一种沉水植物耦合底栖动物协同进行底泥减量的方法

摘要

本发明涉及一种沉水植物耦合底栖动物协同进行底泥减量的方法，包括以下步骤：（1）在黑臭水体污染底泥上设置上覆水体；（2）在水体内投加增氧装置、底栖动物以及植入沉水植物；（3）在水体上方设置补光装置，构建底栖生物系统；（4）开启补光装置和增氧装置，控制水体中的溶解氧为1‑10mg/L，进行底栖动物和沉水植物养殖，进行底泥减量操作。通过本发明的方法进行底泥减量，底泥有机质、氨氮、硝酸盐氮和总磷去除率达到30‑50%、上覆水体中的COD、TP、氨氮、亚硝酸氮以及总磷的去除率达到50‑90%，利用底栖动物对黒臭水体底泥污染物进行削减并使底泥达到减量的目的，改善滨水人居环境，促进城市环境可持续发展。

说明书

技术领域

本发明涉及一种沉水植物耦合底栖动物协同进行底泥减量的方法，属于水污染处理领域。

背景技术

底泥是河湖水体生态系统的重要组成部分氮、磷、重金属及有机污染物在底泥与上覆水体之间反复多次迁移,底泥污染物通过内源释放进入上覆水体成为加剧水质恶化和黑臭反复的重要原因。黑臭水底泥治理成为城市水环境治理的症结所在。当河流外源污染得到控制后，黑臭水体底泥污染成为限制河湖水质的制约因素。强化黒臭水体底泥治理是根治水体黒臭的关键环节。黄河流域生态保护和高质量发展对中原城市水环境提出更高要求开发城市黑臭水体高效生态净化技术对我国黒臭水体治理是十分必要和迫切的。

黒臭水体底泥一般分为三层，上层为混合层，含水率高，易被扰动；中层为黑色淤积层，污染物含量最高；下层为未受污染的黄色泥层底泥污染物的组分对上覆水体水质产生显著影响。黑臭水体底泥净化的主要技术包括底泥疏浚、原位覆盖、微生物、沉水植物耦合底栖动物生态修复等。

底泥疏浚技术是通过疏挖底泥的方式直接清除河道底泥，去除水体内源污染，杜绝底泥污染物向水体的迁移，但该技术对疏浚底泥深度要求精确，过量超挖将对疏挖区底栖生物的生存环境造成严重破坏，使底泥丧失在健康河道中的生态功能。

原位覆盖技术是指在黒臭水体底泥覆盖一层或多层覆盖物使底泥与上覆水体隔开以阻止底泥污染物释放，是一种兼具物理阻隔和化学稳定的底泥污染物控制技术。原位覆盖技术侧重于将底泥污染物稳定化，阻断污染物迁移进入上覆水体的途径，并未真正实现底泥污染物的削减与底泥减量化。

微生物修复是指通过投加外源优势高效菌或激活环境中原本存在但被抑制的微生物，强化微生物对污染物的降解作用。然而微生物有其特定的生态位且对基，质性质、温度、溶解氧及 pH有苛刻要求，实验条件下筛选的高效菌种在实际黒臭水体底泥净化过程中面临土著微生物的竞争，其对底泥净化效果受到明显抑制。

发明内容

为解决现有黒臭水体底泥处理方法复杂、成本高以及效果不好的问题，本发明提供了一种沉水植物耦合底栖动物协同进行底泥减量的方法。

本发明采用的技术方案为：

一种沉水植物耦合底栖动物协同进行底泥减量的方法，包括以下步骤：

（1）在黑臭水体污染底泥上设置上覆水体；

（2）在水体内投加增氧装置、底栖动物以及植入沉水植物；

（3）在水体上方设置补光装置，构建底栖生物系统；

（4）开启补光装置和增氧装置，控制水体中的溶解氧为6-10mg/L，进行底栖动物和沉水植物养殖，进行底泥减量操作。

优选地，所述的上覆水体的水源选用暴晒7天的无氯水。

优选地，所述的底栖动物投加量为1-3kg/m

优选地，所述的底栖动物为螺蛳品种和三角帆蚌品种。

优选地，所述的沉水植物为苦草或伊乐藻。

优选地，所述的沉水植物的底泥覆盖率30-50%

有益效果：

水生植物净化黑臭水体底泥以植物耐受高污染胁迫为前提，其利用根系、茎叶完成对污染物吸收、转移及降解。水生植物根际具有特殊物理、化学与生物性质可为微生物提供栖息繁殖场所并促进根际微生物对有机物代谢分解。水生植物对削减底泥有机污染也具有积极作。不仅沉水植物有一定的重金属去除能力，底栖动物在底泥重金属削减中也发挥了重要作用。以往底栖动物环境效应研究局限于污染物对底栖动物群落数量、生物量与多样性的影响，以及利用底栖生物进行底泥污染物生物累积测试与沉积物毒性评价，本发明利用沉水植物耦合底栖动物对黒臭水体底泥污染物进行削减并使底泥达到减量的目的。

通过本发明的方法进行底泥减量，底泥有机质、氨氮、硝酸盐氮和总磷去除率达到30-50%、上覆水体中的COD、TP、氨氮、亚硝酸氮以及总磷的去除率达到50-90%，利用底栖动物对黒臭水体底泥污染物进行削减并使底泥达到减量的目的，改善滨水人居环境，促进城市环境可持续发展。

