分類號(hào) 學(xué)校代 碼 10495 620 學(xué) 號(hào) 0915163010 武漢 紡織大學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 植物浮床技術(shù)在湯遜湖的應(yīng)用及對(duì)污水去除效果的研究 作者姓名： 張 璟 指導(dǎo)教師： 張大捷 學(xué)科門類： 工學(xué) 專 業(yè)： 環(huán)境工程專業(yè) 研究方向： 水污染處理方 向 完成日期 ： 二零一二年五月 . S. he of y 012 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引 用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名： 簽字日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解 武漢紡織大學(xué) 有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán) 武漢紡織大學(xué) 可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向 國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明） 學(xué)位論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 論文題目 :植物浮床技術(shù)在湯遜湖的應(yīng)用及對(duì)污水去除效果的研究 專業(yè) :環(huán)境工程 碩士生： 張璟 指導(dǎo)教師 ： 張大捷 摘要 利用植物浮床處理污水在目前的研究中占有很大的比例，在水體凈化和環(huán)境美化方面發(fā)揮了重要的作用。本文調(diào)查分析了適合生長(zhǎng)在華中地區(qū)的水生植物的 種類，選擇了美人蕉、菖蒲、滴水蓮、水蔥、馬蹄蓮、水葫蘆、再力花、春芋、粉掌九種具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值和觀賞價(jià)值的水生植物作為試驗(yàn)的植物，結(jié)合植物浮床技術(shù)，研究了九種植物對(duì)污染水體的去污能力。 本 試驗(yàn) 主要研究三個(gè)方面的內(nèi)容：首先 觀察 了 所選 的植物在污水中的生長(zhǎng)情況如何 和對(duì)試驗(yàn)污染物的去除效果 如何 ； 其次 研究 了 篩選出來(lái) 的植物在酸性環(huán)境下的生長(zhǎng)能力 如何 和對(duì) 試驗(yàn)污染物的去除效果 如何 ；然后 研究復(fù)合植物的生長(zhǎng)能力如何 和對(duì)試驗(yàn)污染物的去除效果 如何 。試驗(yàn)結(jié)論可概括如下： 蒲、滴水蓮、水蔥和粉掌不適合在試驗(yàn)污水中生長(zhǎng)，其他 四種植物在實(shí)驗(yàn)污水中均能正常生長(zhǎng)。到試驗(yàn)結(jié)束時(shí)再力花、春芋、馬蹄蓮和水葫蘆生長(zhǎng)茂盛，其中春芋和水葫蘆的生長(zhǎng)能力最強(qiáng)，不但生長(zhǎng)旺盛，它們的根系也有較大的增長(zhǎng)，植物從實(shí)驗(yàn)開始的 22 15加到 49 40長(zhǎng)速度較快。 力花、春芋、馬蹄蓮和水葫蘆試驗(yàn)組都有一定的去污能力。試驗(yàn)水體中 降，根系分泌出大量溶解性氧，使得水中溶解氧含量增加， 度下降。它們對(duì) 平均去除率分別 水中的氮磷營(yíng)養(yǎng) 物質(zhì)得以去除；由于污染物質(zhì)的沉淀、植物根部的吸附和微生物的降解等作用，水中 除率也達(dá)到了 但 除效果不明顯，僅為 結(jié)合植物的生長(zhǎng)發(fā)育情況和對(duì)污水的去除能力，綜合性能較好的植物為水葫蘆春芋馬蹄蓮再力花。 