微污染水體生態(tài)浮島治理技術
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,水污染問題越來越嚴重。水污染已經(jīng)成為影響我國社會、經(jīng)濟和環(huán)境發(fā)展的重要制約因素,水體修復技術也是各國研究的重點。控制水污染有很多方法。其中,生態(tài)浮島技術作為一種新型的治理方法,引起了國內外的廣泛關注。這種控制方式高效、簡單、無污染,各國對生態(tài)浮島技術的研究日益增多。
1.生態(tài)浮島在微污染水處理中的可行性
1.1生態(tài)浮島技術
生態(tài)浮島是以原位修復、無土栽培和生物處理等理論為基礎,種植水生植物,在污染水體中馴化陸生植物和喜水植物,通過植物根系的吸附和吸收來凈化水體,從而解決水體景觀、水環(huán)境和水生態(tài)的污染問題。浮島植物的根系能分泌大量化感物質,抑制藻類生長,使藻類在短時間內死亡,從而凈化污水。在光合作用下,污水中的溶解氧含量可以大大增加,污染物可以得到快速凈化。與物理處理和化學處理相比,生態(tài)浮島占地少,操作簡單,凈化能力強。既能凈化水,又能減少藻類生長,提高水的透明度。常用的植物類型有再生花、美人蕉、香蒲、空心菜、燈心草、慈姑、鳶尾、蘆葦、梭魚、水芹、水葫蘆等。根據(jù)植物類型,生態(tài)浮島有兩種類型:干浮島和濕浮島。干浮島多由混凝土和苯乙烯制成,濕浮島主要由泡沫和椰子纖維制成。
1.2微污染水體
微污染水體是指水體中COD、總磷、氨氮、濁度、有毒物質中一項或多項超過《地表水環(huán)境質量標準》要求的河流、湖泊,主要表現(xiàn)為顏色加深、氣味增大、濁度升高。隨著工業(yè)和城市化的發(fā)展,微污染水體的面積逐年增加。隨著檢測技術和毒理學研究的發(fā)展,已經(jīng)檢測出2000多種污染物。微污染水的危害在短時間內不同于直接污水、含油污水、化工污水,但其累積風險不可低估。微污染水中含有大量的磷和氮,會導致藻類植物快速生長,大量的藻類植物會覆蓋水面,嚴重影響其他動植物的生長。隨著水環(huán)境的惡化,水中有機物和重金屬的含量也在增加。
1.3生態(tài)浮島在微污染水處理中的可行性
微污染水中含有大量氮、磷等營養(yǎng)物質,是藻類生產所必需的微量元素。生態(tài)浮島技術可以利用植物的吸附作用降低氮磷含量,從而有效凈化水質。一方面,生態(tài)浮島中的植物根系可以吸收水中的營養(yǎng)物質,分泌酶類,加速污染物的分解;一方面通過氧氣輸送原理促進污染物的凈化并形成穩(wěn)定的微環(huán)境,通過硝化反硝化作用解決微生物對氮磷的積累。
2.生態(tài)浮島建設模式分析
2.1植物的選擇
植物的選擇直接影響生態(tài)浮島的凈水功能。植物種類包括挺水植物、漂浮植物、沼澤植物、浮葉植物和沉水植物。在植物的選擇上,要優(yōu)先選擇當?shù)氐泥l(xiāng)土植物,可以采用單一植物種植,也可以將挺水植物與低矮植物相結合,營造植物景觀。在植物的選擇上,需要考慮植物的根系是否發(fā)達,是否適合無土栽培,抗污染能力如何,生物學特性等。實踐表明,除氮除磷效果最好的方法是佐利克、美人蕉、麥冬、金錢草、燈心草、菖蒲和水芹,適合我國南方的方法主要是佐利克、美人蕉和蕹菜。在植物種類的構建上,要盡可能構建多植物+微生物的系統(tǒng),充分考慮不同地區(qū)的地理氣候條件,根據(jù)植物的耐受性、生長特性、去除效果等進行選擇。
2.2生態(tài)浮島凈水系統(tǒng)
浮島材料的選擇包括基體、載體和材料。所選材料應具有理想的生物親和性,漂浮性好,重量輕,安裝方便,無二次污染。漂浮床墊、水桶、塑料管、浮板、浮力瓶、浮床提供浮力。在材料的選擇上,可以選擇聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯、PVC等類型。必要時可增加氣泵、曝氣器、曝氣泵、真空泵等設備,形成曝氣生態(tài)浮島,可有效增強除磷脫氮效果。不需要額外的能源,只需要太陽能電池板就可以滿足要求,通過填料的應用可以提高吸附能力。填料一般主要采用空氣石、碳纖維、塑料、浮石、土壤、椰糠、礫石、粗泥炭和生物填料。在浮板的選擇上,首選聚苯乙烯,由種植基質、種植籃、生態(tài)浮板、水生植物、連接扣組成。浮板有多個透氣孔,可以順暢的進行水氣交換,有利于根系擴張,優(yōu)化凈水效果,可以提高抗風浪能力,易于安裝。
