CN117228852A - 一种河道水处理的生物庇护所 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种河道水处理的生物庇护所，属于水处理技术领域，其在旁支水道建立生物庇护的硬件环境，多种生物在其中完成生物生长，形成生物库，从生物库中释放生物进入主水道，进行水体生态修复，对河道进行水处理。一种河道水处理的生物庇护所，包括与主水道连通的旁支水道，旁支水道包括依次设置的进水段、缓冲区、生物庇护区、出水段；进水段通过进水闸与主水道上游连通，出水段通过出水闸与主水道下游连通；缓冲区通过第一跌水堰连通生物庇护区；生物庇护区被第二跌水堰分为保育区和培育区，第二跌水堰上设有连通缺口，连通缺口处设有升降闸，培育区内铺设有粗颗粒底质和细颗粒底质；培育区内种植沉水植物、挺水植物及投放水生动物。

Description

一种河道水处理的生物庇护所

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种河道水处理的生物庇护所。

背景技术

对河道水环境污染处理的最优方式之一是采用生态修复的方式进行治理。在生态修复***中，由于循环和再生的需要，各种修复植物与微生物种群之间、各种修复植物与动物种群之间、各种修复植物之间、各种微生物之间和生物与处理***环境之间相互作用，和谐共存，修复植物给根系微生物提供生态位和适宜的营养条件，促进一些具有降解功能微生物的生长和繁殖，促使污染物中植物不能直接利用的那部分污染物转化或降解为植物可利用的成分，反过来又促进植物的生长和发育。因此，河道水环境中丰富的生物是生态修复的关键。

传统的河道生态环境修复技术中，往往只针对污染物质去除，忽略了水生生物多样性的持续提升。现在也有一些河道生态环境修复技术，以构建水生生态***促进生物多样性为目的来进行方案设计，该生态修复***设计于水的流动主路径上。比如，中国专利文件CN202111032221.3公开了一种利用种子库恢复富营养湖泊水生植物的生态修复方法，其采用的技术方案是：对目标河道的水文及生物情况采集分析后进行生态构建，生态构建的方式是根据水生植物种子主要集中分布于河口区域的特性，把河口附近区域划分为水生植被的优先恢复区。通过对河口附近湖滨带微地貌的人工改造，在植被恢复区人工挖掘S型河道以及与之连通的小型坑塘，可引导入湖支流中一些水媒传播种子在植被恢复区汇集。

但由于河道除了生态用水功能外，还兼具泄洪、灌溉等功能，人为干扰较大，导致河道生态修复易受2次损害，维护成本高。比如上述现有技术中，利用湖闸和闸坝控制湖的水位波动波动调节，以保证湖内水位适应于植物生长，且若遇上泄洪等无法适当调节合适水位的情况，还需要配合增加水下光照和氧气等手段。而若遇上干旱情况，湖及上游整体水位大幅下降，则会导致生态修复区的破坏，其无法处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种河道水处理的生物庇护所，应用于河道流域，其开设与主水道通过水闸连通的旁支水道，在旁支水道建立生物庇护的硬件环境，其创造适应于多种生物的生长环境，在其中完成生物生长，形成生物库，然后从生物库中释放生物进入主水道，进行水体生态修复，对河道进行水处理。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种河道水处理的生物庇护所，包括与主水道连通的旁支水道，旁支水道包括依次设置的进水段、缓冲区、生物庇护区、出水段；进水段通过进水闸与主水道上游连通，出水段通过出水闸与主水道下游连通；缓冲区为高水位，其通过第一跌水堰连通生物庇护区；生物庇护区被第二跌水堰分为保育区和培育区，第二跌水堰上设有连通缺口，连通缺口处设有升降闸，培育区内铺设有粗颗粒底质和细颗粒底质；缓冲区和生物庇护区是修建于主水道外的独立设施，其位于主水道之外并高于堤岸；培育区内种植沉水植物、挺水植物及投放水生动物。

作为一种优选技术方案，保育区为浅滩过渡至深潭的结构。

作为一种优选技术方案，在主水道上依次设有水质净化区、修复区；水质净化区位于修复区的上游，且位于上述进水段的上游。

作为一种优选技术方案，主水道上还设有位于修复区下的监测区，监测区还位于上述出水段的下游。

作为一种优选技术方案，培育区内种植水生植物，种植水生植物的物种选择方法，包括对氮具有吸收能力的水生植物的物种选择方法、对磷具有吸收能力的水生植物的物种选择方法、对藻类具有抑制作用的水生植物的物种选择方法；

