富營養(yǎng)化景觀水體的生物修復技術(shù)

1、富營養(yǎng)化景觀水體的生物修復技術(shù)摘要:近年來,在城市綠地、公園建設(shè)和居住小區(qū)的建設(shè)中,人工湖泊、景觀池塘及景觀水池大量應用成為城市建設(shè)不可或缺的組成部分。然而,城市景觀水體多為封閉、半封閉水體,其應用遭遇到水質(zhì)保持與水量平衡兩方面的難題,水體的富營養(yǎng)化成為水質(zhì)保持的主要問題。治理富營養(yǎng)化水體的傳統(tǒng)方法有機械過濾、氣浮除藻、疏浚底泥、引水稀釋等物理措施,以及投放有絮凝、殺藻、除臭等作用的化學措施。這些方法均存在投資大、維護成本高、不利于水體生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展等負面影響,不適宜應用于景觀水體。生態(tài)技術(shù)以生態(tài)學理論為基礎(chǔ),改善水生生物的生存環(huán)境,優(yōu)化水生生物群落,提高水生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力,維持水生態(tài)系

2、統(tǒng)的穩(wěn)定健康發(fā)展,是治理富營養(yǎng)化景觀水體的有效途徑。本文主要對富營養(yǎng)化景觀水體的生物修復技術(shù)做一綜述關(guān)鍵詞:富營養(yǎng)化景觀水體生物修復技術(shù)水生植物動物微生物Bioremediation of Eutrophic LandscapewaterAbstract:In recent years, urban green space, parks, buildings and residential area of the buildings, artificial lakes, ponds and landscape ponds landscape large number of applicatio

3、ns to become an integral part of urban construction. However, the urban landscape water over a closed, semi-enclosed body of water encountered in its application of water quality and water balance to maintain both the problems, eutrophication of water bodies to maintain a water main problem. The tra

4、ditional treatment of eutrophic water methods include mechanical filters, flotation algae, dredged sediment, water dilution, and other physical measures, and put in a Flocculation, killing algae, the role of the chemical odor and other measures. These methods exist in large investment and high maint

5、enance cost, is not conducive to the healthy water ecosystem development of the negative effects of inappropriate water used in landscapes. Eco-technology ecological theory, to improve the living environment of aquatic organisms to optimize the aquatic community, enhance self-purification capacity o

6、f aquatic ecosystems, aquatic ecosystems to maintain stable and healthy development is the management of eutrophic water body landscape effective way. In this paper, the landscape of the eutrophic water body to do a review of bioremediation technologyKeywords: Eutrophication Landscapewater Bioremedi

7、ation Aquatic plants Animal micro-organisms1.景觀水體的情況近年來,隨著社會的不斷發(fā)展和人們生活條件的不斷改善,景觀水已經(jīng)融入了人們的生活,日益關(guān)注以水景為主題的小區(qū)、園林、城鎮(zhèn)等建設(shè)。然而,由于污染導致一些景觀水的水質(zhì)已開始發(fā)生變化,湖水正在變黑發(fā)臭,某些湖泊還出現(xiàn)了觀賞魚大量死亡的現(xiàn)象, 公園、風景點等的大小湖泊、河道由于其大多為靜止或流動性差的封閉緩流水體。水體周圍的污染物和塵土等由于風力、雨水或人為因素會大量進入,污染物經(jīng)長時間的累積,導致這些水體混濁,藻類大量繁殖,水質(zhì)較差,水色深綠。水體的富營養(yǎng)化成為景觀水體亟待解決的問題。景觀水體的水質(zhì)

8、維護主要是控制水體中COD、BOD、TN、TP等污染物的含量及藻類等的生長(使其不過度繁殖,保持水體的清澈、潔凈,而景觀水體的修復是針對已受污染的水體如何恢復正常功能。1任何修復技術(shù)必須在可行性研究基礎(chǔ)上進行選擇,主要考慮的問題包括:技術(shù)的有效性;水環(huán)境被修復的程度;投資和成本,以及可能的替代方案的有效性與成本比較等。生物修復的方法是一種比較理想的修復方法。22.生物修復技術(shù)綜述2.1生物操縱控藻技術(shù)生物操縱是利用生態(tài)系統(tǒng)食物鏈攝取原理和生物相生相克關(guān)系,通過改變水體的生物群落結(jié)構(gòu)來達到改善水質(zhì)、恢復生態(tài)平衡的目的。其實現(xiàn)途徑有兩種:放養(yǎng)濾食性魚類吞藻,或放養(yǎng)肉食性魚類以減少以浮游動物為食的魚