以看出復(fù)合植物在對(duì)污水處理環(huán)境下，相比較于單一種類植物的處理情況，不管是植物生長(zhǎng)狀況還是去污能力都 有較大的提高，水中污染物的去除效率高。 服了傳統(tǒng)浮床易脆易倒不易搬運(yùn)等缺點(diǎn)，也 是本文的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。 ，用數(shù)學(xué)的方法驗(yàn)證了試驗(yàn)值和理論值的差異，便于對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)和歸納。 關(guān)鍵詞： 植物浮床；水體凈化；復(fù)合植物；去污性能 研究類型： 應(yīng)用 研究 of he of in a an in in of of as a of of in s of in to in of in of in of to in be up as 1. t in in of in By of of is a 2 cm 5 cm 9 cm 0 2. we of in pH is a of TP OD N P of to of in of of is a of of of is 3. we in of in to a is in in a 4. a of of to to is of s 5. up in of in of of on 目錄 目 錄 1 緒論 . 1 究背景 . 1 泊污染現(xiàn)狀 . 1 泊水體的生態(tài)修復(fù)技術(shù) . 2 物浮床的簡(jiǎn)述 . 3 物浮床的定義 . 3 物浮床國(guó)內(nèi)外研究概述 . 4 物浮床的去污機(jī)理 . 7 課題的意義和主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線 . 8 課題的意義 . 8 課題的研究?jī)?nèi)容 . 8 課題的技術(shù)路線 . 9 2 研究對(duì)象及方法 . 10 究對(duì)象 . 10 遜湖污水來(lái)源分析 . 10 遜湖氣候狀況 . 10 物浮床在湯遜湖中應(yīng)用的可行性研究 . 11 驗(yàn)植物的選擇 . 11 驗(yàn)試劑及儀器 . 13 試指標(biāo)及檢測(cè)方法 . 13 驗(yàn)植物生物量的測(cè)定方法 . 13 驗(yàn)水質(zhì)指標(biāo)測(cè)試方法 . 13 驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 . 14 3 植物篩選試驗(yàn) . 15 選試驗(yàn)方法 . 15 驗(yàn)水樣的水質(zhì)分析 . 15 物的生長(zhǎng)狀況 . 16 株高度的變化 . 16 物根長(zhǎng)的變化 . 17 處理能力效果 . 18 目錄 處理效果 . 18 處理效果 . 18 處理效果 . 20 處 理效果 . 20 驗(yàn)結(jié)果與 分析 . 21 響水體中氮元素的去除因素 . 21 響水體中磷元素的去除因素 . 22 章小結(jié) . 22 4 有效植物去污性能試驗(yàn) . 24 性條件下植物去污性能試驗(yàn) . 24 驗(yàn)?zāi)康?. 24 驗(yàn)材料和方法 . 24 物的生長(zhǎng)狀況 . 25 質(zhì)凈化效果 . 25 優(yōu)復(fù)合試驗(yàn)的研究 . 28 驗(yàn)?zāi)?的 . 28 驗(yàn)材料和方法 . 28 質(zhì)凈化效果 . 29 驗(yàn)結(jié)果與分析 . 31 章小結(jié) . 32 5 浮床構(gòu)建系統(tǒng)及其實(shí)用效果的研究 . 33 床構(gòu)建的依據(jù) . 33 床構(gòu)建的分類 . 33 試驗(yàn)的浮床設(shè)計(jì)選 擇 . 34 計(jì)浮床的部件解析 . 34 計(jì)浮床的優(yōu)勢(shì)性 . 