应用生物浮岛技术修复下沙地区富营养化水体探究

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1、应用生物浮岛技术修复下沙地区富营养化水体探究　　摘要：针对下沙地区富营养化水体修复不完善的现状，基于水体原位修复的理念，设计了太阳能、风能生物浮岛成套设备，以太阳能、风能等为能源，利用空气泵对水体进行造流充氧，结合复合生态浮岛进行水质净化，实现原位采能供电、原位供氧和原位高效生物降解。关键词：下沙地区富营养化生物浮岛技术水体修复中图分类号：X171.3文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）05（b）-0008-028富营养化是由于人类活动的生活污水、工业废水、以及含氮、磷等营养物质的水，进入缓流水域后，促使水体中许多大型绿色植物和微型藻类旺盛生长、繁殖，

2、使水体向生产力水平较高的营养状态转化的过程。水体富营养化是自养生物（浮游藻类）在水体中建立优势的过程，包含着一系列生物、化学和物理的变化，与水体的化学性质、物理性状，底质，以及气候、地理等众多因素有关。从上个世纪中叶，全球出现海洋和淡水水体富营养化不断加剧之势，水体富营养化已成为人类普遍关注的水质污染问题。水体富营养化使许多湖泊、水库成为主要环境问题，严重的妨碍了水体利用，造成了环境和经济的重大损失。目前富营养化水污染处理技术的研究认为人工湿地、生物浮岛等生物等处理技术，通过原位构建水生植物体系，利用植物根系的吸附、吸收作用，削减水中的氮、磷等营养物质，从而达到净水效果

3、，具有无二次污染，且兼具景观美化作用的特点，是目前富营养化水体主流修复措施[1]。下沙高教园区地处杭州的东北，是近十年发展起来的新城区。杭州的平均降雨量约在1100～1600mm之间。全年有两个雨季和一个多雨时段。3～4月为一多雨时段，称春雨期；5月初至6月上底为一个雨季；8月底到9月底为第二个雨季。占全年降雨总量的65%左右。杭州的年平均蒸发量为1150～1400mm，全年以6～8月为最大，约占总蒸发量的50%。从整体来看，区内水域基本上是自成平衡体系。区内的几条小河流均为四、五级河道，主要功能为排洪。区域内部和四周有人工修建的河道，道路敷设雨水管道，收集路面雨水就近

4、排入河道。外界污染物的大量输入与底泥营养物的内源释放所共同引起的生态退化，水质变差，面临的严重的水环境问题。由于水体位置分散、水质复杂、源头多，不能采用收集集中处理的方法，同时也不可能投入巨大的水体处理资金。利用生物浮岛技术修复具有投入少、运行费用低、应用规模可灵活变动、无二次污染等优点，非常适合这类小型开发区富营养化水体的处理[2]。1生物浮岛技术的基本原理8生物浮岛技术是一种快速发展的原位水处理方法。主要的思路是通过提高微生物降解功能，加强水生植物吸收作用，促进二者之间的协同作用，实现水体原位高效生物降解[3]。生物浮岛系统的工作原理是先通过投加填料，加大微生物附着

5、面积，以便微生物富集成膜；然后添加可富集在填料表面的特效功能菌，加强多菌种协同作用，高效降解氮、磷等营养物质；进一步构建植物与微生物的复合生物体系；从而改善微生物生长环境，一方面人工曝气提高水体溶氧量，增强微生物代谢；另一方面利用人工造流，加快水体传质，从而实现高效的原位生物降解。具体实现是由浮床单元拼接、组合而成。浮床单元内部种植水生植物，水下增加填料并接种特效氮、磷处理菌，整体环绕于曝气造流系统外围。在植物和微生物的共同作用下，实现水体修复目的。8对水体进行曝气是改善微生物生长环境、提高降解效率的必不可缺的步骤。由于常用的机械曝气存在设备能耗高、充氧效率低、运行存在

6、安全隐患等不足，可考虑在充分利用水体自身藻类光合作用复氧和大气复氧前提下，改变曝气充氧模式，提高充氧效率，控制充氧时间，实现低能耗供氧。同时改变单一曝气充氧方式，利用直接曝气制造循环流，在直接曝气的基础上，搅动水流，提高液面更新速率，提高充氧效率。根据水体中溶解氧自然变化规律，控制人工充氧时间，从而实现原位低能耗高效供氧[4]。2原位能源供给能源消耗是影响水体处理工程成本的重要因素。能耗高，成本和运行费用制约了水污染治理体系不能长期工作。开发无污染，少投入的能源是解决治污的关键。近年来太阳能等绿色能源应用快速发展，利用太阳能光伏发电供给能源是非常适合下沙高教园区的水体处

7、理。杭州市年平均太阳总辐射量在420～460kJ/cm2之间，日照时数1800～2100h。大部分自然水体表面光照条件充分，水域开阔，阳光照射条件良好，通过悬浮载体将太阳能发电系统利用于设备当中，无需外界能源输入，在能源自给的同时实现水体修复的目标，节能降耗，消除污染[5]。在富营养化水体中，藻类含量较高，其光合作用释放出氧气，供菌种降解有机物，是一种太阳能的自然生物利用方式。如果能充分利用水体原位生态修复功能和藻类的充氧功能，构建以原位太阳能发电与原位生物修复相结合的一体化水体修复设备，将突破现有富营养化水体处理技术屏障，为浅层水体修复