公布日：2024.12.27
申请日：2024.11.01
分类号：C02F3/32(2023.01)I;C02F103/00(2006.01)N;C02F101/20(2006.01)N;C02F101/36(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N;C02F101/12(2006.01)N;C02F101/
16(2006.01)N
摘要
本发明属于水生态修复领域，具体涉及一种基于生态浮毯的河道水生态修复方法，利用生态浮毯‑鱼类‑微生物构建生态修复系统改善河道水体，其中，生态浮毯包括植物、载体、尼龙网、种植基质和无机填料；所选植物经过接种污染物降解菌和耐受性实验驯化；生态浮毯下部通过尼龙网悬挂无机填料；尼龙网经过预挂膜处理，使其表面形成一层黄棕色的生物膜；种植基质为壳聚糖‑海藻酸钾涂层密胺聚氨酯复合泡沫、生物炭、废铁屑、明矾污泥陶粒中多种的组合；本发明提供的植物耐受性强，高效吸附降解污染物；本发明提供的种植基质相互促进、高效吸附污染物；本发明构建的生态浮毯‑鱼类‑微生物构成生态种养技术，可促进受纳河道形成水体健康的食物链系统。
权利要求书
1.一种基于生态浮毯的河道水生态修复方法，其特征在于，利用生态浮毯-鱼类-微生物构建生态修复系统改善河道水体，包括以下步骤：S1、河道选择：河道为工业区在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频尾水的受纳水体，在河道内用小型围网设施隔离出处理区域，处理区域水流速度不超过1m/s；S2、生态浮毯的制备：生态浮毯包括植物、载体、尼龙网、种植基质和无机填料；生态浮毯中植物为鸢尾花、风车草、空心菜、芦苇、大?中多种的组合，所选植物经过接种污染物降解菌和耐受性实验驯化；生态浮毯中载体为由EVA制作而成的浮垫，浮垫上安装有种植篮用于固定植物的根部，浮垫下部通过尼龙网悬挂无机填料，无机填料为沸石和海绵铁的组合；盛放无机填料的尼龙网经过预挂膜处理，使其表面形成一层黄棕色的生物膜；种植基质为壳聚糖-海藻酸钾涂层密胺聚氨酯复合泡沫、生物炭、废铁屑、明矾污泥陶粒中多种的组合；S3、水中鱼类的选择：鱼类净化功能群为能摄入有机碎屑、浮游藻类，且习性、摄食特性不同的鱼类；鱼类为鲴鱼、鲢鱼和鳙鱼的组合；S4、河道水生态的恢复：生态浮毯-鱼类-微生物构建生态修复系统投入使用6个月后，河道水体环境得到改善。
2.根据权利要求1所述的基于生态浮毯的河道水生态修复方法，其特征在于：所述生态浮毯中植物的种植密度为1kg幼苗/m2，鸢尾花、风车草、空心菜、芦苇、大?的种植比例为(1.4-1.6):(1.1-1.3):(0.9-1.1):(1.4-1.6):(0.9-1.0)；鱼类中鲴鱼、鲢鱼和鳙鱼的数量比为1:1:1，投放鱼类重量为0.3～0.5kg/尾、投放密度为9尾/m2。
3.根据权利要求1所述的基于生态浮毯的河道水生态修复方法，其特征在于：无机填料中沸石和海绵铁的质量比为(0.8-1.2):1。
