具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例一

参考图1和图2，本发明实施例提供了一种黑臭河流梯级治理净化系统，包括从污水入河口5到下游河流6的主河道上依次设置的潜流湿地净化河段1、表流湿地净化河段2、近自然滩地净化河段3和近自然污染削减河段4；

潜流湿地净化河段1上设有原位净化岛和潜流湿地，原位净化岛内设有内电解基质，潜流湿地设在原位净化岛下；

表流湿地净化河段2上设有与主河道连接的侧槽，侧槽内设有表流人工湿地，表流人工湿地之间连通；

近自然滩地净化河段3上设有首末端与主河道相连的侧渗沟，侧渗沟两侧分别铺设有碎石和土木织物，侧渗沟两侧临水坡岸上设有植被，侧渗沟两侧还分别设有侧渗墙；

近自然污染削减河段4上设有河心岛，河心岛和主河道上均种植有土著耐污植物。

具体的，潜流湿地净化河段1的构建：在潜流湿地净化河段1采用内电解基质强化潜流湿地净化技术，建立潜流人工湿地模型系统：首先可以采用金属铜为阴极，金属铁为阳极，增加电极电位差，并添加曝气工艺，使产生的Fe²⁺在后续反应中被氧化成Fe³⁺，铁铜质量比1:0.2与气水比9:1，将铁屑和铜屑均匀混合后加入到基质模块中，离子交流过程中电子流经基质，促进基质离子交换，从而促进基质的吸附作用。其中基质表面培养附着微生物，与两电极之间形成的电子传递发生交流，提高微生物活性，微生物又可进一步利用电化学分解得到的有机分子作为碳源，解决来水碳源缺乏的问题，提高来水的可生化性，实现污染物的高效去除；构建河道原位净化岛：将内电解强化净化反应器16融合于原位净化岛，作为核心部分促进污染物的去除，利用河道清淤污泥回收利用，辅以煤渣、砾石、砂石等常见基质，形成净化岛，岛下平水位17高程上下50cm构建潜流湿地，实现对水体中污染物的有效拦截、过滤与净化作用，参考图3，构建原位净化岛，潜流湿地在岛下平水位17高程50cm，潜流湿地分砾石层14、煤渣层13、透水布12，潜流湿地层上面为种植土15，下面是淤泥11，内电解强化净化反应器16置于岛上，水流经过原位净化岛及潜流湿地。

内电解基质强化潜流湿地净化技术应用后，对提升透明度的贡献率达15%以上，削减COD的贡献率可达40%、削减NH₃-N的贡献率达50%、削减TP的贡献率达40%以上，可使河道污水可生化性提高40%。一般将潜流湿地净化河段1应用于污水入河口5到下游河流6的首个河段，先将可生化性低、碳氮比失衡现象严重的河道来水中的难降解物质分解为微生物可利用的有机分子，提高水中溶解氧，能使后续河段更好的净化污水。

表流湿地净化河段2的构建：采用表流人工湿地水质净化耦联技术，针对河道泄洪与水质净化双重需要，建设河道的主槽-侧槽结构，通过在河床两侧（或一侧）构建河道侧槽，侧槽中构建表流人工湿地：库塘湿地与沼泽湿地。通过导流渠将主河道水引至表流人工湿地，湿地之间通过导流渠交替连接。导流渠边坡比为1：3，以种植挺水植物芦苇、香蒲为主，种植密度3~5株/m²。库塘湿地边坡比均为1：3，土壤层上确保有1.2 m水淹没，种植挺水植物芦苇、香蒲（3~5株/m²），间种浮叶植物睡莲、菱与荷。沼泽型湿地边坡比均为1：3，土壤层上确保有0.2m水淹没，种植挺水植物菖蒲及水葱（3~5株/m²）并延伸至坡岸顶。通过表流人工湿地水质净化耦联技术的过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解等作用，提升河道对COD、氨氮的降解能力，强化河道的净污功能。

