[發明專利]人工強化生態床水體修復方法

在審

• 申請號: 201711132772.0
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107879478A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 馮玉杰;邱葉;田言;李鶴男;何偉華
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;C02F3/34
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 賈澤純

技術領域

本發明涉及水體修復方法。

背景技術

人工濕地是起源于20世紀70年代后期模擬自然的生態系統技術，主要依靠微生物和植物的生物化學作用去除污染物，傳統的人工濕地通常就地取材，利用土壤、砂、礫石作為基質，但其吸附能力較差，傳輸氧氣的能力及附著微生物的能力均有限，污染物主要通過過濾、沉淀和植物的吸收作用去除，因此處理不佳。

傳統的強化方法是采用粉煤灰、沸石、鋼渣等材料按一定比例混合代替傳統的人工濕地基質，強化其處理效果，相比于傳統的土壤、礫石其孔隙率及比表面積較大，提升了對污染物的吸附能力，吸附飽和后通過植物的吸收作用和微生物的氧化分解使得吸附劑達到自然再生，延長了基質的使用年限，然而這種材料生物相容性往往較差，系統內微生物附著量有限，主要依靠植物的吸收作用和基質的吸附作用去除污染物，這就決定了其存在著處理污染物效率低(TOC去除率僅為60％～70％，總氮去除率僅為40％～60％，總磷的去除率僅為40％～60％)，占地大、植物收割難和堵塞的問題。

綜上所述，充分發揮人工濕地內部微生物的作用是解決上述問題的關鍵所在。

發明內容

本發明要解決現有修復方法使用的材料生物相容性差，系統內微生物附著量有限，處理污染物吸附效率低，占地大、植物收割難和堵塞的問題，而提供人工強化生態床水體修復方法。

人工強化生態床水體修復方法是按照以下步驟進行的：

一、選取受污染天然水體區域；

二、在受污染天然水體區域的緩流區構建強化型生態床，所述的強化型生態床由基質材料、填充材料及植物構成，首先將基質材料與填充材料經滾筒式攪拌機均勻混合，得到基質材料與填充材料的混合物，然后將基質材料與填充材料的混合物投加至受污染天然水體區域的緩流區，再將植物種植在基質材料與填充材料的混合物上，或再將植物種植在基質材料與填充材料的混合物及受污染天然水體區域周圍的土壤上，即完成人工強化生態床水體修復方法；

所述的基質材料為生物基材料、碳材料、無機硅酸鹽材料、礫石、沸石、火山巖、陶粒、粉煤灰、鵝卵石、石英砂、麥飯石、粗砂和細砂顆粒中的一種或其中幾種的混合物；所述的基質材料粒徑為2cm～15cm；

所述的填充材料為碳纖維材料、玄武巖纖維材料、聚丙烯纖維材料、光纖材料、樹脂材料、有機合成高分子材料、滌綸材料、尼龍材料、維尼綸材料、棉花纖維材料、改性纖維材料、赤鐵礦和磁鐵礦中的一種或其中幾種的混合物；所述的填充材料最小長度為1cm；所述的填充材料占基質材料與填充材料的混合物質量的0.2％～2.0％；

所述的植物為挺水類植物或沉水類植物。

人工強化生態床水體修復方法是按照以下步驟進行的：

一、選取受污染天然水體區域；

二、在受污染天然水體區域的緩流區構建強化型生態床，所述的強化型生態床由基質材料、填充材料及植物構成，首先將基質材料與填充材料交替分層鋪設于受污染天然水體區域的緩流區，且基質材料和填充材料鋪設的總層數最少為2層，每層最小層高為1cm，鋪設后的體系最上層為基質材料，然后將植物種植在基質材料上，即完成人工強化生態床水體修復方法；

所述的基質材料為生物基材料、碳材料、無機硅酸鹽材料、礫石、沸石、火山巖、陶粒、粉煤灰、鵝卵石、石英砂、麥飯石、粗砂和細砂顆粒中的一種或其中幾種的混合物；所述的基質材料粒徑為2cm～15cm；

所述的填充材料為碳纖維材料、玄武巖纖維材料、聚丙烯纖維材料、光纖材料、樹脂材料、有機合成高分子材料、滌綸材料、尼龍材料、維尼綸材料、棉花纖維材料、改性纖維材料、赤鐵礦和磁鐵礦中的一種或其中幾種的混合物；所述的填充材料最小長度為1cm；所述的填充材料占基質材料與填充材料的混合物質量的0.2％～2.0％；

所述的植物為挺水類植物或沉水類植物。

本發明的有益效果是：

1、基質材料為植物和微生物的生長提供載體，利于植物根系的伸展，通過吸附、氧化、生物轉化等作用去除有機物、氮、磷等污染物質。粒徑由大到小按要求排列可利于防銹鐵絲網固定生態床，防止小粒徑基質材料和填充材料隨水流沖走，同時亦起到均勻布水的作用。

2、填充材料由于比表面積大、生物相容性良好，其吸附能力較強、掛膜速度較快，可以增加生態床系統內微生物的生物量，強化生物轉化，高效降解污染物，有效減少生態床堵塞的現象。

3、植物種植在基質材料上，可有效吸收氮磷等污染物質，并通過根系泌氧為系統內微生物提供自上而下，由高到低的溶氧梯度，豐富微生物種群結構，進而強化微生物對污染物的去除效果。