生態(tài)浮島處理微污染水體的應(yīng)用研究

羅 晶

湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南 衡陽 421000

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,受到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注,該種治理方式高效、簡單、無污染,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(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,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、操作簡單、凈化能力好,既可以凈化水體,還能減少藻類生長,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,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,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養(yǎng)物質(zhì),分泌酶類,加速污物分解；另一方面,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,對氮、磷去除效果最理想的是旱傘草、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,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)前我國的生態(tài)浮島技術(shù)還處于初級發(fā)展階段,只是簡單應(yīng)用在水體富營養(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,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。

4 結(jié)語

微污染水體的治理是一個(gè)復(fù)雜的過程,改善水體生態(tài),不僅要從植物著手,還要從動(dòng)物、微生物著手。將生態(tài)浮島技術(shù)應(yīng)用在微污染水體的處理中,可以顯著改善景觀效果,改善破壞水體,提高水體修復(fù)功能,要構(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)之外,還要有目的的養(yǎng)殖動(dòng)物、水生微生物等,構(gòu)建完善生態(tài)鏈。微污染水體的處理是一個(gè)長期過程,也是當(dāng)前國內(nèi)外水環(huán)境研究的熱點(diǎn)問題,為了發(fā)揮出生態(tài)浮島技術(shù)的作用和價(jià)值,還需要進(jìn)行進(jìn)一步的深度研究。

總而言之,生態(tài)浮島技術(shù)雖然具有顯著優(yōu)勢,但是也有不足,該種技術(shù)在水庫、湖泊與河流水體的凈化上,取得了一定效果,這一技術(shù)不僅可以改善水質(zhì),還能美化景觀,在微污染水體的處理上,有良好的前景。在未來階段下,還需要針對不同植物的搭配、不同水體污染的處理方式進(jìn)行深入研究,探討出科學(xué)的植物搭配方式。隨著生態(tài)浮島凈化能力的提高和成本的降低,這一技術(shù)將會(huì)生態(tài)修復(fù)、污水改善、新農(nóng)村建設(shè)上得到更廣泛的使用。