4.根据权利要求1所述的基于生态浮毯的河道水生态修复方法，其特征在于：步骤S2中植物驯化实验包括以下步骤：（1）将贝莱斯芽胞杆菌、施氏假单胞菌、蜡样芽孢杆菌三种细菌菌株分别在200mg/L苯酚的无机盐培养基中培养24h，至OD660在0.8-1.2之间；吸取培养液进行离心收获细胞，然后重新悬浮在0.9%（w/v）的NaCl溶液中；调整每种细菌菌株的光密度，使其细胞数量不低于1.0×107CFU/mL，将三种细菌菌株悬浮液以1:1:1的比例混合，制成150mL接种液；（2）准备20L清水，水中滴加一定量生根剂调高植物存活率，将健康的植物幼苗在清水中培养20天；（3）将培养后的植物幼苗转移至苯酚浓度为300mg/L的污染水体中，对污染水体和植物根部表面进行灭菌后，在污染水体中添加150ml细菌接种液，培养植物幼苗10天。
5.根据权利要求1所述的基于生态浮毯的河道水生态修复方法，其特征在于：步骤S2中尼龙网预挂膜处理过程为：（1）尼龙网清水浸泡30h后，悬挂于盛有50L试验水体的容器中；试验水体为从步骤S1的河道中取的水体；（2）试验水体中加入复合菌制剂，曝气，进行预挂膜，等待尼龙网表面生物膜的形成；复合菌制剂为枯草芽孢杆菌、赖氨酸芽孢杆菌和酯香微杆菌经过培养干燥后再按1:1:1比例混合后制得，添加量为0.5g/L。
6.根据权利要求1所述的基于生态浮毯的河道水生态修复方法，其特征在于：所述壳聚糖-海藻酸钾涂层密胺聚氨酯复合泡沫的制备步骤为：将1×1×1cm3密胺聚氨酯泡沫浸入壳聚糖-乙酸溶液中，超声30min，得到第一产物；然后将第一产物浸入浓度为1.0g/L的海藻酸钾溶液中，常温静置1h后从溶液中取出，得到第二产物；最后将第二产物放入6%氯化钙溶液中浸泡30h，自然晾干制成壳聚糖-海藻酸钾涂层密胺聚氨酯复合泡沫；所述生物炭为灭菌后的植物原料经500-600℃高温裂解并稳定碳化2h制成；所述废铁屑呈螺旋弯曲形状，长度为2-3cm；所述明矾污泥陶粒的原料取自自来水厂明矾污泥；将明矾污泥捏成球状，室温风干至恒重后，将其放入600℃马弗炉中烧制6min后取出，于室温下冷却18h制成明矾污泥陶粒，陶粒直径为0.5-0.6cm，平均孔径为3.5mm，比表面积平均为250m2/g。
7.根据权利要求1所述的基于生态浮毯的河道水生态修复方法，其特征在于：每个所述种植篮中放入50个壳聚糖-海藻酸钾涂层密胺聚氨酯复合泡沫、由网袋盛装好的100g生物炭和900g铁屑。
8.根据权利要求1所述的基于生态浮毯的河道水生态修复方法，其特征在于：每个所述种植篮中放入50个壳聚糖-海藻酸钾涂层密胺聚氨酯复合泡沫和1000g明矾污泥陶粒。
9.根据权利要求1所述的基于生态浮毯的河道水生态修复方法，其特征在于：每个所述种植篮中放入500g明矾污泥陶粒、由网袋盛装好的50g生物炭和450g铁屑。
10.根据权利要求1所述的基于生态浮毯的河道水生态修复方法，其特征在于：每个所述种植篮中放入50个壳聚糖-海藻酸钾涂层密胺聚氨酯复合泡沫、由网袋盛装好的50g生物炭和450g铁屑、500g明矾污泥陶粒。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种基于生态浮毯的河道水生态修复方法。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于生态浮毯的河道水生态修复方法，利用生态浮毯-鱼类-微生物构建生态修复系统改善河道水体，包括以下步骤：S1、河道选择：河道为工业区在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频尾水的受纳水体，在河道内用小型围网设施隔离出处理区域，处理区域水流速度不超过1m/s；S2、生态浮毯的制备：生态浮毯包括植物、载体、尼龙网、种植基质和无机填料；生态浮毯中植物为鸢尾花、风车草、空心菜、芦苇、大?