專利名稱：一種湖塘濕地的水體生態(tài)修復與凈化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及環(huán)境生態(tài)修復領域，尤其涉及一種應用于湖泊、池塘、濕地水環(huán)境質量處于《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002) V類或劣V類標準狀態(tài)的水體生態(tài)修復與凈化方法。
背景技術：
目前，隨著社會經濟及城市化高速發(fā)展，湖泊、池塘、濕地水環(huán)境均受到不同程度污染，水環(huán)境質量處于《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002) IV類或V類，甚至是劣V類標準狀態(tài)。治理湖泊、池塘、濕地水污染，尤其是水體持久的生態(tài)修復與凈化，持久達到《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)主要指標達到III類或以上標準，成為世界性水生態(tài)修復與凈化的難題。
目前，對水環(huán)境富營養(yǎng)化嚴重和藍綠藻生長茂盛的湖泊、池塘、濕地的水體凈化，主要有四種方式。
(I)物理方式，將水中富營養(yǎng)物質和藍綠藻過濾或轉移；
(2)化學方式，用藥物把水中富營養(yǎng)物質和藍綠藻分解或生成新的化合物治理；
(3)微生物方式，通過復合微生物菌劑分解或吸收水中富營養(yǎng)物質和藍綠藻；
(4)生物方式，通過人工濕地、種植挺水植物或浮葉植物、食藻魚類等水生動植物分解、吸收或轉移水中富營養(yǎng)物質和藍綠藻；
以上四種方式皆未能達到標本兼治地消除了水體的污染，不能吸收水中富營養(yǎng)物質或最多只吸收、轉移20%水中富營養(yǎng)物質的，富營養(yǎng)物質大部分還溶在水中，正因為這樣，即使去除水中藍綠藻，當空氣中的藍綠藻類孢子降落到富營養(yǎng)水中，藍綠藻還是能迅速繁殖，而嚴重時耗盡水中氧氣而造成水生動物死亡，水體透明度無法超過0.9米，且水污染治理效果不能持久。發(fā)明內容
本發(fā)明 提供一種湖塘濕地的水體生態(tài)修復與凈化方法，該水體生態(tài)修復與凈化方法既能實現湖泊、池塘、濕地水環(huán)境質量可持久達到透明度2米或2米以上，又可保證修復或凈化后的水體達到《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)主要指標的III類或以上標準。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明是通過以下技術方案實現的:
一種湖塘濕地的水體生態(tài)修復與凈化方法，其特征在于通過以下幾個階段依次處理:第一階段包括:按湖泊、池塘、濕地的地形地貌分段抽干湖塘濕地水體，對湖塘濕地淤泥進行活性、消毒及脫水處理，預制安裝沉水暴氧設施，種植沉水植被群落，并回放原來湖塘濕地水體；第二階段包括:向水體中投放“凈水蟲”處理水中的藻類、腐屑等懸浮物、凈化水體，所述“凈水蟲”選用經提純、復壯、馴化后能夠成為專門吞噬藍綠藻、凈化水體的低等甲殼浮游動物；第三階段包括:在水體中種植浮葉植物，然后配置可食用部分水生植物的水生動物修復水生態(tài)系統(tǒng)食物鏈。
進一步地，所述第一階段包括以下步驟:
(I)按湖泊、池塘、濕地的地形地貌分段抽干湖塘濕地水體；
(2)如果所述湖塘濕地是軟質駁岸，按土壤自然安息角進行堆坡處理，然后種植挺水植物，再進行下述第(3)步驟；如果所述湖塘濕地是硬質駁岸，直接進行下述第(3)步驟；
(3)對湖塘濕地淤泥采用有效微生物和生石灰進行活性、消毒及脫水處理4 7天;