具體設計包括兩層:I層為水生植物,由浮島拼接板組成,II層為深度處理層,分別設置“廢棄軟殼”、“水生動物網(wǎng)箱”、“人造纖維填料”,其中廢棄軟殼設置牡蠣殼;水生動物網(wǎng)箱可以養(yǎng)殖河蜆、蝸牛等動物,設置在浮島底部;掛在底部的人造纖維材料可以凈化水質。生態(tài)浮島通過利用水生動物、植物和廢棄軟殼,可以起到很好的凈化作用。水生植物對顆粒污染物具有理想的過濾功能,而水生動物可以通過消化作用對污染物進行分解轉化。具體建筑面積根據(jù)實際面積選擇。浮島拼接時需要使用鏈接卡,浮島外框要用PVC管加固。
在人工浮島的下部設置一個空的支撐載體,圓形平臺和內腔可以直接連通,這樣可以創(chuàng)造一個穩(wěn)定的生態(tài)環(huán)境,發(fā)揮植物的生態(tài)功能。
2.3凈化機理分析
生態(tài)浮島對污染水體的處理主要是通過氨化、硝化、反硝化實現(xiàn)的,可以將NH4+-N轉化為NO3--N 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緊密接觸,提高對污染物的吸附和轉化。此外,植物還可以調節(jié)區(qū)域氣候,背渦的位置可以為生物提供庇護,分解有害有機物。
3.生態(tài)浮島技術的應用
生態(tài)浮島技術在微污染水體處理中的應用,可以提高綠化率,為河湖景觀綠化提供一種新的途徑。然而,由于各種因素的影響,生態(tài)浮島技術在應用中還存在一系列問題。目前,我國生態(tài)浮島技術還處于初級發(fā)展階段,只是簡單地應用于水體富營養(yǎng)化的治理,對植物搭配還缺乏細致深入的研究。一些地區(qū)的生態(tài)浮島投入使用后,缺乏科學的后期維護流程,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(tài)浮島的技術可靠性有待提高。目前的實驗大多基于特定的水質和溫度條件,與實際情況相差較大。科研人員使用不同類型的生態(tài)浮島進行實驗,水質凈化效果也有顯著差異。目前浮島植物種類繁多,浮島組件品種繁多,但無論何種類型的浮島,其抗風浪、抗腐蝕能力都不理想,使用壽命也不長,而且容易受季節(jié)因素影響,污水凈化無法實現(xiàn)連續(xù)性。一些研究人員利用香蒲、再生花和美人蕉建立生態(tài)浮島。在春天、夏天和秋天,
4.結論
微污染水體的處理是一個復雜的過程。改善水體生態(tài),不僅要從植物入手,還要從動物和微生物入手。生態(tài)浮島技術在微污染水體治理中的應用,可以顯著改善景觀效果,改善受損水體,提高水體修復功能。為了構建完善的水體生態(tài)系統(tǒng),除了應用生態(tài)浮島技術外,還需要有目的地培養(yǎng)動物、水生微生物等,構建完善的生態(tài)鏈。微污染水體的治理是一個長期的過程,也是國內外水環(huán)境研究的熱點問題。為了發(fā)揮生態(tài)浮島技術的作用和價值,還需要進一步的深入研究。
總而言之,生態(tài)浮島技術雖然優(yōu)勢明顯,但也存在一些不足。這項技術在水庫、湖泊、河流的凈化方面取得了一定的成果。該技術既能改善水質,又能美化景觀,在微污染水體的治理中具有良好的前景。下一階段,要對不同植物的搭配和不同水污染的處理方法進行深入研究,探索植物的科學搭配方法。隨著生態(tài)浮島凈化能力的提高和成本的降低,該技術將在生態(tài)修復、污水治理和新農村建設中得到更廣泛的應用。(來源:湖南環(huán)境生物職業(yè)技術學院)
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