《一種村鎮重污染河水原位生物強化處理方法》是常州大學於2012年10月17日申請的專利，該專利申請號：201210392847X，專利公布號：CN102863125A，專利公布日：2013年1月9日，發明人是：張文藝、占明飛、鄭澤鑫、李仁霞、戴如娟。
《一種村鎮重污染河水原位生物強化處理方法》屬於生態與環境保護領域，涉及一種村鎮重污染河水原位生物強化處理方法。該方法是將重度污染河段分隔成淨水膜過濾段、生物柵過濾段、人工造流段和濕地布置段4個連續區段作為污水處理單元，污水首先進入淨水膜過濾段，自流至生物柵過濾段，然後對整個重度污染河段投放生物底質改良劑對其進行底質改良，污水再流入人工造流段，進入濕地布置段，之後再投放螺、蜆、巨牡蠣對整個河段的重污染河水實施底棲動物控養。該發明以河段作為處理的載體，合理搭配微納米氣泡復氧、高效淨水膜與生物柵過濾、河道底質改性、人工造流、浮島式濕地、底棲動物控養組合技術，持續改善水質，同時實現水生態系統的良性循環。
2021年8月16日，《一種村鎮重污染河水原位生物強化處理方法》獲得安徽省第八屆專利獎優秀獎。
（概述圖為《一種村鎮重污染河水原位生物強化處理方法》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種村鎮重污染河水原位生物強化處理方法
- 公布號：CN102863125A
- 公布日：2013年1月9日
- 申請號：201210392847X
- 申請日：2012年10月17日
- 申請人：常州大學
- 地址：江蘇省常州市武進區滆湖路1號
- 發明人：張文藝、占明飛、鄭澤鑫、李仁霞、戴如娟
- Int.Cl.：C02F9/14(2006.01)I
- 專利代理機構：南京知識律師事務所
- 代理人：盧亞麗
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
中國一些經濟發達地區村鎮人口流動性大，外來務工人員較多，特別是一些大中城市附近的村鎮，因房屋租住價格相對便宜，已成為外來務工人員首選居住地。長三角、珠三角等南方經濟發達地區村鎮大多沿河（浜、涌）而建，居民沿河而居，所產生的生活污水及一些村鎮工業集中區企業達標排放的尾水和農業面源污水直接就近排入村鎮河道，或居民在河道中沖洗便桶、痰盂、拖把及沖洗其它生產、生活用具，均致使大量含CODcr、氨氮、總磷等污染物的廢水進入地表水體。此外，兩岸居民將生活垃圾和農業廢棄物扔置於河道岸邊，導致沉積物及較多的有機污染物在河床淤積，造成河道底泥污染物積累嚴重，底泥中的氮、磷季節性釋放，進入河水。由於氮、磷是植物生長的營養元素，水體中氮、磷含量的大量增加，勢必引起水生生物和諸如藍藻、小球藻等藻類的過度生長和繁殖，從而造成水體中溶解氧含量下降，進而引發水生動、植物大量死亡，而這些腐敗的生物體又會向水體中釋放污染物，加劇河道污染。所以南方很多村鎮周邊河流污染嚴重，甚至河水中的CODcr、氨氮、總磷等污染物指標均大於《污水綜合排放標準》（GB8978-2002）中的一級排放標準，成為名符其實的納污河溝。每年的春、夏、秋三季這些重度污染河段河水終日黑臭、垃圾漂浮，成了蚊蠅滋生地，嚴重影響附近居民的生活和身心健康。對於這些重污染河水的治理，傳統的做法是建造污水收集管網，進行污水集中處理。這種做法固然能徹底消除污染，但這種做法由於投資大、運行費用高，一般比較適合城市及大型城鎮的污水處理，而對於村鎮地區來說，則難以施行。同時，在一些城市河道整治過程中採用的硬化河床、修築石塊、混凝土護坡等做法雖然能夠加強河浜（涌）的穩定性以及利於對河道進行清淤，但不能降解廢水中的污染物，同樣也不適合於村鎮河道的整治。
