富营养化景观水体的生物修复技术

1、富营养化景观水体的生物修复技术摘要:近年来,在城市绿地、公园建设和居住小区的建设中,人工湖泊、景观池塘及景观水池大量应用成为城市建设不可或缺的组成部分。然而,城市景观水体多为封闭、半封闭水体,其应用遭遇到水质保持与水量平衡两方面的难题,水体的富营养化成为水质保持的主要问题。治理富营养化水体的传统方法有机械过滤、气浮除藻、疏浚底泥、引水稀释等物理措施,以及投放有絮凝、杀藻、除臭等作用的化学措施。这些方法均存在投资大、维护成本高、不利于水体生态系统的健康发展等负面影响,不适宜应用于景观水体。生态技术以生态学理论为基础,改善水生生物的生存环境,优化水生生物群落,提高水生态系统的自净能力,维持水生态系

2、统的稳定健康发展,是治理富营养化景观水体的有效途径。本文主要对富营养化景观水体的生物修复技术做一综述关键词:富营养化景观水体生物修复技术水生植物动物微生物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.景观水体的情况近年来,随着社会的不断发展和人们生活条件的不断改善,景观水已经融入了人们的生活,日益关注以水景为主题的小区、园林、城镇等建设。然而,由于污染导致一些景观水的水质已开始发生变化,湖水正在变黑发臭,某些湖泊还出现了观赏鱼大量死亡的现象, 公园、风景点等的大小湖泊、河道由于其大多为静止或流动性差的封闭缓流水体。水体周围的污染物和尘土等由于风力、雨水或人为因素会大量进入,污染物经长时间的累积,导致这些水体混浊,藻类大量繁殖,水质较差,水色深绿。水体的富营养化成为景观水体亟待解决的问题。景观水体的水质

8、维护主要是控制水体中COD、BOD、TN、TP等污染物的含量及藻类等的生长(使其不过度繁殖,保持水体的清澈、洁净,而景观水体的修复是针对已受污染的水体如何恢复正常功能。1任何修复技术必须在可行性研究基础上进行选择,主要考虑的问题包括:技术的有效性;水环境被修复的程度;投资和成本,以及可能的替代方案的有效性与成本比较等。生物修复的方法是一种比较理想的修复方法。22.生物修复技术综述2.1生物操纵控藻技术生物操纵是利用生态系统食物链摄取原理和生物相生相克关系,通过改变水体的生物群落结构来达到改善水质、恢复生态平衡的目的。其实现途径有两种:放养滤食性鱼类吞藻,或放养肉食性鱼类以减少以浮游动物为食的鱼

9、类数量,从而壮大浮游动物种群。通过控制凶猛鱼类及放养捕食浮游生物的滤食性鱼类鲢、鳙来直接控制蓝藻水华的生物操纵方法,取得良好的效果。32.2生物控制技术2.2.1水生植物修复法多种高等水生植物能够有效地吸收水中氮磷等污染物质,抑制藻类的繁殖。水生植物可分为挺水植物、浮叶植物、沉水植物和漂浮植物。南京莫愁湖通过种植莲藕,年产莲藕25万kg,带出的氮有60多,t磷达1 t多,浮萍在1个月内能将污水中的磷去除90%。北京动物园水体通过种植荷花、水葫芦及芦苇等水生植物,明显提高了水体的透明度和溶解氧,抑制了藻类的生长繁殖,还能带来一定经济效益。4利用水生高等植物组建人工复合植被在富营养化水体治理中具有

10、独特优势,但要注意防止大型植物的过量生长,应及时收割,避免其腐烂。2.2.2水生动物修复法水生动物是以游离细菌、浮游藻类、有机碎屑等为食,通过营养链进行控制,能够在一定程度上调控景观水体的水质。水生动物包括浮游动物、游泳动物和底栖动物。通过定期对游泳动物和底栖动物进行打捞,可以防止其过量繁殖造成的内源污染,同时也将已转化成生物有机体的有机质和氮磷等营养盐从水体中彻底输出。武汉东湖富营养化水体中引入50 g/m3的鲢或鳙,使微囊藻水华得到有效抑制。5扬州海德公园人工湖、新城河等景观水体内放养了白鲶,螺蛳等能滤食浮游藻类和有机碎屑的水生动物,用它们摄食水中浮游藻类,同时还能分泌一些促絮凝物质,使湖

