一种缓流河道生态修复方法

本发明属河流污水治理，具体涉及一种缓流河道生态修复方法。

背景技术：

1、在工业发达的城市河网水生态系统恶化，部分河段存在蓝藻水华聚集现象，影响区域生态安全。近年来，很多河道修复技术得到应用，但效果多体现在水体水质净化及富营养化治理，特别是沉水植物、挺水植物的组合，如现有技术：吴苏舒等.典型入湖河道生态过滤系统研究——以长荡湖东风河为例.中国农村水利水电,2016,409(11):31—37.该过滤系统包括入口处铺设砾石、砾石下游设置水生植物区域，水生植物区下游设置淤泥生态袋恢复区。虽然前期修复效果明显，但是当1-2年植物衰亡后，河道生态生态系统破坏，修复功能丧失，因此缺少持久的修复功能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种缓流河道生态修复方法，解决现有技术中修复功能不持久的问题。

2、为了解决上述问题，本发明通过如下方案实现：

3、一种缓流河道生态修复方法，包括如下步骤：

4、步骤1、确定修复方案：

5、步骤1.1、取目标河道待修复段的河底淤泥和河道内天然水体，均分成10份，分别放置在10个结构相同的试验容器中，构成10个试验体，并依次编号为a、b、c、d、e、f、g、h、 i和j，每个试验体分别对应如下修复方案：

6、方案a：在对应容器中种植沉水植物，沉水植物包括轮叶黑藻+金鱼藻组合和狐尾藻+小茨藻组合；

7、方案b：在对应容器中种植挺水植物芦苇、菰和黄菖蒲；

8、方案c：在对应容器中放置光催化混凝土块；

9、方案d：将对应容器内淤泥全部置换为淤泥生态袋，水体保持目标河道待修复段内的天然水体；所述淤泥生态袋是将河底淤泥自然风干晾晒2至3天，然后装入生态袋中；晾晒的目的是便于装袋。

10、方案e：将对应容器内淤泥全部置换为活性炭淤泥，水体保持目标河道待修复段内的天然水体；活性炭淤泥的组分包括重量占比98%的淤泥和重量占比2%的柱状活性炭；

11、方案f：将对应容器内淤泥全部置换为生物活性炭淤泥，水体保持目标河道待修复段内的天然水体；生物活性炭淤泥的组分包括重量占比97%的河底淤泥、重量占比2%的柱状活性炭以及重量占比1%的复合芽孢杆菌酶；

12、方案g：为方案a+b的组合，即，在对应容器中种植沉水植物组合和挺水植物，种植密度为方案a、b中对应植物的一半；

13、方案h：为方案c+f的组合；即，将对应容器内淤泥全部置换为活性炭淤泥，放置光催化混凝土块；

14、方案i：为方案a+b+c+f的组合；即，将对应容器内淤泥全部置换为活性炭淤泥，放置光催化混凝土块，同时在该容器中种植沉水植物组合和挺水植物；

15、方案j：空白试验，即，在对应容器中只放置目标河道待修复段的河底淤泥和河道内天然水体，不采取任何修复手段；

16、步骤1.2、将10个试验体放置在自然环境中进行为期30天的试验监测，并分别在第1天、第8天、第15天、第22天和第29天，采用0.1ml人工镜检法测量试验体中铜绿微囊藻的含量，利用phyto-pam测量试验体最大光合作用效率，并对采集的10个试验体的试验数据进行对比分析，得到铜绿微囊藻的去除率和抑制率，确定最优方案；

17、步骤2、采用步骤1确定的最优方案对待修复河道进行修复：

18、步骤2.1、沿水流方向将目标河道待修复段的每一侧划分为n个水生植物修复区和m个光催化生态混凝土护坡区，n为大于等于2的正整数,m为大于等于1的正整数；

19、步骤2.2、在水生植物修复区种植沉水植物和挺水植物；

20、步骤2.3、在光催化生态混凝土护坡区沿河岸修筑光催化混凝土护坡格栅，格栅的腔体中填充生物活性炭生态袋。

21、本发明通过测定铜绿微囊藻的光系统ⅱ活性，研究不同植物、生物修复手段的铜绿微囊藻抑制效果，确定最优生态修复集成工艺。选取本土水生植物物种，集合活性炭、复合芽孢杆菌酶、c,n-tio2生态混凝土等修复手段，科学设置施工方案，取得了明显的铜绿微囊藻抑制效果。通过设置光催化生态混凝土护坡区，利用太阳能进行光催化氧化反应抑制铜绿微囊藻的生长，并可吸附降解水中污染物质，采用易于维护的生物活性炭生态袋护岸技术，即使水生植物修复区的植物衰亡，依然可以利用光催化生态混凝土护坡区继续对河道进行修复。

22、进一步优化，确定方案i为最优方案。

23、进一步优化，所述步骤2.1中，每两个水生植物修复区和一个生态混凝土护坡区相间隔设置。

24、进一步优化，所述步骤2.2中，沉水植物包括轮叶黑藻+金鱼藻组合和狐尾藻+小茨藻组合；所述挺水植物包括芦苇、菰和黄菖蒲。

25、本发明通过种植轮叶黑藻+金鱼藻组合和狐尾藻+小茨藻组合、以及挺水植物芦苇+菰+黄菖蒲组合，利用水生植物的化感作用、植物根系的输氧作用及传递特性，可以很好地去除河流中的氮、磷等富营养盐，对铜绿微囊藻的光合活性可以起到抑制作用。

