何儒權(quán)

[摘要]水環(huán)境綜合治理是當(dāng)前一大難題，傳統(tǒng)的污水廠的投資大、占地面積大、操作復(fù)雜、易產(chǎn)生二次污染，經(jīng)濟觀賞等附加價值低下，無法實現(xiàn)對封閉水域（景觀湖泊、河道等）的處理。系統(tǒng)梳理人工生態(tài)浮床的中外發(fā)展歷程和研究進(jìn)展，并對生態(tài)浮床技術(shù)做出展望，以期在水處理工程方面取得更大成效。

[關(guān)鍵詞]生態(tài)浮床；水環(huán)境修復(fù)；水生植物；進(jìn)展

文章編號：2095 - 4085（2018） 07 - 0047 - 02

水環(huán)境和人類生產(chǎn)生活密不可分，近年來，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，我國地表水、湖泊、河流等水環(huán)境均出現(xiàn)不同程度的污染，從目前已經(jīng)發(fā)布的2016年《中國環(huán)境狀況公報》[1]來看，僅在監(jiān)測的范圍內(nèi)，我國地表水劣V類水質(zhì)斷面比例為8.6%；湖泊劣V類水質(zhì)斷面比例為8.0%，主要污染物是總磷、化學(xué)需氧量和高錳酸鹽；流域劣V類水質(zhì)斷面比例為9.1%，同2015相比，盡管“水十條”已經(jīng)發(fā)布并實施，但總體來看“黑臭水”治理成效還不顯著，由此可見，我國水環(huán)境整體現(xiàn)狀不容樂觀，水體富營養(yǎng)化（主要是總磷）程度居高不下，水環(huán)境污染修復(fù)難度較大。

l 生態(tài)浮床處理污水工藝原理

生態(tài)浮床技術(shù)本質(zhì)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中無土栽培技術(shù)，主要利用水生植物生長速度快、分布廣、繁殖快、病害少、用途大、觀賞價值高等特點吸收和富集污水中的氮磷等營養(yǎng)元素和某些重金屬元素[2]，而這一吸收和富集的過程可以描述為大量水生植物發(fā)達(dá)的根系充分與水接觸，形成一道強大的密集天然過濾網(wǎng)，并對水體中的污染物進(jìn)行吸收、吸附、轉(zhuǎn)化和降解，從而達(dá)到凈化污水的作用[3]。

2 生態(tài)浮床的種類與結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 生態(tài)浮床的種類

生態(tài)浮床種類劃分目前有多種。第一類是依據(jù)接觸方式劃分，即按照所選植物和水是否接觸將浮床分為干式浮床和濕式浮床；第二類是依據(jù)床體材料的不同分為有機高分子材料浮床和無機非金屬材料浮床，例如橡膠和塑料是廣泛運用于浮床床體的有機高分子材料，無機非金屬材料（陶瓷、混凝土等）則由于成本等原因還未大量使用；同時王儉等認(rèn)為根據(jù)浮床的固定方法不同可將浮床分為重力型、桿定性和錨定型三類[4]；最后，統(tǒng)一的來講幾乎所有浮床均為框架式浮床，當(dāng)前研究較為集中的組合式浮床也可作為浮床分類中單獨的一類。

2.2 生態(tài)浮床的結(jié)構(gòu)設(shè)計研究

生態(tài)浮床大多由多個浮床單體拼接組合而成，為此，浮床的形狀大都呈四方形，每個浮床單體的邊長一般為1—5m.但也有三角形、正六邊形甚至圓形等不同單體形狀組合而成的生態(tài)浮床。對于浮床的設(shè)計原則，曹勇等在論文中指出生態(tài)浮床設(shè)計必須綜合考慮5個因素：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、使用的耐久性、審美的景觀性、投資的經(jīng)濟性、安裝的便利性，加上污水處理的高效性和持久性一共是7個性質(zhì)因素。

