濟(jì)南玉清湖水庫(kù)生物浮床技術(shù)應(yīng)用與示范

謝敬斌（濟(jì)南信源工程項(xiàng)目管理有限公司，山東濟(jì)南250013）

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濟(jì)南玉清湖水庫(kù)生物浮床技術(shù)應(yīng)用與示范

謝敬斌
（濟(jì)南信源工程項(xiàng)目管理有限公司，山東濟(jì)南250013）

【摘要】主要研究利用無(wú)土栽培技術(shù)，以低密度材料作為漂浮載體，以高分子材料作為基質(zhì)，將合適的植物直接種植到受污染的水體中，形成局部生物群落，利用植物生長(zhǎng)過程中根系的吸附、吸收、轉(zhuǎn)化、固定等作用，將水中的氮、磷及有害物質(zhì)以轉(zhuǎn)化為植物體的方式脫離水體，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。本文探討了該技術(shù)在玉清湖水庫(kù)的應(yīng)用情況。

【關(guān)鍵詞】濟(jì)南市；玉清湖水庫(kù)；生物浮床技術(shù)；水質(zhì)凈化

隨著近年來(lái)濟(jì)南市城鎮(zhèn)化進(jìn)程地加快，特別是“一城三區(qū)”規(guī)劃格局的逐步形成，水資源供需矛盾突出、防洪排澇能力弱、地下水超采嚴(yán)重、地表水及地下水污染嚴(yán)重、生態(tài)用水嚴(yán)重不足、水生態(tài)功能退化等問題日益顯現(xiàn)。為保障濟(jì)南市防洪安全、供水安全、生態(tài)安全，保障市民的生活質(zhì)量特別是飲用水安全，水利部決定將濟(jì)南市定為全國(guó)首個(gè)水生態(tài)文明建設(shè)試點(diǎn)城市。在這期間，濟(jì)南市將構(gòu)建健康優(yōu)美的水生態(tài)體系、安全集約的水供用體系、科學(xué)嚴(yán)格的水管理體系和先進(jìn)特色的水文化體系，形成現(xiàn)代水利發(fā)展新格局。玉清湖水庫(kù)是濟(jì)南市重要的飲用水水源地，水庫(kù)的水質(zhì)安全將越來(lái)越受到關(guān)注。

最近幾年，由于上游黃河來(lái)水的水質(zhì)變化，濟(jì)南市玉清湖水庫(kù)出現(xiàn)了總氮超標(biāo)現(xiàn)象，水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象引起了關(guān)注。為了保證水庫(kù)的水質(zhì)，需要采取多種措施。利用生物措施對(duì)水質(zhì)進(jìn)行凈化是一項(xiàng)成熟的行之有效的技術(shù)方案，也是最接近自然、不產(chǎn)生二次污染的方法。其中生物浮島方法是利用無(wú)土栽培技術(shù)，以低密度材料作為漂浮載體，以高分子材料作為基質(zhì)，將合適的植物直接種植到受污染的水體中，形成局部生物群落，利用植物生長(zhǎng)過程中根系的吸附、吸收、轉(zhuǎn)化、固定等作用，將水中的氮、磷及有害物質(zhì)以轉(zhuǎn)化為植物體的方式脫離水體，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。洗腎式水質(zhì)凈化系統(tǒng)是各種生物處理及物理方法的集成技術(shù)，可有效用于玉清湖水庫(kù)水質(zhì)凈化處理項(xiàng)目中，對(duì)改善水質(zhì)將起到積極作用。同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的景觀效益。

1　生物浮床技術(shù)提升水質(zhì)的原理

水生植物的根系可以直接扎根于水中，這樣直接利用根系來(lái)吸收水中的氮、磷等元素的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，再加上光合作用的原理將轉(zhuǎn)化成自身需要的物質(zhì)，這便是自養(yǎng)過程，通過人為割去水面以上的部分莖葉來(lái)實(shí)現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化水體的水質(zhì)提升。

水生植物的根系深入水中，可以發(fā)展側(cè)根，并帶動(dòng)局部水域的微生物群落，使之構(gòu)成局部附著載體，可很好的使污染物雜物或者氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等有效附著，這樣對(duì)水中的污染源有一個(gè)很好的凈化作用。

水生植物在水中生長(zhǎng)，利用光合作用，可適當(dāng)提高水中的溶解氧濃度；水生植物于水面上生長(zhǎng)，必然可以阻擋一部分太陽(yáng)光射入水面，這便抑制了藻類物質(zhì)的光合作用，在一定程度上延緩了“水華”現(xiàn)象的發(fā)生。

2　水生植物選擇的原則

生物浮床所種植的水生植物是水質(zhì)提升成敗的關(guān)鍵，所種植物應(yīng)滿足以下原則。

1）耐污能力強(qiáng)。大多數(shù)植物對(duì)一些污染的特性逆境具有一定的適應(yīng)能力和耐受能力，并且會(huì)產(chǎn)生一些可遺傳的抗性，但不同植物的耐污能力明顯不同且有較大差異，所以，應(yīng)選擇適應(yīng)能力更強(qiáng)的耐污植物。

2）凈化能力強(qiáng)。凈化能力與耐污能力是水質(zhì)提升中水生植被的兩大重要指標(biāo)，一方面要考慮水生植物的數(shù)量，另一方面考慮水生植物內(nèi)污染物的濃度。