26、进一步优化，所述步骤2.2中，每个水生植物修复区沿沿水流方向分为五个种植块，包括三个挺水植物块和两个沉水植物块；挺水植物块和沉水植物块相间隔设置。

27、进一步优化，每个沉水植物块均分为两行两列共四个种植单元，每个种植单元种植一种沉水植物组合，四个种植单元交替种植轮叶黑藻+金鱼藻组合和狐尾藻+小茨藻组合。

28、每个挺水植物块中种植一种挺水植物，这种种植方式有利于植物生长，形成发达的根系，并将氧气输送至根系部分，形成好氧环境，可抑制蓝藻的生长。

29、进一步优化，沉水植物的种植密度：狐尾藻，32芽/m2，8芽/丛；轮叶黑藻，32芽/m2，8芽/丛；金鱼藻，32芽/m2，8芽/丛；小茨藻，32芽/m2，4芽/丛。

30、挺水植物的种植密度：芦苇，24芽/m2，2芽/兜；菰，18芽/m2，2芽/兜；黄菖蒲/m2，18芽，2芽/兜。

31、种植密度过密或过稀，都不利于植物生长，依据前期现场调研结果，以上述种植密度为佳。沉水植物与挺水植物间隔种植，挺水植物作为屏障，防止沉水植物顺水流方向流出，营造包含挺水和沉水植物的微自然系统，可很好的吸收含氮有机物，有利于水生生物多样性的恢复，达到抑制铜绿微囊藻的效果。

32、进一步优化，所述步骤2.3中，光催化混凝土护坡格栅由5%的c,n-tio2掺入混凝土浇筑而成。

33、生态混凝土护坡区有一大部分处于水体中，有一小部分处于水位变动区域，枯水季节露出水面，该部分不超过总面积的30%。

34、混凝土护坡结构非常稳定，浇筑时表面掺入c,n-tio2，利用太阳能进行光催化氧化反应，抑制铜绿微囊藻的实际光合作用效率，碳氮光催化剂效果优于普通tio2光催化混凝土。即使水生植物修复区的植物衰亡，光催化生态混凝土护坡区依然利用浇筑时表面掺入的c,n-tio2对河道进行继续修复，效果持久。

35、进一步优化，所述步骤2.3中，生物活性炭生态袋中的成分包括重量占比97%的河底淤泥、重量占比2%的柱状活性炭以及重量占比1%的复合芽孢杆菌酶。

36、生物活性炭生态袋中的河底淤泥，含有较高的有机质，活性炭可吸收降解淤泥及水体中有机质，复合芽孢杆菌酶可促进有机质的降解、转化或吸附的过程。

37、进一步优化，所述步骤2.3中，采用层堆法自下而上铺设生物活性炭生态袋，每层相邻两个生物活性炭生态袋通过结构扣相连接；上层生物活性炭生态袋压在下层相邻两个生物活性炭生态袋的连接处。

38、这样的铺设方式保证多个、多层生物活性炭生态袋之间形成稳定的结构，不易被水流冲走，且这样铺设能够使生物活性炭生态袋持久的降解、转化或吸附水体中的有机质。

39、进一步优化，种植挺水植物前，需要将河道两边的杂草处理干净。

40、在对光催化生态混凝土护坡区施工前，首先将整个坡面进行修整，清除坡面上残存的枯枝和乱石，同时夯实坡面而尽量使坡面形成平滑坡体；当生态混凝土护坡区施工完成后，尽快对护坡表面播种常见灌木种子，使植被尽快覆盖在土坡和光催化生态袋表面，减少因为紫外线照射而影响土坡和光催化生态袋的工程强度和寿命。

41、与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：

42、1、本发明在河道两侧设置水生植物修复区、光催化生态混凝土护坡区，以及在光催化生态混凝土护坡区铺设生物活性炭生态袋，通过水生植物修复、光催化、生物活性炭对水体和土壤的修复作用，使河流水体氨氮浓度下降了25.4%，生态处理集成技术对水体营养盐去除效果明显。

43、2、本发明通过测定铜绿微囊藻的光系统ⅱ活性，研究不同植物、生物修复手段的铜绿微囊藻抑制效果，确定最优生态修复集成工艺。选取本土水生植物物种，集合活性炭、复合芽孢杆菌酶、c,n-tio2生态混凝土等修复手段，科学设置施工方案，取得了明显的铜绿微囊藻抑制效果；其中，生态修复系统运行期间，铜绿微囊藻的最大光合作用抑制率为19.7%，铜绿微囊藻去除率为21.5%。

44、3、本发明的生态处理集成工程运行期间，施工段水体中铜绿微囊藻的增长速率从3.8104cells*l-1*d-1降至2.44104cells*l-1*d-1,有效抑制了水体中铜绿微囊藻的增长速率。