35 試驗(yàn)浮床實(shí)用效果測(cè)試 . 36 床的耐用強(qiáng)度 . 36 床的固定類型 . 36 床的施工費(fèi)用 . 37 章小結(jié) . 38 6 污染物濃度變化的數(shù)學(xué)模型研究 . 39 床內(nèi)污染物的物料平衡計(jì)算 . 39 建系統(tǒng)內(nèi)污染物的衰減方程 . 40 目錄 驗(yàn)值與理論值的比較 . 42 章小結(jié) . 45 7 結(jié)論與建議 . 47 論 . 47 議 . 47 致 謝 . 49 參考文獻(xiàn) . 50 附 錄 . 541 緒論 1 1 緒論 究背景 泊污染現(xiàn)狀 改革開放以來(lái)，隨著社會(huì)的快速 進(jìn)步 和人口數(shù)量的急劇 膨脹 ， 國(guó)內(nèi)的湖泊和河流受到了各種污染排放物的污染 ， 河流中的污染物的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)水體的 負(fù)荷 能力，生態(tài)功能遭到了退化。而農(nóng)藥和化學(xué)藥品超量使用， 地表污染物 受到降雨的作用 流 向 湖泊 河流 、工廠污染的 污水 肆意 排放、 軍事裝備 產(chǎn)生的污染物等 都 對(duì) 水域 產(chǎn)生了 大規(guī)模的 污染。排入 水體 的污染物 受到 環(huán)境的 影響，部分 沉入 水底 底泥中， 但會(huì) 隨著 水體的溫度 、 水中微生物的吸附作用、 水體 的變化 等 變化而 轉(zhuǎn)變 成 不易去除的 污染。 1且 受 到嚴(yán)重污染 的 水體 中 幾乎沒有 溶解氧 ， 這 樣 使 水 體發(fā)生 惡臭， 動(dòng)植物 會(huì) 滅絕 ， 嚴(yán)重影響到水域的生態(tài) 環(huán)境 系統(tǒng) 。 從 2010年 中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào) 中 可知 4，全國(guó)地表水污染嚴(yán)重。 26個(gè)國(guó)家控制重點(diǎn)湖泊（水庫(kù)）中，滿足 類水質(zhì)的 有 1個(gè)，占 類的 有 5個(gè)，占 類的 有 4個(gè)，占 類的 有 6個(gè)，占 劣 類的 有 10個(gè)，占 測(cè)定的 主要污染指標(biāo)是 P。大型水庫(kù)水質(zhì)反而好于大型淡水湖泊和城市內(nèi)湖， 如表 表 010 年重點(diǎn)湖庫(kù)水質(zhì)類別 on 010 湖泊類型 個(gè)數(shù) 類 類 類 類 類 劣 類 主要污染指標(biāo) 三湖 3 0 0 0 0 1 2 水湖 9 0 0 3 0 3 3 城市內(nèi)湖 5 0 0 0 2 1 2 大型水庫(kù) 9 0 1 2 2 1 3 總計(jì) 26 0 1 5 4 6 10 比例（ %） 0 6個(gè)國(guó)家控制重點(diǎn)湖泊（水庫(kù)）中，營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)為重度富營(yíng)養(yǎng)的有 1個(gè)，占 中度富 營(yíng)養(yǎng)的有 2個(gè)，占 輕度富營(yíng)養(yǎng)的有 11個(gè)，占 其他均為中營(yíng)養(yǎng)狀況，如圖 1 緒論 2 圖 010年重點(diǎn)湖庫(kù)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù) 010 污染水體的生態(tài)修復(fù)技術(shù) 早在 20 世紀(jì)中期的時(shí)候 ，美國(guó)、日本、法國(guó)、德國(guó)、俄國(guó)等許多發(fā)達(dá)國(guó)家就 致力尋找解決去除 湖泊 污染 的方法 。 