人工浮床畢業(yè)論文

1、人工浮床技術(shù)在我國的應(yīng)用研究鄧旻（寧河縣小薄中學(xué)）摘要:近年來,隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展,人類對水環(huán)境的破壞日益嚴(yán)重,全球出現(xiàn)水資源短缺的現(xiàn)象,如何有效利用水資源及將污廢水處理回用已經(jīng)成為擺在人們面前的頭等大事。傳統(tǒng)的物理、化學(xué)方法雖然理論基礎(chǔ)比較扎實(shí),但是在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)了不少的問題,如投資大、難操作、產(chǎn)生二次污染等。為了解決這些問題,人們將目光轉(zhuǎn)向了利用高等植物凈化污水。生態(tài)浮床技術(shù)作為其中一種生物處理技術(shù),已經(jīng)被越來越多地用于治理富營養(yǎng)化水體。生態(tài)浮床以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),通過植物根系的吸附和吸收作用,富集水中的n、p等元素,降解、富集其他有害無毒污染物,并以收獲植物體的形式將其搬離水體,從而達(dá)到治理

2、水體的目的,既保護(hù)了水生態(tài)環(huán)境,又帶來了一定的經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞:生態(tài)浮床; 植物; 富營養(yǎng); 干式浮床; 濕式浮床applica tion of ecolog ica l floa ting bed technologyren zhao- yang1 , deng chun- guang2(1. urban construction and environmental engineering college, chongqing university, chongqing 400044, china; 2.chongqing academy of environmental science,

3、chongqing 400020, china)abstract: in recent years, with industrial and agricultural development, human has increasingly caused serious environmentaldamages on water, leading to the global shortage ofwater. therefore, how to use water efficiently, how to treat and reuse sew2 age and waste water are p

4、 lacing in front of peop le, and have become a top p riority. although both traditional physics, chemistry have a solid theoretical foundation, there are a lot of p ractical app lications, such as great investment, difficulty of operation,secondary pollution. in order to solve these p roblems, peop

5、le turn attention to the use of higher p lants in purification of sewage.ecological floating bed technology as one of biological treatment technology has been used bymore and more peop le to treat eu2 trophic water, as the bed is capable of absorbingn, p and other elements in water by p lant roots,

6、and degrading other harmful pollutants. as long as the p lants are harvested so that these pollutants are moved out from the water body. it not only purifies the water and p rotects aquatic environment, but also brings a certain economic benefits.keywords: ecological floating bed; p lants; eutrophic

7、ation; dry floating bed; wet floating bed目錄：一、生態(tài)浮床的凈化作用原理。二、生態(tài)浮床技術(shù)國內(nèi)外研究動態(tài)。三、生態(tài)浮床技術(shù)的基本特點(diǎn)。四、生態(tài)浮床治理河湖水域污染的應(yīng)用前景。人工浮床又稱人工浮島、生態(tài)浮床(生態(tài)浮島）。自20年前德國bestman公司開發(fā)出第一個(gè)人工浮床之后，以日本為代表的國家和地區(qū)成功地將人工浮床應(yīng)用于地表水體的污染治理和生態(tài)修復(fù)。近年來，我國的人工浮床技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用正好處于快速發(fā)展時(shí)期。研究與應(yīng)用結(jié)果表明，在藻化嚴(yán)重的富營養(yǎng)化水體致力于修復(fù)過程中，采用人工浮床作為先鋒技術(shù)可以使得一部分水生動物得到自然恢復(fù)或在人工協(xié)助下恢復(fù)。人工浮床

8、類型多種多樣，通常按其功能主要分為消浪形、水質(zhì)凈化性和提供棲息地型三類，扶床的外觀形狀有正方形、三角形、長方形、圓形等多種。利用生態(tài)浮床（ecological floating bed）技術(shù)是以水生植物為主體，運(yùn)用無土栽培技術(shù)原理，以高分子材料等為載體和基質(zhì)，應(yīng)用物種間共生關(guān)系和充分利用水體空間生態(tài)位和營養(yǎng)生態(tài)位的原則，建立高效的人工生態(tài)系統(tǒng)，以削減水體中的污染負(fù)荷。其最大的優(yōu)點(diǎn)就是直接利用水體水面面積，不另外占地。人工浮床是一項(xiàng)由三項(xiàng)國家發(fā)明專利組成，我國擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的水環(huán)境治理與生態(tài)修復(fù)相兼顧的實(shí)用技術(shù)。其內(nèi)涵是運(yùn)用無土栽培技術(shù)原理，以高分子材料為載體和基質(zhì)，采用現(xiàn)代農(nóng)藝和生態(tài)工程