对氮具有吸收能力的水生植物的物种选择方法，其实现包括以下过程：

分析水体中总氮的氮形态，判断水体中为主的氮形态；选择的水生植物对氮形态的侧重吸附能力与水体中为主的氮形态一致；

在水体总氮水平＜1mg/L时，不选择具有氮吸收能力的沉水植物，此时培育区铺设的粗颗粒底质和细颗粒底质为富含氮素的底质和/或按照沉水植物生物量的1/3比例种植向水生态***释放无机氮的辅助沉水植物；

对磷具有吸收能力的水生植物的物种选择方法，其实现包括以下过程：

分析水体中磷的主要形态，若水体中的总磷以不溶解性磷为主，则不种植磷吸收沉水植物；若水体中可溶性磷含量＞0.02mg/L，则选择磷吸收沉水植物；

对藻类具有抑制作用的水生植物的物种选择方法，其实现包括以下过程：

分析水体中叶绿素a含量，若修复目标水体中叶绿素a含量≥20mg/L，选择抑藻功能沉水植物；若水体中叶绿素a含量＜20mg/L，不选择抑藻类沉水植物；

若20mg/L≤水体中叶绿素a含量＜80mg/L，先进行藻类鉴定；藻类鉴定中，若蓝藻水华出现，选择蓝藻抑制性沉水植物；藻类鉴定中，若绿藻水华出现，选择绿藻抑制性沉水植物；当水体中叶绿素a≥80mg/L时，先进行除藻工程及水质净化工程，再选择蓝绿藻抑制性沉水植物。

作为一种优选技术方案，培育区内种植至少两种不同种类的沉水植物，不同种类的沉水植物的种植比例根据水体中氮和磷浓度进行配置，其配置方法包括以下过程：

水体TN＜1mg/L且TP＜0.2mg/L时，种植按照不超过沉水植物生物量的1/3比例种植向水生态***释放无机氮的辅助沉水植物、且培育区铺设的粗颗粒底质和细颗粒底质为富含氮素的底质；沉水植物选择与辅助沉水植物具有共生能力的本地化、且生态适应能力强的沉水植物；植株种植间距离为20~25cm；

水体TN≥2mg/L时，上游来水区域进行水质净化，选择X≥90%或Y≥90%的沉水植物，植株种植间距小于20cm；

水体TP≥0.4mg/L时，上游来水区域进行水质净化，选择Z≥90%的沉水植物；植株种植间距小于20cm；

1mg/L≤水体TN＜2mg/L，且TP＜0.2mg/L时，若水体中氮污染以氨氮为主，选择X＞ Y且X＞Z的沉水植物，并且沉水植物满足Ymin≥；植株种植间距离为20~25cm；

1mg/L≤水体TN＜2mg/L，且TP＜0.2mg/L时，若水体中氮污染以硝氮为主，选择Y＞ X且Y＞Z的沉水植物，并且沉水植物满足Xmin≥；植株种植间距离为20~25cm；

水体TN＜1mg/L，且0.2mg/L≤水体TP＜0.4mg/L时，选择Z＞X且Z＞Y的沉水植物， 并且沉水植物满足Zmin≥；植株种植间距离为20~25cm；

1mg/L≤水体TN＜2mg/L，且0.2mg/L≤TP＜0.4mg/L；若氮污染以氨氮为主，选择X＞Y的沉水植物，≥/>且/>≥，植株种植间距离为20~25cm；

上述TN指总氮，TP指总磷，X指沉水植物的单位面积内的氨氮去除率；Y指沉水植物的单位面积内的硝氮去除率；Z指沉水植物单位面积内的磷去除率；Xmin指不同沉水植物中单位面积内的最小氨氮去除率的沉水植物的单位面积内的氨氮去除率，Ymin指不同沉水植物中单位面积内的最小硝氮去除率的沉水植物的单位面积内的硝氮去除率，Zmin指不同沉水植物中单位面积内的最小磷去除率的沉水植物的单位面积内的磷去除率。

作为一种优选技术方案，生物庇护所为建筑材料搭建而成，保育区和培育区对应的池体底部铺有若干用于定植沉水植物的生态修复模块，生态修复模块包括模块箱体，模块箱体包括顶部开口的箱主体和与箱主体顶部开***动连接的顶板；箱主体内壁上部设有放置台阶，顶板置于放置台阶上；顶部上设有若干定植沉水植物的定植孔，箱主体内铺设有定植沉水植物的底质。

