王傳勝　吳智弘　朱敏　萬小瓊

摘要：指出了環(huán)境生態(tài)工程采用生態(tài)學(xué)理論，強調(diào)將環(huán)境問題于系統(tǒng)內(nèi)解決，使受污染的環(huán)境能夠適時與周邊的大自然友好和諧地融為一體，注重經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的高度統(tǒng)一，已經(jīng)逐步發(fā)展為最受歡迎的修復(fù)水體的技術(shù)之一。鳳眼蓮是修復(fù)污染湖泊的良好先鋒植物，但其易泛濫成災(zāi)和含水量甚高的特性限制了人們對其大規(guī)模的使用。本著環(huán)境生態(tài)工程的理念，建立了鳳眼蓮動態(tài)模塊化的浮床裝置，利用風(fēng)能為浮床裝置提供電能，結(jié)合裝置內(nèi)的螺旋槳動力結(jié)構(gòu)使浮床移動，通過旋轉(zhuǎn)吊臂滑輪和底部尼龍網(wǎng)結(jié)構(gòu)使鳳眼蓮機械化原位去水。此設(shè)計在實現(xiàn)低廉、高效治理水體富營養(yǎng)化和重金屬等污染問題的同時，也有效解決了鳳眼蓮可能泛濫成災(zāi)的隱患，達(dá)到生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和景觀效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

關(guān)鍵詞：鳳眼蓮；模塊化控制；原位去水；生態(tài)修復(fù)

中圖分類號：X2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：16749944（2014）08022703

[FL（2K2]

1引言

鳳眼蓮（Eichhornia crassipes），又稱水葫蘆，因去污能力強、能同時超積累多種重金屬，且生長迅速、生物量大、生態(tài)適應(yīng)能力較強等特點，通常被作為修復(fù)污染湖泊的先鋒植物。由于鳳眼蓮繁殖速度過快易致使水體惡化，且其含水量大和體積大，導(dǎo)致打撈困難，不易處理。本著整體、循環(huán)、自生的理念，采用環(huán)境生態(tài)工程的方法，對鳳眼蓮治理湖泊污染過程中的景觀擺放、動態(tài)去除水體富營養(yǎng)化和重金屬污染、有效的機械化原位去水進行設(shè)計，為低成本治理湖泊污染提供科學(xué)依據(jù)。

2鳳眼蓮動態(tài)模塊化的浮床裝置介紹

結(jié)合生態(tài)學(xué)原理，根據(jù)物質(zhì)守恒和能量守恒定律，實現(xiàn)任何單項和部分技術(shù)都無法比擬的系統(tǒng)集成功能[1]，將富營養(yǎng)化水體污染治理的技術(shù)進行完善整合，見圖1。整體以浮床裝置為單元，包括鳳眼蓮生態(tài)種植區(qū)、中間的人工操作臺、懸浮造浪曝氣設(shè)備、風(fēng)機發(fā)電設(shè)備4個部分組成。

在三個角的區(qū)域布置鳳眼蓮，通過外圍的隔欄和底部尼龍網(wǎng)防止其擴散生長。中間為人工操縱臺，上面有旋轉(zhuǎn)吊臂滑輪結(jié)構(gòu)以便提升吊繩對鳳眼蓮進行原位去水。浮床三邊，待鳳眼蓮成熟期到后，長滿整個浮床，通過中間的旋轉(zhuǎn)吊臂滑輪結(jié)構(gòu)把尼龍網(wǎng)拉起，并晾在操作臺或距水面20cm以上位置大約2d，使其原位去水。通過原位去水后的鳳眼蓮體積減少，收集后既可以進行種植經(jīng)濟林，或作為生物質(zhì)能源，也可以進行發(fā)酵供周圍工廠發(fā)電。在整個生態(tài)修復(fù)水體污染中能源循環(huán)再生，清潔使用，將生態(tài)效益和經(jīng)濟效益最大化。