中國(guó)的 環(huán)境保護(hù)者也對(duì)此類問(wèn)題進(jìn)行了反復(fù)的實(shí)驗(yàn)和探索，由于湖泊的生態(tài)修復(fù)技術(shù)具有投資少、美觀 兼治理、實(shí)用性較強(qiáng)等特點(diǎn)，所以成為了處理污染湖泊首選的方法。應(yīng)用修復(fù)技術(shù)治理污染湖泊在我國(guó)的起步較晚，但我國(guó)的水體污染對(duì)比與國(guó)外來(lái)講，不管是從水體的污染現(xiàn)狀，或是從水體污染的類型和程度上來(lái)看，有很大的不同。 目前國(guó)內(nèi)外研究的生態(tài)修復(fù)技術(shù)主要有： 人工濕地系統(tǒng) 、復(fù)氧 處理 技術(shù) 、生物膜法、植物和 微生物修復(fù)技術(shù)等 。 （ 1） 微生物修復(fù)技術(shù) 5：河床底質(zhì)微生物分解有機(jī)碳源和其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并使其轉(zhuǎn)化為菌體，促進(jìn)河床底泥硝化（減少泥沙的淤積量，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，屏障降低內(nèi)源污染對(duì)水體的影響）。脫氮微生物通過(guò)硝化和反硝化作 用可以使 解，分解后的硝態(tài)氮被植物吸收，部分氮退出系統(tǒng)循環(huán)，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。 （ 2） 生物膜凈化技術(shù) 6：生物膜法處理機(jī)制是使工程細(xì)菌和原生動(dòng)物、后生動(dòng)物的微型動(dòng)物附著在填料或載體上生長(zhǎng)繁殖，形成膜狀生物污泥。污水與生物膜接觸的時(shí)候，污水中的有機(jī)污染物、氮磷、藻類和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，被生物膜上的微生物吸收，使污染水體凈化，微生物自身也得到了繁殖。這種方法能有效地去除污水中有機(jī)污染物的含量，減少了污染物總量，達(dá)到了進(jìn)化水體的目的。 1 緒論 3 （ 3） 人工濕地技術(shù) 7：人工濕地處理技術(shù)已經(jīng)有大規(guī)模的研究，主 要包括自由水域內(nèi)的 人工濕地 處理 系統(tǒng)和潛流式人工濕地 處理 系統(tǒng)。 人工濕地凈化水質(zhì)有以下五個(gè)要素： 植物根莖上面的表面生物膜對(duì)有機(jī)物，尤其是對(duì)藻類的吸附作用顯著； 植物根系對(duì)水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收；可以作為昆蟲的攝餌、魚類的捕食等； 防止沉淀水底的懸浮物質(zhì)再次上浮與水體表面 ； 可以在污泥的表面去除氮磷物質(zhì)； 有鞏固河岸的作用。 8 （ 4） 復(fù)氧技術(shù) 9：復(fù)氧 技術(shù)是 將空氣或者氧氣用人工的方法充入污染嚴(yán)重的河流中 ， 增加河流的溶解氧含量，促進(jìn)河流底部的動(dòng)植物的生長(zhǎng) ， 恢復(fù)它們的生態(tài)環(huán)境， 達(dá)到凈化河水 水質(zhì) 的目的 10。 復(fù)氧技術(shù)結(jié)合 了曝氣 的原理， 人工的將 曝氣充氧的方式 應(yīng)用到復(fù)氧技術(shù)中去，使空體和液體 充分 混合，克服 了河流水量較少 的缺點(diǎn) ，并 完善 了河流的緩沖能力， 利于 水體中的 氧 氣 和 液體 混合，利于河流 污泥 的 絮凝 11。 主要使用 機(jī)械通氣、微孔曝氣機(jī)、水下噴射機(jī)、水景噴泉等設(shè)備，對(duì)水體進(jìn)行曝氣加氧和水體造流。而曝氣 的目的是為了提高水中溶解氧的含量，給微生物創(chuàng)造一個(gè)良好的生長(zhǎng)環(huán)境 ， 提高了去污的效率 。 