微污染水體生態(tài)浮島治理技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水污染問題越來越嚴(yán)重。水污染已經(jīng)成為影響我國社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境發(fā)展的重要制約因素，水體修復(fù)技術(shù)也是各國研究的重點(diǎn)?？刂扑廴居泻芏喾椒?。其中，生態(tài)浮島技術(shù)作為一種新型的治理方法，引起了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。這種控制方式高效、簡單、無污染，各國對生態(tài)浮島技術(shù)的研究日益增多。

1.生態(tài)浮島在微污染水處理中的可行性

1.1生態(tài)浮島技術(shù)

生態(tài)浮島是以原位修復(fù)、無土栽培和生物處理等理論為基礎(chǔ)，種植水生植物，在污染水體中馴化陸生植物和喜水植物，通過植物根系的吸附和吸收來凈化水體，從而解決水體景觀、水環(huán)境和水生態(tài)的污染問題。浮島植物的根系能分泌大量化感物質(zhì)，抑制藻類生長，使藻類在短時間內(nèi)死亡，從而凈化污水。在光合作用下，污水中的溶解氧含量可以大大增加，污染物可以得到快速凈化。與物理處理和化學(xué)處理相比，生態(tài)浮島占地少，操作簡單，凈化能力強(qiáng)。既能凈化水，又能減少藻類生長，提高水的透明度。常用的植物類型有再生花、美人蕉、香蒲、空心菜、燈心草、慈姑、鳶尾、蘆葦、梭魚、水芹、水葫蘆等。根據(jù)植物類型，生態(tài)浮島有兩種類型:干浮島和濕浮島。干浮島多由混凝土和苯乙烯制成，濕浮島主要由泡沫和椰子纖維制成。

1.2微污染水體

微污染水體是指水體中COD、總磷、氨氮、濁度、有毒物質(zhì)中一項(xiàng)或多項(xiàng)超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》要求的河流、湖泊，主要表現(xiàn)為顏色加深、氣味增大、濁度升高。隨著工業(yè)和城市化的發(fā)展，微污染水體的面積逐年增加。隨著檢測技術(shù)和毒理學(xué)研究的發(fā)展，已經(jīng)檢測出2000多種污染物。微污染水的危害在短時間內(nèi)不同于直接污水、含油污水、化工污水，但其累積風(fēng)險(xiǎn)不可低估。微污染水中含有大量的磷和氮，會導(dǎo)致藻類植物快速生長，大量的藻類植物會覆蓋水面，嚴(yán)重影響其他動植物的生長。隨著水環(huán)境的惡化，水中有機(jī)物和重金屬的含量也在增加。

1.3生態(tài)浮島在微污染水處理中的可行性

微污染水中含有大量氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，是藻類生產(chǎn)所必需的微量元素。生態(tài)浮島技術(shù)可以利用植物的吸附作用降低氮磷含量，從而有效凈化水質(zhì)。一方面，生態(tài)浮島中的植物根系可以吸收水中的營養(yǎng)物質(zhì)，分泌酶類，加速污染物的分解；一方面通過氧氣輸送原理促進(jìn)污染物的凈化并形成穩(wěn)定的微環(huán)境，通過硝化反硝化作用解決微生物對氮磷的積累。

2.生態(tài)浮島建設(shè)模式分析

2.1植物的選擇

植物的選擇直接影響生態(tài)浮島的凈水功能。植物種類包括挺水植物、漂浮植物、沼澤植物、浮葉植物和沉水植物。在植物的選擇上，要優(yōu)先選擇當(dāng)?shù)氐泥l(xiāng)土植物，可以采用單一植物種植，也可以將挺水植物與低矮植物相結(jié)合，營造植物景觀。在植物的選擇上，需要考慮植物的根系是否發(fā)達(dá)，是否適合無土栽培，抗污染能力如何，生物學(xué)特性等。實(shí)踐表明，除氮除磷效果最好的方法是佐利克、美人蕉、麥冬、金錢草、燈心草、菖蒲和水芹，適合我國南方的方法主要是佐利克、美人蕉和蕹菜。在植物種類的構(gòu)建上，要盡可能構(gòu)建多植物+微生物的系統(tǒng)，充分考慮不同地區(qū)的地理氣候條件，根據(jù)植物的耐受性、生長特性、去除效果等進(jìn)行選擇。

2.2生態(tài)浮島凈水系統(tǒng)

浮島材料的選擇包括基體、載體和材料。所選材料應(yīng)具有理想的生物親和性，漂浮性好，重量輕，安裝方便，無二次污染。漂浮床墊、水桶、塑料管、浮板、浮力瓶、浮床提供浮力。在材料的選擇上，可以選擇聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯、PVC等類型。必要時可增加氣泵、曝氣器、曝氣泵、真空泵等設(shè)備，形成曝氣生態(tài)浮島，可有效增強(qiáng)除磷脫氮效果。不需要額外的能源，只需要太陽能電池板就可以滿足要求，通過填料的應(yīng)用可以提高吸附能力。填料一般主要采用空氣石、碳纖維、塑料、浮石、土壤、椰糠、礫石、粗泥炭和生物填料。在浮板的選擇上，首選聚苯乙烯，由種植基質(zhì)、種植籃、生態(tài)浮板、水生植物、連接扣組成。浮板有多個透氣孔，可以順暢的進(jìn)行水氣交換，有利于根系擴(kuò)張，優(yōu)化凈水效果，可以提高抗風(fēng)浪能力，易于安裝。