作为一种优选技术方案，顶板的中心区域设有凸出的十字型凹槽；当用于定植沉水植物时，顶板放置于箱主体内，此时十字型凹槽向顶部底部下方凸出；十字型凹槽内铺设粗颗粒底质或细颗粒底质；

当模块箱体用于搭建池体底部形状，而不需要定植植物时，将顶板翻转180°嵌入式放置于箱主体内时，此时十字型凹槽朝向向上方凸起；

箱主体底部设有十字型插槽，位于上方的模块箱体底部十字型插槽与位于下方的模块箱体顶部的向上方凸起的十字型凹槽进行插接，完成上下连接。

作为一种优选技术方案，模块箱体可在生物庇护区对应池底进行不同组合搭建，以构成不同的池底形状。

现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

生物庇护所技术通过人工在河道隔离出一块物种庇护区域，供物种生长，并持续辐射下游，改善其水质并提升水生生物多样性，从而解决受水力波动干扰河流水生植被群落稳定构建的技术难题。

城市河道受人为活动干扰严重，河道由于汛期或人为因素（比如大坝截留水或泄洪等等因素），水力条件的改变往往会破坏生态修复后的生态***。目前传统生态修复技术未能解决河流生态***稳定性低、易受干扰，生态修复工程完成后会受到二次损害的问题。本发明通过在安全区域构建庇护所，庇护所的水源来自主水道从而复制目标河段生态***，且通过水闸与主水道连接，不受主水道干扰，以河流旁路的方式实现持续驯化及种植生物物种资源，从而有效解决生态***二次损害的问题。

河道半自然生物庇护所构建。该项技术创新之处，也是技术难点，在于“半自然”，意味着充分依赖自然生态***平衡，虽有人为调控，但要从庇护所构建上平衡二者关系，减少生态修复对于人为控制的依赖性，以此提升生态***恢复的稳定性，缩短生物平衡时间。

本发明的核心技术是基于主水道建立其分支的旁支水道，该水道进行进水和排水的控制，以保证旁支水道内水量适于生物庇护培育。而在旁支水道上建立生物庇护区，该庇护区要达到较好的生物庇护效果，要以下技术的配合来实现：1.在庇护区前建立高水位的缓冲区，降低水流速度，减缓对生物的冲击，建立一个比较稳定的生存环境基础；2.在旁支水道河水的流动中，利用跌水堰来进行不同区域的连通，本发明中其主要目的是水流经过其时，由于其处于水位表面处，从而实现曝气充氧，使得水体中有充分的氧气来源供生物生长；3.生物庇护区是生物生长的核心环境，在该环境中用跌水堰分隔了两个大区，即保育区和培育区，保育区为半自然旁路河道***，培育区主要在维持生境的前提下，种植适当的营养物质，提高繁育效率促进水生生物生长。保育区内水可通过第二跌水堰进行培育区，进行适当的曝气，便于培育区微生物的生长，第二跌水堰缺口设有升降闸，使得保育区生物可进入培育区，培育区生物也可以进入保育区；第二跌水堰持续有保持曝气及景观效果（即构成生物随水形成保育区-第二跌水堰-培育区-升降闸-保育区的循环走向），使得氧气充分，其配合保育区的浅滩过渡深潭的落差环境便于构建稳定的多生物生长环境。4.在主水道一侧开设旁支水道上建立培育生物，该旁支水路两端均与主水道汇合，从而旁支水道的生物庇护所形成了生物库，可以持续对主水道投加适于该河道水体环境，能够对水体进行修复的生物。

附图说明

图1为实施例1中生物庇护区的结构示意图；

图2为实施例3中生物庇护区的结构示意图；

图3为实施例3中池底底部形态的效果示意图，图3（a）为急流形态，图3（b）为稳流形态；

图4为顶板的十字型凹槽向下凸出的效果示意图；

图5为顶板的十字型凹槽向上凸出的效果示意图；

图6为箱主体的结构示意图。

其中，附图标记如下所示：1-主水道，2-进水段，3-缓冲区，4-保育区，5-粗颗粒底质区，6-细颗粒底质区，7-出水段，8-进水闸，9-出水闸，10-第一跌水堰，11-第二跌水堰，12-缺口，13-修复区，14-水质净化区，15-水质检测区，16-第一分隔坝，17-第二分隔坝，18-升降闸，19-隔断板，20-顶板，21-底栖动物通道，22-定植孔，23-箱主体，24-插槽，25-放置台阶。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

相反，本申请涵盖任何由权利要求定义的在本申请的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本申请有更好的了解，在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。