中多种的组合，所选植物经过接种污染物降解菌和耐受性实验驯化；生态浮毯中载体为由EVA制作而成的浮垫，浮垫上安装有种植篮用于固定植物的根部，浮垫下部通过尼龙网悬挂无机填料，无机填料为沸石和海绵铁的组合；盛放无机填料的尼龙网经过预挂膜处理，使其表面形成一层黄棕色的生物膜；种植基质为壳聚糖-海藻酸钾涂层密胺聚氨酯复合泡沫、生物炭、废铁屑、明矾污泥陶粒中多种的组合；S3、水中鱼类的选择：鱼类净化功能群为能摄入有机碎屑、浮游藻类，且习性、摄食特性不同的鱼类；鱼类为鲴鱼、鲢鱼和鳙鱼的组合；S4、河道水生态的恢复：生态浮毯-鱼类-微生物构建生态修复系统投入使用6个月后，河道水体环境得到改善。
进一步的，所述生态浮毯中植物的种植密度为1kg幼苗/m2，鸢尾花、风车草、空心菜、芦苇、大?的种植比例为(1.4-1.6):(1.1-1.3):(0.9-1.1):(1.4-1.6):(0.9-1.0)；鱼类中鲴鱼、鲢鱼和鳙鱼的数量比为1:1:1，投放鱼类重量为0.3～0.5kg/尾、投放密度为9尾/m2。
进一步的，无机填料中沸石和海绵铁的质量比为(0.8-1.2):1。
进一步的，步骤S2中植物驯化实验包括以下步骤：（1）将贝莱斯芽胞杆菌、施氏假单胞菌、蜡样芽孢杆菌三种细菌菌株分别在200mg/L苯酚的无机盐培养基中培养24h，至OD660在0.8-1.2之间；吸取培养液进行离心收获细胞，然后重新悬浮在0.9%（w/v）的NaCl溶液中；调整每种细菌菌株的光密度，使其细胞数量不低于1.0×107CFU/mL，将三种细菌菌株悬浮液以1:1:1的比例混合，制成150mL接种液；（2）准备20L清水，水中滴加一定量生根剂调高植物存活率，将健康的植物幼苗在清水中培养20天；（3）将培养后的植物幼苗转移至苯酚浓度为300mg/L的污染水体中，对污染水体和植物根部表面进行灭菌后，在污染水体中添加150ml细菌接种液，培养植物幼苗10天。
进一步的，步骤S2中尼龙网预挂膜处理过程为：（1）尼龙网清水浸泡30h后，悬挂于盛有50L试验水体的容器中；试验水体为从步骤S1的河道中取的水体；（2）试验水体中加入复合菌制剂，曝气，进行预挂膜，等待尼龙网表面生物膜的形成；复合菌制剂为枯草芽孢杆菌、赖氨酸芽孢杆菌和酯香微杆菌经过培养干燥后再按1:1:1比例混合后制得，添加量为0.5g/L。
进一步的，所述壳聚糖-海藻酸钾涂层密胺聚氨酯复合泡沫的制备步骤为：将1×1×1cm3密胺聚氨酯泡沫浸入壳聚糖-乙酸溶液中，超声30min，得到第一产物；然后将第一产物浸入浓度为1.0g/L的海藻酸钾溶液中，常温静置1h后从溶液中取出，得到第二产物；最后将第二产物放入6%氯化钙溶液中浸泡30h，自然晾干制成壳聚糖-海藻酸钾涂层密胺聚氨酯复合泡沫；所述生物炭为灭菌后的植物原料经500-600℃高温裂解并稳定碳化2h制成；所述废铁屑呈螺旋弯曲形状，长度为2-3cm；所述明矾污泥陶粒的原料取自自来水厂明矾污泥；将明矾污泥捏成球状，室温风干至恒重后，将其放入600℃马弗炉中烧制6min后取出，于室温下冷却18h制成明矾污泥陶粒，陶粒直径为0.5-0.6cm，平均孔径为3.5mm，比表面积平均为250m2/g。
在一个实施例中，每个所述种植篮中放入50个壳聚糖-海藻酸钾涂层密胺聚氨酯复合泡沫、由网袋盛装好的100g生物炭和900g铁屑。