9、措施綜合集成的水面無土種植植物技術(shù)。采用該技術(shù)可將原來只能在陸地種植的草本陸生植物種植到自然水域水面，并能取得與陸地種植相仿甚至更高的收獲量與景觀效果。其對污染水體的治理與修復(fù)作用主要包括植物對氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的直接吸收利用和對有機(jī)污染物的促降作用；植物根系、浮床和基質(zhì)在吸附懸浮物的同時(shí)，為微生物和其它水生生物提供棲息、繁衍場所，兼可美化水域景觀。生態(tài)浮島是綠化技術(shù)與漂浮技術(shù)的結(jié)合體，一般由四個(gè)部分組成，即浮島框架、植物浮床、水下固定裝置以及水生植被?？蚣芸刹捎糜H自然的材料如竹、木條等，植物生長的浮體一般是由高分子輕質(zhì)材料制成，質(zhì)輕耐用，浮島上植物一般選擇各類適宜的陸生植物和濕生植物。一、生態(tài)

10、浮床的凈化作用原理。生態(tài)浮床的凈化作用原理：通過植物在生長過程中對水體中氮、磷等植物必需元素的吸收利用，及其植物根系和浮床、基質(zhì)等對水體中懸浮物的吸附作用，富集水體中的有害物質(zhì)，與此同時(shí)，植物根系釋出大量能降解有機(jī)物的分泌物，從而加速了有機(jī)污染物的分解，隨著部分水質(zhì)指標(biāo)的改善，尤其是溶解氧的大幅度增加，為好氧微生物的大量繁殖創(chuàng)造了條件，通過微生物對有機(jī)污染物、營養(yǎng)物的進(jìn)一步分解，使水質(zhì)得到進(jìn)一步改善，最終通過收獲植物體的形式，將氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)以及吸附積累在植物體內(nèi)和根系表面的污染物搬離水體，使水體中的污染物大幅度減少，水質(zhì)得到改善，從而為水生生物的生存、繁衍創(chuàng)造生態(tài)環(huán)境條件，為最終修復(fù)水生態(tài)

11、系統(tǒng)提供可能。一方面，表現(xiàn)在利用表面積很大的植物根系在水中形成濃密的網(wǎng)，吸附水體中大量的懸浮物，并逐漸在植物根系表面形成生物膜，膜中微生物吞噬和代謝水中的污染物成為無機(jī)物，使其成為植物的營養(yǎng)物質(zhì)，通過光合作用轉(zhuǎn)化為植物細(xì)胞的成分，促進(jìn)其生長，最后通過收割浮島植物和捕獲魚蝦減少水中營養(yǎng)鹽；另一方面，浮島通過遮擋陽光抑制藻類的光合作用，減少浮游植物生長量，通過接觸沉淀作用促使浮游植物沉降，有效防止“水華”發(fā)生，提高水體的透明度，其作用相對于前者更為明顯，同時(shí)浮島上的植物可供鳥類棲息，下部植物根系形成魚類和水生昆蟲生息環(huán)境。二、生態(tài)浮床技術(shù)國內(nèi)外研究動態(tài)。國際上治理修復(fù)污染水域的研究與技術(shù)發(fā)展趨勢：