实施例一：如图1所示，一种河道水处理的生物庇护所，包括与主水道1连通的旁支水道，主水道1和旁支水道的两端分别连通。旁支水道的进水端和出水端分别设有进水闸8和出水闸9。

旁支水道包括依次设置的进水段2、缓冲区3、生物庇护区和出水段7。进水段2设有上述进水闸8，进水段2还设有水泵。缓冲区3为池型结构，缓冲区3的流域面积大于进水段2及出水段7。

本实施例中，缓冲区3和生物庇护区修建于水道（河道）外的独立设施，设施整***于水道（河道）之外并高于堤岸，以进水段2和出水段7与水道连接，并出水闸9控制。

具体的说，缓冲区3通过第一跌水堰10与生物庇护区连通，生物庇护区的流域面积大于缓冲区3的流域面积。缓冲区3内高水位到第一跌水堰10时流入生物庇护区。

本实施例中，缓冲区3为沉砂池，池内可设有水质净化材料，对进入生物庇护区内的河水进行一定的前置净化。

生物庇护区内设有第二跌水堰11，从水平方向将生物庇护区分隔为保育区4和培育区。保育区4直接通过第一跌水堰10与缓冲区3连通。

培育区与出水段7连通，第二跌水堰11设有缺口12，缺口12处设有升降闸，升降闸关闭时，保育区4内河水通过第二跌水堰11进入培育区。升降闸打开时，培育区内的水生生物或植物可通过升降闸的闸口进入保育区4。

培育区对应的池底为斜面，内设有粗颗粒底质区5和细颗粒底质区6。粗颗粒底质区5铺设有砾石，细颗粒底质区6铺设有细沙。粗颗粒和细颗粒的铺设给不同水生生物更适宜的生存环境。

具体的说，池底为斜面的培育区的较高端紧邻第一跌水堰10。

培育区和保育区4内皆种植有定植的沉水植物。

进一步的，挺水植物及水生动物会跟随河道水流进入分支水道后进入培育区，在培育区可根据进入的河水中的水生生物和挺水植物的实际情况进行植物补充或一些有害植物的取出；在初始生长期时，培育区建立一个稳当的培养体系，让培育区内的水生植物和生物生长达到成熟期；达到成熟期后，可以打开升降闸，断根、断枝，底栖动物、鱼类等输入保育区4在浅滩过渡深潭的结构中构建稳定的生态***。

在主水道1上设有水质净化区14、修复区13和水质检测区15，水质检测区位于修复区13后侧，且位于上述出水段7的后侧，旁支水道与主水道1出水汇合后的水道设有水质检测区。该水质检测区设有水质监测设备监测水质，水质监测设备采用现有设备即可。

水质净化区14位于修复区13前侧，且位于上述进水段2前侧。旁支水道与主水道1进水分离前的汇合水道设有水质净化区14。

本实施例中，水质净化区14投有多孔硬质吸附材料，河道上游来水需要确保来水水质，要优于地表水四类水质，否则需要先进行水质净化，目的是确保不会影响生物庇护区内水生生物的生长、繁衍。

进水闸8以及出水闸9是保障生物庇护区内水位、水量，适宜沉水植物生长，水位过高会影响沉水植物光合作用，抑制其生长。二者调配实现庇护所内定期换水，通过换水将庇护所内沉水植物断根、断枝，底栖动物等输入河道下游，为其提供源源不断的“种子”。

缓冲区3目的主要是防洪、防止过大的流速，过大的冲击会影响水生物种生长，同时起到沉淀大颗粒物质和一定的水质净化作用；

跌水堰的目的主要是曝气充氧，同时有一定的景观效果；

保育区4形状为浅滩过渡到深潭，保育区4还可挖设有沟槽；主要目的是为让水生生物物种提供适宜的栖息地，实现自然生态保育目的，为沉水植物、挺水植物、底栖动物、鱼类提供适宜的生长、繁衍场所；

保育区4经过跌水堰过渡到培育区，在保育区4尚未构建稳定的时候，在培育区人工干预、种植、构建培育生长***，底质铺设粗颗粒（砾石）和细颗粒物质（细沙），满足不同水生物种栖息需要，低水位不超过1.2m，适宜沉水植物生长，形成人工生态保育区4域，也可以理解为生物库；最后，经出水闸9出水辐射下游。并在培育区根据水文情况投放挺水植物。