近自然滩地净化河段3的构建：采用近自然人工滩地-土壤侧渗联合净化技术，对滩地宽度大于150m的河流，基于河漫滩宽广特点，结合河道的主槽-侧槽结构建设，利用侧槽修建侧渗沟。设置渠道从主河道引水至侧渗沟，侧渗沟末端与主河道自然相交，侧渗沟中未侧渗的河水自然流回到主河道。侧渗沟深2m，边坡比为1：3。在沟底和近主河道的沟一侧铺3-5cm粒径的碎石，厚20厘米，在远离主河道的沟一侧铺土工织物，防止水渗入大堤外侧。在沟两侧水面上种植怪柳、枸杞、莒蒲、麦冬、鸢尾或水葱等植物，以防止坡岸水土流失并增加坡岸稳定性。在侧渗沟靠近主河道的沟一侧下挖侧渗墙，从沟坡岸中间到坡脚垂直向下挖，侧渗墙深度为距表面2-4m，墙内填充粒径2-3cm的沸石或者陶粒。在靠近侧渗沟一侧距侧渗沟上口边8-12m处的滩地上垂直向下挖侧渗墙，墙与侧渗沟同向，侧渗墙深度为距滩地表面2-4m，墙内填充粒径2-3cm的沸石。在侧渗墙内布置直径10cm的通气PVC管，在PVC管的不同深度开孔，为侧渗墙含水层复氧。通过利用河堤内滩地植被、土壤、含水层和侧渗墙，强化去除污染物，提高脱硝态氮、除磷效率，净化河流水质。

近自然污染削减河段4的构建：采用近自然河道污染生态削减技术，在主河道边坡和河心岛等区域种植土著耐污净污植物，恢复自然河流结构，提高河流自净能力，进一步削减污染物。首先要进行河道生境调查，根据流域内土著生物的特点，进行植被筛选与配置。在河道内，可分散种植耐污能力较强的沉水植物，如金鱼藻、苦草、轮叶黑藻等。在河道坡岸处，分别种植耐污能力较强、耐水淹的挺水植物与扎根浮叶植物，如藨草、菖蒲、水葱、鸢尾、荆三棱、再力花、石龙芮等。主河道边坡从常水位下0.5m起配置植被，从下往上依次栽植挺水植物与灌木，植被高度由矮到高。例如坡道下部配置鸢尾、菖蒲和水葱，中部配置枸杞，下部配置紫穗槐。利用河道中较宽阔的有利地形和现有冲击形成的河心岛，在不影响泄洪的前提下，对其进行重塑，河心岛的迎水坡、背水坡和两侧坡岸坡降比分别为1：7、1：3、1：5，并且在坡面从下往上依次栽植挺水植物和灌木。例如在1：7的迎水坡面和1：5的两侧坡岸从下往上依次栽植挺水植物和灌木，下部为挺水植物水葱、菖蒲和鸢尾，中部为枸杞，上部为紫穗槐。在1：3的背水坡面从下往上依次栽植挺水植物和灌木，下部栽植挺水植物芦苇、香蒲和麦冬，上部栽植紫穗槐。在岛的顶部为恢复增加植被覆盖度，同时也为增加岛上景观效果，选择树冠低矮，分枝较多且适应性强，具有较高观赏和经济价值的植物例如紫薇、水杉、柳树或桑树等植物，采取带状混交的方式种植。在污水经过前三重净化后，本河段末端利用河心岛、滩地和侧槽等多种仿自然形式的要素，重新营造出接近自然的流路和有着不同流速带的水流，更有利于提高自然界本身的净化能力。并通过植被恢复，改善河道周边环境，增加河岸带湿地生态系统的生物多样性，恢复自然湿地生态系统的功能，提高生境的异质性和稳定性。

参考图2，本发明从污水入河口5流出黑臭水体，经过潜流湿地净化河段1对应图中A，即利用内电解基质强化潜流湿地净化技术改善其生化性后进入表流湿地净化河段2，表流湿地净化河段2对应图中B，即利用表流人工湿地水质净化耦联技术提升对COD、氨氮的降解能力，从而使黑臭水体逐步变为一级A类水后进入近自然滩地净化河段3，近自然滩地净化河段3对应图中C，即利用近自然人工滩地-土壤侧渗联合净化技术对水体脱硝态氨和除磷，改善为地表准Ⅴ类水进入近自然污染削减河段4，近自然污染削减河段4对应图中D，即利用近自然河道污染生态削减技术提高河流自净能力，使水改善为地表准Ⅳ类水，实现污染物的逐级消减，修复河流生态环境，提高河道自净能力，达到流域生态环境全面改善的目标，经过4级消减净化后，污水透明度平均提升80%-90%，COD削减50%左右，NH₃-N削减70%-80%，TP削减30%-40%。