(4)預制安裝距游泥表面上方400mm 600mm的沉水暴氧設施；
(5)根據湖塘濕地淤泥的深度，種植沉水植被群落；
(6)回放原來湖塘濕地水體覆蓋沉水植被群落，水位達到沉水植被群落上方300mm 500mmo
進一步地，所述第一階段第(2)步驟的堆坡分為底層、中間層和頂層，底層鋪設礫石，其高度為200mm 250mm,中間層高度為IOOmm 150mm,頂層選用砂壤土。
進一步地，所述第一階段第(2)步驟的挺水植物選擇再力花、紙莎草、紅鞘水竹芋、荷花、水蠟燭、蘆葦、花葉蘆竹、梭魚草、花菖蒲、黃菖蒲、水蔥、薦草、雨久花、千屈菜、茨菰、燈心草中的一種或任意幾種。
進一步地，所述第一階段第(5)步驟的沉水植被群落是黑藻、輪葉黑藻、羅氏輪葉黑藻(變種)、菹草、光葉眼子菜、 聚藻、金魚藻、竹葉眼子菜、龍須眼子菜、經矮化改良的苦草、小茨藻共十一種，其中經矮化改良的苦草種植量占沉水植被群落總種植量的70%，其余品種各占3%。
進一步地，所述第一階段第(5)步驟中沉水植被的種植密度是:湖塘濕地淤泥深度小于0.2米的，沉水植被的種植密度20叢/m2 25叢/m2 ;湖塘濕地淤泥深度大于等于0.2米而小于等于0.5米的，沉水植被的種植密度12叢/m2 18叢/m2 ;湖塘濕地淤泥深度大于0.5米的，種植密度6叢/m2 10叢/m2，其中每叢沉水植被包括3株 5株沉水植被。
進一步地，所述第二階段的低等甲殼浮游動物是水蚤，投放量為150只 200只/m2o
進一步地，所述第三階段包括以下幾個步驟:
(I)種植浮葉植物；
(2)啟動沉水暴氧設施,使水中溶解氧達6mg/L以上；
(3)暴氧后，若水中溶解氧小于6mg/L，投放光合細菌、硝化細菌等微生物促進沉水植被群落生長，并開動沉水暴氧設施保證水中溶解氧濃度大于6mg/L ；
(4)回放原來湖塘濕地水體至正常水位；
(5)當沉水植被覆蓋率達成60%以上、水體透明度達2米，且持續(xù)160天后，配置可食用水生植物的水生動物；
(6)當溶解氧濃度小于6mg/L或沉水植被覆蓋率小于60%，進行動態(tài)水生態(tài)系統(tǒng)保育的系統(tǒng)工程管理，所述動態(tài)水生態(tài)系統(tǒng)保育的系統(tǒng)工程管理包括:浮葉植物、挺水植物的季節(jié)性修剪、沉水植物的季節(jié)性、及過度生長情況下的收割、沉水植物生長高度控制、對投放的有益水生動物的生長狀況的監(jiān)測、對水體有影響的水生動物的清理。
進一步地，所述第三階段第(I)步驟的浮葉植物選擇睡蓮、王蓮、萍蓬草、金銀蓮花、茨實中的一種或任意幾種，浮葉植物的種植密度是2叢-3叢/1000m2，其中每叢浮葉植物的數量是5株 8株。
進一步地，所述第三階段第(5)步驟的水生動物包括烏鱧、鱖魚、鰱魚、鳙魚、青魚、青蝦、橢圓蘿卜螺、方形環(huán)棱螺、珠母貝、三角帆蛘和河蜆，所述水生動物的配置密度是10尾(只)-15尾(只)/1000m2，其中水生動物的長度是50mm-80mm/尾。
本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明整合自然界生物改良技術、生物操縱技術、水生態(tài)修復技術于一體，重建水體生態(tài)系統(tǒng)，構建水體生態(tài)平衡，修復被污染水體的生態(tài)系統(tǒng)食物鏈，提高水體的自凈化能力和環(huán)境容量，還原“真水無香”本色；
(2)本發(fā)明既去除掉水中藍綠藻類，又吸收、轉移水中富營養(yǎng)物質，更是生長沉水植物，讓水體凈化達到持久的、標本兼治的效果；
(3)本發(fā)明采用“凈水蟲”凈化水體后，促進沉水植物進行光合作用釋放化學性質活潑具有強氧化性的新生氧，使水體中的懸浮物及有機物被氧化分解成為礦物質，讓水體清澈；