9、類數(shù)量,從而壯大浮游動物種群。通過控制兇猛魚類及放養(yǎng)捕食浮游生物的濾食性魚類鰱、鳙來直接控制藍藻水華的生物操縱方法,取得良好的效果。32.2生物控制技術(shù)2.2.1水生植物修復法多種高等水生植物能夠有效地吸收水中氮磷等污染物質(zhì),抑制藻類的繁殖。水生植物可分為挺水植物、浮葉植物、沉水植物和漂浮植物。南京莫愁湖通過種植蓮藕,年產(chǎn)蓮藕25萬kg,帶出的氮有60多,t磷達1 t多,浮萍在1個月內(nèi)能將污水中的磷去除90%。北京動物園水體通過種植荷花、水葫蘆及蘆葦?shù)人参?明顯提高了水體的透明度和溶解氧,抑制了藻類的生長繁殖,還能帶來一定經(jīng)濟效益。4利用水生高等植物組建人工復合植被在富營養(yǎng)化水體治理中具有

10、獨特優(yōu)勢,但要注意防止大型植物的過量生長,應及時收割,避免其腐爛。2.2.2水生動物修復法水生動物是以游離細菌、浮游藻類、有機碎屑等為食,通過營養(yǎng)鏈進行控制,能夠在一定程度上調(diào)控景觀水體的水質(zhì)。水生動物包括浮游動物、游泳動物和底棲動物。通過定期對游泳動物和底棲動物進行打撈,可以防止其過量繁殖造成的內(nèi)源污染,同時也將已轉(zhuǎn)化成生物有機體的有機質(zhì)和氮磷等營養(yǎng)鹽從水體中徹底輸出。武漢東湖富營養(yǎng)化水體中引入50 g/m3的鰱或鳙,使微囊藻水華得到有效抑制。5揚州海德公園人工湖、新城河等景觀水體內(nèi)放養(yǎng)了白鯰,螺螄等能濾食浮游藻類和有機碎屑的水生動物,用它們攝食水中浮游藻類,同時還能分泌一些促絮凝物質(zhì),使湖

11、水中懸浮物質(zhì)絮凝,使景觀水體透明度提高,改善了公園內(nèi)水體水質(zhì)。2.2.3微生物凈化技術(shù)景觀水體中污染物高效降解菌很少,補充有益微生物和促進其生長的營養(yǎng)劑可加速水體中污染物的降解,也有助于加快底泥中污染物的分解轉(zhuǎn)化。62.2.4投菌法采用投加菌種方法進行景觀水體的生物修復近年來成為國內(nèi)外研究的熱點,在日本、韓國、澳大利亞等應用較多。人工選育培養(yǎng)出的光合細菌、硝化細菌等復合高效微生物,能夠有效去除氮、磷營養(yǎng)元素和有機污染物,抑制藻類生長,增加水體溶解氧,改善水質(zhì)。7目前較為成熟的投菌技術(shù)有美國CBS公司開發(fā)研制的CBS技術(shù)和日本琉球大學教授比嘉照夫先生開發(fā)的EM技術(shù)。2.2.5生物激活法生物激活法

12、是通過向水體中投加生物促生劑來刺激土著微生物的迅速繁殖,增強水體的自凈能力。主要有以下幾種投加方式:投加微生物營養(yǎng)鹽、投加電子受體與共代謝基質(zhì)、投加表面活性劑。8通過純天然物質(zhì)制成的生物激活劑Bio OxidatorTM(Bo,Nutra ComplexTM(Nc對上海植物園蘭室和牡丹園湖水進行修復,結(jié)果表明, Bo和Nc對水體COD、BOD、TP、濁度等均有顯著的去除效果,并可顯著提高水中DO。92.2.6水生微生物修復技術(shù)水生微生物修復技術(shù)包括生物接觸氧化法、曝氣生物濾池和膜生物反應器等,其中以生物接觸氧化法和曝氣生物濾池運用廣泛。10以沸石和煤渣為主要基質(zhì),從土著微生物中篩選馴化優(yōu)勢菌群