附图说明

图1为本发明的沉水植物耦合底栖动物协同系统的示意图。

图中，1-上覆水体，2-临界面，3-底泥，4-增氧装置，5-有机污染物，6-沉水植物，7-底栖动物， 8-氮磷污染物，9-重金属，10-生物炭。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种沉水植物耦合底栖动物协同进行底泥减量的方法，包括以下步骤：

（1）在黑臭水体污染底泥3上设置上覆水体1；

（2）在水体内投加增氧装置4、底栖动物7以及植入沉水植物6；

（3）在水体上方设置补光装置，构建底栖生物系统，如图1所示；

（4）开启补光装置和增氧装置，控制水体中的溶解氧为6-10mg/L，进行底栖动物和沉水植物养殖，进行底泥减量操作。

实施例1

一种沉水植物耦合底栖动物协同进行底泥减量的方法，包括以下步骤：

（1）在长宽高为48cm，34cm，28cm 的水箱中铺设5cm厚的黑臭水体污染底泥，上覆水体水深20cm，上覆水体的水源选用暴晒7天的无氯水，并且在上方20cm处铺设灯管，所述灯管功率为3.5w，24h不间断照明；

（2）投加550g河蚌，用扦插法栽植20株长度15cm的苦草，并进行曝气，水中溶解氧浓度为10mg/L；

（3）随着沉水植物和底栖动物的生长，20天后，投放河蚌苦草前上覆水体1的参数由 COD 58mg/L TP 0.731mg/L 氨氮4.392mg/L 亚硝酸盐氮10.958mg/L分别下降为COD30.1mg/L、TP 0.173mg/L、氨氮0.447mg/L、亚硝酸氮0.955mg/L；40天后，底泥由有机质13.66mg/kg,TP 1.29mg/g 氨氮 51.59 mg/kg 硝酸盐氮 4.27mg/kg分别下降为底泥有机质9.38mg/kg、TP1.02mg/g、氨氮33.04mg/kg、硝酸盐氮3.85mg/kg。可见通过本发明的方法进行底泥减量，底泥有机质、氨氮、硝酸盐氮和总磷去除率达到30-50%、上覆水体中的COD、TP、氨氮、亚硝酸氮以及总磷的去除率达到50-90%，利用底栖动物对黒臭水体底泥污染物进行削减并使底泥达到减量的目的，改善滨水人居环境，促进城市环境可持续发展。

实施例2

一种沉水植物耦合底栖动物协同进行底泥减量的方法，包括以下步骤：

（1）在长宽高为48cm，34cm，28cm 的水箱中铺设5cm厚的黑臭水体污染底泥，上覆水体水深20cm，上覆水体的水源选用暴晒7天的无氯水，并且在上方20cm处铺设灯管，所述灯管功率为3.5w，24h不间断照明；

（2）投加550g螺蛳，用扦插法栽植20株长度15cm的苦草，并进行曝气处理，水中溶解氧浓度为6mg/L；

（3）随着沉水植物和底栖动物的生长，培养40天后底泥中的有机质和氨氮由投放前的12.69mg/L，35.58mg/L，分别降为12.38mg/L，29.29mg/L。

实施例3

一种沉水植物耦合底栖动物协同进行底泥减量的方法，包括以下步骤：

（1）在长宽高为48cm,34cm,28cm 的水箱中铺设5cm厚的黑臭水体污染底泥。上覆水体水深20cm，上覆水体的水源选用暴晒7天的无氯水，并且在上方20cm处铺设灯管，所述灯管功率为3.5w，24h不间断照明；

（2）投加550g螺蛳，用扦插法栽植20株长度15cm的伊乐藻，并进行曝气，水中溶解氧浓度为8mg/L；

（3）随着沉水植物和底栖动物的生长，培养40天后底泥中的有机质和氨氮由投放前的12.19mg/L，33.87mg/L，分别降为11.93mg/L，36.04mg/L。

实施例4

一种沉水植物耦合底栖动物协同进行底泥减量的方法，包括以下步骤：

（1）在长宽高为48cm,34cm,28cm 的水箱中铺设5cm厚的黑臭水体污染底泥，上覆水水深20cm，上覆水体的水源选用暴晒7天的无氯水，并且在上方20cm处铺设灯管，所述灯管功率为3.5w，24h不间断照明；

（2）投加550g河蚌，用扦插法栽植20株长度15cm的伊乐藻，并进行曝气，水中溶解氧浓度为10mg/L；

（3）随着沉水植物和底栖动物的生长，培养40天后底泥中的有机质和氨氮由投放前的12.71mg/L，61.99mg/L，分别降为11.73mg/L，35.37mg/L。

实施例5

一种沉水植物耦合底栖动物协同进行底泥减量的方法，包括以下步骤：

（1）在长宽高为48cm,34cm,28cm 的水箱中铺设5cm厚的黑臭水体污染底泥，上覆水体水深20cm，上覆水体的水源选用暴晒7天的无氯水，并且在上方20cm处铺设灯管，所述灯管功率为3.5w，24h不间断照明；

（2）投加550g河蚌，用扦插法栽植20株长度15cm的苦草，并进行曝气，水中溶解氧浓度为10mg/L；

（3）随着沉水植物和底栖动物的生长，培养40天后底泥中的有机质和氨氮由投放前的13.66mg/L，62.68mg/L，分别降为11.73mg/L，12.38mg/L。

虽然上文已经描述了本发明的实施例，但对于本领域的技术人员而言，在不偏离本发明的原理和精神的情况下所做的修改和替换，均属于本发明要求保护的范围。