由于人工復(fù)氧需要 較 高技術(shù) 作為 指 導(dǎo)， 花費(fèi)也較大。所以 ，應(yīng)充分利用 河流高壩 高度的落差、水上娛樂設(shè)施、水閘的泄流、水壩的跌水和活水噴池 等自然優(yōu)勢(shì)來(lái) 富集氧氣。 （ 5） 植物修復(fù)技術(shù) 12：該技術(shù)的原理是利用植物根部附近 的微生物代謝活動(dòng)來(lái)吸收 和 降解水中的污染物 13。將 水生植物修復(fù) 應(yīng)用在 污染水體 的治理中 ，既能有效去除 水中的 各種污染物，又對(duì) 水中的有毒有害物質(zhì)有很強(qiáng)的吸附、分離和吸收 能力 14。因?yàn)?用植物 來(lái) 修復(fù) 污染地區(qū)，不會(huì)產(chǎn)生像 使用 工業(yè)試劑 造成 的再次污染，因此它 更適應(yīng)環(huán)保的要求 ，引發(fā)了大家的高度重視。 物浮床技術(shù)的簡(jiǎn)述 物浮床的定義 植物 浮床 （ 叫人工浮島 ） 是一種正在發(fā)展中的人工濕地污水處理系統(tǒng) 15,16，采用有機(jī)或合成材料作為浮床載體漂浮在水面上，人為地在載體上種植植物，形成了生物群落來(lái)改善水體的環(huán)境 17。由于受到 浮床植物 根系 的吸收和 吸附作用 以及微生物的一系列的反應(yīng) ， 可以降低 氮磷和有機(jī)物質(zhì)的含量，處理效率高，使水質(zhì)得到了凈化 。 植物浮床對(duì)水體的凈化作用主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面： 1 緒論 4 （ 1） 對(duì)浮游植物的競(jìng)爭(zhēng)、抑制或促進(jìn)作用； （ 2） 對(duì)水 體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸附、富集或轉(zhuǎn)移作用； （ 3） 對(duì)重金屬的吸附或富集等作用。 植物浮床 技術(shù)可以使一些 陸生植物 在水面上生長(zhǎng) ， 給植物與水面之間提供載體，使得植物根部在水中生長(zhǎng) 。它包括了 “人工浮島”、“浮床水域栽培技術(shù)” 和“人工浮床”等。 但 由于發(fā)展歷史不長(zhǎng)，目前對(duì)水污染的控制機(jī)理還沒有一個(gè)科學(xué)的結(jié)論，有關(guān)浮床的基礎(chǔ)研究仍需加強(qiáng)。 18 近年來(lái)，我國(guó)的人工浮床技術(shù) 的發(fā)展和 應(yīng)用處于快速發(fā)展時(shí)期。研究與應(yīng)用結(jié)果表明，在嚴(yán)重的富營(yíng)養(yǎng)化水體 的 修復(fù)過(guò)程中，人工浮床技術(shù)可以使部分水生動(dòng) 植 物自然恢復(fù)或 者是 在人工協(xié)助下恢復(fù) 。 植物浮床實(shí)際應(yīng)用示意圖如圖 示。 圖 物浮床 of 植物浮床國(guó)內(nèi)外研究概述 （ 1） 植物浮床的國(guó)外研究概述 最開始研究植物浮床 技術(shù)的是美國(guó)生態(tài)學(xué)家 之后 1978） 、 1995） 、 1996） 等 專家 也 開展了相關(guān) 的 研究。 而 德 國(guó) 植物學(xué)家 論文 上也 概括了生態(tài)浮島 的 六大功能。 國(guó)際上將生物浮床技術(shù)應(yīng)用于水處理系統(tǒng)的研究中，主要應(yīng)用在城市暴雨污水、暴雨下水道混合污水 19、生活污水 20,21、酸性采礦尾水 21、養(yǎng)豬場(chǎng)廢水 22、禽類加工廢水及水庫(kù) 23等方面。 24在哥斯達(dá)黎加研究了生物浮床對(duì)多種污水的有效去污性。 