13、掛膜于基質(zhì)內(nèi)構(gòu)建復合生態(tài)床修復哈爾濱太陽島天鵝湖富營養(yǎng)化景觀水體,結(jié)果表明:優(yōu)勢菌群使系統(tǒng)很好完成對氮的循環(huán)去除,且優(yōu)勢菌群強化系統(tǒng)離子交換去除率及消化去除率延程均顯著提高。采用A/O一體式懸浮曝氣生物濾池處理蘇州園林景觀水,COD、NH3-N、TN和TP的去除率分別為56%左右、90%以上、40%左右和接近30%,出水濁度低于2NTU。112.3生態(tài)控制技術(shù)2.3.1生態(tài)穩(wěn)定塘穩(wěn)定塘是經(jīng)過人工適當修整,設(shè)圍堤和防滲層的污水池塘,主要依靠自然凈化功能使污水得到凈化。12采用生態(tài)礫石接觸氧化/穩(wěn)定塘處理微污染景觀水,COD、濁度、TN、TP和藍綠藻的去除率分別為56% 68%、80·6

14、%左右、44·8% 48·3%、24·6% 31·4%和85%左右。13穩(wěn)定塘運行成本低,但占地面積大,處理周期長,適于附近有天然池塘可以利用的景觀水體。此外,穩(wěn)定塘內(nèi)也可種植水生植物、放養(yǎng)水生動物以形成多級食物鏈,組成復合的生態(tài)系統(tǒng)。2.3.2“生態(tài)島”修復法生態(tài)島法就是往景觀水體中投入臨時性的人工設(shè)施來改善、創(chuàng)造一個完整的生態(tài)系統(tǒng),利用厭氧微生物、好氧微生物以及微小動物、植物等組成的生態(tài)系統(tǒng)將有機物進行強化分解,最終成為簡單的含C、N、P等無機物,達到凈化水質(zhì)的目的。14目前植物浮島技術(shù)已成功應用于滇池草海水域生態(tài)修復工程,建設(shè)了植物浮島生態(tài)區(qū)78畝

15、,用毛竹或水竹制成框架,其底部用聚乙烯網(wǎng)兜住的圍欄形成植物載體,其上種植匍匐莖草本植物如鳳眼蓮等,挺水植物主要為狹葉香蒲、蘆葦及風車草等藤本植物,具有植物根系密實、抗風浪能力強、凈水作用明顯、景觀效果好、維護管理方便等特點。152.4人工濕地系統(tǒng)人工濕地是由人工建造和控制運行的與沼澤地類似的地面,將污水、污泥有控制地投配到經(jīng)人工建造的濕地上,污水與污泥在沿一定方向流動的過程中,主要利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學、生物三重協(xié)同作用,對污水、污泥進行處理的一種技術(shù)。其作用機理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉(zhuǎn)化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養(yǎng)分吸收及各類動物的作

16、用。濕地系統(tǒng)成熟后,微生物在基質(zhì)表面和植物根系大量生長而形成生物膜。水流經(jīng)生物膜時,大量顆粒物被基質(zhì)和植物根系阻擋截留。16水體中大部分有機物質(zhì)最終被異養(yǎng)微生物轉(zhuǎn)化為生物體及CO2和H2O,新生的有機體最終通過基質(zhì)的定期更換從系統(tǒng)中去除。同時由于植物根系對氧的傳遞釋放使根系周圍形成連續(xù)的好氧、缺氧和厭氧狀態(tài),相當于許多串聯(lián)或并聯(lián)的A2/O處理單元,既保證大分子有機物的去除,而且使廢水中的氮、磷在被植物和微生物作為營養(yǎng)成分直接吸收的同時還可以通過硝化、反硝化作用及微生物對磷的過量積累、基質(zhì)對磷的吸收作用將其從廢水中去除。最后濕地基質(zhì)的定期更換或栽種植物的收割使污染物最終從系統(tǒng)中去除。人工濕地系統(tǒng)不僅對懸浮物、氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)有著良好的去除效果,也直接或間接抑制藻類的生長,有著良好的除藻效果。況琪軍等進行中試試驗表明,人工濕地系統(tǒng)的除藻效果可達97·96% (9月份,最低時亦可達72·69% (3月份,春、夏、秋季的除藻率基本相近,分別為86·83%、89·18%和85·08%,冬季為74%。17景觀水體的主要污染物質(zhì)為有機物及氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì),人工濕地在針對有機物質(zhì)進行有效去除的同時,也可以達到脫氮除磷的