微污染水体处理生态浮岛技术

微污染水体处理生态浮岛技术

在社会经济的发展下，水污染问题日益严重，水污染已经成为影响我国社会、经济、环境发展的一个重要制约因素，水体修复技术也是当前各个国家研究的焦点。水体污染的治理方式多种多样，其中，生态浮岛技术作为一项新型治理方式，受到了国内外的广泛关注，该种治理方式高效、简单、无污染，各个国家针对生态浮岛技术的研究也日益增多。

　　1、生态浮岛在微污染水体处理中的可行性

　　1.1 生态浮岛技术

　　生态浮岛是基于原位修复、无土栽培、生物治理等理论，在污染水体中种植水生植物、驯化陆生植物、喜水植物，通过植物根系的吸附和吸收来净化水体，以此来解决水景观、水环境、水生态的污染问题。浮岛植物根系能够分泌大量化感物质，抑制藻类的生长，使藻类在短时间内死亡，从而净化污水水体。在光合作用下，可以大大提高污水中溶解氧的含量，快速净化污染物。相较于物理处理法和化学处理法，生态浮岛占地少、操作简单、净化能力好，既可以净化水体，还能减少藻类生长，提高水体透明度，常用的植物类型有再生花、美人蕉、香蒲、空心菜、灯芯草、慈姑、鸢尾、芦苇、梭鱼草、水芹、凤眼莲等。根据植物类型，生态浮岛有干式浮岛、湿式浮岛两类，干式浮岛多用混凝土、苯乙烯，湿式浮岛则主要采用泡沫、椰子纤维制作而成。

　　1.2 微污染水体

　　微污染水体即水体中COD、总磷、氨氮、浑浊度、毒害物质中一项或者几项超过《地表水环境质量标准》规定的河流、湖泊，主要表现在色泽加深、异味、浑浊度增加，在工业发展与城市化进程的发展下，微污染水体面积逐年增加。在检测技术、毒理学研究的深入下，已经有超过两千种污染物被检出，微污染水体的危害不像直接污水、石油污水、化工污水会在短期内呈现，但是其累积风险是不容小觑的，微污染水体中有大量的磷、氮，会导致藻类植物迅速生长，大量藻类植物覆盖在水体表面，会严重影响其他动植物的生长，随着水体环境的恶化，水中有机物、重金属含量也不断增加，水体污染问题愈加严重。

　　1.3 生态浮岛在微污染水体处理中的可行性

　　在微污染水体中，含有大量氮、磷等营养物质，这是藻类生产的必要微量元素，生态浮岛技术能够利用植物的吸附作用来减少氮、磷含量，从而有效净化水质。一方面，生态浮岛中的植物根系可以吸收水体营养物质，分泌酶类，加速污物分解；一方面，通过输氧原理，促进污染物的净化，形成稳定的微环境，通过硝化与反硝化来解决微生物对氮、磷的积累作用。

　　2、生态浮岛的构建方式分析

　　2.1 植物的选择

　　植物选择直接影响生态浮岛的净水功能，植物种类有挺水型植物、漂浮型植物、沼生型植物、浮叶型植物、沉水型植物，在植物的选择上，需要优先选择本地乡土植物，可以种植单种植物，也可以将挺水植物用与低矮植物搭配，营造植物景观，在选择植物上，要考虑植物根系发达与否、是否适合无土栽培、耐污能力如何、生物量怎样、植物维护难易程度、植物是否容易驯化等。实践显示，对氮、磷去除效果zui理想的是旱伞草、美人蕉、蛇根草、铜钱草、灯芯草、菖蒲、水芹，适合南方地区的以旱伞草、美人蕉、蕹菜为主。在植物种类的构建上，需要尽可能构建多植物+微生物体系，充分考虑到不同地区的地理和气候条件，根据植物的耐受力、生长特点、去除效果来选择。

　　2.2 生态浮岛净水系统

　　在浮岛材料选择上，包括基质、载体、材料三类，所选材料要做到生物亲和力理想、漂浮性好、质轻、安装方便、不会引起二次污染，通过浮床垫、水桶、塑料管、浮板、浮力瓶、浮床来提供浮力，在材料选择上，可以选择聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯、PVC等类型。必要情况下，可以通过增加气泵、增氧机、曝气泵、真空泵等设备组成曝气型生态浮岛，可以有效增强除磷、脱氮的效果，不需要使用额外能源，只要应用太阳板即可满足要求，通过填料的应用，可以提高吸附能力，一般填料主要使用气石、碳素纤维、塑料、浮石、土壤、椰糠、砂砾、粗泥炭、生物填料、堆肥等。在浮板的选择上，优先采用聚苯乙烯材质，由种植介质、种植篮、生态浮板、水生植物、连接扣组成，浮板有多个透气孔，可以顺利进行水气交换，且有利于根系扩张，优化水质净化效果，能够提高抗风浪能力，安装简单。

　　在具体设计上，包括I、II两层，I层设置了水生植物，由浮岛拼接板构成，II层属于深度处理层，分别设置了“废弃软壳"、“水生动物网笼"、“人工纤维填料"，其中，废弃软壳中设置了牡蛎壳;水生动物网笼能够养殖河蚬、田螺等动物，设置在浮岛底部;人工纤维材料悬挂于底部，能够对水质产生净化作用。生态浮岛通过水生动物、植物和废弃软壳的使用，可以起到良好的净化效果，水生植物对颗粒污染物的过滤功能非常理想，水生动物则能够通过消化作用来分解、转化污染物，在具体的搭建面积上，根据实际面积来选择。在浮岛的拼接上，需要使用链接卡，在浮岛外框，应用PVC管来进行加固。

　　在人工浮岛下部位置，设置了空的承托载体，圆台、内腔之间可以直接连通，通过该种方式可以营造出稳定的生态环境，发挥出植物的生态作用。

　　2.3 净化机制分析

　　生态浮岛处理污染水体主要借助氨化、硝化与反硝化作用来实现，能够将NH₄⁺-N转化为NO₃^--N，随着植物的生长，会吸收污水中的微生物产物、氮、磷，并分泌氨基酸、糖类等物质，植物根系可以与水体密切接触，完善污染物的吸附和转化。此外，植物还能调节区域气候，背涡位置能够为生物提供庇护场所，分解有害有机物。

　　3、生态浮岛技术应用的问题

　　在微污染水体的处理中应用生态浮岛技术，可以增加绿化率，为河道、湖泊景观绿化提供了新的方式，但是受到各类因素的影响，在生态浮岛技术的应用上，还存在一系列问题。当前我国的生态浮岛技术还处于初级发展阶段，只是简单应用在水体富营养化的处理上，在植物搭配上，还缺乏细化、深入的研究。某些地区的生态浮岛在投入使用后，由于缺乏科学的后期养护流程，导致植物大量死亡，反而浪费了大量的人力、物力和财力。同时，生态浮岛技术可靠性还有待提升，当前的实验大多是在特定水质、温度条件下得出，与实际情况存在较大差别。研究人员采用不同类型的生态浮岛来进行实验，得出的水质净化效果也具有显著差异，当前的浮岛植物类型、浮岛成分品种较多，但是不管什么类型的浮岛，其抗风浪性、耐腐蚀性也不理想，寿命不长，且容易受到季节因素的影响，污水净化无法实现连续性，有研究人员采用香蒲、再生花、美人蕉来设置生态浮岛，在春季、夏季和秋季，净化效果较好，但是在冬季水中氮、磷含量没有显著变化，且根茎会迅速腐烂、死亡。