具體設(shè)計(jì)包括兩層:I層為水生植物，由浮島拼接板組成，II層為深度處理層，分別設(shè)置“廢棄軟殼”、“水生動物網(wǎng)箱”、“人造纖維填料”，其中廢棄軟殼設(shè)置牡蠣殼；水生動物網(wǎng)箱可以養(yǎng)殖河蜆、蝸牛等動物，設(shè)置在浮島底部；掛在底部的人造纖維材料可以凈化水質(zhì)。生態(tài)浮島通過利用水生動物、植物和廢棄軟殼，可以起到很好的凈化作用。水生植物對顆粒污染物具有理想的過濾功能，而水生動物可以通過消化作用對污染物進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化。具體建筑面積根據(jù)實(shí)際面積選擇。浮島拼接時需要使用鏈接卡，浮島外框要用PVC管加固。

在人工浮島的下部設(shè)置一個空的支撐載體，圓形平臺和內(nèi)腔可以直接連通，這樣可以創(chuàng)造一個穩(wěn)定的生態(tài)環(huán)境，發(fā)揮植物的生態(tài)功能。

2.3凈化機(jī)理分析

生態(tài)浮島對污染水體的處理主要是通過氨化、硝化、反硝化實(shí)現(xiàn)的，可以將NH4+-N轉(zhuǎn)化為NO3--N N，隨著植物的生長，會吸收污水中的微生物產(chǎn)物、氮、磷并分泌氨基酸、糖類等物質(zhì)，植物根系可以與水體緊密接觸，提高對污染物的吸附和轉(zhuǎn)化。此外，植物還可以調(diào)節(jié)區(qū)域氣候，背渦的位置可以為生物提供庇護(hù)，分解有害有機(jī)物。

3.生態(tài)浮島技術(shù)的應(yīng)用

生態(tài)浮島技術(shù)在微污染水體處理中的應(yīng)用，可以提高綠化率，為河湖景觀綠化提供一種新的途徑。然而，由于各種因素的影響，生態(tài)浮島技術(shù)在應(yīng)用中還存在一系列問題。目前，我國生態(tài)浮島技術(shù)還處于初級發(fā)展階段，只是簡單地應(yīng)用于水體富營養(yǎng)化的治理，對植物搭配還缺乏細(xì)致深入的研究。一些地區(qū)的生態(tài)浮島投入使用后，缺乏科學(xué)的后期維護(hù)流程，導(dǎo)致植物大量死亡，反而浪費(fèi)了大量的人力、物力和財(cái)力。同時，生態(tài)浮島的技術(shù)可靠性有待提高。目前的實(shí)驗(yàn)大多基于特定的水質(zhì)和溫度條件，與實(shí)際情況相差較大?？蒲腥藛T使用不同類型的生態(tài)浮島進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，水質(zhì)凈化效果也有顯著差異。目前浮島植物種類繁多，浮島組件品種繁多，但無論何種類型的浮島，其抗風(fēng)浪、抗腐蝕能力都不理想，使用壽命也不長，而且容易受季節(jié)因素影響，污水凈化無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)性。一些研究人員利用香蒲、再生花和美人蕉建立生態(tài)浮島。在春天、夏天和秋天，

4.結(jié)論

微污染水體的處理是一個復(fù)雜的過程。改善水體生態(tài)，不僅要從植物入手，還要從動物和微生物入手。生態(tài)浮島技術(shù)在微污染水體治理中的應(yīng)用，可以顯著改善景觀效果，改善受損水體，提高水體修復(fù)功能。為了構(gòu)建完善的水體生態(tài)系統(tǒng)，除了應(yīng)用生態(tài)浮島技術(shù)外，還需要有目的地培養(yǎng)動物、水生微生物等，構(gòu)建完善的生態(tài)鏈。微污染水體的治理是一個長期的過程，也是國內(nèi)外水環(huán)境研究的熱點(diǎn)問題。為了發(fā)揮生態(tài)浮島技術(shù)的作用和價值，還需要進(jìn)一步的深入研究。

總而言之，生態(tài)浮島技術(shù)雖然優(yōu)勢明顯，但也存在一些不足。這項(xiàng)技術(shù)在水庫、湖泊、河流的凈化方面取得了一定的成果。該技術(shù)既能改善水質(zhì)，又能美化景觀，在微污染水體的治理中具有良好的前景。下一階段，要對不同植物的搭配和不同水污染的處理方法進(jìn)行深入研究，探索植物的科學(xué)搭配方法。隨著生態(tài)浮島凈化能力的提高和成本的降低，該技術(shù)將在生態(tài)修復(fù)、污水治理和新農(nóng)村建設(shè)中得到更廣泛的應(yīng)用。(來源:湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

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