌性和硬度，使其在急流環(huán)境下仍能使生物擔(dān)體基本保持原有的立體空間形狀，材質(zhì)還應(yīng)具有一定的彎曲能力，使其能由直條狀彎曲后首尾相連成環(huán)狀擔(dān)體。所選加工材料應(yīng)對(duì)河流生物無(wú)毒害，強(qiáng)度高，材質(zhì)抗老化和長(zhǎng)期浸泡不浸出有毒物質(zhì)且使用壽命長(zhǎng)等性能。
[0012]所述軟性載體，纏繞于立體硬性骨架內(nèi)外側(cè)的枝狀結(jié)構(gòu)上；每個(gè)立體空間結(jié)構(gòu)的擔(dān)體上的軟性載體為微生物提供的附著比表面積大于10m2/m3。對(duì)于載體種類的選擇，應(yīng)根據(jù)處理河水的水質(zhì)與處理程度確定載體需提供的微生物可附著面積，并根據(jù)河流、湖泊等流態(tài)情況選擇載體材質(zhì)種類。載體材質(zhì)應(yīng)對(duì)河流生物無(wú)毒害，易掛膜，并具有質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，材質(zhì)抗老化、比表面積大和不易結(jié)垢等性能。
[0013]所述沉于水底的生物擔(dān)體，其特征在于立體空間結(jié)構(gòu)的擔(dān)體在垂直方向上的長(zhǎng)度在0.1 — 1.5m之間；重力大于其在水中受到的浮力；所述擔(dān)體與水底的接觸點(diǎn)至少有2個(gè)，且至少有2個(gè)接觸點(diǎn)在水流方向上的投影距離與立體空間結(jié)構(gòu)的垂直高度之比大于0.1o
[0014]為使生物擔(dān)體在水中穩(wěn)定的發(fā)揮作用，應(yīng)保證其能基本穩(wěn)定在水中的固定區(qū)域，不被急流等沖走，所以其應(yīng)至少滿足以上的穩(wěn)定條件。
[0015]具體說明如下:
[0016]立體結(jié)構(gòu)的擔(dān)體由兩部分組成:立體硬性骨架和軟性載體。立體硬性骨架內(nèi)側(cè)與外側(cè)都加工有與骨架相垂直的桿型的枝狀結(jié)構(gòu)，軟性載體纏繞在內(nèi)外側(cè)的枝狀結(jié)構(gòu)上(圖1)。立體硬性骨架應(yīng)至少由一定長(zhǎng)度的棒狀主體和垂直固定在棒狀主體上呈桿型的枝狀結(jié)構(gòu)組成；在制作骨架時(shí)，先由具有一定硬度、一定可塑性、密度大于水、性質(zhì)穩(wěn)定的材料，初步加工后成棒狀結(jié)構(gòu)，通過棒狀結(jié)構(gòu)的主干首尾相連形成環(huán)形結(jié)構(gòu)(圖2)，最后由多個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)搭建成圓球狀(圖3)或圓柱狀或其他任何形式的立方體結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)。該棒狀結(jié)構(gòu)上還加工有桿型的枝狀結(jié)構(gòu)。纏繞在立體硬性骨架上的軟性載體作為生物附著的場(chǎng)所，在河水中，其上部可能出現(xiàn)微生物、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等，因此其材料需滿足柔軟、具有較大比表面積、易于纏繞、生物易于附著、性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)。且由于生物是凈化的主體，為生物提供較大的表面積可以有效減少立體結(jié)構(gòu)的擔(dān)體的投放數(shù)，故在制作擔(dān)體時(shí)，使其上纏繞的軟性載體能提供的附著面積大于500m2。軟性載體可以選擇的種類很多，符合該發(fā)明具體技術(shù)要求即可，可以選用醛化維綸絲、聚丙烯纖維、具有良好生物親和性的碳纖維等。
[0017]其上富集了生物的立體擔(dān)體，需要保持內(nèi)外側(cè)生物與水流的充分接觸，因此，擔(dān)體在由枝狀擔(dān)體組合加工過程中應(yīng)為水流留有通道。
[0018]擔(dān)體與水底的接觸點(diǎn)至少有2個(gè)，且至少有2個(gè)接觸點(diǎn)在水流方向上的投影距離與立體空間結(jié)構(gòu)的垂直高度之比大于0.1o這樣可以保證呈環(huán)狀的擔(dān)體可以克服水流對(duì)其穩(wěn)定性的影響。擔(dān)體其上的枝狀結(jié)構(gòu)需具有一定的硬度，當(dāng)河底有較多底泥時(shí)，其枝狀結(jié)構(gòu)可以穩(wěn)定插在河床底泥中，并依靠立體結(jié)構(gòu)擔(dān)體自身的重力，穩(wěn)定在水體底層，不受水量波動(dòng)、流速變化的影響。避免了對(duì)擔(dān)體固定的需求，減少對(duì)河流湖泊的改造及施工成本。
[0019]立體硬性骨架的作用在于為凈化水體的生物的主要附著場(chǎng)所一一軟性載體提供支撐，并根據(jù)其自身的設(shè)計(jì)形式如重力、環(huán)狀結(jié)構(gòu)、枝狀結(jié)構(gòu)、以及骨架與河底的接觸情況等能夠使得自身穩(wěn)定沉在河底，無(wú)需人為另設(shè)固定措施。所有符合本發(fā)明技術(shù)特征的其他骨架形式均屬本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容。
[0020]本發(fā)明的有益效果是，利用直接沉在水體底層的立體結(jié)構(gòu)的擔(dān)體，在不影響河流湖泊景觀、航運(yùn)等使用功能的前提下，通過擔(dān)體內(nèi)外兩側(cè)的軟性載體，為河流湖泊原有生物提供富集的場(chǎng)所，強(qiáng)化河流湖泊的自凈能力，由于擔(dān)體上的一定強(qiáng)度的枝狀結(jié)構(gòu)提高了擔(dān)體的穩(wěn)定性，且當(dāng)?shù)啄噍^多時(shí)，枝狀結(jié)構(gòu)可插在河底底泥中，以及擔(dān)體自身的重力，無(wú)需對(duì)擔(dān)體進(jìn)行固定，避免對(duì)河流湖泊的