(4)本發(fā)明還實現了水體中營養(yǎng)物質向可食用性動物蛋白的轉化，最后通過收割沉水植被及捕撈水生動物，使水中的營養(yǎng)物質轉化到岸上，使水體中營養(yǎng)物逐漸減少，水環(huán)境質量更加持久清澈；
(5)本發(fā)明通過沉水植物、浮葉植物等的種植和水生動物的配置形成了湖塘濕地水體內的食物鏈，保證了水體生態(tài)平衡；
(6)本發(fā)明無需搬運原來的湖泊、池塘、濕地的底泥，就可回用原水體；本發(fā)明的水體生態(tài)修復與凈化方法實施40天后，水體凈化透明度可達1.5米或以上；80天后，水體凈化透明度可達2米或以上，水環(huán)境質量可達《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002) III類標準；160天后，水下植被覆蓋率達60%以上，生態(tài)修復形成生機盎然的、地球本應存在的水下森林景觀。
具體實施方式
以下對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
實施例1湖塘濕地的水體生態(tài)修復與凈化方法
一、第一階 段，實施自然界生物改良技術，具體步驟如下；
(I)根據湖泊、池塘、濕地，按地形地貌進行分段抽干湖塘濕地水體；
(2)對于是軟質駁岸的湖塘濕地，按土壤自然安息角進行堆坡處理，堆坡分為底層、中間層和頂層，底層鋪設碌石，其高度為200mm 250mm,中間層高度為IOOmm 150mm,頂層選用砂壤土；
(3)在砂壤土種植再力花(學名Thalia dealbata)、紙莎草(學名Cyperuspapyrus)、紅鞘水竹芋(學名 Thaliageniculata)、荷花(學名 Nelumbo nucifera)、水臘燭(學名 Dysophylla yatabeana)、蘆華(學名 Phragmites australis)、花葉蘆竹(學名 Arundodonax var.versicolor)、梭魚草(學名 Potamogeton pectinatus)、花菖蒲(學名 Irisensata Thunb)、黃菖蒲(學名 Iris pseudacorus)、水蔥(學名 Scirpus validus)、薦草(學名 Scirpus triqueterL)、雨久花(學名 Monochoria Korsakowii)、千屈菜(學名 SpikedLoosestrife)、茨郝(學名 Sagittaria sagittifolia)、燈心草(學名 Juncus effusus)等挺水植物，根據駁岸景觀情況，配置任意一種或幾種進行種植，通過種植挺水植物吸收淤泥及水體中的含氮、磷等營養(yǎng)成份，同時，又可美化駁岸景觀。
(4)對湖塘濕地淤泥采用有效微生物和生石灰，進行活性、消毒及脫水等處理4 7天；
(5)預制安裝距游泥表面400mm-600mm的沉水暴氧設施；
(6)根據湖塘濕地淤泥的深度，種植從自然界采集黑藻、輪葉黑藻(學名Hydrillaverticil lata)、羅氏輪葉黑藻(變種)(學名 Hydrilla verticil lata (L.f.) Royle )、范草(學名 Potamogeton crispus)、光葉眼子菜(學名 Potamogeton lucens Linn)、聚藻(學名Ntruiogtkkyn soucatyn L)、金魚藻(學名 Ceratophyllum demersum L)、竹葉眼子菜(學名Potamogeton malaianus Miq)、龍須眼子菜(學名 Potamogeton pectinatus)、經矮化改良的苦草(學名 Vallisneria natans (Lour.)Hara)和小茨藻(學名 Najas minor All)共十一種沉水植物，其中經矮化改良的苦草種植量占沉水植被群落總種植量的70%，其它品種各占3%。