生態浮床技術應用研究進展

何儒權

[摘要]水環境綜合治理是當前一大難題，傳統的污水廠的投資大、占地面積大、操作復雜、易產生二次污染，經濟觀賞等附加價值低下，無法實現對封閉水域（景觀湖泊、河道等）的處理。系統梳理人工生態浮床的中外發展歷程和研究進展，并對生態浮床技術做出展望，以期在水處理工程方面取得更大成效。

[關鍵詞]生態浮床；水環境修復；水生植物；進展

文章編號：2095 - 4085（2018） 07 - 0047 - 02

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

l 生態浮床處理污水工藝原理

生態浮床技術本質是現代農業中無土栽培技術，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達的根系充分與水接觸，形成一道強大的密集天然過濾網，并對水體中的污染物進行吸收、吸附、轉化和降解，從而達到凈化污水的作用[3]。

2 生態浮床的種類與結構設計

2.1 生態浮床的種類

生態浮床種類劃分目前有多種。第一類是依據接觸方式劃分，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；同時王儉等認為根據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，統一的來講幾乎所有浮床均為框架式浮床，當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 生態浮床的結構設計研究

生態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浮床。對于浮床的設計原則，曹勇等在論文中指出生態浮床設計必須綜合考慮5個因素：結構的穩定性、使用的耐久性、審美的景觀性、投資的經濟性、安裝的便利性，加上污水處理的高效性和持久性一共是7個性質因素。

另外，框架結構的生態浮床最為常見，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、抗風浪，目前已經使用的框體材料為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，一般由高分子輕質材料制成，基于聚苯乙烯泡沫板耐酸堿、抗腐蝕、質量輕、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浮床，且利用繩索的一定伸縮幅度便于生態浮床適應水位的變化。

（4）水生植物目前應用到生態浮床的植物種類繁多，包括水稻、傘草、美人蕉、風車草、水芹菜、生菜、荷花、蘆葦、香蒲、茭白、水蔥、千屈菜等。另外，針對當前我國水域中氮磷嚴重超標的現狀，有學者研究表明，香菇草的除磷效果非常明顯，TP去除均值達到62.3%，簡悅等總結了19種水生植物對氮的去除率，發現鳶尾草在TN初始濃度為19.5（mg/l）時對TP的去除率最高，均值達到88.8%。

3 生態浮床原位修復水環境的影響因素

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

（2）水環境自身的因素生態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自身生長加修復生態的雙重功能。因此，應用水環境中的污染物指數濃度、溫度、pH、含鹽量、色度、濁度等均對生態浮床的凈水效果產生影響。

4 生態浮床技術應用及展望

展望未來，黃薇等擬定了4個生物浮島技術研究方向：（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）封閉水體營養循環定量研究；（4）生態系統間交互影響。曹文平等對生態浮床技術提出了3個方面的改進方向：（1）篩選新型浮床植物組合或培育特異性植物；（2）發展新型載體填料；（3）利用固相反硝化技術把反硝化菌引人生態浮床系統。筆者認為，封閉水域水生植物輪作種植并結合生態養殖的技術探究和應用能進一步提高污水處理的經濟價值，同時，構建“沉水一潛水一半潛水一千式”復合型、組合型生態浮床更有利于污染物日趨復雜的一些污染水體凈化。最后，在植物選育上不盲目引進國外植物，防止生物入侵也是當前生態浮床技術需要注意之處。

參考文獻：

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

[2]詹金星.水生植物凈化污水的機理及研究進展[J].西南農業學報，2011，24 （1）：352 - 355.

[3]楊曼，吳小剛，富營養化水體生態修復中水生植物的應用研究[J].環境科學與技術，2007，30（7）：98 -102.

[4]王儉.生態浮床技術研究進展[J].遼寧大學學報，2016，43 （1）：50 - 55.