研究認(rèn) 為，浮床的 自身浮力和凈化能力隨季節(jié) 變化而變化 ，主要是由于溫度 的高低造成動(dòng)植物新陳代謝和 產(chǎn)生 氣體能力的變化，及植物 根系 生長(zhǎng)的 有效表面積和同化能力的變化。很多研究發(fā)現(xiàn) 25，植物浮床會(huì)降低附近水中溶解氧的含量，尤其是水流緩慢的1 緒論 5 湖泊，但相反的是，在河道里，由于河水本身的復(fù)氧作用強(qiáng)，再加上適當(dāng)?shù)?開闊水面，可以緩解由 浮床 植物遮蓋等 所造成的溶解氧含量下降 的影響 。因此， 植物 浮床 技術(shù)更適合應(yīng)用與河道的污水治理 。 在水污染 處理 方面， 可以將例如 綠色 蔬菜、 糧食 農(nóng) 作物、 牧草和花卉 等陸生植物 培育在受污水體中，并 對(duì) 污染水體 有著良好的去除效果的前景 26,27。 1979 年由德國(guó)建造的 28是當(dāng)時(shí) 最早的人工浮床 。 自 從 1982 年 以來(lái) ，日本 將 人工浮島 基地 建造在 慈賀縣琵琶湖 內(nèi) ， 為 鯉魚、鯽魚等魚類孵卵 提供 地 方 ， 取得了良好 的效果， 人工浮島這一技術(shù) 得到了 日本環(huán)境 和 湖泊 專 家 的 廣泛 好評(píng) 。 29從 1980 年起 ，美國(guó) 的一些科學(xué)家將 西紅柿、草莓 、 黃瓜等 一些蔬菜瓜果和 風(fēng)信子 等一些的鮮花草木培育在養(yǎng)殖魚類的廢水中 30，取得了良好的效果 ； 31用 深液流 （ 水培系統(tǒng) 培育一些 曼陀羅 ，并用 來(lái) 凈化 生活污水， 達(dá)到了很好的去除目標(biāo) 。 1995 年日本 的 科研人員 在霞浦 進(jìn)行 浮床 隔離水域 的 試驗(yàn)， 結(jié)果顯示了 ， 當(dāng) 浮床 在水體中的 占有率 達(dá)到了 25%時(shí) ，浮游植物 的 細(xì)胞數(shù) 目 會(huì) 減少 94%， 也會(huì)影響 大約 50%的量降低 ， 由于 冬天 受 到低溫 的 影響， 隔離的 各 個(gè) 水域 中污染物去除效果的 差別并 不 顯著 32； 1996 年 日本對(duì)在 土浦港 地區(qū)中應(yīng)用 人工 植物 浮床 情況的 調(diào)查 中 發(fā)現(xiàn) ，植物 浮床 對(duì) 水體中污染物的去除有著明顯的效果 。 國(guó)際上對(duì)生物浮床研究最廣泛的就是它吸收過(guò)剩營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力。 3等在烏干達(dá)用紙莎草作為浮床植物，在生活污水中培育， 四個(gè)月 后浮床對(duì) 入水濃度分別為 90g/3g/的去除率高達(dá) 80%對(duì) 個(gè)月 后達(dá)到了 70%可見植物浮床的 凈化能力 要高于傳統(tǒng)的人工濕地系統(tǒng)。 4 用 蘆葦作為浮床植物，經(jīng)過(guò)對(duì)生活污水的處理研究發(fā)現(xiàn)， 去除率達(dá)到了 97%，但傳統(tǒng)的濕地處理系統(tǒng)的 而傳統(tǒng)濕地處理系統(tǒng)對(duì)磷的去除能力比植物浮床系統(tǒng)要高，分析可能受到傳統(tǒng)濕地系統(tǒng)中基質(zhì)砂石對(duì)磷的吸附作用的影響。 植物浮床對(duì) 植物浮床系統(tǒng)對(duì) 除率為 33% 擬暴雨污水中重金屬的去除能力的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn) ， 除率分別 為 3.8 mg/.4 mg/4.8 mg/7.0 mg/ 傳統(tǒng)的人工濕地處理系統(tǒng) 效果要好 。 國(guó)外的 研究都是基于 實(shí)驗(yàn)室控制試驗(yàn) 的， 而 野外 湖泊、河流 大面積浮床系統(tǒng)的運(yùn)行效果尚無(wú)報(bào)道。 （ 2） 植物浮床的國(guó)內(nèi)研究概述 我國(guó)的污染水域主要是有機(jī)物質(zhì)的污染， 80%以上是 水中 N、 P 含量過(guò)高。因此應(yīng)用植物浮床的思路是 ：將植物浮床種植在水域表面，通過(guò)植物根系對(duì)水中 N、 P 等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，減少污染水體中所含的多余的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，來(lái)改善和提高污染水體的水質(zhì)。 1 緒論 6 宋祥 甫 等 35利用植物 浮床 水域 種植 的 方法，在 人工模擬池 內(nèi)種植水稻，通過(guò)水稻的吸收和吸附作用 除去 水中的 N、 達(dá)到 凈化水質(zhì) 的目的。他們的研究表明，在水深約 14床的覆蓋率分別為 20%、 40%、 60%的條件下， 通過(guò) 約 三個(gè)月 的處理， 水稻系統(tǒng) 對(duì)水中 到了 29%、 、 42%和 這一系列的 試驗(yàn)結(jié)果 支持了將 陸生 食用性 植物 應(yīng)用到水體去污的試驗(yàn)研究中 這一觀點(diǎn) 。 李欲如等 36在低溫條件下 ，利 用浮床 水培 技術(shù) ， 研究了水芹菜 、 多花黑麥草 和 大蒜3 種耐寒植物對(duì) 污染 水體的凈化效果。 研究發(fā)現(xiàn) 3 種植物在水溫 的條件下生長(zhǎng)良好 ， 對(duì)水體中 的 去除率分別 達(dá)到了 對(duì)藻類的抑制率 達(dá)到了 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 凈化能力 強(qiáng)弱依次為： 水芹菜 多花黑麥草 大蒜。 研究結(jié)論為 冬季 低溫條件下 浮床植物的選擇提供了依據(jù)。 周小平等 37用 空心菜 （ 、水芹 菜（ 和 空白對(duì)照試驗(yàn) 為對(duì)象 ， 研究了 植物 在 污染 水體中對(duì) N、 P 的去除及其 排放情況 。研究 表明 ： 浮床植物系統(tǒng)對(duì)水體中 N、 P 有良好的 去除 效果 ， 植物 自身 所 積累 的 N、 P 含 量分別占 總 去除量的 表明了 植物的同化吸收作用是 N、 P 去除的主要途徑 之一， 浮床植物系統(tǒng)中硝化反應(yīng) 高于 反硝化反應(yīng) ，因此 系統(tǒng)具有較 強(qiáng) 的 除率 ，進(jìn)而 產(chǎn)生 量的 累積 。 植物的 生長(zhǎng) 降低了系統(tǒng)中 排放通量 ， 空心菜 浮床 系統(tǒng)在進(jìn) 水前后 放量最低 ，僅僅為 盧進(jìn)登等 38利用 植物 浮床在 污染 水體 中培育 了 7 種植物 ， 成活率都 高達(dá) 70%， 2 個(gè)月 過(guò)后，植物的 生物生長(zhǎng)量都超過(guò) 了 20 kg/水培 蘆葦?shù)膬艋?能力 最 高， 蘆葦浮床 類水質(zhì) 的 水 體 凈化 到 類水質(zhì) （計(jì) 處理能力依次 為荻 水稻 蕹菜 牛筋草 香 蒲 美人蕉。 其中 對(duì) 水 蕹菜和水稻的 研究 表明 ， 蔬菜和飼料 的高等植物 符合國(guó)家有關(guān) 的 衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) ，處理效果較好。 聶智凌等 39利 用三種 植物 浮床凈化西太湖地區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化 的 河水 ，研究 表明：三種浮床池對(duì)河水均具有 較 好的凈化 能力， 其中設(shè)置 有 填料的 兩 種浮床池對(duì)河水中 P 的平均凈化率分別 為 可見 設(shè)置 的填料對(duì)河水凈化起到了一定的促進(jìn)作用。相 比較 球形填料 ， 組合填料的表面積 增大 ， 更多的微生物被組合填料固定 ， 因此 所 對(duì)應(yīng)的浮床 處理 池凈化效果 會(huì) 更好。