基于生態(tài)浮床技術(shù)的廣東省內(nèi)河污染治理與水質(zhì)改善研究

摘要：針對廣東省內(nèi)河污染問題，提出以生態(tài)浮床技術(shù)為主要治理手段，恢復(fù)水體生態(tài)環(huán)境。探討生態(tài)浮床技術(shù)的原理和優(yōu)勢，分析廣東省內(nèi)河的污染現(xiàn)狀，研究生態(tài)浮床技術(shù)的具體應(yīng)用方式。選取廣州市北部某內(nèi)河作為研究案例，詳細設(shè)計并構(gòu)建了生態(tài)浮床系統(tǒng)。運行與維護結(jié)果表明，該技術(shù)能有效減少水體污染物，提高水體自凈能力，具有實踐推廣價值。

關(guān)鍵詞：生態(tài)浮床技術(shù)；內(nèi)河污染治理；水質(zhì)改善

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）11-0261-03

Research on Quality Improvement of Inland Rivers in Guangdong Province Based on Ecological Floating Bed Technology

ZENG Meijuan

（Qingyuan Qinghuan Testing Technology Co.， Ltd.， Qingyuan 511500， China）

Abstract： In response to the pollution problem of inland rivers in Guangdong Province， ecological floating bed technology is proposed as the main treatment method to restore the ecological environment of water bodies. The paper explores the principles and advantages of ecological floating bed technology， analyzes the current pollution status of rivers in Guangdong Province， and investigates specific application methods for this technology. A river in the northern part of Guangzhou city was selected as a case study， where an ecological floating bed system was designed and constructed. The operation and maintenance were carried out， and the results indicate that this technology can effectively reduce water pollutants and enhance the self-purification capacity of water bodies， demonstrating practical value for promotion.

Keywords： ecological floating bed technology; inland river pollution control; water quality improvement

近年來，廣東省內(nèi)河水污染問題日益嚴重，污染物的長期累積、工農(nóng)業(yè)排放和城市生活廢水的影響使得水體富營養(yǎng)化和生態(tài)系統(tǒng)失衡問題頻發(fā)。傳統(tǒng)的治理手段，如物理攔截和化學(xué)處理，往往效果短暫，可能引發(fā)二次污染。生態(tài)浮床技術(shù)作為一種低成本的生物修復(fù)手段，以其優(yōu)越的生態(tài)友好性和長期穩(wěn)定的凈化效果受到廣泛關(guān)注。研究廣東省內(nèi)河流域基于生態(tài)浮床技術(shù)的污染治理與水質(zhì)改善，具有重要的實踐和理論意義。生態(tài)浮床不僅能夠恢復(fù)水體自凈功能，還可以促進水生生物多樣性恢復(fù)，有助于構(gòu)建穩(wěn)定、可持續(xù)的水生態(tài)系統(tǒng)。該技術(shù)提供經(jīng)濟可行的水質(zhì)改善方案，為解決廣東省內(nèi)河污染問題提供新思路，也為修復(fù)我國其他地區(qū)的水生態(tài)提供寶貴參考[1]。

1 生態(tài)浮床技術(shù)的原理

生態(tài)浮床技術(shù)利用水生植物、基質(zhì)和微生物的共同作用，構(gòu)建浮動生態(tài)系統(tǒng)，通過自凈功能改善水體質(zhì)量。其構(gòu)成包括3個關(guān)鍵部分：一是支撐植物生長的浮床載體，通常由可漂浮的輕質(zhì)材料制成；二是種植在浮床上的耐污染植物，這些植物通過根系吸收水中的營養(yǎng)物質(zhì)，同時為微生物提供附著表面；三是附著在植物根系和基質(zhì)上的微生物群落，通過生物代謝作用將污染物分解為無害物質(zhì)。在浮床工作過程中，植物根系深入水體，吸附和截留懸浮物，同時通過光合作用吸收二氧化碳，促進水體的氧化還原反應(yīng)[2]。