根據湖塘濕地淤泥的深度，深度小于0.2米的，沉水植被的種植密度20叢/m2 25叢/m2,深度小于0.5米的，沉水植被的種植密度12叢/m2 18叢/m2，深度大于0.5米的，種植密度6叢 10叢，其中每叢包括3株-5株；通過種植沉水植被，既使水體中的含氮、磷等營養(yǎng)成份逐漸被沉水植物所吸收，并轉化成植物纖維；同時，通過沉水植物光合作用釋放化學性質活潑具有強氧化性的新生氧，使水體中的懸浮物及有機物被氧化分解成為礦物質。沉水植被的光合作用把大量的溶解氧帶入底泥，使淤泥中的氧化還原電位升高，促進底棲生物及微生物的繁衍，進一步促進水體生態(tài)系統(tǒng)恢復多樣化，使水體保持穩(wěn)定清澈狀態(tài)；
(7)回放原來湖塘濕地水體覆蓋沉水植被群落，水位達到沉水植被群落上方300mm 500mm ；
在其它實施例中，有的湖塘濕地是硬質駁岸，那么在本階段的第(2)步驟中不作任何處理，同時省略第(3)步驟而直接進行第(4)步驟。
二、第二階段，實 施自然界生物改良技術及生物操縱技術，具體步驟如下:
投放從自然界中捕的捉低等甲殼浮游動物水蚤(學名Daphnia magna),經提純、復壯、馴化成為專門吞噬藍綠藻、凈化水體的“凈水蟲”，讓水體清澈見底，每只“凈水蟲” 一天可進食相當于其體重數十倍的藻類，“凈水蟲”投放量為150只 200只/m2。用“凈水蟲”吞噬水體生長中的藍綠藻等藻類、腐屑等懸浮物，并將其分解成無機鹽和水，一方面，“凈水蟲”能夠徹底打破藻類的主導地位，使水體中的植物、微生物、浮游動物、水生動物、昆蟲等恢復生長，達到生物的多樣性，從而形成新的生態(tài)平衡，恢復水的自然生態(tài)的抗藻效應，消除了藻類適宜生長的環(huán)境，從而快速使水體清澈，透明度提高，另一方面，“凈水蟲”吞噬藍綠藻，快速使水體清澈，透明度提高，促進沉水植物生長，沉水植被的根系，吸收淤泥及水體中的含氮、磷等營養(yǎng)成份，同時，其根系還可以固化淤泥和阻隔深層淤泥向水中釋放營養(yǎng)物的速度。沉水植物進行光合作用釋放化學性質活潑具有強氧化性的新生氧，使水體中的懸浮物及有機物被氧化分解成為礦物質，使水體保持穩(wěn)定清澈狀態(tài)。
三、第三階段，實施水生態(tài)修復技術，具體步驟如下:
(I)種植浮葉植物，浮葉植物選自睡蓮(學名Nymphaea tetragona)、王蓮(學名Victoria amazonica)、萍蓬草(學名 pumilum)、金銀蓮花(學名 Nymphoides indica)、茨實(學名Potamogeton pectinatus)的任意一種或幾種；2叢_3叢/IOOOm2,其中每叢包括5株-8株。種植浮葉植物既可吸收淤泥及水體中的含氮、磷等營養(yǎng)成份，同時，又可美化水面景觀。
(2)啟動沉水暴氧設施增加水中溶解氧達6mg/L以上；
(3)當暴氧后，水中溶解氧小于6mg/L時，投放光合細菌、硝化細菌等微生物促進沉水植被群落生長，讓水體更加清澈；另外，還開動沉水暴氧設施保證水中溶解氧濃度大于6mg/L ；
(4)回放原來湖塘濕地水體至正常水位；
(5)當日(24小時)降水量為25 49.9毫米的降雨或者I小時降水量為8.1 16.0毫米的大雨過后，若溶解氧濃度小于6mg/L或沉水植被覆蓋率小于60%，進行包括:浮葉植物、挺水植物的季節(jié)性修剪、沉水植物的季節(jié)性、及過度生長情況下的收割、沉水植物生長高度控制、對投放的有益水生動物的生長狀況的監(jiān)測、對水體有影響的水生動物(如野雜魚、災害性物種)的清理等內容的動態(tài)水生態(tài)系統(tǒng)保育的系統(tǒng)工程管理；
