河湖是一个开放的水环境，由于水生动植物的缺乏，河湖水体的自净能力非常低下，即使进行了彻底的截污和清淤，地表径流、雨水(因大气污染)仍会把有机污染物带入水中，水体的自然蒸发也使得水体中N、P等污染物不断累积。时间一久，河湖中又重新堆积有机污泥，水体透明度下降，溶解氧降低，水体水质重新恶化。因此，我国目前所采取的传统河湖水体治理方法，污染容易复发，维持时间短，往往需要重复治理，耗资巨大，是治标不治本的短期治理措施。
为了摆脱河湖治理高投入低效益的现状，使我国的河流湖泊较快走出污染困境。我们根据国际先进的河湖治理理念，采用生态节能的治理技术，对污染河湖水域进行原位直接净化。通过水体原位直接净化，能极大地增强河湖的自净能力，消灭臭气、氧化淤泥，防止污染的复发，达到生态自然净化、长效净化的效果。
我们实施的河湖水体原位生态净化技术，主要有立体人工水草技术、超大流量微气泡充氧技术和太阳能动力技术等三方面的先进技术组成。
一、立体人工水草技术
立体人工水草的种植(布放)，主要是为了重建水体生态，提高水体的自净能力，凡是污染严重的河流、湖泊、池塘都缺乏水生植物。污染水体透明度差，水草难于维持正常光合作用，最后水草全部绝迹，附着在水草上生长繁殖的藻类、菌类等微生物也失去了载体，无法吸收分解水中污染物，水体彻底丧失了自净能力。因此，对于水生植物难于生长的水体，要提高水体的自净能力，只能采用人工水草，先为最耐污染的藻菌类提供载体，提高水体透明度，才能逐步重建水生植被和水体自然生态。
我们研发的立体人工水草采用具有亲水、吸附、耐老化性能的高分子材料制成，形态逼真，在河湖水域里像沉水水草一样，竖立“生长”在水体里，为水体微生物提供巨大的附载增殖空间。
这种立体人工水草主要有以下一些优点：
1、形态美观，放在水里不影响水体景观，附生藻菌类后很像天然水草;
2、枝叶舒展，立体状态，总表面积大，可以附载更多的藻菌类微生物;
3、规格品种多，可以适应不同深度的各种水体，且不影响观赏、行船等水体使用功能;
4、价格低廉，使用方便，使用寿命长，组成材料可回收利用。
立体人工水草是一种原位水质生态改善技术。立体人工水草的生产、布放及维护都很简单，可以实现免维护。布放后不需要再额外追加维护管理费用，一次布放，长期使用，寿命长达十几年，非常简单、实用。可广泛应用于河流、湖泊、池塘等各类污染水体。
通过试验表明，在富营养水体中布放立体人工水草后，为藻菌类提供了空间巨大的附生载体，水质改善效果显著，见效时间短。布放立体人工水草三十天左右，水体透明度显著增加，水体叶绿素水平明显降低，水体景观质量得到明显改善，水体自净能力逐步提高。三个月以后，可以观察到部分水生植物会附着生长，鱼类等水生动物也会把立体人工水草作为栖息采卵的场所。水体自然生态得以逐步恢复。
立体人工水草的发明，为我国河湖水体的生态自然净化、长效净化，探索出了一条新路子。
二、超大流量微气泡充氧技术
部分污染严重的河湖水体有机污染物超标、溶解氧不足，厌氧分解产生的臭气和黑液造成水体发黑发臭。这类河湖水域在布放人工水草的同时还需对水体进行曝气充氧。把河湖水域作为天然的接触氧化处理池，把立体人工水草作为微生物填料，采用超大流量微气泡充氧技术驱动庞大的河湖水体循环并高效曝气，满足生物接触氧化的特征要求，实现水域的好氧净化环境。
我们的超大流量微气泡充氧曝气机，是在美国的专利机芯基础上，进行加工开发的适合在河湖水体应用的充氧曝气设备。低耗能、高效率，功率仅370瓦到1100瓦，能在水中营造庞大的循环水流，用很小的耗能就能将庞大的河湖水体推动。并能把空气在半真空的情况下压缩成大量的0.25mm直径的无压微泡，气泡不会增大，基本不上浮，微气泡可在水中维持长达10小时之久，与水的接触面积极大，溶氧率极高。在设定的水深处制造大量微气泡，通过动力散布到水中各个角落，氧利用率可达 85%-95% 。耗电量小。在同样输出功率情况下，相对传统设备效率高得多，节能效果明显。由于其特殊的设计，设备可长年运行，无故障，无需维修保养，体积小巧，重量轻，运行时水面水下无噪音，安装使用方便，无需大量基建投入。由于该设备灵巧紧凑、效率高、移动方便，当河道水景突发污染事件时，还可用作紧急充氧设备。
微气泡充氧曝气机的使用，可以迅速增加水中含氧量，迅速分解水中的各种有机颗粒，使之变为更小的微粒，有利于进一步的生化分解，并可大量减少污泥的沉淀。同时微气泡又可以大幅度提高氧气的供应量，使水体中产生大量的有益生物菌种，明显提高生化处理能力。好氧情况下BOD去除率达95%以上，其余指标亦因此相应降低。用充氧法使水中有益生物菌种大量繁殖并分解污水中的有机物，见效快、效果好，节能节资，是符合环保节能的好方法。