12、在嚴(yán)格控制污染物排放總量、以最大限度地減少水體中污染物負(fù)荷量的基礎(chǔ)上，采用能達(dá)到標(biāo)本兼治，水體形成良性循環(huán)，使水域得以可持續(xù)發(fā)展的生物治理方法。而利用大生物（植物和動物）治理修復(fù)污染水域技術(shù)的研究和開發(fā)是主要方向。在治理有機(jī)污染為主的河流和湖泊富營養(yǎng)問題上，國內(nèi)外均己進(jìn)行了較長時(shí)間的研究與探索，在內(nèi)源污染的治理方面，可供直接選用的工程技術(shù)則較少。目前國內(nèi)外對河流和湖泊的內(nèi)源污染治理主要采用底泥疏浚、機(jī)械撈藻、化學(xué)殺藻、生化綜合除藻、人工種養(yǎng)水生植物、水產(chǎn)養(yǎng)殖等物理生態(tài)工程和生物調(diào)控等治理措施。但實(shí)施物理生態(tài)工程不但耗資巨大，大規(guī)模實(shí)施可能會對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響。20世紀(jì)70年代起，有些國家和

13、地區(qū)研究采用在富營養(yǎng)化湖泊中放養(yǎng)鳳眼蓮等漂浮植物和鏈鏞魚等魚類以抑制富營養(yǎng)化現(xiàn)象的產(chǎn)生，取得了較好效果。但由于種種原因，上述技術(shù)基本上未能直接應(yīng)用于較大規(guī)模的湖泊富營養(yǎng)化治理之中。主要原因如大多數(shù)適宜應(yīng)用的水生植物經(jīng)濟(jì)價(jià)值相對較低，加上容易過度繁殖和老化死亡及因收獲和處理其產(chǎn)品不易等等。近年，我國的一些科研工作者嘗試在原位生態(tài)條件下，亦即直接在河流和富營養(yǎng)湖泊水體中種植挺水和沉水植物等，以治理修復(fù)其水生態(tài)系統(tǒng)的可行性研究，取得了不少研究成果。生態(tài)浮床有凈化水質(zhì)、美化水面景觀、提供水生生物棲息空間及進(jìn)行環(huán)境教育等多種功能。其優(yōu)點(diǎn)如下：（1）浮島浮體可大可小，形狀變化多樣，易于制作和搬運(yùn)；（2）跟

14、人工濕地相比，植物更容易栽培；（3）無需專人管理，只需定期清理，大大減少人工和設(shè)備的投資，降低了維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)和設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用等。我國污染水域主要以有機(jī)污染為主，90%以上是因水體中n、p含量過高引起的水污染。河湖水污染實(shí)質(zhì)上是生態(tài)系統(tǒng)退化問題，必須以生態(tài)的理念、思路、方法來探索切實(shí)有效的河湖污染水域治理的新途徑。生態(tài)浮床的總體思路是：采用浮床陸生植物作為先鋒植物種植于河湖水面，通過其對湖水中p、n等營養(yǎng)鹽的吸收利用，大幅度減少水體中的過剩營養(yǎng)物，以控制浮游植物的過量繁衍，使水體透明度得到大幅度提高，水質(zhì)得到改善，從而為水生動植物的自然恢復(fù)、人工補(bǔ)種補(bǔ)養(yǎng)并保證其正常生育和繁衍營造一個(gè)良好的水環(huán)境條

15、件，使一部分水生動植物得以自然恢復(fù)，一部分得到補(bǔ)充，最終使水生態(tài)系統(tǒng)得到全面修復(fù)。三、生態(tài)浮床技術(shù)的基本特點(diǎn)。生態(tài)浮床技術(shù)是生態(tài)技術(shù)，無環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和二次污染，藉陸生植物的生物學(xué)特性治理水的有機(jī)污染，較易收獲，將植物體移出水體。創(chuàng)新的將陸生植物經(jīng)培馴引入水體種植，自1991年以來，在大型水庫、湖泊、河道、運(yùn)河等不同水域，成功地種植了46個(gè)科的130多種陸生植物，累積面積10余公頃。其中大面積單季水稻每公頃產(chǎn)量在8.5噸以上，最高可達(dá)10.07噸；黑人蕉、旱傘草等花卉比在陸地種植取得了更好的群體和景觀效果。利用陸生植物較強(qiáng)的對n、p營養(yǎng)鹽吸收和光合作用，去除水中n、p；無須施肥，病蟲害少，生物生產(chǎn)量