2 生態(tài)浮床技術(shù)的優(yōu)點

生態(tài)浮床作為一種生態(tài)友好的水體修復(fù)手段，能夠有效減少或避免化學(xué)藥劑的使用，通過植物、微生物等自然生物的協(xié)同作用，實現(xiàn)對污染物的吸附、轉(zhuǎn)化和降解。該過程不僅不會對水體造成二次污染，還有利于恢復(fù)水生生物多樣性，重建水域的生態(tài)平衡。生態(tài)浮床可以持續(xù)發(fā)揮凈化功能，植物通過光合作用和物質(zhì)循環(huán)不斷從水體中吸收養(yǎng)分，為微生物提供穩(wěn)定的生境，使得水質(zhì)凈化過程更加長效且穩(wěn)定。生態(tài)浮床技術(shù)的構(gòu)建和維護成本較低，適合大規(guī)模水體的長期治理。與傳統(tǒng)的機械或化學(xué)處理手段相比，生態(tài)浮床的材料和植物種植成本較低，不需要復(fù)雜的設(shè)備或頻繁的人力操作，維護簡便。

3 廣東省內(nèi)河污染現(xiàn)狀

3.1 工業(yè)廢水和生活污水的高強度排放

廣東省的工業(yè)發(fā)達，工業(yè)廢水排放問題尤為突出。工業(yè)園區(qū)和制造業(yè)聚集區(qū)會排放大量廢水，其中含有大量的重金屬和有機污染物，導(dǎo)致水質(zhì)惡化。同時，廣東省的城市化進程加快，生活污水的排放量不斷增加，嚴重影響水質(zhì)。

3.2 農(nóng)業(yè)面源污染加劇水體富營養(yǎng)化

農(nóng)業(yè)面源污染是廣東省內(nèi)河污染的另一大重要因素。廣東地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高度依賴化肥、農(nóng)藥等化學(xué)品，規(guī)?；氖褂煤凸芾韺?dǎo)致這些化學(xué)物質(zhì)通過雨水徑流進入河流，進一步加劇內(nèi)河的富營養(yǎng)化問題。尤其在珠江三角洲地區(qū)，養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的廢水含有大量的氮、磷等元素，這些元素進入水體后，會促進藻類及其他水生植物過度生長，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，形成水華現(xiàn)象。

3.3 區(qū)域差異與治理難題

廣東省內(nèi)河污染存在較大的區(qū)域差異，在城市化、工業(yè)化高度集中的珠江三角洲地區(qū)，水質(zhì)問題尤其嚴峻，部分河流甚至達到劣Ⅴ類標準，生態(tài)功能喪失，水體生態(tài)系統(tǒng)嚴重退化。內(nèi)河水污染長期存在，十分復(fù)雜，難以治理，污染源分散，污染物種類多樣。

4 生態(tài)浮床技術(shù)在廣東省內(nèi)河治理中的應(yīng)用

4.1 水質(zhì)凈化與污染物去除

針對工業(yè)廢水和生活污水的高強度排放問題，在水體表面建立人工浮床，利用植物的根系吸附水中的污染物質(zhì)。植物根系可以有效吸附水中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，減少水體的富營養(yǎng)化現(xiàn)象，抑制藻類過度生長。同時，根系為微生物提供了附著面，微生物在根系上附著生長，能夠降解有機物質(zhì)和一些有毒污染物。該過程有效提升了水體的自凈能力，改善了內(nèi)河水質(zhì)，特別是對總氮、總磷的削減效果明顯。

