微污染水體處理生態(tài)浮島技術(shù)

微污染水體處理生態(tài)浮島技術(shù)

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展下，水污染問題日益嚴(yán)重，水污染已經(jīng)成為影響我國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境發(fā)展的一個(gè)重要制約因素，水體修復(fù)技術(shù)也是當(dāng)前各個(gè)國(guó)家研究的焦點(diǎn)。水體污染的治理方式多種多樣，其中，生態(tài)浮島技術(shù)作為一項(xiàng)新型治理方式，受到了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，該種治理方式高效、簡(jiǎn)單、無污染，各個(gè)國(guó)家針對(duì)生態(tài)浮島技術(shù)的研究也日益增多。

　　1、生態(tài)浮島在微污染水體處理中的可行性

　　1.1 生態(tài)浮島技術(shù)

　　生態(tài)浮島是基于原位修復(fù)、無土栽培、生物治理等理論，在污染水體中種植水生植物、馴化陸生植物、喜水植物，通過植物根系的吸附和吸收來凈化水體，以此來解決水景觀、水環(huán)境、水生態(tài)的污染問題。浮島植物根系能夠分泌大量化感物質(zhì)，抑制藻類的生長(zhǎng)，使藻類在短時(shí)間內(nèi)死亡，從而凈化污水水體。在光合作用下，可以大大提高污水中溶解氧的含量，快速凈化污染物。相較于物理處理法和化學(xué)處理法，生態(tài)浮島占地少、操作簡(jiǎn)單、凈化能力好，既可以凈化水體，還能減少藻類生長(zhǎng)，提高水體透明度，常用的植物類型有再生花、美人蕉、香蒲、空心菜、燈芯草、慈姑、鳶尾、蘆葦、梭魚草、水芹、鳳眼蓮等。根據(jù)植物類型，生態(tài)浮島有干式浮島、濕式浮島兩類，干式浮島多用混凝土、苯乙烯，濕式浮島則主要采用泡沫、椰子纖維制作而成。

　　1.2 微污染水體

　　微污染水體即水體中COD、總磷、氨氮、渾濁度、毒害物質(zhì)中一項(xiàng)或者幾項(xiàng)超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的河流、湖泊，主要表現(xiàn)在色澤加深、異味、渾濁度增加，在工業(yè)發(fā)展與城市化進(jìn)程的發(fā)展下，微污染水體面積逐年增加。在檢測(cè)技術(shù)、毒理學(xué)研究的深入下，已經(jīng)有超過兩千種污染物被檢出，微污染水體的危害不像直接污水、石油污水、化工污水會(huì)在短期內(nèi)呈現(xiàn)，但是其累積風(fēng)險(xiǎn)是不容小覷的，微污染水體中有大量的磷、氮，會(huì)導(dǎo)致藻類植物迅速生長(zhǎng)，大量藻類植物覆蓋在水體表面，會(huì)嚴(yán)重影響其他動(dòng)植物的生長(zhǎng)，隨著水體環(huán)境的惡化，水中有機(jī)物、重金屬含量也不斷增加，水體污染問題愈加嚴(yán)重。

　　1.3 生態(tài)浮島在微污染水體處理中的可行性

　　在微污染水體中，含有大量氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這是藻類生產(chǎn)的必要微量元素，生態(tài)浮島技術(shù)能夠利用植物的吸附作用來減少氮、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體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，分泌酶類，加速污物分解；一方面，通過輸氧原理，促進(jìn)污染物的凈化，形成穩(wěn)定的微環(huán)境，通過硝化與反硝化來解決微生物對(duì)氮、磷的積累作用。

　　2、生態(tài)浮島的構(gòu)建方式分析

　　2.1 植物的選擇

　　植物選擇直接影響生態(tài)浮島的凈水功能，植物種類有挺水型植物、漂浮型植物、沼生型植物、浮葉型植物、沉水型植物，在植物的選擇上，需要優(yōu)先選擇本地鄉(xiāng)土植物，可以種植單種植物，也可以將挺水植物用與低矮植物搭配，營(yíng)造植物景觀，在選擇植物上，要考慮植物根系發(fā)達(dá)與否、是否適合無土栽培、耐污能力如何、生物量怎樣、植物維護(hù)難易程度、植物是否容易馴化等。實(shí)踐顯示，對(duì)氮、磷去除效果zui理想的是旱傘草、美人蕉、蛇根草、銅錢草、燈芯草、菖蒲、水芹，適合南方地區(qū)的以旱傘草、美人蕉、蕹菜為主。在植物種類的構(gòu)建上，需要盡可能構(gòu)建多植物+微生物體系，充分考慮到不同地區(qū)的地理和氣候條件，根據(jù)植物的耐受力、生長(zhǎng)特點(diǎn)、去除效果來選擇。

　　2.2 生態(tài)浮島凈水系統(tǒng)

