一种河流湖泊水体的原位生物强化净化方法.pdf

本发明涉及一种河流湖泊水体的原位生物强化净化方法，在水体底部设置具有立体结构形状的担体，担体沉于水底不与其他物体发生以固定位置为目的的物体连接；且水体能够进出担体内部，并且担体表明附着软性载体，软性载体适应与生物附着，形成生物担体。在不影响河流湖泊景观、航运等使用功能的前提下，通过担体内外两侧的软性载体，为河流湖泊原有生物提供富集的场所，强化河流湖泊的自净能力，由于担体上的一定强度的枝状结构提高了担体的稳定性，且当底泥较多时，枝状结构可插在河底底泥中，以及担体自身的重力，无需对担体进行固定，避免对河流湖泊的改造，节约成本。立体结构的担体由加工成棒状结构的担体搭建而成，加工组装容易。

1.  一种河流湖泊水体的原位生物强化净化方法，其特征是在水体底部设置具有立 体结构形状的担体，担体沉于水底不与其他物体发生以固定位置为目的的物体连 接；且水体能够进出担体内部，并且担体表明附着软性载体，软性载体适应与生 物附着，形成生物担体。

2.  如权利要求1所述的方法，其特征是所述担体，由一个或多个圆环状的立体硬 性骨架和缠绕在立体硬性骨架上的软性载体组成。

3.  如权利要求2所述的方法，其特征是所述的环状立体硬性骨架，由呈直条状 的棒状主体，通过主干首尾相连形成环形结构，由环形结构搭建成圆球状或圆柱 状或任何形状的立方体的立体空间结构；所述呈直条状的棒状主体两侧都有与主 体的主轴相垂直的杆型的枝状结构。

4.  如权利要求2所述的方法，其特征是所述软性载体，缠绕于立体硬性骨架内 外侧的枝状结构上；每个立体空间结构的担体上的软性载体为微生物提供的附着 比表面积大于10m²/m³。

5.  如权利要求1所述的方法，其特征是所述沉于水底的生物担体，其特征在于 立体空间结构的担体在垂直方向上的长度在0.1—1.5m之间；重力大于其在水 中受到的浮力；所述担体与水底的接触点至少有2个，且至少有2个接触点在 水流方向上的投影距离与立体空间结构的垂直高度之比大于0.1。