另外，框架結(jié)構(gòu)的生態(tài)浮床最為常見，其可分為4個組成部分，即浮床框架、植物浮床、水下配套固定裝置和水生植被。

（1）浮床框架浮床礦體要求堅固、耐用、抗風(fēng)浪，目前已經(jīng)使用的框體材料為PVC管、不銹鋼管、木材和毛竹等，由于不銹鋼管質(zhì)量大、價格貴，木材和毛竹容易腐爛等因素，目前使用最多的是無毒無污染、持久耐用、價格便宜、質(zhì)量輕的PVC管。

（2）植物浮床用于植物生長的浮體成為浮床，一般由高分子輕質(zhì)材料制成，基于聚苯乙烯泡沫板耐酸堿、抗腐蝕、質(zhì)量輕、價格廉且容易打孔等特點，目前在植物浮床中廣泛使用。

（3）水下固定裝置目前浮床固定方式有3種，一般均利用到繩索來固定生態(tài)浮床，且利用繩索的一定伸縮幅度便于生態(tài)浮床適應(yīng)水位的變化。

（4）水生植物目前應(yīng)用到生態(tài)浮床的植物種類繁多，包括水稻、傘草、美人蕉、風(fēng)車草、水芹菜、生菜、荷花、蘆葦、香蒲、茭白、水蔥、千屈菜等。另外，針對當(dāng)前我國水域中氮磷嚴(yán)重超標(biāo)的現(xiàn)狀，有學(xué)者研究表明，香菇草的除磷效果非常明顯，TP去除均值達(dá)到62.3%，簡悅等總結(jié)了19種水生植物對氮的去除率，發(fā)現(xiàn)鳶尾草在TN初始濃度為19.5（mg/l）時對TP的去除率最高，均值達(dá)到88.8%。

3 生態(tài)浮床原位修復(fù)水環(huán)境的影響因素

（1）水生植物的選擇水生植物理化性質(zhì)的差異性對不同水體最佳水生植物的選擇提出了考驗，這是生態(tài)浮床修復(fù)效果較高的關(guān)鍵因素。

（2）水環(huán)境自身的因素生態(tài)浮床中的水生植物同其他植物一樣，都要在適合自己生長的條件下才能實現(xiàn)自身生長加修復(fù)生態(tài)的雙重功能。因此，應(yīng)用水環(huán)境中的污染物指數(shù)濃度、溫度、pH、含鹽量、色度、濁度等均對生態(tài)浮床的凈水效果產(chǎn)生影響。

4 生態(tài)浮床技術(shù)應(yīng)用及展望

展望未來，黃薇等擬定了4個生物浮島技術(shù)研究方向：（1）越冬植物遴選研究；（2）浮島植物種植與收割機械化的研究；（3）封閉水體營養(yǎng)循環(huán)定量研究；（4）生態(tài)系統(tǒng)間交互影響。曹文平等對生態(tài)浮床技術(shù)提出了3個方面的改進(jìn)方向：（1）篩選新型浮床植物組合或培育特異性植物；（2）發(fā)展新型載體填料；（3）利用固相反硝化技術(shù)把反硝化菌引人生態(tài)浮床系統(tǒng)。筆者認(rèn)為，封閉水域水生植物輪作種植并結(jié)合生態(tài)養(yǎng)殖的技術(shù)探究和應(yīng)用能進(jìn)一步提高污水處理的經(jīng)濟價值，同時，構(gòu)建“沉水一潛水一半潛水一千式”復(fù)合型、組合型生態(tài)浮床更有利于污染物日趨復(fù)雜的一些污染水體凈化。最后，在植物選育上不盲目引進(jìn)國外植物，防止生物入侵也是當(dāng)前生態(tài)浮床技術(shù)需要注意之處。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國環(huán)保部.中國環(huán)境狀況公報（2016年）[R].北京：中華人民共和國環(huán)境保護部，2017.

[2]詹金星.水生植物凈化污水的機理及研究進(jìn)展[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2011，24 （1）：352 - 355.

[3]楊曼，吳小剛，富營養(yǎng)化水體生態(tài)修復(fù)中水生植物的應(yīng)用研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2007，30（7）：98 -102.

[4]王儉.生態(tài)浮床技術(shù)研究進(jìn)展[J].遼寧大學(xué)學(xué)報，2016，43 （1）：50 - 55.