修复区13根据水质情况设置，若该河段有更高的水质标准要求，可以铺设生态修复材料进一步优化水质，利于下游物种繁衍；

监测区是定期持续观测河道水生生物多样性提升情况，河道水生生物群落变化情况，可人工调整培养、培育区物种设置。

值得特别强调的是，本实施例给出了生物生长的硬性环境，而本实施例中并未限制沉水植物、挺水植物、底栖动物、鱼类及多孔硬质吸附材料等的具体种类，而这些的选择则是提供生物生长的软性环境，其需要根据本地物种、河道污染的情况、动植物之间的共生关系进行选择。

本实施例以小占地、低成本、低工程量、低环境影响手段构造半自然生物庇护所，兼顾生态景观打造与本地物种资源保护的功能，同时持续辐射流域下游生物多样性恢复，最终实现全流域生态***的稳定与改善。

实施例二：本实施例中，沉水植被物种优选方法如下所述：

1）我国按照东北、华北、华中、华东、西南、西北、华南七个区划分，不同区域筛选本地化水生植物物种。眼子菜科、禾本科、金鱼藻科、小二仙草科、蓼科、莎草科、泽泻科、浮萍科是分布最广泛的科。

2）在上述本地化水生植物物种的基础上，优选具有水质净化和抑藻功能的水生植物。

水生植物是水体生态***的重要组成部分，在不同营养级水平上存在维持水体清洁和自身优势稳定状态的机制。水生植物通过物理作用（过滤沉淀）、生物化学作用（吸收富集、光合作用、呼吸作用）、协同与竞争作用等提高水体透明度、吸收营养盐、富集重金属、转化和降解有机物，并形成多样化的生境，达到清水的功效。

1.对氮的吸收：a.分析水体中总氮以氨氮形态为主还是硝氮形态为主，不能一概划分为选择氮吸收植物，比如依乐藻、水芹、石菖蒲三种植物均有较好的氮吸收功效，但实际上对不同形态的氮各有侧重。若氨氮占主导，应优先选择依乐藻；若硝氮占主导应优先选择水芹。b.在总氮水平小于1mg/L时不需考虑氮吸收的沉水植物，因为总氮水平过低，沉水植物无法充分利用水环境中的氮，此时要注意培育区铺设的砾石或细砂中要富含氮素的底质，确保沉水植物正常生长，也可以按照沉水植物生物量的1/3比例种植穗花狐尾藻等倾向于向水生态***释放无机氮的沉水植物。

分辨水体总氮以氨氮形态为主还是硝氮形态为主，采用化学分析方法：通过对水样进行化学分析，测定其中氨氮和硝氮的浓度。如果氨氮浓度高于硝氮浓度，那么可以判断总氮以氨氮形态为主；反之，则可以判断总氮以硝氮形态为主。

2.对磷的吸收：a.不能片面看总磷含量，要分辨磷的形态，若水体中总磷的以不可溶解性磷为主，则不考虑种植磷吸收沉水植物，因为只有可溶性磷才能被沉水植物所利用；b.若水体中可溶性磷含量超过0.02mg/L，则需要优选金鱼藻、狐尾藻、微齿眼子菜、马来眼子菜和苦草等磷吸收沉水植物。

分辨水体中总磷以哪种形态为主，采用现有的方法，即判断水体中总磷中不可溶性磷和可溶性磷的相对贡献，可以进行以下实验：

1.采集水样，将水样过滤，得到滤液和滤渣两部分。

2.对滤液进行化学分析，测定其中的总磷浓度。

3.对滤渣进行烘干、研磨、过筛等处理，然后进行化学分析，测定其中的总磷浓度。

通过比较滤液和滤渣中总磷的浓度，可以判断不可溶性磷和可溶性磷的相对贡献。如果滤液中的总磷浓度明显高于滤渣中的总磷浓度，说明可溶性磷是主要的存在形式；反之，则说明不可溶性磷是主要的存在形式。

根据水体中N和P营养盐浓度确定不同沉水植物种植比例。

下表标识了不同沉水植物的氮去除率和磷去除率的表达示意。

A.水体TN（总氮）＜1mg/L且TP（总磷）＜0.2mg/L（湖库TP＜0.05mg/L），种植按照不超过沉水植物生物量的1/3比例种植穗花狐尾藻等倾向于向水生态***释放无机氮的沉水植物，且注意在底部铺设富含氮素的底质，确保沉水植物正常生长。其他可充分考虑景观效果择选本地化、生态适应能力强的沉水植物；植株种间距离为20~25cm。