4.2 生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與生物多樣性提升

針對農(nóng)業(yè)面源污染導(dǎo)致的水體富營養(yǎng)化問題，生態(tài)浮床不僅具有水質(zhì)凈化功能，還能夠幫助恢復(fù)受損的水生態(tài)系統(tǒng)。浮床上的植物通過光合作用為水體增加溶解氧，有助于恢復(fù)水體的氧氣平衡，為水生生物創(chuàng)造良好的棲息環(huán)境，能夠重建水體中的食物鏈，恢復(fù)河流生態(tài)平衡。浮床植物和根系也為水生生物提供了棲息和繁殖的場所，促進水生生物的多樣性提升。浮床技術(shù)結(jié)合人工魚礁的設(shè)計，可以為魚類和無脊椎動物提供庇護，進一步提升水域的生態(tài)功能。

4.3 景觀美化與生態(tài)旅游發(fā)展

針對區(qū)域差異與治理難題，生態(tài)浮床技術(shù)的應(yīng)用不僅在水質(zhì)治理和生態(tài)修復(fù)上有突出表現(xiàn)，還兼具景觀美化功能。在內(nèi)河水體上布置生態(tài)浮床可以通過種植美觀的水生植物，形成具有觀賞價值的水景，提升區(qū)域的生態(tài)景觀效果。尤其是在城市內(nèi)河或公園水體中，生態(tài)浮床可以與城市景觀和旅游業(yè)結(jié)合，提升區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量和吸引力，推動生態(tài)旅游的發(fā)展，帶來良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

5 案例分析

廣州市北部的某條內(nèi)河支流長期面臨嚴重的水污染，污染源主要有周邊的生活污水、農(nóng)業(yè)面源污染和工業(yè)廢水。水質(zhì)常年處于劣Ⅴ類，水體呈黑臭現(xiàn)象，藻類大量繁殖，生態(tài)系統(tǒng)功能幾乎喪失。相關(guān)部門在2022年啟動基于生態(tài)浮床技術(shù)的綜合治理項目。

5.1 生態(tài)浮床設(shè)計

5.1.1 浮床材料選擇

生態(tài)浮床的材料選擇重點考慮環(huán)保性、耐久性和耐候性。選用高密度聚乙烯作為浮床的基礎(chǔ)材料，這種材料具有優(yōu)異的抗腐蝕性、抗紫外線老化性和耐久性，能夠在高溫高濕的南方氣候條件下保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。浮床框架采用不銹鋼和竹木材質(zhì)組合，不銹鋼具有較強的抗銹蝕能力，竹木則具有良好的環(huán)保性和生物降解性，能夠減少對環(huán)境的二次污染。

5.1.2 植物種類選擇

為確保水質(zhì)凈化效果，選擇適應(yīng)華南地區(qū)氣候的多種水生植物進行種植。選擇的植物包括水蔥、菖蒲、鳶尾、狐尾藻及茭白等。水蔥和菖蒲具有強大的吸收氮、磷能力，已廣泛應(yīng)用于富營養(yǎng)化水體的治理。鳶尾和狐尾藻具有吸收重金屬和提供良好水下遮蔽環(huán)境的功能，能夠有效改善水體透明度和生物多樣性。茭白是一種多年生植物，能為整個浮床系統(tǒng)提供豐富的立體層次。不同植物的組合不僅提高了浮床的多功能性，還增強了其在不同污染條件下的適應(yīng)能力。

5.2 生態(tài)浮床構(gòu)建

5.2.1 植物栽植

將水生植物通過固定網(wǎng)格均勻栽植，每平方米種植密度控制在10～15株，保證植物根系有足夠的生長空間和營養(yǎng)吸收能力。栽植時需考慮植物的生長特性和競爭關(guān)系，以優(yōu)化整體浮床的凈化效果。

5.2.2 浮床安裝

將栽植好的浮床漂浮裝置安裝在內(nèi)河的水面上，形成連續(xù)的植物浮床帶，浮床面積約為800 m2。浮床與河岸保持一定距離，以確保水體的流動性和凈化效果。浮床的布局設(shè)計充分考慮河流的流動性和水體的自凈能力，確保浮床凈化效率的最大化。

