[发明专利]一种基于生物袋穴和适宜光氧的底泥修复系统

说明书

技术领域

本发明通过构建生物袋穴来培养富营养化底泥中的常见水生生物，探索了一种富营养化河湖底泥修复的方法或工艺。

背景技术

河湖底泥是外源输入营养盐、重金属等污染物重要的蓄积库。当外源污染得到控制后，底泥中的污染物在一定条件下释放、迁移和转化，重新进入到水体中，形成二次污染。大量的营养盐进入水体后会造成藻类的过度繁殖，降低水体中的溶解氧，使得水质恶化；一些重金属一旦进入水体，将造成水生态系统内潜在的生物体重金属毒害，并可能通过食物链的传递威胁人类健康。因此，修复受污染的底泥对于河湖富营养化治理尤显得必要。

目前，国内外对于污染底泥的修复主要有三种方法：底泥疏浚、原位覆盖和自然恢复。其中底泥疏浚的效果仍存在争议，疏浚可以有效去除底泥中的营养盐、重金属和持久性有机物等污染物，但同时会引起污染物向水体中释放；原位覆盖是利用覆盖材料将上覆水和底泥分开，阻止底泥中污染物的迁移和颗粒物再悬浮，一定程度上减少污染物向上覆水中释放的通量，然而当覆盖材料饱和时，污染底泥对环境健康的风险又会出现，且覆盖材料的存在会对底栖动物的栖息环境造成影响，进而破坏河湖水生态系统的平衡；而自然恢复的修复速率又很慢。近年来，很多研究发现，河湖水体中沉水植物和底栖动物一方面可吸收底泥中营养盐、重金属等污染物，另一方面由它们排泄、进食等活动造成的生物扰动对营养盐、重金属等污染物的迁移转化产生较大的影响。基于水生生物的生态修复方法，无需化学药剂、没有强烈物理扰动，并避免了二次污染，已受到了一定的关注，并被应用于河湖底泥污染的治理中。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请201010533685.8提出了一种“一种大型底栖生物和沉水植物联合调控富营养化方法”，联合大型底栖动物和沉水植物，降低了富营养化水体的营养盐水平，增加了水体生物多样性，逐步恢复了水生生态系统；中国专利申请201110157507.4“植物-底栖动物污水净化装置及污水处理厂尾水净化方法”，利用沉水植物和底栖动物配合进行污水净化，有效降低了污水营养盐水平，增加了水体透明度；中国专利申请201210405998.4“河蚬和水丝蚓联用抑制封闭型水体内源磷释放的新方法”，通过向底泥中引进河蚬和水丝蚓，在其扰动下向底泥中引入溶解氧，进而提高氧化还原电位，抑制了底泥中的磷释放；中国专利申请201310184951.4“一种底栖软体动物和水生植物联合去除水体铜污染的方法”，通过底栖软体动物和水生植物联合作用，使颗粒态铜迅速沉降，减小其扩散范围；中国专利申请201310245862.6“同步原位修复富营养化河湖水体和底泥的可增光富氧生物组构系统”，利用挺水植物、沉水植物、底栖动物、鱼类和微生物进行同步、原位修复污染水体和底泥。然而这些方法多是利用沉水植物和底栖动物针对污染物含量高的水体进行修复，将其应用于底泥修复的还甚少。由于在一些污染物含量较高的底泥投放沉水植物和底栖动物可能致其无法存活，而一味投放某些耐污种又可能会改变底泥中生物群落的优势种和群落结构，破坏水生态系统的平衡，因此，利用水生生物进行底泥修复的方法中一些关键性问题仍未解决。

如何克服现有技术的不足已成为富营养化底泥生态修复中亟待解决的重点难题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供基于生物袋穴和适宜光氧的底泥修复系统，本发明不仅具有长效去除底泥中过量营养盐、重金属等污染物的优点，同时兼顾水生态平衡，且简约美观、绿色环保、经济实用，适用于富营养化和某些重金属富集的表层底泥的治理和修复。

根据本发明所提出的一种基于生物袋穴和适宜光氧的底泥修复系统，它包括由牵引绳、防水盒和支架组成的承重牵引体；由微型曝气机、曝气管和弹性纤维丝组成的曝气富氧体；由LED灯带、时控开关和透明防水软管组成的发光体；由沉水植物、底栖动物、营养泥、沸石、陶粒混合单层及椰棕袋组成的生物袋穴体；承重牵引体、发光体、曝气富氧体和生物袋穴体通过承重牵引体中的牵引绳连接，曝气富氧体中的曝气管沿牵引绳和椰棕袋侧壁布置(椰棕袋底部不设曝气管)，发光体固定在牵引绳上。其中：承重牵引体中的防水盒中安放微型曝气机和时控开关；曝气富氧体中的曝气管在椰棕袋侧壁的部分设有微型气孔，并挂有弹性纤维丝，其余的曝气管不设气孔；发光体中的LED灯带安置在透明防水软管，受时控开关调节；生物袋穴体中的椰棕袋质地稀疏且可降解，椰棕袋中营养泥外层为沸石、陶粒混合单层(比例1∶1～1∶3)，沉水植物和底栖动物种类和数量根据底泥污染状况来定。