B.水体TN≥2mg/L时，必须在上游来水区域进行水质净化（净化至达到地表水Ⅳ类水质标准及以上），可选择一体化水质净化设备等手段。同时，优先选择X≥90%（氨氮污染为主）或Y≥90%（硝氮污染为主），并且，应尽可能缩短植株种植间距，使其小于20cm。

C.TP≥0.4mg/L（湖库TP≥0.1mg/L）时，必须在上游来水区域进行水质净化（净化至达到地表水Ⅳ类水质标准及以上），可选择一体化水质净化设备等手段。同时，优先Z≥90%的沉水植物。并且，应尽可能缩短植株种植间距，使其小于20cm。

D.水体1mg/L≤TN＜2mg/L，且TP＜0.2mg/L（湖库TP＜0.05mg/L）。若氮污染以氨氮 为主，选择X＞Y且X＞Z的沉水植物，并且沉水植物满足Ymin≥；若氮污染以硝氮为 主，选择Y＞X且Y＞Z的沉水植物，并且沉水植物满足Xmin≥，植株种植间距离为20~ 25cm；

E.水体TN＜1mg/L且0.2mg/L≤TP＜0.4mg/L（湖库0.05mg/L≤TP＜0.1mg/L）。选择 Z＞X且Z＞Y的沉水植物，并且沉水植物满足Zmin≥（湖库Zmin≥）；植株 种植间距离为20~25cm。

F.水体1mg/L≤TN＜2mg/L，且0.2mg/L≤TP＜0.4mg/L（湖库0.05mg/L≤TP＜0.1mg/L）。若氮污染以氨氮为主，选择X＞Y的沉水植物，≥，且/>≥/>（湖库≥/>）；植株种植间距离为20~25cm。

上述TN指总氮，TP指总磷，X指沉水植物的单位面积内的氨氮去除率；Y指沉水植物的单位面积内的硝氮去除率；Z指沉水植物单位面积内的磷去除率；Xmin指不同沉水植物中单位面积内的最小氨氮去除率的沉水植物的单位面积内的氨氮去除率，Ymin指不同沉水植物中单位面积内的最小硝氮去除率的沉水植物的单位面积内的硝氮去除率，Zmin指不同沉水植物中单位面积内的最小磷去除率的沉水植物的单位面积内的磷去除率。

3.对藻类的抑制作用。若修复目标水体叶绿素a含量在20mg/L以上，说明水体存在藻华风险或一出现藻华现象。叶绿素a＜20mg/L，不需要考虑选择抑藻类沉水植物。20mg/L≤叶绿素a＜80mg/L，先进行藻类鉴定，若蓝藻水华出现或短暂出现，优先选择狐尾藻、金鱼藻等蓝藻抑制性沉水植物；若绿藻水华出现或短暂出现，优先选择眼子菜、水鳖等绿藻抑制性沉水植物。当叶绿素≥80mg/L时，需要先进行除藻工程，以及水质净化工程，再优先选择蓝绿藻抑制性沉水植物，应尽可能缩短植株种植间距，使其小于20cm。

基于上述沉水植物选择方法选择的沉水植物，具有共生能力，沉水植物存活率在80%以上，且具有良好对应污染的水质净化能力。

鱼类、底栖动物和挺水植物的选择则与沉水植物适配，且能够共生，适宜水文环境。

实施例三：本实施例与实施例一的区别在于，生物庇护区的结构设计，本实施例中，以模块式生态修复方式对生物庇护区进行结构设计。模块式的生态修复方式搭建方便，且便于人工维护。

具体的说，本实施例采取的技术方案如下所述：

本实施例中，缓冲区及生物庇护区皆为模块组装式结构，其中，如图2所示，缓冲区及生物庇护区为池式结构通过第一分隔坝16分隔而成，池式结构为建筑材料搭建而成。

分隔坝的一端设有跌水堰，使得缓冲区与生物庇护区通过跌水堰连通。在生物庇护区内，通过第二分隔坝17分隔了保育区和培育区，第二分隔坝17上设有升降闸18，用于控制保育区和培育区的连通。

其中，保育区内对应的池壁设有可拆卸连接的隔断板19，引导水流流向。隔断板19的设置方向与分隔坝的设置方向相同。

在缓冲区、保育区、培育区对应的池底皆设有生态修复模块。生态修复模块包括模块箱体，模块箱体可在池底进行不同组合搭建，以构成不同的池底形状，如图3（a）所示，形成阶梯池底则为急流形态，如图3（b）所示，形成平面池底则为缓流形态。当然，也可以搭建为凹凸不平模拟浅滩-深潭结构池底的形态。生态修复模块定植有沉水植物。