三、太阳能动力技术
河湖水域一般离电源较远，接驳市电不仅很不方便，而且浪费能源，运行成本高,不符合环保节能的原则。在污染比较严重，需要动力源驱动曝气充氧的地方，我们一般采用太阳能作为动力。由于我们的微气泡充氧曝气机单机功率仅550瓦，能耗低，效率高，为太阳能应用提供了方便。
在比较空旷的地方，沿河岸每隔一段距离，我们设一套“双轴追日立杆太阳能电池板”，向微气泡充氧曝气机供电。在房屋比较密集的地方，我们把太阳能电池板架设在屋顶上，通过电缆向微气泡充氧曝气机供电。采用太阳能动力，不消耗矿石能源，不污染环境，一次性投资，理论寿命长达二十年，是生态治污、长效治污的重要措施之一。
四、一点建议
湖泊水体的污染，除了自身水域范围内的水体自然蒸发浓缩、地表径流和雨水(因大气污染)造成的污染外，最主要的污染来源于注水入湖的众多河道。如果能够减少这些河道给湖泊带来的污染，则湖泊水体的污染将至少减少60%以上。
因此我们建议河湖水系的管理部门，如果这些河道的下游缺少水生植物，河水自净能力差，则可以在河道入湖口以上的200-300米以内种植(布放)立体人工水草(一般不需要充氧曝气)。使参与自我净化的微生物大量附着到立体人工水草上生长繁殖，让立体人工水草的惯性冲撞、屏蔽、过滤等物理作用和微生物的吸附、分解、增殖、氧化等生化作用有机的结合在一起，发挥综合性作用。使河水在进入湖泊前就得到原位直接净化，从而减少河水污染物对湖泊水体的污染。
五、单位水域生态净化投资参考
以长1千米，宽15米，平均水深2.5米的河段为例，若感官上水体污染严重，水体发黑、发臭，能见度接近为零，则说明水中溶解氧消耗殆尽，基本处于厌氧状态，需要对水体进行曝气充氧。
在选取治理河段的上下游与非治理河段的分界处，我们采取20-30米范围内立体人工水草密集布放，形成生物过滤分隔带，对分隔带内的1千米河段进行河水原位生态净化。
对这样的河段，所需原位生态净化工程投资直接费，我们做了一个估算，供投资管理部门参考：
若河水有一定的流速，溶解氧在2mg/L以上，水体能见度达到10cm以上，则不一定需要进行动力充氧曝气，单独布放立体人工水草，也能收到较好的效果。
待水体生态修复以后，如果没有大量的污水进入河道，太阳能和充氧设备可以部分移到别处使用。立体人工水草也可以减少密度，部分人工水草可以提出水面，放到其他水域中使用。
如果仅需短时间曝气充氧，现场距离市电又不是太远，也可以采用市电作为动力，这样一次性投资可以减少一些。
六、水体原位生态净化和其他方法的比较分析
河湖水体原位生态净化方法和传统方法相比，一次性投资差距不大，但是对比水体治理的时间效果和水体生态的修复效果差距却比较大。
1、清淤，只能作为水体净化的前期工程，需要和调水、配水相结合。但是调水、配水只是将污染水体从一个区域转移到另一个区域，是污染水体的自身循环，无法从根本上解决问题。而且这种方法维持时间短，污染容易复发，往往需要重复频繁实施。
2、生态湿地修复，生态湿地具有降解污染物，净化水质的功能。但是生态湿地要求面积大，净化效率低。在经济发达的城区不具备建造大型生态湿地的条件，而且对于重污染水源无法治理，甚至会使生态湿地遭受破坏，植物死亡产生腐蚀物质，释放到水体中，会造成更严重的水体污染。
3、投放微生物和复合酶，开始投放时效果比较明显，但是如果没有像立体人工水草这样的微生物载体配合，效果的维持时间会很短，需要反复投放。而且投放的外来微生物不利于土著微生物的生长繁殖，不利于水体生态系统的恢复和建立。
4、人工浮岛技术。人工浮岛具有植物根系附着生物多、水生植物能直接吸收N、P，对日光具有遮蔽效果，能抑制植物性浮游藻类，提高水体的透明度等。但是浮岛水生植物生长期短，有很强的季节性。每年都需要清理、复种，比较麻烦。水生植物的枯败枝叶如不及时清除，不仅影响景观，而且污染水体。
和上述四种方法相比，水体原位生态净化方法具有以下明显的优势：
1、维持时效长，一次性投资，今后十多年基本不需要再投资，只需简单的维护管理就行;
2、水体生态修复利用的是天然存在的土著微生物，通过大量增值的微生物的生命活动，把有机物转化为无机物，逐步恢复水生生态系统，恢复水体的自净功能。
3、不受季节更替的影响，春夏秋冬一样发挥作用。不会因为水生植物死亡腐烂，造成更严重的水体污染。+
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