發明內容
專利目的
《一種村鎮重污染河水原位生物強化處理方法》的目的是為了有效解決中國南方村鎮重污染河水的污染問題而提出的一種直接將擬治理的河段作為處理的載體，合理搭配微納米氣泡復氧、高效淨水膜與生物柵過濾、河道底質改性、人工造流、浮島式濕地、底棲動物控養組合技術，持續改善水質，同時實現水生態系統的良性循環。
技術方案
將寬度為B的重度污染河段分隔成淨水膜過濾段、生物柵過濾段、人工造流段和濕地布置段等4個連續區段作為污水處理單元，其中前3個河段為污水收集河段（即納污段）。污水首先進入淨水膜過濾段（長度為L1），自流至生物柵過濾段（長度為L2），然後對整個重度污染河段按照0.03千克/平方米的密度投放生物底質改良劑對其進行底質改良，污水再流入人工造流段（長度為L3），進入濕地布置段（長度為L4），之後再按照0.025千克/平方米的密度投放螺、蜆，按照1個/平方米的密度投放巨牡蠣對整個河段的重污染河水實施底棲動物控養。上述4個治理段長度設計規則是：L1主要依據所屬河段內的主要排污口設定，按該河段所收集的污水占治理河段總污水排放量的80%確定，其它三段的長度分別為：L2=0.5L1、L3=0.5L1、L4=2.0L1。該發明所用的底質改良劑為：石灰，粘土和含有微生物製劑的腐殖質。
改善效果
（1）該方法摒棄傳統的單一物理、化學或者生物治理方法，選擇原位生物強化處理方法，不僅不需要重建新的污水收集管網及污水處理構築物，利用原有的污水排放管道將污水排入就近的河段進行處理，建設及運行成本較低，同時還修復了失去水環境生態的河流，環境生態效益顯著。
（2）《一種村鎮重污染河水原位生物強化處理方法》直接在河道中對重污染河水進行生物強化降解，可將總CODcr從140.6毫克/升降至65.2毫克/升，總磷從3.3毫克/升降至0.6毫克/升，氨氮從7.8毫克/升降至1.0毫克/升，水體透明度由原來的不足10厘米升至30厘米，河水水質明顯改善。
（3）《一種村鎮重污染河水原位生物強化處理方法》利用“流水不腐，戶樞不蠹，動也”的水體自然生態進化原理，通過安裝造流器對河水進行人工造流、復氧，使河水中的污染物不斷被自然分解，河道自淨能力得到恢復，在不給水體帶來任何“二次污染”的前提下使得水體的黑臭現象得以消除。
附圖說明
圖1是村鎮重污染河水原位生物強化處理方法的平面布置示意圖。
圖1中：Ⅰ—淨水膜過濾段；Ⅱ—生物柵過濾段；Ⅲ—人工造流段；Ⅳ—濕地布置段；L1—淨水膜過濾段長度；L2—生物柵過濾段長度；L3—人工造流段長度；L4—濕地布置段長度；B—河道寬度。
技術領域
《一種村鎮重污染河水原位生物強化處理方法》屬於生態與環境保護領域，具體涉及一種村鎮重污染河水原位生物強化處理方法。
權利要求
1.一種村鎮重污染河水原位生物強化處理方法，其特徵在於，是將寬度為B的重度污染河段分隔成淨水膜過濾段、生物柵過濾段、人工造流段和濕地布置段4個連續區段作為污水處理單元，其中前3個河段為污水收集河段；污水首先進入長度為L1的淨水膜過濾段，自流至長度為L2的生物柵過濾段，然後對整個重度污染河段按照0.03千克/平方米的密度投放生物底質改良劑對其進行底質改良，污水再流入長度為L3的人工造流段，進入長度為L4的濕地布置段，之後再按照0.025千克/平方米的密度投放螺、蜆，按照1個/平方米的密度投放巨牡蠣對整個河段的重污染河水實施底棲動物控養；其中，L1依據所屬河段內的主要排污口設定，按該污水收集河段所收集的污水占治理河段總污水排放量的80%確定，其它區段的長度分別為：L2=0.5L1、L3=0.5L1、L4=2.0L1。