培育区内构成池体底部的若干模块箱体中最上层的模块箱体内铺设有底质且栽种用水生植物，下层的模块箱体为搭建形态使用。

如图4-6所示，模块箱体的结构如下，箱体的顶板20与箱体活动连接，为方便描述，将箱体除开顶板20的其余五个板统称为箱主体23。箱体内铺设用于培育沉水植物的底质，箱体内壁上部设有放置台阶25，顶板20置于放置台阶25上，使得顶部嵌入设置于箱体内，从而使得模块箱体成为整体。

本实施例中，顶板20的中心区域设有向底部下方凸出的十字型凹槽，顶板20上的非凸出部分设有定植孔22，用于定植沉水植物，沉水植物的根系***箱主体23内的底质中，沉水植物从定植孔22中伸出。当用于定植沉水植物时，顶板20如图4所示，放置于箱主体23内，此时十字型凹槽向顶部底部下方凸出。十字型凹槽内铺设粗颗粒底质或细颗粒底质，鱼类可以在十字型凹槽内游动，作为底栖动物通道21，底栖动物可在十字型凹槽内依附细颗粒地质或粗颗粒底质生存。

当模块箱体仅用于搭建池体底部形状，而不需要定植植物时，将顶板20翻转180°嵌入式放置于箱主体23内时，此时十字型凹槽向上方凸起。

箱主体23底部设有十字型插槽24，位于上方的模块箱体底部十字型插槽24与位于下方的模块箱体顶部的向上方凸起的十字型凹槽进行插接，完成上下方位连接。

最下层的模块箱体放置于池底底部，模块箱体下方不连接其他模块箱体了，其底部的十字型凹槽可供鱼类、底栖动物藏身，模拟河道底部的洞穴；丰富生物的生活环境，有利于不同水生生物的生长。

模块化的设计使得生物庇护所的搭建更加灵活。利用模块化箱体和可拆卸隔断板19（可拆卸隔断板19表面形状可变，比如可为直板或波浪板），对保育区河道蜿蜒度、宽度、坡降（小幅度）、底质类型进行调节。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性改进，也落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种河道水处理的生物庇护所，其特征在于，包括与主水道连通的旁支水道，旁支水道包括依次设置的进水段、缓冲区、生物庇护区、出水段；进水段通过进水闸与主水道上游连通，出水段通过出水闸与主水道下游连通；缓冲区为高水位，其通过第一跌水堰连通生物庇护区；生物庇护区被第二跌水堰分为保育区和培育区，第二跌水堰上设有连通缺口，连通缺口处设有升降闸，培育区内铺设有粗颗粒底质和细颗粒底质；缓冲区和生物庇护区是修建于主水道外的独立设施，其位于主水道之外并高于堤岸；培育区内种植沉水植物、挺水植物及投放水生动物。

2.根据权利要求1所述的一种河道水处理的生物庇护所，其特征在于，保育区为浅滩过渡至深潭的结构。

3.根据权利要求1所述的一种河道水处理的生物庇护所，其特征在于，在主水道上依次设有水质净化区、修复区；水质净化区位于修复区的上游，且位于上述进水段的上游。

4.根据权利要求3所述的一种河道水处理的生物庇护所，其特征在于，主水道上还设有位于修复区下的监测区，监测区还位于上述出水段的下游。

5.根据权利要求1所述的一种河道水处理的生物庇护所，其特征在于，培育区内种植水生植物，种植水生植物的物种选择方法，包括对氮具有吸收能力的水生植物的物种选择方法、对磷具有吸收能力的水生植物的物种选择方法、对藻类具有抑制作用的水生植物的物种选择方法；

对氮具有吸收能力的水生植物的物种选择方法，其实现包括以下过程：

分析水体中总氮的氮形态，判断水体中为主的氮形态；选择的水生植物对氮形态的侧重吸附能力与水体中为主的氮形态一致；

在水体总氮水平＜1mg/L时，不选择具有氮吸收能力的沉水植物，此时培育区铺设的粗颗粒底质和细颗粒底质为富含氮素的底质和/或按照沉水植物生物量的1/3比例种植向水生态***释放无机氮的辅助沉水植物；

