組合生態(tài)浮床對富營養(yǎng)化水體水質(zhì)改善效果及機(jī)理研究.pdf

1、浮床技術(shù)是富營養(yǎng)化水體水質(zhì)改善的重要生態(tài)工程技術(shù)之一,具有直接從水體中去除污染物、充分利用水面而無需占用土地、造價(jià)低廉且運(yùn)行管理容易等優(yōu)點(diǎn),其對富營養(yǎng)化水體水質(zhì)改善效果明顯,在國內(nèi)外均得到了廣泛應(yīng)用。本研究對傳統(tǒng)的普通植物浮床進(jìn)行改造和優(yōu)化,構(gòu)建了集水生植物、水生動(dòng)物及微生物載體(人工介質(zhì))于一體的新型組合生態(tài)浮床,即在普通植物浮床中引入由人工介質(zhì)構(gòu)成的微生物單元,通過其微生物富集作用,提高組合生態(tài)浮床的凈化效能；引入由濾食性三角帆蚌組

2、成的水生動(dòng)物單元,通過食物鏈的“加環(huán)”作用,利用三角帆蚌對顆粒性有機(jī)物的濾食及消化功能,促進(jìn)有機(jī)物的可溶化、無機(jī)化,提高其可生化性,提升浮床的水質(zhì)凈化效果。
　　 本研究以富營養(yǎng)化湖泊水體為研究對象,考察組合生態(tài)浮床的水質(zhì)改善效能,并研究其不同生物單元對水質(zhì)的凈化效能和協(xié)同作用,探討組合生態(tài)浮床水質(zhì)凈化機(jī)理。試驗(yàn)結(jié)論如下:
　　 考察了夏秋和冬春季節(jié)條件下,組合生態(tài)浮床(水生植物+水生動(dòng)物+人工介質(zhì))和普通植物浮床(水生

3、植物)對富營養(yǎng)化水體的水質(zhì)改善效果。研究結(jié)果表明,組合生態(tài)浮床在夏秋和冬春季節(jié)對NH3-N、TN、TP、CODMn、Chl-α的平均去除率分別可達(dá)80.1％、51.9％、75.5％、50.6％、95.8％和78.2％、36.5％、58.2％、21.3％、69.9％,較傳統(tǒng)的普通植物浮床分別高出了19.1％、14.6％、8.3％、14.5％、29.3％和30.5％、12.3％、10.9％、9.9％、31.4％,可見,組合生態(tài)浮床可有效提升

4、普通植物浮床對各類污染物的去除能力。同時(shí),組合生態(tài)浮床在冬春季節(jié)對各項(xiàng)指標(biāo)的去除效果較夏秋季節(jié)均有所下降,NH3-N、TN、TP、CODMn、Chl-α分別下降了1.9％、15.4％、17.3％、29.3％、25.9％,溫度對其影響較明顯,但其去除效果相比普通植物浮床始終較好,表明組合生態(tài)浮床通過合理的生物單元配置可較好改善傳統(tǒng)普通植物浮床較低溫度條件下污染物去除效果快速下降的狀況,其對富營養(yǎng)化水體的水質(zhì)改善具有較好效應(yīng)。
　　

5、 研究了5種不同生物配置的浮床:浮床A(空白對照浮床)、浮床B(水生動(dòng)物浮床)、浮床C(人工介質(zhì)浮床)、浮床D(水生植物浮床)和組合生態(tài)浮床E(水生植物+水生動(dòng)物+人工介質(zhì))的氮、磷、有機(jī)物及藻類的去除效果,定量分析了組合生態(tài)浮床中水生植物單元、水生動(dòng)物單元及人工介質(zhì)單元(微生物單元)對污染物的去除效果和機(jī)理,特別是對氮、磷的凈化機(jī)理。結(jié)果表明:引入的水生動(dòng)物單元(三角帆蚌)的“排氨”作用可有效促進(jìn)氮的形態(tài)轉(zhuǎn)化和氮的去除,起到了“轉(zhuǎn)換器

6、”的作用,其強(qiáng)大的濾食作用亦可較好降低水體的藻類、氮磷和懸浮物等污染物濃度以及顯著改善水體的透明度；引入的人工介質(zhì)單元(阿科蔓)則通過自身巨大表面積的攔截吸附作用及其上附著的大量微生物的降解作用,可有效去除水體中的各類污染物,是浮床發(fā)揮凈化效能的主要單元。對組合生態(tài)浮床水生植物單元、水生動(dòng)物單元及淤積底泥進(jìn)行的氮磷物料平衡分析得到,對于TN,水生植物吸收作用、水生動(dòng)物吸收作用、沉降作用、人工介質(zhì)反硝化作用去除量分別占組合生態(tài)浮床系統(tǒng)去除

7、TN量的9.6％、4.7％、13.2％和72.5％,表明人工介質(zhì)單元微生物的生物脫氮作用是組合生態(tài)浮床系統(tǒng)中TN去除的主要途徑。對于TP,水生植物吸收作用、水生動(dòng)物吸收作用、植物根系及人工介質(zhì)單元攔截吸附作用、沉降作用去除量分別占組合生態(tài)浮床系統(tǒng)去除TP量的8.3％、10.4％、22.2％和59.1％,沉降作用對TP的去除影響較大。
　　 考察了組合生態(tài)浮床水生動(dòng)物單元和人工介質(zhì)單元生物配置量對富營養(yǎng)化水體水質(zhì)改善效果的影響,結(jié)

8、果表明,組合生態(tài)浮床水生動(dòng)物單元三角帆蚌生物量的增加可顯著提高其對CODMn和TP的去除效果,對TN則影響較小,推測其原因,可能試驗(yàn)中三角帆蚌在較低配置量(750g)時(shí)已可完成有效的濾食和同化作用,從而表現(xiàn)為三角帆蚌配置量繼續(xù)增加時(shí)其對TN的去除影響削弱,對Chl-α,雖然三角帆蚌可有效降低其濃度,但三角帆蚌生物量過多易造成其對溶解氧的爭奪,最終影響其生長而使水質(zhì)惡化,組合生態(tài)浮床水生動(dòng)物單元以885g三角帆蚌·m-2水面較佳；組合生態(tài)

9、浮床人工介質(zhì)單元阿科蔓填充量的增加亦可顯著提高其對CODMn、TN、TP和Chl-α的去除效果,但在阿科蔓填充量增至1.25m2時(shí),組合生態(tài)浮床對CODMn、TN、TP的去除率增加緩慢,影響削弱,組合生態(tài)浮床人工介質(zhì)單元以0.66 m2阿科蔓·m-2水面較為合理。
　　 綜上所述,在普通植物浮床中引入水生動(dòng)物單元三角帆蚌和微生物載體單元人工介質(zhì)構(gòu)成的組合生態(tài)浮床,顯著強(qiáng)化了傳統(tǒng)普通植物浮床的凈水效果,可有效應(yīng)用于富營養(yǎng)化水體的水