(6)當沉水植被覆蓋率達成60%以上，水體透明度達2米，持續(xù)160天后，按水生態(tài)系統(tǒng)食物鏈構造，同時配置水生動物:烏鱧(學名Ophicephalus argus)、績魚(學名 Siniperca chuatsi)、鏈魚(學名 Hypophthalmichthys molitrix)、鋪魚(學名 Aristichthys nobilis)、青魚(學名 Mylopharyngodon piceus)、青奸(學名Macrobranchium nipponense)、捕圓蘿卜螺(學名 Radix swinhoei )、方形環(huán)棱螺(學名Bellamya quadrata)、珠母貝(學名 Pinctada margaritifera)、三角帆蛘(學名 Hyriopsiscumingii)和河蜆(學名Corbicula fIuminea),以此食用部分水生植物,實現水體中營養(yǎng)向可食用性動物蛋白的轉化，最后通過收割沉水植被及捕撈魚類，使水中的營養(yǎng)物質轉化到岸上，使水體中營養(yǎng)物逐漸減少，水環(huán)境質量更加清潔，投放數量是10尾-15尾/1000m2，其中水生動物的長度是50mm-80mm/尾；
(7)當水體透明度達2米，且總氮、總磷、氨氮、溶解氧等指標達《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)(參見表I) III 類標準驗收后，以溶解氧濃度大于6mg/L為指標，進行包括:浮葉植物、挺水植物的季節(jié)性修剪、沉水植物的季節(jié)性、及過度生長情況下的收割、沉水植物生長高度控制、對投放的有益水生動物的生長狀況、對水體有影響的水生動物(如野雜魚、災害性物種)的清理等內容的動態(tài)水生態(tài)系統(tǒng)保育的系統(tǒng)工程管理。
表I《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)水環(huán)境質量III類標準主要項目標準限值
(單位:mg/L)
權利要求
1.一種湖塘濕地的水體生態(tài)修復與凈化方法，其特征在于通過以下幾個階段依次處理: 第一階段包括:按湖泊、池塘、濕地的地形地貌分段抽干湖塘濕地水體，對湖塘濕地淤泥進行活性、消毒及脫水處理，預制安裝沉水暴氧設施，種植沉水植被群落，并回放原來湖塘濕地水體； 第二階段包括:向水體中投放“凈水蟲”處理水中的藻類、腐屑等懸浮物、凈化水體，所述“凈水蟲”選用經提純、復壯、馴化后能夠成為專門吞噬藍綠藻、凈化水體的低等甲殼浮游動物； 第三階段包括:在水體中種植浮葉植物，然后配置可食用部分水生植物的水生動物修復水生態(tài)系統(tǒng)食物鏈。
2.根據權利要求1所述的湖塘濕地的水體生態(tài)修復與凈化方法，其特征在于，所述第一階段包括以下步驟: Cl)按湖泊、池塘、濕地的地形地貌分段抽干湖塘濕地水體； (2)如果所述湖塘濕地是軟質駁岸，按土壤自然安息角進行堆坡處理，然后種植挺水植物，再進行下述第(3)步驟；如果所述湖塘濕地是硬質駁岸，直接進行下述第(3)步驟； (3)對湖塘濕地淤泥采用有效微生物和生石灰進行活性、消毒及脫水處理4 7天； (4)預制安裝距游泥表面上方400mm 600mm的沉水暴氧設施； (5)根據湖塘濕地淤泥的深度，種植沉水植被群落； (6)回放原來湖塘濕地水體覆蓋沉水植被群落，水位達到沉水植被群落上方300mm 500mmo
3.根據權利要求2所述的湖塘濕地的水體生態(tài)修復與凈化方法，其特征在于，所述第(2)步驟的堆坡分為底層、中間層和頂層，底層鋪設礫石，其高度為200mm 250mm，中間層高度為IOOmm 150mm,頂層選用砂壤土。
4.根據權利要求2所述的湖塘濕地的水體生態(tài)修復與凈化方法，其特征在于，所述第(2)步驟的挺水植物選擇再力花、紙莎草、紅鞘水竹芋、荷花、水蠟燭、蘆葦、花葉蘆竹、梭魚草、花菖蒲、黃菖蒲、水蔥、薦草、雨久花、千屈菜、茨菰、燈心草中的一種或任意幾種。