2.根據權利要求1所述的村鎮重污染河水原位生物強化處理方法，其特徵在於，所述生物底質改良劑是石灰、粘土和含有微生物製劑的腐殖質。
3.根據權利要求1所述的村鎮重污染河水原位生物強化處理方法，其特徵在於，在淨水膜過濾段，以集中分布的污水排放管口為布置點按照該段水域面積的30%布置高效淨水膜對污水進行過濾；同時在該段中部布置微納米氣泡復氧系統。
4.根據權利要求1所述的村鎮重污染河水原位生物強化處理方法，其特徵在於，在濕地布置段，按照該段水域面積的25%布置浮島式濕地，沿著水流方向每隔6米布置一處，將濕地填料布置在浮體之上，形成填料浮體，在上方搭配栽種水生植物。
實施方式
如圖1所示，《一種村鎮重污染河水原位生物強化處理方法》以寬度為B的重度污染河段作為污水收集與生物處理的載體，將重度污染河段分隔成4個連續的不同區段作為污水處理與生態修復單元，4個不同區段分別為淨水膜過濾段Ⅰ（長度為L1）、生物柵過濾段Ⅱ（長度為L2）、人工造流段Ⅲ（長度為L3）以及濕地布置段Ⅳ（長度為L4），其中Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ段為污水收集河段（即納污段）。污水首先進入淨水膜過濾段Ⅰ，自流至生物柵過濾段Ⅱ，然後對整個重度污染河段按照0.03千克/平方米的密度投放生物底質改良劑對其進行底質改良，污水再流入人工造流段Ⅲ，進入濕地布置段Ⅳ，之後再按照0.03千克/平方米的密度投放螺、蜆，按照1個/平方米的密度投放巨牡蠣對整個河段的重污染河水實施底棲動物控養。上述4個治理段長度設計規則是：L1主要依據擬治理河段內的主要排污口數量和廢水排放量，一般按該河段所收集的污水占治理河段總污水排放量的80%確定，其它三段的長度分別為：L2=0.5L1、L3=0.5L1、L4=2.0L1。上述各處理單元的主要功能分述如下：
（1）在淨水膜過濾段Ⅰ，以集中分布的污水排放管口為布置點按照該段水域面積的30%布置高效淨水膜對污水進行過濾，淨水膜可截留污水中的懸浮物及顆粒，去除無機物及部分有機物；同時在該段中部布置微納米氣泡復氧系統，用來處理污水中含有的大量浮游藻類、惡臭等污染物。
（2）在生物柵過濾段Ⅱ，以零星分布的污水排放管口為布置點按照該段水域面積的25%布置生物柵對來水進一步過濾，生物柵的作用主要是利用水生植物、水生動物和微生物等生態要素的協同作用完成生態修復的目的。
（3）《一種村鎮重污染河水原位生物強化處理方法》對河道進行底質改性的目的是迅速去除河底有毒物質H2S，以及在低氧條件下不完全分解的產物有機酸，穩定河底pH，減少有機質含量，改變惡臭底質。該發明所用的底質改良劑為：石灰，粘土和含有微生物製劑的腐殖質。
（4）在人工造流段Ⅲ，以零星分布的污水排放管口為布置點布置復氧造流器對河水人工造流，人工造流的目的是為了通過超微小氣泡帶動污水中的懸浮物、膠體物質及油類上浮，並達到去除的目的，同時增加了水體中的溶解氧。
（5）在濕地布置段Ⅳ，按照該段水域面積的25%布置浮島式濕地，沿著水流方向每隔6米布置一處，將濕地填料合理布置在浮體之上，形成填料浮體，在上方合理搭配栽種大量水生植物，挺水植物選用再力花、菖蒲、美人蕉、鳶尾等；浮水植物寒季用圓幣草、聚草、雍菜等；沉水植物選用菹草、水毛莨、馬來眼子菜等，主要利用水生植物和生物膜載體上附著的大量微生物能迅速吸收水體中氮磷等營養物質的能力，保持水體淨化作用。
（6）《一種村鎮重污染河水原位生物強化處理方法》向水體均勻投放螺、蜆、巨牡蠣進行底棲動物控養，這些底棲動物對污染河水的耐受性好，同時淨化河水效果顯著。