在另一个实施例中，每个所述种植篮中放入50个壳聚糖-海藻酸钾涂层密胺聚氨酯复合泡沫和1000g明矾污泥陶粒。
在另一个实施例中，每个所述种植篮中放入500g明矾污泥陶粒、由网袋盛装好的50g生物炭和450g铁屑。
在另一个实施例中，每个所述种植篮中放入50个壳聚糖-海藻酸钾涂层密胺聚氨酯复合泡沫、由网袋盛装好的50g生物炭和450g铁屑、500g明矾污泥陶粒。
本发明的有益效果是：1.本发明提供的植物耐受性强，高效吸附降解污染物；五种植物通过实验室驯化实验提高对污染物的耐受性，在受污染水体中生存时，可降解、吸附水体中污染物质、难溶物质和重金属，植物根深深地伸入受污染的水中，相互缠绕在水中形成浓密的网，过滤吸附水体中大量的悬浮物，通过植物的根系吸收或吸附作用，用于污染物的物理捕获、生化转化和降解，削减水体中的氮、磷及苯酚、微塑料、氟化物等新兴污染物质，使其成为植物的营养物质。植物根系径向泌氧以及河道中细菌的共同作用会最终在植物根系表面形成生物膜，有效吸附水中悬浮物，吞噬和代谢水中的污染物。
2.本发明提供的浮垫安全、稳定、无污染；该浮垫可以为植物提供浮力，稳定性高、耐久性好、抗冲击载荷能力强、不溶出、价格低、疏水性好、易富集生物膜，具有高度的多孔性和渗透性，可有效抵抗环境降解。另一方面，浮垫下部悬挂对水中污染物具有稳定、吸附功能强的无机填料，它们对NH4+-N和PO43−-P具有很强的吸附性能；前期，沸石和海绵铁的物理吸附和化学沉淀促进了水中氮污染物和磷污染物的去除；在后期，无机填料可以作为微生物生长的附着载体，并增强了生物作用对污染物去除的贡献，即使在冬季植物生长停滞期，也能有效去除污染物；下挂无机填料还增强了生态浮毯的稳定性和植物的抗倒伏性。
3.本发明提供的种植基质相互促进、高效吸附污染物；壳聚糖-海藻酸钾涂层密胺聚氨酯复合泡沫具有独特的化学和物理稳定性，在弱酸和弱碱环境下不会老化、分解，无残存游离甲醛，在生态浮毯中的使用具有生态功效和环境友好性，其对环境中重金属等污染物有良好的吸附性能。明矾污泥陶粒、生物炭和废铁屑对水中无机和有机污染物都具有很高的吸附能力，混合使用能增强对污水中的氯代有机物、硝基芳香族化合物、偶氮染料、重金属、高氯酸盐、硝酸盐等的去除效果，同时明矾污泥陶粒和生物炭还可为微生物提供更多的粘附面积，增强其对富营养化水中的污染物的吸附降解。不同种植基质的结合使用能显著提高水体脱氮和除磷的速度，同时有利于微生物群落的丰富性、多样性和均匀性，并增强异养或自养反硝化作用，这将有利于在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频尾水的进一步处理。
4、本发明构建的生态浮毯-鱼类-微生物构成生态种养技术，在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频的尾水进入河道，经生态浮毯-鱼类-微生物处理，除削减有机物、氮磷负荷外，还可改善尾水的生态性，使在线亚洲精品自拍,精品乱码一区二区三四区视频尾水从“工程的水”转变成“生态的水”，鱼类残饵、排泄物等可为植物提供营养，植物自身的代谢作用既可改善水质，残根又可供鱼类食用；微生物作为中间者能够有效调节鱼类和植物间的微生态平衡，可促进受纳河道形成水体健康的食物链系统，为可持续的生态健康循环形成有利条件。本发明除了应用在河道中，也可以应用在池塘、人工湿地等环境中。
（发明人：郝强;陈国斌;杜美;刘先平;张进军;杨长明;余世祥;张翔;林圻壅）