5.3 生態(tài)浮床的運行與維護

5.3.1 浮床的安裝與固定

安裝時，通過錨鏈和河岸固定柱將浮床穩(wěn)固在水面，避免因水流、風(fēng)力等外部環(huán)境因素造成浮床漂移。錨鏈材料選用高強度的防銹鋼鏈，根據(jù)河流深度和水流速度進行調(diào)整，浮床布局充分考慮水體流動性和凈化效率。浮床安裝在污染最嚴重的區(qū)域，與水流方向保持一致，便于水流帶動污染物通過浮床。

5.3.2 運行期間的監(jiān)測與維護

項目運行期間，定期對浮床進行水質(zhì)監(jiān)測，包括氮含量、磷含量、溶解氧濃度、pH值及透明度等指標。監(jiān)測頻率為每月一次。浮床上的植物需要每季度修剪一次，修剪時需注意保留植物的健康部分，促進其再生長。同時，水生植物根系會逐漸積累泥沙和有機物，需定期清理浮床下的沉積物。清理頻率為每半年一次，以防止沉積物過多影響浮床的漂浮性和凈化效果。

5.4 常見問題及解決方案

5.4.1 植物過度生長問題

隨著水質(zhì)的改善，浮床植物可能生長過快，導(dǎo)致光照不均和浮床內(nèi)局部區(qū)域的水流減緩，影響整體水質(zhì)凈化效果。解決方案是科學(xué)修剪植物，保持合理密度，通過水動力模型優(yōu)化浮床布置，增加開口區(qū)域，確保水流能夠更加順暢地通過浮床。利用現(xiàn)代傳感器技術(shù)和智能監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測植物生長情況和水體流動性，防止植物過度生長，確保浮床系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

5.4.2 浮床的破損和穩(wěn)定性問題

廣州市有時會出現(xiàn)強風(fēng)或暴雨等極端天氣，浮床可能發(fā)生部分破損或漂移，影響其正常運行和水質(zhì)凈化效果。應(yīng)加強錨固系統(tǒng)，采用高強度防銹鋼鏈或高性能合成纖維繩索，提高浮床的抗風(fēng)浪能力。同時，選用高密度、高浮力材料，提高浮床的穩(wěn)定性。

5.5 效果分析

通過水質(zhì)監(jiān)測，記錄了項目實施前后主要指標的變化，如表1所示。經(jīng)過治理，總氮、總磷等關(guān)鍵污染物的濃度顯著降低，水體溶解氧含量大幅提升，透明度也有明顯改善，水生生物多樣性恢復(fù)明顯。

6 結(jié)論

廣東內(nèi)河水體治理實踐表明，生態(tài)浮床技術(shù)不僅能快速改善受污染水體的水質(zhì)，還能實現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)的長期修復(fù)，為解決水體富營養(yǎng)化問題提供技術(shù)手段。未來，隨著技術(shù)的進一步創(chuàng)新優(yōu)化，植物選擇與浮床結(jié)構(gòu)設(shè)計會更加智能化，生態(tài)浮床將具備更強的適應(yīng)性，能夠應(yīng)對復(fù)雜水體環(huán)境中的不同污染。將該技術(shù)與人工濕地等其他生態(tài)治理手段結(jié)合使用，有望形成多層次、綜合化的水體治理系統(tǒng)，提升治理效率。隨著社會各界對生態(tài)修復(fù)的重視程度不斷提高，該技術(shù)在各種流域治理將發(fā)揮更大的作用，促進水資源實現(xiàn)可持續(xù)利用。

參考文獻

1 郭 超，尹 寧.生物生態(tài)綜合技術(shù)在河道治理中的應(yīng)用[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2023（7）：264-267.

2 廉 雨，李大鵬，吳益義.生態(tài)修復(fù)技術(shù)在景觀湖治理中的應(yīng)用[J].水科學(xué)與工程技術(shù)，2023（4）：34-37.