5.根據權利要求2所述的湖塘濕地的水體生態(tài)修復與凈化方法，其特征在于，所述第(5)步驟的沉水植被群落是黑藻、輪葉黑藻、羅氏輪葉黑藻(變種)、菹草、光葉眼子菜、聚藻、金魚藻、竹葉眼子菜 、龍須眼子菜、經矮化改良的苦草和小茨藻共十一種，其中經矮化改良的苦草種植量占沉水植被群落總種植量的70%，其余品種各占3%。
6.根據權利要求2所述的湖塘濕地的水體生態(tài)修復與凈化方法，其特征在于，所述第(5)步驟中沉水植被的種植密度是:湖塘濕地淤泥深度小于0.2米的，沉水植被的種植密度20叢/m2 25叢/m2 ;湖塘濕地淤泥深度大于等于0.2米而小于等于0.5米的，沉水植被的種植密度12叢/m2 18叢/m2 ;湖塘濕地淤泥深度大于0.5米的，種植密度6叢/m2 10叢/m2，其中每叢沉水植被包括3株 5株沉水植被。
7.根據權利要求1所述的湖塘濕地的水體生態(tài)修復與凈化方法，其特征在于，所述第二階段的低等甲殼浮游動物是水蚤，投放量為150只 200只/m2。
8.根據權利要求2所述的湖塘濕地的水體生態(tài)修復與凈化方法，其特征在于，所述第三階段包括以下幾個步驟:(1)種植浮葉植物； (2)啟動沉水暴氧設施,使水中溶解氧達6mg/L以上； (3)暴氧后，若水中溶解氧小于6mg/L，投放光合細菌、硝化細菌等微生物促進沉水植被群落生長，并開動沉水暴氧設施保證水中溶解氧濃度為6mg/L以上； (4)回放原來湖塘濕地水體至正常水位； (5)當沉水植被覆蓋率達成60%以上、水體透明度達2米，且持續(xù)160天后，配置可食用水生植物的水生動物； (6)當溶解氧濃度小于6mg/L或沉水植被覆蓋率小于60%，進行動態(tài)水生態(tài)系統(tǒng)保育的系統(tǒng)工程管理，所述動態(tài)水生態(tài)系統(tǒng)保育的系統(tǒng)工程管理包括:浮葉植物、挺水植物的季節(jié)性修剪、沉水植物的季節(jié)性、及過度生長情況下的收割、沉水植物生長高度控制、對投放的有益水生動物的生長狀況的監(jiān)測、對水體有影響的水生動物的清理。
9.根據權利要求8所述的湖塘濕地的水體生態(tài)修復與凈化方法，其特征在于，所述第(I)步驟的浮葉植物選擇睡蓮、王蓮、萍蓬草、金銀蓮花、茨實中的一種或任意幾種，浮葉植物的種植密度是2叢-3叢/1000m2，其中每叢浮葉植物的數量是5株 8株。
10.根據權利要求8所述的湖塘濕地的水體生態(tài)修復與凈化方法，其特征在于，所述第(5)步驟的水生動物包括烏鱧、鱖魚、鰱魚、鳙魚、青魚、青蝦、橢圓蘿卜螺、方形環(huán)棱螺、珠母貝、三角帆蛘和河蜆,所述水生動物的配置密度是10尾(只)-15尾(只)/1000m2，其中水生動物的長度是50mm-80mm /尾。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種湖塘濕地的水體生態(tài)修復與凈化方法，其特征在于通過以下幾個階段依次處理第一階段包括分段抽干湖塘濕地水體，對湖塘濕地淤泥進行活性、消毒及脫水處理，預制安裝沉水暴氧設施，種植沉水植被群落，并回放原來湖塘濕地水體；第二階段包括向水體中投放“凈水蟲”處理水中的藻類、腐屑等懸浮物、凈化水體；第三階段包括在水體中種植浮葉植物，然后配置可食用部分水生植物的水生動物修復水生態(tài)系統(tǒng)食物鏈。本發(fā)明可保證修復或凈化后的水體達到《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)主要指標的Ⅲ類或以上標準，且水體凈化效果持久、標本兼治。
文檔編號C02F3/32GK103214099SQ201310164738
公開日2013年7月24日 申請日期2013年5月7日 優(yōu)先權日2013年5月7日
發(fā)明者呂健 申請人:呂健