11、水中悬浮物质絮凝,使景观水体透明度提高,改善了公园内水体水质。2.2.3微生物净化技术景观水体中污染物高效降解菌很少,补充有益微生物和促进其生长的营养剂可加速水体中污染物的降解,也有助于加快底泥中污染物的分解转化。62.2.4投菌法采用投加菌种方法进行景观水体的生物修复近年来成为国内外研究的热点,在日本、韩国、澳大利亚等应用较多。人工选育培养出的光合细菌、硝化细菌等复合高效微生物,能够有效去除氮、磷营养元素和有机污染物,抑制藻类生长,增加水体溶解氧,改善水质。7目前较为成熟的投菌技术有美国CBS公司开发研制的CBS技术和日本琉球大学教授比嘉照夫先生开发的EM技术。2.2.5生物激活法生物激活法

12、是通过向水体中投加生物促生剂来刺激土著微生物的迅速繁殖,增强水体的自净能力。主要有以下几种投加方式:投加微生物营养盐、投加电子受体与共代谢基质、投加表面活性剂。8通过纯天然物质制成的生物激活剂Bio OxidatorTM(Bo,Nutra ComplexTM(Nc对上海植物园兰室和牡丹园湖水进行修复,结果表明, Bo和Nc对水体COD、BOD、TP、浊度等均有显著的去除效果,并可显著提高水中DO。92.2.6水生微生物修复技术水生微生物修复技术包括生物接触氧化法、曝气生物滤池和膜生物反应器等,其中以生物接触氧化法和曝气生物滤池运用广泛。10以沸石和煤渣为主要基质,从土著微生物中筛选驯化优势菌群

13、挂膜于基质内构建复合生态床修复哈尔滨太阳岛天鹅湖富营养化景观水体,结果表明:优势菌群使系统很好完成对氮的循环去除,且优势菌群强化系统离子交换去除率及消化去除率延程均显著提高。采用A/O一体式悬浮曝气生物滤池处理苏州园林景观水,COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别为56%左右、90%以上、40%左右和接近30%,出水浊度低于2NTU。112.3生态控制技术2.3.1生态稳定塘稳定塘是经过人工适当修整,设围堤和防渗层的污水池塘,主要依靠自然净化功能使污水得到净化。12采用生态砾石接触氧化/稳定塘处理微污染景观水,COD、浊度、TN、TP和蓝绿藻的去除率分别为56% 68%、80·6

14、%左右、44·8% 48·3%、24·6% 31·4%和85%左右。13稳定塘运行成本低,但占地面积大,处理周期长,适于附近有天然池塘可以利用的景观水体。此外,稳定塘内也可种植水生植物、放养水生动物以形成多级食物链,组成复合的生态系统。2.3.2“生态岛”修复法生态岛法就是往景观水体中投入临时性的人工设施来改善、创造一个完整的生态系统,利用厌氧微生物、好氧微生物以及微小动物、植物等组成的生态系统将有机物进行强化分解,最终成为简单的含C、N、P等无机物,达到净化水质的目的。14目前植物浮岛技术已成功应用于滇池草海水域生态修复工程,建设了植物浮岛生态区78亩

15、,用毛竹或水竹制成框架,其底部用聚乙烯网兜住的围栏形成植物载体,其上种植匍匐茎草本植物如凤眼莲等,挺水植物主要为狭叶香蒲、芦苇及风车草等藤本植物,具有植物根系密实、抗风浪能力强、净水作用明显、景观效果好、维护管理方便等特点。152.4人工湿地系统人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面,将污水、污泥有控制地投配到经人工建造的湿地上,污水与污泥在沿一定方向流动的过程中,主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用,对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作

16、用。湿地系统成熟后,微生物在基质表面和植物根系大量生长而形成生物膜。水流经生物膜时,大量颗粒物被基质和植物根系阻挡截留。16水体中大部分有机物质最终被异养微生物转化为生物体及CO2和H2O,新生的有机体最终通过基质的定期更换从系统中去除。同时由于植物根系对氧的传递释放使根系周围形成连续的好氧、缺氧和厌氧状态,相当于许多串联或并联的A2/O处理单元,既保证大分子有机物的去除,而且使废水中的氮、磷在被植物和微生物作为营养成分直接吸收的同时还可以通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累、基质对磷的吸收作用将其从废水中去除。最后湿地基质的定期更换或栽种植物的收割使污染物最终从系统中去除。人工湿地系统不仅对悬浮物、氮、磷等营养物质有着良好的去除效果,也直接或间接抑制藻类的生长,有着良好的除藻效果。况琪军等进行中试试验表明,人工湿地系统的除藻效果可达97·96% (9月份,最低时亦可达72·69% (3月份,春、夏、秋季的除藻率基本相近,分别为86·83%、89·18%和85·08%,冬季为74%。17景观水体的主要污染物质为有机物及氮、磷等营养物质,人工湿地在针对有机物质进行有效去除的同时,也可以达到脱氮除磷的