实施例二

本发明实施例提供了一种黑臭河流梯级治理净化方法，包括以下步骤：

S1：将污水入河口5到下游河流6的主河道依次分为潜流湿地净化河段1、表流湿地净化河段2、近自然滩地净化河段3和近自然污染削减河段4；

S2：在潜流湿地净化河段1上构建原位净化岛，原位净化岛内融合有内电解基质，在原位净化岛下构建潜流湿地；

S3：在表流湿地净化河段2上构建与主河道连接的侧槽，侧槽内构建表流人工湿地，表流人工湿地之间连通；

S4：在近自然滩地净化河段3上修建首末端与主河道相连的侧渗沟，侧渗沟两侧分别铺设有碎石和土木织物，侧渗沟两侧临水坡岸上修建植被，侧渗沟两侧还分别修建有侧渗墙；

S5：在近自然污染削减河段4上重塑河心岛，在河心岛和主河道上均种植土著耐污植物。

作为本实施例的进一步改进，步骤S2中利用河道清淤污泥回收，辅以煤渣、砾石和砂石，形成净化岛，将内电解基质融合于净化岛，构成腐蚀电偶体系，强化分解水体残留的难降解有机污染物。

该方法可运用在贾鲁河，贾鲁河基本上无天然径流补充流入，主要径流来源为生活污水和工业废水，其实为郑州市的排污通道。

贾鲁河支流——索须河汇水区内工业企业43家，2006年总排水量约1.62万t/d，其中工业污水排放量为0.85万t/d，占排放总量的52.5%；生活污水排放量为0.77万t/d，占排放总量的47.5%。2007年10月8日在花园路索须河桥监测COD为88mg/L；NH₃-N为20.8mg/L。针对贾鲁河流域河道严重污染状况，在索须河选择10公里河段作为技术示范区。

示范工程自师家河坝（N34°52′13.5″，E113°34′02.1″）至索须河入贾鲁河河口（N34°52′09.1″，E113°43′30.3″），全长 18.48 km，河道宽度120 m-170 m；日处理水量50,000-400,000 t；其中，构造内电解基质强化潜流湿地净化技术示范段7.68 km、表流人工湿地水质净化耦联技术示范段4.07 km、近自然人工滩地—土壤侧渗联合净化技术示范段3.76 km、近自然河道污染生态削减技术示范段2.97 km。

在示范工程开始前（2009年5月）、土建工程结束后（2009年9月）、植被恢复工程结束后（2010年9月）及植被全面恢复后（2011年9月），分别在示范工程出水及其下游，设置5个取样点进行水质变化监测；均值结果表明：与示范工程前相比，三个不同的阶段，分别使得透明度增加46.11%、81.27%、84.68%；COD_Mn削减了22.92%、35.77%、49.42%，NH₃-N削减了35.82%、58.57%、76.61%，TP 削减了7.33%、16.97%、35.83%。

示范工程全部结束后的2011年，自示范工程进水段至出水段，沿水流与示范工程分区段节点进行了水质监测；结果表明：内电解基质强化潜流湿地净化技术示范段对削减贡献率分别为透明度16.40%、COD_Mn 35.51%、NH₃-N 49.06%、TP 43.74%，人工湿地水质净化耦联技术示范段分别为透明度10.43%、COD_Mn 21.06%、NH₃-N 24.33%、TP 34.59%，近自然人工滩地—土壤侧渗联合净化技术示范段分别为透明度19.43%、COD_Mn 14.45%、NH₃-N12.07%、TP 17.18%，近自然河道污染生态削减技术示范段分别为透明度 53.74%、COD_Mn28.99%、NH₃-N 14.54%、TP 4.49%。

示范工程前，该河段基本为污水通道，植物稀少、鱼类灭绝、无鸟类栖息。在示范工程实施时，先后种植了12种水生与湿生植物；但随着水质与生境的有效改善，自然恢复了70多种植物；而同时，底栖动物、水生昆虫、渔类自然恢复，尤其野鸭、鹬、小䴙䴘、黑水鸡、秧鸡、小白鹭成群栖息、觅食于河段，显现河水水质得到显著改善；在示范河段下游段大规模自发的钓鱼者（打渔者）的出现，表明市民认可了水质改善的效果。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。