一种河流湖泊水体的原位生物强化净化方法
技术领域
本发明涉及一种利用在河流湖泊底层投放的具有立体空间结构的生物附着担体对水 体进行强化自净能力的方法，属于水污染生态修复领域。特别是涉及一种河流湖泊水质净 化的方法。
背景技术
目前，国内外城市已加大对入河水体的净化的管理力度，但是经过点源的有效处理达 到排放标准后的水排入河流或湖泊后经过蒸发浓缩、难以避免的小量污染源的流入、以及 大气降尘等污染的进入都会造成河流和湖泊的污染。单纯靠河流、湖泊自身的自净能力未 能达到保持较好水质的目标。因此，必须构建低污染水体的长效自净化体系，强化其自净 化功能，以保持水体较为良好的水质。
此外，河流和湖泊担负着供水、行船、泄洪、景观等功能，具有流量大、面积广、旱 季和雨季的水位波动大等的特点，因此构建的低污染水体自净化体系在满足简单易行，效 果持久要求的前提下，还需具备不妨碍其社会功能、成本低、具有一定抗冲击能力的特点。
目前使用的河流湖泊水质治理方法中，利用微生物和植物的生态治理方法被视为比较 适应河流湖泊治理的基本方法，但实际应用中存在着植物处理能力弱、种植空间受限、投 放的微生物难以保持的缺点；河流中固定传统的生物固定化填料则受到成本高、施工繁杂、 影响河道行船等的限制。
因此，发明一种不影响行洪、景观、水面行船，而又低成本、易施工、易管理、行之 有效的河流水体净化的方法具有重要的实际意义。
发明内容
本发明涉及一种河流湖泊水体的原位生物强化净化方法，该方法以直接在河流湖泊水 体底层投放具有立体空间结构的生物附着担体，由于担体上缠绕有较好生物亲和性的载 体，使得水体原有生物吸附富集在担体上，水体可以通过担体，因此强化了水体的自净能 力。且该担体可以稳定地沉在水体底层，既不影响处理效果，也不影响河流湖泊的景观、 航运等功能。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种河流湖泊水体的原位生物强化净化方法，在水体底部设置具有立体结构形状的担 体，担体沉于水底不与其他物体发生以固定位置为目的的物体连接；且水体能够进出担体 内部，并且担体表明附着软性载体，软性载体适应与生物附着，形成生物担体。
所述担体由一个或多个圆环状的立体硬性骨架和缠绕在立体硬性骨架上的软性载体 组成。
所述的环状立体硬性骨架，由呈直条状的棒状主体，通过主干首尾相连形成环形结构， 由环形结构搭建成圆球状或圆柱状或任何形状的立方体的立体空间结构；所述呈直条状的 棒状主体两侧都有与主体的主轴相垂直的杆型的枝状结构。
加工出的棒状主体其材质应满足具有一定的韧性和硬度，使其在急流环境下仍能使生 物担体基本保持原有的立体空间形状，材质还应具有一定的弯曲能力，使其能由直条状弯 曲后首尾相连成环状担体。所选加工材料应对河流生物无毒害，强度高，材质抗老化和长 期浸泡不浸出有毒物质且使用寿命长等性能。
所述软性载体，缠绕于立体硬性骨架内外侧的枝状结构上；每个立体空间结构的担体 上的软性载体为微生物提供的附着比表面积大于10m²/m³。对于载体种类的选择，应根 据处理河水的水质与处理程度确定载体需提供的微生物可附着面积，并根据河流、湖泊等 流态情况选择载体材质种类。载体材质应对河流生物无毒害，易挂膜，并具有质量轻，强 度高，材质抗老化、比表面积大和不易结垢等性能。
所述沉于水底的生物担体，其特征在于立体空间结构的担体在垂直方向上的长度在 0.1—1.5m之间；重力大于其在水中受到的浮力；所述担体与水底的接触点至少有2个， 且至少有2个接触点在水流方向上的投影距离与立体空间结构的垂直高度之比大于0.1。
为使生物担体在水中稳定的发挥作用，应保证其能基本稳定在水中的固定区域，不被 急流等冲走，所以其应至少满足以上的稳定条件。
具体说明如下：
立体结构的担体由两部分组成：立体硬性骨架和软性载体。立体硬性骨架内侧与外 侧都加工有与骨架相垂直的杆型的枝状结构，软性载体缠绕在内外侧的枝状结构上(图 1)。立体硬性骨架应至少由一定长度的棒状主体和垂直固定在棒状主体上呈杆型的枝状 结构组成；在制作骨架时，先由具有一定硬度、一定可塑性、密度大于水、性质稳定的 材料，初步加工后成棒状结构，通过棒状结构的主干首尾相连形成环形结构(图2)，最 后由多个环形结构搭建成圆球状(图3)或圆柱状或其他任何形式的立方体结构的立体结 构。该棒状结构上还加工有杆型的枝状结构。缠绕在立体硬性骨架上的软性载体作为生 物附着的场所，在河水中，其上部可能出现微生物、原生动物、后生动物等，因此其材 料需满足柔软、具有较大比表面积、易于缠绕、生物易于附着、性质稳定等特点。且由 于生物是净化的主体，为生物提供较大的表面积可以有效减少立体结构的担体的投放数， 故在制作担体时，使其上缠绕的软性载体能提供的附着面积大于500m²。软性载体可以 选择的种类很多，符合该发明具体技术要求即可，可以选用醛化维纶丝、聚丙烯纤维、 具有良好生物亲和性的碳纤维等。