　　在浮島材料選擇上，包括基質(zhì)、載體、材料三類，所選材料要做到生物親和力理想、漂浮性好、質(zhì)輕、安裝方便、不會(huì)引起二次污染，通過浮床墊、水桶、塑料管、浮板、浮力瓶、浮床來提供浮力，在材料選擇上，可以選擇聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯、PVC等類型。必要情況下，可以通過增加氣泵、增氧機(jī)、曝氣泵、真空泵等設(shè)備組成曝氣型生態(tài)浮島，可以有效增強(qiáng)除磷、脫氮的效果，不需要使用額外能源，只要應(yīng)用太陽板即可滿足要求，通過填料的應(yīng)用，可以提高吸附能力，一般填料主要使用氣石、碳素纖維、塑料、浮石、土壤、椰糠、砂礫、粗泥炭、生物填料、堆肥等。在浮板的選擇上，優(yōu)先采用聚苯乙烯材質(zhì)，由種植介質(zhì)、種植籃、生態(tài)浮板、水生植物、連接扣組成，浮板有多個(gè)透氣孔，可以順利進(jìn)行水氣交換，且有利于根系擴(kuò)張，優(yōu)化水質(zhì)凈化效果，能夠提高抗風(fēng)浪能力，安裝簡(jiǎn)單。

　　在具體設(shè)計(jì)上，包括I、II兩層，I層設(shè)置了水生植物，由浮島拼接板構(gòu)成，II層屬于深度處理層，分別設(shè)置了“廢棄軟殼"、“水生動(dòng)物網(wǎng)籠"、“人工纖維填料"，其中，廢棄軟殼中設(shè)置了牡蠣殼;水生動(dòng)物網(wǎng)籠能夠養(yǎng)殖河蜆、田螺等動(dòng)物，設(shè)置在浮島底部;人工纖維材料懸掛于底部，能夠?qū)λ|(zhì)產(chǎn)生凈化作用。生態(tài)浮島通過水生動(dòng)物、植物和廢棄軟殼的使用，可以起到良好的凈化效果，水生植物對(duì)顆粒污染物的過濾功能非常理想，水生動(dòng)物則能夠通過消化作用來分解、轉(zhuǎn)化污染物，在具體的搭建面積上，根據(jù)實(shí)際面積來選擇。在浮島的拼接上，需要使用鏈接卡，在浮島外框，應(yīng)用PVC管來進(jìn)行加固。

　　在人工浮島下部位置，設(shè)置了空的承托載體，圓臺(tái)、內(nèi)腔之間可以直接連通，通過該種方式可以營(yíng)造出穩(wěn)定的生態(tài)環(huán)境，發(fā)揮出植物的生態(tài)作用。

　　2.3 凈化機(jī)制分析

　　生態(tài)浮島處理污染水體主要借助氨化、硝化與反硝化作用來實(shí)現(xiàn)，能夠?qū)H₄⁺-N轉(zhuǎn)化為NO₃^--N，隨著植物的生長(zhǎng)，會(huì)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密切接觸，完善污染物的吸附和轉(zhuǎn)化。此外，植物還能調(diào)節(jié)區(qū)域氣候，背渦位置能夠?yàn)樯锾峁┍幼o(hù)場(chǎng)所，分解有害有機(jī)物。

　　3、生態(tài)浮島技術(shù)應(yīng)用的問題

　　在微污染水體的處理中應(yīng)用生態(tài)浮島技術(shù)，可以增加綠化率，為河道、湖泊景觀綠化提供了新的方式，但是受到各類因素的影響，在生態(tài)浮島技術(shù)的應(yīng)用上，還存在一系列問題。當(dāng)前我國(guó)的生態(tài)浮島技術(shù)還處于初級(jí)發(fā)展階段，只是簡(jiǎn)單應(yīng)用在水體富營(yíng)養(yǎng)化的處理上，在植物搭配上，還缺乏細(xì)化、深入的研究。某些地區(qū)的生態(tài)浮島在投入使用后，由于缺乏科學(xué)的后期養(yǎng)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(shí)，生態(tài)浮島技術(shù)可靠性還有待提升，當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)大多是在特定水質(zhì)、溫度條件下得出，與實(shí)際情況存在較大差別。研究人員采用不同類型的生態(tài)浮島來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出的水質(zhì)凈化效果也具有顯著差異，當(dāng)前的浮島植物類型、浮島成分品種較多，但是不管什么類型的浮島，其抗風(fēng)浪性、耐腐蝕性也不理想，壽命不長(zhǎng)，且容易受到季節(jié)因素的影響，污水凈化無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)性，有研究人員采用香蒲、再生花、美人蕉來設(shè)置生態(tài)浮島，在春季、夏季和秋季，凈化效果較好，但是在冬季水中氮、磷含量沒有顯著變化，且根莖會(huì)迅速腐爛、死亡。