[發明專利]一種復合型河道生物反應器系統、構建方法及應用

在審

• 申請號: 201910543774.1
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110156176A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 趙德華;張淼;陳琛;李克濤;朱家峰;毛俊波
• 申請（專利權）人: 南京大學;中國水利水電第十一工程局有限公司
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F3/32
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 李末黎

一種復合型河道生物反應器系統、構建方法及應用，包括生物膜網箱，生物膜網箱內布置生物膜填料帶，生物膜網箱頂部搭載有水生植物毯，水生植物毯上種植水生植物群落，生物膜網箱、水生植物群落、生物膜填料帶等組成相對封閉的隔離帶組件，多個隔離帶組件間隔并列橫向設置在河道內組成隔離帶，隔離帶與沉水植物帶交替分布形成河道生物反應器系統。本發明提供的一種復合型河道生物反應器系統，可大大提高河道水質凈化功能。

技術領域

本發明涉及一種復合型河道生物反應器系統，屬于水生態凈化與修復技術領域。

背景技術

目前，常用的河道生物反應器主要有兩形式：1）、以浮床為載體，懸掛于浮床下面；2）、以金屬框架為主體，安裝于水面之下。第一種存在后期維護麻煩、容易受水流影響、影響防洪功能、景觀功能不佳等缺點，受到一定的質疑，而第二種方式可克服或部分克服這些缺點，表現出較好的應用前景。

但是，上述兩種河道生物反應器均沒有解決以下問題：1）、對于以污水處理廠尾水為主要水源的重污染河道，存在典型的碳氮失衡問題，碳源不足不僅會顯著降低反硝化作用，影響總氮的去除，而且還會影響其它異養型功能微生物的豐度與活性，降低其凈化功能；2）、河道反應器總體上景觀效果不佳，難以滿足城市居民對河道景觀效果的要求。

水生植物是水生生態系統的重要組成部分，水生態系統中水生植物的建植與恢復對提升水體的凈化功能具有重要的意義，水生植物不僅可以直接吸收利用水體中的氮、磷元素等營養元素；而且根系可以為凈化微生物的附著提供良好的載體，促進微生物膜的形成。此外，水生植物還具有良的泌氧功能，可改善根系和水體的溶氧環境，促進硝化作用的進行，降低水體發生黑臭的風險；而且水生植物可通過根系分泌、淋溶和殘體分解等途徑，向水生態系統提供有機碳源，促進反硝化作用的進行。但是，水生植物殘體的集中分解容易引起二次污染，出現黃泛等污染現象。

水生植物的建植與恢復是河流等水生態系統治理與修復的重要內容，但是，對于污染狀況較為嚴重城市硬質化河道，特別是水深大于1.5m的河道，水生植物的恢復難度較高，建植的水生植物存活率較低或容易出現快速衰退等現象。統計發現，大部分水深大于1.5m的城市河道，水生植物存活困難的主要制約因子是水深：對于沉水植物而言，過高的水深導致水下光照不足，加之葉片表面附著的藻類與泥沙可進一步惡化沉水植物的光環境，使得沉水植物處于接近或低于葉片光合補償點，導致其難以存活; 對于挺水植物而言，水高的水深會使得葉片不能及時長出水面或長出水面部分比例過低，降低水生植物整體的光合效率，使得水生植物長勢較弱，降低其存活率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種復合型河道生物反應器系統、構建方法及應用，解決常規河道受重污染導致生物反應器碳源缺乏或城市水深>1.5m后河道水生植物存活率較低或淺水區水生植物殘體分解引起二次污染等問題。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種復合型河道生物反應器系統構建方法，包括以下步驟：

步驟1）、在河道底部構建生物膜網箱，在生物膜網箱上部構建水生植物群落，在生物膜網箱內部搭載生物膜填料帶，通過上層的水生植物群落和下層的生物膜填料帶形成的隔離帶組件；

步驟2）、將隔離帶組件在河底成組間隔安裝，形成的隔離帶；

步驟3）、將隔離帶沿河道長度方向間隔分布，相鄰隔離帶之間開敞區河底構建沉水植物帶；通過水生植物群落、生物膜填料帶及沉水植物帶形成水生植物—微生物膜一體化系統。

所述步驟1）中的生物膜網箱為框架結構，框架結構與河道寬度相匹配；框架結構上端低于水面0.2 m－0.8m，框架結構下端通過加固機構固定在河床底部且與河底保持間隔。

所述步驟1）中的生物膜填料帶的安裝包括以下步驟：