16、高。原位生態(tài)條件下的生態(tài)治理技術(shù)。實(shí)踐證明，在污染水體中種植一些耐污能力特別強(qiáng)，能在原位生態(tài)條件下正常生長，并輕易收獲高等植物，對水體起到很好凈化作用。利于不同生態(tài)條件和污染程度水體的針對性治理，采用不同品種、種植結(jié)構(gòu)等，做到定性設(shè)計(jì)和基本量化指標(biāo)的控制。陸生植物水上種植后，能形成較大生物量，特別是發(fā)達(dá)的根系，可吸附大量藻類等浮游生物，根系釋出能降解有機(jī)污染物的分泌物，加速污染物分解?？蓜?chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益和美化污染水體的水面景觀。供試植物可供途徑選擇，如水生蔬菜等。若采用不同花期的花卉組合，兼有美化景觀功能，即水面種花治理水污染。造價(jià)低、供試植物和浮床載體材料來源廣，結(jié)構(gòu)組裝方便，剛?cè)峒鎮(zhèn)?，較

17、好抗風(fēng)浪能力，載體可移動拼裝。四、生態(tài)浮床治理河湖水域污染的應(yīng)用前景。一項(xiàng)新的技術(shù)成果能否推廣應(yīng)用，將主要取決于該技術(shù)成果的創(chuàng)新性和實(shí)用性、應(yīng)用的必要性和前景、經(jīng)濟(jì)和社會及環(huán)境效益等幾個(gè)方面。1、采用浮床植物技術(shù)可直接富集導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的主因素p、n等營養(yǎng)物質(zhì)，并可通過收獲農(nóng)產(chǎn)品的形式將其搬離水體，使水質(zhì)狀況得到根本性改觀，從而為水生動植物群落的生存及繁衍營造一個(gè)良好的水體環(huán)境，繼而為水生生態(tài)系統(tǒng)的自然恢復(fù)提供條件保障。2、與以往采用的利用鳳眼蓮等漂浮植物凈化水質(zhì)方法相比較，使原來僅局限于利用其凈化水質(zhì)擴(kuò)展到凈化與利用相結(jié)合，亦即變原來有害于水體的營養(yǎng)物質(zhì)為具有實(shí)用價(jià)值的陸生植物的養(yǎng)分來源，

18、從而達(dá)到化害為利的目的，同時(shí)能克服漂浮植物因水份含量過高，不易收獲而引起任其自生自滅，乃至成為新的公害之不足。同時(shí)拓寬了凈化水質(zhì)的植物領(lǐng)域，為篩選和開發(fā)凈化效率更高、經(jīng)濟(jì)效益更好的植物種類開創(chuàng)了新途徑。3、與以往發(fā)達(dá)國家曾經(jīng)采用，目前我國的一些湖泊（如太湖和滇池等）也在嘗試的直接采用人工種植水生維管束植物進(jìn)行治理與生態(tài)修復(fù)相比較，在思路上有了根本性改進(jìn)，即首先利用陸生植物作為先鋒植物，并通過其對水體中的n、p等營養(yǎng)物的吸收利用，以大幅度減少乃至基本去除水體中的過量營養(yǎng)物以及其它有害物質(zhì)，使水質(zhì)得到較大改善，從而為水生動植物的生存營造一個(gè)良好的水體環(huán)境條件。這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于可以避免出現(xiàn)因湖泊的水

19、體透明度普遍較低，其中的沉水植物既使予以人工種植，也往往由于光照等生境條件難以保障其正常生育而死亡的現(xiàn)象。4、實(shí)施過程和后續(xù)效果不但能確保對人體健康和水生生物有安全保障，而且在治理過程中還能美化水域景觀，對水生生物的多樣性發(fā)展也能起到積極的促進(jìn)作用。同時(shí)，實(shí)施效果不但好于其它技術(shù)，且成本遠(yuǎn)低于物理生態(tài)工程，并及易進(jìn)行規(guī)?；⒛Ｊ交蜋C(jī)械化作業(yè)。5、展望。由于中國的人均耕地僅為世界人均占有量的三分之一左右，糧食存在潛在危機(jī)，而采用本技術(shù)治理富營養(yǎng)湖泊時(shí)，在選用糧食作物為植物材料的前提下，將在水質(zhì)得到凈化的同時(shí)收獲農(nóng)產(chǎn)品，且由于中國的污染水域中，90%以上是因水體中的n、p含量過高而引起的富營養(yǎng)化