- 實施例1
河道平均寬度B=12米，平均水深2.0米，水域面積3840平方米，沿著水流方向，將河段分為淨水膜過濾段Ⅰ（長度為L1=80米）、生物柵過濾段Ⅱ（長度為L2=40米）、人工造流段Ⅲ（長度為L3=40米）及濕地布置段Ⅳ（長度為L4=160米）；在淨水膜過濾段Ⅰ，以集中分布的污水排放管口為布置點布置高效淨水膜288平方米，同時在該段中部布置2台功率為0.75千瓦/台的微納米氣泡復氧設備對污水曝氣復氧；在生物柵過濾段Ⅱ，以零星分布的污水排放管口為布置點布置生物柵120平方米；然後對整個重度污染河段投放由石灰、粘土和含有微生物製劑的腐殖質組成的生物底質改良劑115.2千克對其進行底質改良；在人工造流段Ⅲ，以零星分布的污水排放管口為布置點各布置2台功率為2.2千瓦/台的復氧造流器對河水人工造流；在濕地布置段Ⅳ，順著水流方向每隔6米布置一處浮島式濕地，濕地面積為480平方米；之後投放螺、蜆115.2千克，投放巨牡蠣3840個對整個河段的重污染河水實施底棲動物控養；污水依次流經上述各處理單元，最後可將該河段的重污染河水進行生物強化降解，可將總計600立方米/天的污水的CODcr從140.6毫克/升降至65.2毫克/升，總磷從3.3毫克/升降至0.6毫克/升，氨氮從7.8毫克/升降至1.0毫克/升，水體透明度由原來的不足10厘米升至30厘米，河水水質明顯改善。
- 實施例2
河道平均寬度B=10米，平均水深2.5米，水域面積2400平方米，沿著水流方向，將河段分為淨水膜過濾段Ⅰ（長度為L1=60米）、生物柵過濾段Ⅱ（長度為L2=30米）、人工造流段Ⅲ（長度為L3=30米）及濕地布置段Ⅳ（長度為L4=120米）；在淨水膜過濾段Ⅰ，以集中分布的污水排放管口為布置點布置高效淨水膜180平方米，同時在該段中部布置2台功率為0.75千瓦/台的微納米氣泡復氧設備對污水曝氣復氧；在生物柵過濾段Ⅱ，以零星分布的污水排放管口為布置點布置生物柵75平方米；然後對整個重度污染河段投放由石灰、粘土和含有微生物製劑的腐殖質組成的生物底質改良劑72千克對其進行底質改良；在人工造流段Ⅲ，以零星分布的污水排放管口為布置點各布置2台功率為2.2千瓦/台的復氧造流器對河水人工造流；在濕地布置段Ⅳ，順著水流方向每隔6米布置一處浮島式濕地，濕地面積為300平方米；之後投放螺、蜆72千克，投放巨牡蠣2400個對整個河段的重污染河水實施底棲動物控養；污水依次流經上述各處理單元，最後可將該河段的重污染河水進行生物強化降解，可將總計500立方米/天的污水的CODcr從271毫克/升降至37.27毫克/升，總磷從4.3毫克/升降至0.241毫克/升，氨氮從26.6毫克/升降至1.234毫克/升，水體透明度由原來的不足15厘米升至30厘米，河水水質明顯改善。
- 實施例3
河道平均寬度B=15米，平均水深3.0米，水域面積6000平方米，沿著水流方向，將河段分為淨水膜過濾段Ⅰ（長度為L1=100米）、生物柵過濾段Ⅱ（長度為L2=50米）、人工造流段Ⅲ（長度為L3=50米）及濕地布置段Ⅳ（長度為L4=200米）；在淨水膜過濾段Ⅰ，以集中分布的污水排放管口為布置點布置高效淨水膜450平方米，同時在該段中部布置3台功率為0.75千瓦/台的微納米氣泡復氧設備對污水曝氣復氧；在生物柵過濾段Ⅱ，以零星分布的污水排放管口為布置點布置生物柵187.5平方米；然後對整個重度污染河段投放由石灰、粘土和含有微生物製劑的腐殖質組成的生物底質改良劑180千克對其進行底質改良；在人工造流段Ⅲ，