其上富集了生物的立体担体，需要保持内外侧生物与水流的充分接触，因此，担体 在由枝状担体组合加工过程中应为水流留有通道。
担体与水底的接触点至少有2个，且至少有2个接触点在水流方向上的投影距离与立 体空间结构的垂直高度之比大于0.1。这样可以保证呈环状的担体可以克服水流对其稳定 性的影响。担体其上的枝状结构需具有一定的硬度，当河底有较多底泥时，其枝状结构可 以稳定插在河床底泥中，并依靠立体结构担体自身的重力，稳定在水体底层，不受水量波 动、流速变化的影响。避免了对担体固定的需求，减少对河流湖泊的改造及施工成本。
立体硬性骨架的作用在于为净化水体的生物的主要附着场所——软性载体提供支 撑，并根据其自身的设计形式如重力、环状结构、枝状结构、以及骨架与河底的接触情 况等能够使得自身稳定沉在河底，无需人为另设固定措施。所有符合本发明技术特征的 其他骨架形式均属本发明的保护内容。
本发明的有益效果是，利用直接沉在水体底层的立体结构的担体，在不影响河流湖 泊景观、航运等使用功能的前提下，通过担体内外两侧的软性载体，为河流湖泊原有生 物提供富集的场所，强化河流湖泊的自净能力，由于担体上的一定强度的枝状结构提高 了担体的稳定性，且当底泥较多时，枝状结构可插在河底底泥中，以及担体自身的重力， 无需对担体进行固定，避免对河流湖泊的改造，节约成本。立体结构的担体由加工成棒 状结构的担体搭建而成，加工组装容易。
附图说明
图1：缠有软性载体的棒状结构示意图
图2：环形结构示意图
图3：球型立体空间结构示意图
图4：实施例1所示河流湖泊水体的原位生物强化净化方法侧视示意图；
图5：实施例1所示河流湖泊水体的原位生物强化净化方法俯视示意图；
图6：实施例2所示河流湖泊水体的原位生物强化净化方法侧视示意图；
图7：实施例2所示河流湖泊水体的原位生物强化净化方法俯视示意图；
图8：实施例3所示河流湖泊水体的原位生物强化净化方法侧视示意图；
图9：实施例3所示河流湖泊水体的原位生物强化净化方法俯视示意图；
其中：
1—立体硬性骨架，2—枝状结构，3—醛化维纶纤维，4—碳纤维，5—聚丙烯纤维。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明：
实施例1
如图4和5所示的河流湖泊水体的原位生物强化净化方法，本方法以生物接触氧化法 为原理，以在水体底层投放具有立体结构的圆柱状担体，担体内外两侧的棒状结构上缠绕 软性易挂膜载体，载体上形成生物膜，河水在进出担体的过程中，生物膜吸附降解河水中 污染物，净化河流湖泊水质。
具体说明如下：在缓流型湖泊水域，其水质指标为五类水质，平均水深为3m，通过监 测其湖水溶解氧沿水深的含量情况，本实施例未采用人为曝气方式。在湖泊中一定区域平 行投放了八组相同的立体空间结构的生物担体(图4和5中仅示意部分生物担体，未示意 部分与已示意部分相同)。该担体的立体硬性骨架(1)首先由机床加工出的长为5m，横 切面形状为长轴为15cm，短轴长为3cm的实心椭圆的直条棒状结构，棒状结构上有长为 30cm，直径为1cm的圆柱状枝条，材质为低压聚乙烯。后由呈直条的棒状结构弯曲通过 首尾相连形成环状结构(见图2)，然后以5个环状担体通过间隔0.5m固定在3m*0.2m*0.2m 的相同的长条状的硬质骨架上，组成一个具有间隙空间的柱状担体。每个担体的枝状结构 (2)缠绕醛化维纶纤维(3)，总共50g，总有效附着面积约为1000m²。每组立体空间结 构的担体间隔为2m。柱状担体直接沉于湖底，无需人为安装固定装置。经一个月的水质 监测，发现该湖泊水质基本保持在四类水质水平。
实施例2
如图6和7所示的河流湖泊水体的原位生物强化净化方法，本方法与实施例1基本相 同，不同之处在于生物担体的组成形状与布置形式不同。
在湖泊中一定区域平行投放了十组立体空间结构的生物担体。该担体的立体硬性骨架 (1)的环状担体均与实施例1相同，然后以4个环状担体通过固定在两块0.5m*0.2m*0.2m 的长条状的硬质骨架上，组成一个具有间隙空间的圆状担体。枝状结构(2)上部缠绕了 共40g的碳纤维(4)，总有效附着面积约为900m²。每组立体空间结构的担体间隔为2m。 圆状担体直接沉于湖底，无需人为安装固定装置。经一个月的水质监测，发现该湖泊水质 基本保持在四类水质水平。
实施例3
如图8和9所示的河流湖泊水体的原位生物强化净化方法，本方法与实施例1基本相 同，不同之处在于生物担体的组成形状与布置形式不同。
在湖泊中一定区域平行投放了十组立体空间结构的生物担体。该担体的立体硬性骨架 (1)的环状担体与实施例1相同，然后以4个环状担体通过固定在一块0.5m*0.2m*0.2m 的长条状的硬质骨架上，组成一个具有间隙空间的担体。枝状结构(2)上部缠绕了共50g 的聚丙烯纤维(5)，总有效附着面积约为1000m²。每组立体空间结构的担体间隔为2m。 担体直接沉于湖底，无需人为安装固定装置。经一个月的水质监测，发现该湖泊水质基本 保持在四类水质水平。