浮床 里 植物 的 光合作用 影響了 池水中溶解氧含量 的 變化 ，也 為 微生物 脫氮 創(chuàng)造 了良好的環(huán)境條件。 張彥海等 40將 長(zhǎng)江次級(jí)河流 的 臨江河 作為 研究對(duì)象 ， 利用四級(jí)串聯(lián) 美人蕉 浮床 來(lái)處理受到 重 金屬 污染 的 河流的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。 試驗(yàn) 表明 ， 當(dāng)進(jìn)水 的 、 、 、 2946 時(shí) ，美人蕉生長(zhǎng) 情況均較 好。 當(dāng) 水力負(fù)荷為 0.8 ， 美人蕉四級(jí)串聯(lián)浮床系統(tǒng)內(nèi) 論 7 逐級(jí)下降 ， 在植物收割前對(duì) 平均去除率達(dá)到 相比較與 單級(jí) 串聯(lián)系統(tǒng)，污染物的 去除率提高了 其 中 去除率達(dá)到了 高，研究還發(fā)現(xiàn)， 去污性能和 溫度 成正比， 為美人蕉 串聯(lián) 浮床技術(shù) 處理污染 水體提供了一定的依據(jù)。 楊彥軍等 41豐富了低溫條件下 處理 富營(yíng)養(yǎng)化水體的方法 ，他 采用 了 浮床無(wú)土栽培技術(shù) ， 研究了美人蕉、睡蓮、水葫蘆、金錢草 四 種 水生 植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體的 去污性能 。研究 結(jié)果表明 ： 四 種植物對(duì)水體中 有良好的去除效果 ， 去除率分別為 通過(guò)比較 ， 美人蕉和金錢草凈化能力較強(qiáng) ， 水葫蘆次之 ， 睡蓮最弱 。 目前，我國(guó) 對(duì)植物浮床的研究技術(shù)已日趨成熟。在治理太湖內(nèi)湖的項(xiàng)目中，植物浮床在污水處理中體現(xiàn)了其高效的污水處理 能力，也為 水底動(dòng)植物的生長(zhǎng) 創(chuàng)造了良好 透明度 的環(huán)境 42。 在 2002 年 的時(shí)候 ，北京在什剎海富營(yíng)養(yǎng)化水體的修復(fù)研究中， 選擇了美人蕉和旱傘草作為浮床的植物，將浮床技術(shù)應(yīng)用在水處 理中， 消除了 湖水中藍(lán)藻水華的狀態(tài) ，清除 湖水 的異味并改善了 湖水 的透明度 43。植物浮床技術(shù)在凈化水質(zhì)、美化 景區(qū)景觀方面 起到了 較好的 作用 ，對(duì)有水生植物帶的受污水域有著良好的處理前景。 物浮床的去污機(jī)理 植 物浮床技術(shù)是在浮床載體上培育植物，通過(guò)植物的根系吸收或轉(zhuǎn)化水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，或者由于植物葉面和浮床載體的覆蓋遮光，或者是根系分泌物可以殺傷水中的藻類等途徑，來(lái)去除水中 氮磷元素、 懸浮 物質(zhì) 和重金屬元素。因此植物是植物浮床 系統(tǒng) 中 吸收 污染水體 中污染物 的“吸塵器”，其凈化機(jī)理如圖 示。 圖 床植物的凈化機(jī)理 of 物浮床技術(shù)的去除機(jī)理可以概括為以下幾部分： 1 緒論 8 （ 1） 根系的吸附作用：由于植物的根部在水中存在著較大的表面積，當(dāng)被污染的水流過(guò)植物根部的時(shí)候，不跟水相溶的膠體會(huì)吸附在植物的根系上面。附著在根部的細(xì)菌會(huì)發(fā)生內(nèi)源呼吸，凝集生成的菌膠可以沉淀水中的懸浮物。這樣可以很快的提高水體的透明度。 （ 2） 隔膜作用：在夏季，大面積的植物浮床可以阻擋陽(yáng)光對(duì)水體的直射，降低了湖水的溫度。在 冬季，尤其是遇到植物被雪覆蓋的情況后，它們會(huì)起到一個(gè)很好的保護(hù)作用，延緩了水溫的降低和避免