以零星分布的污水排放管口為布置點各布置2台功率為2.2千瓦/台的復氧造流器對河水人工造流；在濕地布置段Ⅳ，順著水流方向每隔6米布置一處浮島式濕地，濕地面積為750平方米；之後投放螺、蜆180千克，投放巨牡蠣6000個對整個河段的重污染河水實施底棲動物控養；污水依次流經上述各處理單元，最後可將該河段的重污染河水進行生物強化降解，可將總計800立方米/天的污水的CODcr從243毫克/升降至33.42毫克/升，總磷從3.8毫克/升降至0.21毫克/升，氨氮從23.5毫克/升降至1.09毫克/升，水體透明度由原來的不足17厘米升至34厘米，河水水質明顯改善。
- 實施例4
河道平均寬度B=20米，平均水深2.5米，水域面積12000平方米，沿著水流方向，將河段分為淨水膜過濾段Ⅰ（長度為L1=150米）、生物柵過濾段Ⅱ（長度為L2=75米）、人工造流段Ⅲ（長度為L3=75米）及濕地布置段Ⅳ（長度為L4=300米）；在淨水膜過濾段Ⅰ，以集中分布的污水排放管口為布置點布置高效淨水膜900平方米，同時在該段中部布置4台功率為0.75千瓦/台的微納米氣泡復氧設備對污水曝氣復氧；在生物柵過濾段Ⅱ，以零星分布的污水排放管口為布置點布置生物柵375平方米；然後對整個重度污染河段投放由石灰、粘土和含有微生物製劑的腐殖質組成的生物底質改良劑360千克對其進行底質改良；在人工造流段Ⅲ，以零星分布的污水排放管口為布置點各布置2台功率為2.2千瓦/台的復氧造流器對河水人工造流；在濕地布置段Ⅳ，順著水流方向每隔6米布置一處浮島式濕地，濕地面積為1500平方米；之後投放螺、蜆360千克，投放巨牡蠣12000個對整個河段的重污染河水實施底棲動物控養；污水依次流經上述各處理單元，最後可將該河段的重污染河水進行生物強化降解，可將總計1000立方米/天的污水的CODcr從210毫克/升降至28.88毫克/升，總磷從3.1毫克/升降至0.17毫克/升，氨氮從22.8毫克/升降至1.06毫克/升，水體透明度由原來的不足20厘米升至40厘米，河水水質明顯改善。
- 實施例5
河道平均寬度B=30米，平均水深2.5米，水域面積30000平方米，沿著水流方向，將河段分為淨水膜過濾段Ⅰ（長度為L1=250米）、生物柵過濾段Ⅱ（長度為L2=125米）、人工造流段Ⅲ（長度為L3=125米）及濕地布置段Ⅳ（長度為L4=500米）；在淨水膜過濾段Ⅰ，以集中分布的污水排放管口為布置點布置高效淨水膜2250平方米，同時在該段中部布置5台功率為0.75千瓦/台的微納米氣泡復氧設備對污水曝氣復氧；在生物柵過濾段Ⅱ，以零星分布的污水排放管口為布置點布置生物柵937.5平方米；然後對整個重度污染河段投放由石灰、粘土和含有微生物製劑的腐殖質組成的生物底質改良劑900千克對其進行底質改良；在人工造流段Ⅲ，以零星分布的污水排放管口為布置點各布置2台功率為2.2千瓦/台的復氧造流器對河水人工造流；在濕地布置段Ⅳ，順著水流方向每隔6米布置一處浮島式濕地，濕地面積為3750平方米；之後投放螺、蜆900千克，投放巨牡蠣30000個對整個河段的重污染河水實施底棲動物控養；污水依次流經上述各處理單元，最後可將該河段的重污染河水進行生物強化降解，可將總計1500立方米/天的污水的CODcr從112毫克/升降至51.93毫克/升，總磷從2.8毫克/升降至0.5毫克/升，氨氮從6.4毫克/升降至0.82毫克/升，水體透明度由原來的不足25厘米升至45厘米，河水水質明顯改善。
榮譽表彰
2021年8月16日，《一種村鎮重污染河水原位生物強化處理方法》獲得安徽省第八屆專利獎優秀獎。