20、造成的，因此生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品是有安全保障的。從其的綜合效果來看，它是至今最有效、最經(jīng)濟(jì)以及最符合可持續(xù)發(fā)展要求的技術(shù)之一。因此其應(yīng)用前景將十分廣闊。人工濕地和人工浮島的比較：待添加的隱藏文字內(nèi)容3人工浮島土地使用 需要使用大量土地，因?yàn)槲鬯仨氁詼\流及分散流的方式流遍濕地才達(dá)到凈化目的。人工浮島無需使用土地；可以直接置于任何水體上。表面區(qū)域在濕地中，暴露于水中的植物根莖為消除污染物所必需的微生物生長提供表面區(qū)域。每平米濕地的治污效果大大低于人工浮島。獨(dú)特的設(shè)計(jì)使人工浮島可以最大程度地為消除污染物所必需的微生物生長提供表面區(qū)域或棲息地。即使沒有植物，人工浮島也可以使微生物大量繁殖。另外，人工浮島還能夠

21、承重，因此在改善水質(zhì)的同時(shí)，它們也可以是公園、操場、多功能設(shè)施及其它公共場所。如再種植植物，浮島上微生物生長所需的表面區(qū)域?qū)⒓眲≡黾?。懸浮在水中的植物根系還可以提供大量的表面區(qū)域，這是在一般濕地中見不到的。建設(shè)/維護(hù)濕地需要最佳的水力設(shè)計(jì)和建設(shè)來分散水流。時(shí)間一長，就會出現(xiàn)淤塞，水只能通過狹窄的路線流動，因而影響整體效果。濕地需要定期清淤及重新種植植物等維護(hù)。它們的總體建設(shè)及維護(hù)成本遠(yuǎn)高于人工浮島，而且布設(shè)一塊濕地所花時(shí)間比人工浮島多達(dá)六倍。浮島只需要安裝極少部分的基礎(chǔ)設(shè)施，而且其維護(hù)過程極為簡單。因此，它們是低本高效的解決方案，可以在短短幾個(gè)月內(nèi)完成布設(shè)。植物種類在一般濕地上，只能種植水生植

22、物。人工浮島設(shè)計(jì)獨(dú)特，可以在上面同時(shí)種植水生植物和陸生植物。陸生植物生成的根系結(jié)構(gòu)更大，可以更高效的從水中移除養(yǎng)分。間接效益及美觀效益濕地需要大量的土地，而且在公共用途方面的附加效益極低，因此在人口稠密地區(qū)，濕地的使用成本日益高漲。由于人工是可以承重的浮島，它們還可以用于各種娛樂與商業(yè)目的，如公園、操場、浮動人行道以及浮動花園。成本/效率土地稀少、建設(shè)成本及維護(hù)需要等因素造成人工濕地成本效率較低。人工浮島的表現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過濕地，而且比其它任何成熟的水處理技術(shù)都更經(jīng)濟(jì)。生態(tài)島因具有凈化水質(zhì)、創(chuàng)造生物的生息空間、改善景觀、消波等綜合性功能,在水位波動大的水庫或因波浪的原因難以恢復(fù)岸邊水生植物帶的湖沼或是在有景觀要求的池塘等水域得到廣泛的應(yīng)用。由于該技術(shù)可以種植糧食蔬菜等農(nóng)作物,在有效治理富營養(yǎng)化的同時(shí)還能收獲農(nóng)產(chǎn)品,受到越來越多的重視和廣大專家學(xué)者的青睞。實(shí)施過程和后續(xù)效果不但能確保對人體健康和水生生物有安全保障,而且在治理過程中還能美化水域景觀,對水生生物的多樣性發(fā)展也能起到積極的促進(jìn)作用。同時(shí),實(shí)施效果不但好于其他技術(shù),且成本遠(yuǎn)低于物理生態(tài)工程,并適于進(jìn)行規(guī)?；⒛Ｊ交蜋C(jī)械化作業(yè),已成為21世紀(jì)我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)