对磷具有吸收能力的水生植物的物种选择方法，其实现包括以下过程：

分析水体中磷的主要形态，若水体中的总磷以不溶解性磷为主，则不种植磷吸收沉水植物；若水体中可溶性磷含量＞0.02mg/L，则选择磷吸收沉水植物；

对藻类具有抑制作用的水生植物的物种选择方法，其实现包括以下过程：

分析水体中叶绿素a含量，若修复目标水体中叶绿素a含量≥20mg/L，选择抑藻功能沉水植物；若水体中叶绿素a含量＜20mg/L，不选择抑藻类沉水植物；

若20mg/L≤水体中叶绿素a含量＜80mg/L，先进行藻类鉴定；藻类鉴定中，若蓝藻水华出现，选择蓝藻抑制性沉水植物；藻类鉴定中，若绿藻水华出现，选择绿藻抑制性沉水植物；当水体中叶绿素a≥80mg/L时，先进行除藻工程及水质净化工程，再选择蓝绿藻抑制性沉水植物。

6.根据权利要求5所述的一种河道水处理的生物庇护所，其特征在于，培育区内种植至少两种不同种类的沉水植物，不同种类的沉水植物的种植比例根据水体中氮和磷浓度进行配置，其配置方法包括以下过程：

水体TN＜1mg/L且TP＜0.2mg/L时，种植按照不超过沉水植物生物量的1/3比例种植向水生态***释放无机氮的辅助沉水植物、且培育区铺设的粗颗粒底质和细颗粒底质为富含氮素的底质；沉水植物选择与辅助沉水植物具有共生能力的沉水植物；植株种植间距离为20~25cm；

水体TN≥2mg/L时，上游来水区域进行水质净化，选择X≥90%或Y≥90%的沉水植物，植株种植间距小于20cm；

水体TP≥0.4mg/L时，上游来水区域进行水质净化，选择Z≥90%的沉水植物；植株种植间距小于20cm；

1mg/L≤水体TN＜2mg/L，且TP＜0.2mg/L时，若水体中氮污染以氨氮为主，选择X＞Y且X ＞Z的沉水植物，并且沉水植物满足Ymin≥；植株种植间距离为20~25cm；

1mg/L≤水体TN＜2mg/L，且TP＜0.2mg/L时，若水体中氮污染以硝氮为主，选择Y＞X且Y ＞Z的沉水植物，并且沉水植物满足Xmin≥；植株种植间距离为20~25cm；

水体TN＜1mg/L，且0.2mg/L≤水体TP＜0.4mg/L时，选择Z＞X且Z＞Y的沉水植物，并且 沉水植物满足Zmin≥；植株种植间距离为20~25cm；

1mg/L≤水体TN＜2mg/L，且0.2mg/L≤TP＜0.4mg/L；若氮污染以氨氮为主，选择X＞Y的沉水植物，≥/>，且/>≥，植株种植间距离为20~25cm；

上述TN指总氮，TP指总磷，X指沉水植物的单位面积内的氨氮去除率；Y指沉水植物的单位面积内的硝氮去除率；Z指沉水植物单位面积内的磷去除率；Xmin指不同沉水植物中单位面积内的最小氨氮去除率的沉水植物的单位面积内的氨氮去除率，Ymin指不同沉水植物中单位面积内的最小硝氮去除率的沉水植物的单位面积内的硝氮去除率，Zmin指不同沉水植物中单位面积内的最小磷去除率的沉水植物的单位面积内的磷去除率。

7.根据权利要求1所述的一种河道水处理的生物庇护所，其特征在于，生物庇护所为建筑材料搭建而成，保育区和培育区对应的池体底部铺有若干用于定植沉水植物的生态修复模块，生态修复模块包括模块箱体，模块箱体包括顶部开口的箱主体和与箱主体顶部开***动连接的顶板；箱主体内壁上部设有放置台阶，顶板置于放置台阶上；顶部上设有若干定植沉水植物的定植孔，箱主体内铺设有定植沉水植物的粗颗粒底质或细颗粒底质。

8.根据权利要求7所述的一种河道水处理的生物庇护所，其特征在于，顶板的中心区域设有凸出的十字型凹槽；当用于定植沉水植物时，顶板放置于箱主体内，此时十字型凹槽向顶部底部下方凸出；十字型凹槽内铺设粗颗粒底质或细颗粒底质；

当模块箱体用于搭建池体底部形状，而不需要定植植物时，将顶板翻转180°嵌入式放置于箱主体内时，此时十字型凹槽朝向向上方凸起；

箱主体底部设有十字型插槽，位于上方的模块箱体底部十字型插槽与位于下方的模块箱体顶部的向上方凸起的十字型凹槽进行插接，完成上下连接。

9.根据权利要求8所述的一种河道水处理的生物庇护所，其特征在于，模块箱体在生物庇护区对应池底进行不同组合搭建，以构成不同的池底形状。