3）根莖葉等器官發(fā)達(dá)。植物在水中生長(zhǎng)狀況，即根莖葉茂密程度與水中富營(yíng)養(yǎng)化物質(zhì)吸收吸附成正比，根系發(fā)達(dá)的水生植物具備高分泌的功能，有利于水中微生物群落形成，有利于降解與污物絮凝作用，根莖葉的發(fā)達(dá)有利于微生物生命力保持旺盛并且絮凝作用增強(qiáng)。

4）盡量不選擇外來(lái)物種。選擇本土植物有利于植物適應(yīng)能力并且不容易引發(fā)外來(lái)物種入侵引發(fā)的二次污染。

5）經(jīng)濟(jì)觀賞價(jià)值高。選擇經(jīng)濟(jì)觀賞價(jià)值高的水生植物有利于形成一個(gè)生物浮島的價(jià)值體系，提高觀賞價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

6）重視種間搭配。為了經(jīng)濟(jì)觀賞價(jià)值高，為了多種植物之間的優(yōu)勢(shì)種與種間競(jìng)爭(zhēng)，兩種植物之間的相互作用，如兩種物種之間的生存環(huán)境的競(jìng)爭(zhēng)，如水，氧氣等；成熟的植物花葉會(huì)釋放化學(xué)物質(zhì)影響其他植物的正常生長(zhǎng)；還有不同植物的生長(zhǎng)期不一樣，有的花喜暖，有的喜冷，為了保持水中氮元素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除率，合理的選擇植物并進(jìn)行合理的搭配是極其有必要的。

3　玉清湖水庫(kù)生物浮床構(gòu)建

本項(xiàng)目選用生物浮床整體為矩形結(jié)構(gòu)樣式，尺寸2m×5m，浮體材料為采用PVC硬質(zhì)發(fā)泡塑料球體作為浮體材料，直徑約為10cm，20g左右，中間有直徑約為3cm的通孔。

3.1浮床的框架

本項(xiàng)目采用的是柔性結(jié)構(gòu)。柔性結(jié)構(gòu)沒有周圍框架，采用單個(gè)小的附體相互串聯(lián)而成為大的浮體。項(xiàng)目浮床周圍共3層浮球，高度約30cm，用兩層浮球作為防浪墻，防浪墻高20cm左右，床體中間每隔20cm左右都有一排浮球作為骨架支撐，以增加浮力，床板下面是PVC熱水管作為穿繩固定的裝置，在本項(xiàng)目中，足可以保證沿繩子方向拉力而不被拉斷（約可承受2t拉力）。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用400g/m2、每延米縱向、橫向拉伸屈服力大于30kN的塑料土工格柵，以利于植物的栽種。該浮床具有上下兩層土工格柵，將浮球包裹在中間形成柔性浮床，浮體和土工格柵的連接采用塑料螺栓加壓條進(jìn)行連接。該柔性浮床的特點(diǎn)是，迎接水面的波浪時(shí)，柔性浮球材料和土工格柵具有一定的抗彎性，所以浮床床板具備一定程度的抗彎性，不僅可以消除一部分風(fēng)浪，而且浮床板的彈性形變可以消除波浪帶來(lái)的橫向作用力。

3.2浮床植物

植物是人工浮島系統(tǒng)中最主要的組成部分。在水生生態(tài)系統(tǒng)中，水生植物作為主要的初級(jí)生產(chǎn)者，固定和轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能并向其它組分提供能量，使整個(gè)系統(tǒng)得以運(yùn)轉(zhuǎn)。它在改善水域生態(tài)條件，優(yōu)化水域環(huán)境，在為水生動(dòng)物提供棲息生存、繁衍生殖、索餌育肥、逃避敵害的場(chǎng)所方面起著重要的作用。本項(xiàng)目采用的水生植物為蘆葦、空心蓮子草和香蒲。

4　初步試驗(yàn)效果及結(jié)論

濟(jì)南市玉清湖水庫(kù)作為國(guó)家一級(jí)飲用水水源地，本身引水水質(zhì)相對(duì)潔凈，再通過水生植物的預(yù)處理，進(jìn)一步降低了水廠的原水處理成本。該技術(shù)的應(yīng)用與示范為生物法治理富營(yíng)養(yǎng)化水體，包括水源水的預(yù)處理奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，具有一定的推廣價(jià)值。與傳統(tǒng)物理法，化學(xué)法相比，生物浮床法一樣具有見效快的特點(diǎn)，同時(shí)不會(huì)對(duì)周邊的環(huán)境如居民的居住環(huán)境、土壤環(huán)境等產(chǎn)生二次污染。同時(shí)生物浮島風(fēng)光電遙測(cè)系統(tǒng)的安裝也兼顧了浮床的景觀功能，可以更輕易的被人們接受。

在試驗(yàn)期間，通過實(shí)驗(yàn)室采集水樣化驗(yàn)得出，實(shí)驗(yàn)區(qū)域水體總含氮量隨著浮床水生植物的生長(zhǎng)在緩慢減少。因此可以初步得出在水源水庫(kù)中進(jìn)行生物浮床技術(shù)應(yīng)用，是減少水中氮含量，減輕當(dāng)?shù)刈詠?lái)水廠治水成本，保護(hù)國(guó)家飲用水水源地、保障市民的飲水安全，以提高水庫(kù)濕地的景觀效果的重要方法之一。

（責(zé)任編輯趙其芬）

作者簡(jiǎn)介：謝敬斌（1988—），男，助理工程師

收稿日期：2015-10-20

【中圖分類號(hào)】TV213.4

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】1009-6159（2016）-02-0061-02