微污染水體處理生態浮島技術

微污染水體處理生態浮島技術

在社會經濟的發展下，水污染問題日益嚴重，水污染已經成為影響我國社會、經濟、環境發展的一個重要制約因素，水體修復技術也是當前各個國家研究的焦點。水體污染的治理方式多種多樣，其中，生態浮島技術作為一項新型治理方式，受到了國內外的廣泛關注，該種治理方式高效、簡單、無污染，各個國家針對生態浮島技術的研究也日益增多。

　　1、生態浮島在微污染水體處理中的可行性

　　1.1 生態浮島技術

　　生態浮島是基于原位修復、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、水環境、水生態的污染問題。浮島植物根系能夠分泌大量化感物質，抑制藻類的生長，使藻類在短時間內死亡，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處理法，生態浮島占地少、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。根據植物類型，生態浮島有干式浮島、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、毒害物質中一項或者幾項超過《地表水環境質量標準》規定的河流、湖泊，主要表現在色澤加深、異味、渾濁度增加，在工業發展與城市化進程的發展下，微污染水體面積逐年增加。在檢測技術、毒理學研究的深入下，已經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、化工污水會在短期內呈現，但是其累積風險是不容小覷的，微污染水體中有大量的磷、氮，會導致藻類植物迅速生長，大量藻類植物覆蓋在水體表面，會嚴重影響其他動植物的生長，隨著水體環境的惡化，水中有機物、重金屬含量也不斷增加，水體污染問題愈加嚴重。

　　1.3 生態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、磷等營養物質，這是藻類生產的必要微量元素，生態浮島技術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。一方面，生態浮島中的植物根系可以吸收水體營養物質，分泌酶類，加速污物分解；一方面，通過輸氧原理，促進污染物的凈化，形成穩定的微環境，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，營造植物景觀，在選擇植物上，要考慮植物根系發達與否、是否適合無土栽培、耐污能力如何、生物量怎樣、植物維護難易程度、植物是否容易馴化等。實踐顯示，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、生長特點、去除效果來選擇。

　　2.2 生態浮島凈水系統

　　在浮島材料選擇上，包括基質、載體、材料三類，所選材料要做到生物親和力理想、漂浮性好、質輕、安裝方便、不會引起二次污染，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、曝氣泵、真空泵等設備組成曝氣型生態浮島，可以有效增強除磷、脫氮的效果，不需要使用額外能源，只要應用太陽板即可滿足要求，通過填料的應用，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，優先采用聚苯乙烯材質，由種植介質、種植籃、生態浮板、水生植物、連接扣組成，浮板有多個透氣孔，可以順利進行水氣交換，且有利于根系擴張，優化水質凈化效果，能夠提高抗風浪能力，安裝簡單。

　　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"、“水生動物網籠"、“人工纖維填料"，其中，廢棄軟殼中設置了牡蠣殼;水生動物網籠能夠養殖河蜆、田螺等動物，設置在浮島底部;人工纖維材料懸掛于底部，能夠對水質產生凈化作用。生態浮島通過水生動物、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，水生動物則能夠通過消化作用來分解、轉化污染物，在具體的搭建面積上，根據實際面積來選擇。在浮島的拼接上，需要使用鏈接卡，在浮島外框，應用PVC管來進行加固。

　　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，通過該種方式可以營造出穩定的生態環境，發揮出植物的生態作用。

　　2.3 凈化機制分析

　　生態浮島處理污染水體主要借助氨化、硝化與反硝化作用來實現，能夠將NH₄⁺-N轉化為NO₃^--N，隨著植物的生長，會吸收污水中的微生物產物、氮、磷，并分泌氨基酸、糖類等物質，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所，分解有害有機物。

　　3、生態浮島技術應用的問題

　　在微污染水體的處理中應用生態浮島技術，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，在生態浮島技術的應用上，還存在一系列問題。當前我國的生態浮島技術還處于初級發展階段，只是簡單應用在水體富營養化的處理上，在植物搭配上，還缺乏細化、深入的研究。某些地區的生態浮島在投入使用后，由于缺乏科學的后期養護流程，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，生態浮島技術可靠性還有待提升，當前的實驗大多是在特定水質、溫度條件下得出，與實際情況存在較大差別。研究人員采用不同類型的生態浮島來進行實驗，得出的水質凈化效果也具有顯著差異，當前的浮島植物類型、浮島成分品種較多，但是不管什么類型的浮島，其抗風浪性、耐腐蝕性也不理想，壽命不長，且容易受到季節因素的影響，污水凈化無法實現連續性，有研究人員采用香蒲、再生花、美人蕉來設置生態浮島，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，且根莖會迅速腐爛、死亡。