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)濟的發(fā)展下，水污染問(wèn)題日益嚴重，水污染已經(jīng)成為影響我國社會(huì )、經(jīng)濟、環(huán)境發(fā)展的一個(gè)重要制約因素，水體修復技術(shù)也是當前各個(gè)國家研究的焦點(diǎn)。水體污染的治理方式多種多樣，其中，生態(tài)浮島技術(shù)作為一項新型治理方式，受到了國內外的廣泛關(guān)注，該種治理方式高效、簡(jiǎn)單、無(wú)污染，各個(gè)國家針對生態(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、無(wú)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(guò)植物根系的吸附和吸收來(lái)凈化水體，以此來(lái)解決水景觀(guān)、水環(huán)境、水生態(tài)的污染問(wèn)題。浮島植物根系能夠分泌大量化感物質(zhì)，抑制藻類(lèi)的生長(cháng)，使藻類(lèi)在短時(shí)間內死亡，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?xún)艋w，還能減少藻類(lèi)生長(cháng)，提高水體透明度，常用的植物類(lèi)型有再生花、美人蕉、香蒲、空心菜、燈芯草、慈姑、鳶尾、蘆葦、梭魚(yú)草、水芹、鳳眼蓮等。根據植物類(lèi)型，生態(tài)浮島有干式浮島、濕式浮島兩類(lèi)，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)中一項或者幾項超過(guò)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》規定的河流、湖泊，主要表現在色澤加深、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。在檢測技術(shù)、毒理學(xué)研究的深入下，已經(jīng)有超過(guò)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 )在短期內呈現，但是其累積風(fēng)險是不容小覷的，微污染水體中有大量的磷、氮，會(huì )導致藻類(lèi)植物迅速生長(cháng)，大量藻類(lèi)植物覆蓋在水體表面，會(huì )嚴重影響其他動(dòng)植物的生長(cháng)，隨著(zhù)水體環(huán)境的惡化，水中有機物、重金屬含量也不斷增加，水體污染問(wèn)題愈加嚴重。

　　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)養物質(zhì)，這是藻類(lèi)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(lái)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)養物質(zhì)，分泌酶類(lèi)，加速污物分解；一方面，通過(guò)輸氧原理，促進(jìn)污染物的凈化，形成穩定的微環(huán)境，通過(guò)硝化與反硝化來(lái)解決微生物對氮、磷的積累作用。

　　2、生態(tài)浮島的構建方式分析

　　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(lèi)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(guān)，在選擇植物上，要考慮植物根系發(fā)達與否、是否適合無(wú)土栽培、耐污能力如何、生物量怎樣、植物維護難易程度、植物是否容易馴化等。實(shí)踐顯示，對氮、磷去除效果zui理想的是旱傘草、美人蕉、蛇根草、銅錢(qián)草、燈芯草、菖蒲、水芹，適合南方地區的以旱傘草、美人蕉、蕹菜為主。在植物種類(lèi)的構建上，需要盡可能構建多植物+微生物體系，充分考慮到不同地區的地理和氣候條件，根據植物的耐受力、生長(cháng)特點(diǎn)、去除效果來(lái)選擇。

　　2.2 生態(tài)浮島凈水系統

　　在浮島材料選擇上，包括基質(zhì)、載體、材料三類(lèi)，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(guò)浮床墊、水桶、塑料管、浮板、浮力瓶、浮床來(lái)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(lèi)型。必要情況下，可以通過(guò)增加氣泵、增氧機、曝氣泵、真空泵等設備組成曝氣型生態(tài)浮島，可以有效增強除磷、脫氮的效果，不需要使用額外能源，只要應用太陽(yáng)板即可滿(mǎn)足要求，通過(guò)填料的應用，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。

　　在具體設計上，包括I、II兩層，I層設置了水生植物，由浮島拼接板構成，II層屬于深度處理層，分別設置了“廢棄軟殼"、“水生動(dòng)物網(wǎng)籠"、“人工纖維填料"，其中，廢棄軟殼中設置了牡蠣殼;水生動(dòng)物網(wǎng)籠能夠養殖河蜆、田螺等動(dòng)物，設置在浮島底部;人工纖維材料懸掛于底部，能夠對水質(zhì)產(chǎn)生凈化作用。生態(tài)浮島通過(guò)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，水生植物對顆粒污染物的過(guò)濾功能非常理想，水生動(dòng)物則能夠通過(guò)消化作用來(lái)分解、轉化污染物，在具體的搭建面積上，根據實(shí)際面積來(lái)選擇。在浮島的拼接上，需要使用鏈接卡，在浮島外框，應用PVC管來(lái)進(jìn)行加固。

　　在人工浮島下部位置，設置了空的承托載體，圓臺、內腔之間可以直接連通，通過(guò)該種方式可以營(yíng)造出穩定的生態(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(lái)實(shí)現，能夠將NH₄⁺-N轉化為NO₃^--N，隨著(zhù)植物的生長(cháng)，會(huì )吸收污水中的微生物產(chǎn)物、氮、磷，并分泌氨基酸、糖類(lèi)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化。此外，植物還能調節區域氣候，背渦位置能夠為生物提供庇護場(chǎng)所，分解有害有機物。

　　3、生態(tài)浮島技術(shù)應用的問(wèn)題

　　在微污染水體的處理中應用生態(tài)浮島技術(shù)，可以增加綠化率，為河道、湖泊景觀(guān)綠化提供了新的方式，但是受到各類(lèi)因素的影響，在生態(tài)浮島技術(shù)的應用上，還存在一系列問(wèn)題。當前我國的生態(tài)浮島技術(shù)還處于初級發(fā)展階段，只是簡(jiǎn)單應用在水體富營(yíng)養化的處理上，在植物搭配上，還缺乏細化、深入的研究。某些地區的生態(tài)浮島在投入使用后，由于缺乏科學(xué)的后期養護流程，導致植物大量死亡，反而浪費了大量的人力、物力和財力。同時(shí)，生態(tài)浮島技術(shù)可靠性還有待提升，當前的實(shí)驗大多是在特定水質(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(lèi)型的生態(tài)浮島來(lái)進(jìn)行實(shí)驗，得出的水質(zhì)凈化效果也具有顯著(zhù)差異，當前的浮島植物類(lèi)型、浮島成分品種較多，但是不管什么類(lèi)型的浮島，其抗風(fēng)浪性、耐腐蝕性也不理想，壽命不長(cháng)，且容易受到季節因素的影響，污水凈化無(wú)法實(shí)現連續性，有研究人員采用香蒲、再生花、美人蕉來(lái)設置生態(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(méi)有顯著(zhù)變化，且根莖會(huì )迅速腐爛、死亡。