3動態(tài)模塊化裝置的優(yōu)越性

與傳統(tǒng)的鳳眼蓮種植與治理技術(shù)相比，該動態(tài)浮床生態(tài)工程技術(shù)特殊之處在于底部有螺旋槳動力結(jié)構(gòu)，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備轉(zhuǎn)換風(fēng)能為電能，儲蓄在蓄電池組中。每隔一段時間電能帶動螺旋槳進行旋轉(zhuǎn)帶動浮床運動，利于大面積去除水體中的污染物，見圖2。同時，底部的固定錨和連接鋼繩使動態(tài)的浮床不至于隨意浮動，有助于節(jié)省湖面空間，同時防止浮床之間的碰撞。

另外，浮床裝置的圍欄采用特殊材料制成，是一種以取之不盡用之不竭的空氣為來源的充氣式、（非）透光性、便于重復(fù)利用的不易腐爛的輕質(zhì)圍欄。模塊化種植鳳眼蓮不僅人工運行費用低，并且能夠有效限制鳳眼蓮的瘋漲，不會影響湖泊等水體中水生生物的生長。而且可以營造美麗的水上景觀，創(chuàng)造景觀效益和經(jīng)濟效益。

4氮磷和重金屬等污染物的高效去除

在缺氧條件下，厭氧微生物會通過厭氧發(fā)酵使有機物轉(zhuǎn)化為許多惡臭有害的中間產(chǎn)物，如硫化氫、甲烷、尸胺、亞硝酸鹽等1，危害水體中水生生物的生長。在氧氣充足的條件下，好氧微生物將有機物分解為二氧化碳（CO2）和水（2O），同時將那些毒性較大的硫化氫（2S）、亞硝酸鹽（NO2-）等物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒或低毒物質(zhì)，如硫酸鹽、硝酸鹽等。鳳眼蓮?fù)ǔ１挥米髦参镄迯?fù)污染水體的先鋒植物，在p值、溫度、溶氧等合適的條件下，鳳眼蓮根系發(fā)達(dá)、耐污能力強，對N、P等污染物有比較明顯的吸收累積和分解作用，對水體N、P較其他幾種水生植物有更強的吸收能力，分別達(dá)到8309%和8030%[2]。其根部能同時蓄積Cu2+、Zn2+和Ni2+，且高于其它受試水生植物處理系統(tǒng)，是金屬離子的有效生物過濾器[3～6]。

動態(tài)模塊化生態(tài)凈化浮床在有效解決水體溶氧的同時，并利用清潔的自然能源轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)了高密度的鳳眼蓮種植養(yǎng)殖，有效阻止了其他水生生物侵入浮床裝置，并且可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)種養(yǎng)的鳳眼蓮數(shù)量。裝置底部的螺旋槳旋轉(zhuǎn)造浪，可以間接向水體曝氣，解決水體中溶氧問題，增加鳳眼蓮的吸收、凈化和積累氮磷以及重金屬等污染物的能力，從而達(dá)到高效去除氮磷和重金屬等污染物的凈化作用。endprint

摘要：指出了環(huán)境生態(tài)工程采用生態(tài)學(xué)理論，強調(diào)將環(huán)境問題于系統(tǒng)內(nèi)解決，使受污染的環(huán)境能夠適時與周邊的大自然友好和諧地融為一體，注重經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的高度統(tǒng)一，已經(jīng)逐步發(fā)展為最受歡迎的修復(fù)水體的技術(shù)之一。鳳眼蓮是修復(fù)污染湖泊的良好先鋒植物，但其易泛濫成災(zāi)和含水量甚高的特性限制了人們對其大規(guī)模的使用。本著環(huán)境生態(tài)工程的理念，建立了鳳眼蓮動態(tài)模塊化的浮床裝置，利用風(fēng)能為浮床裝置提供電能，結(jié)合裝置內(nèi)的螺旋槳動力結(jié)構(gòu)使浮床移動，通過旋轉(zhuǎn)吊臂滑輪和底部尼龍網(wǎng)結(jié)構(gòu)使鳳眼蓮機械化原位去水。此設(shè)計在實現(xiàn)低廉、高效治理水體富營養(yǎng)化和重金屬等污染問題的同時，也有效解決了鳳眼蓮可能泛濫成災(zāi)的隱患，達(dá)到生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和景觀效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

關(guān)鍵詞：鳳眼蓮；模塊化控制；原位去水；生態(tài)修復(fù)

中圖分類號：X2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：16749944（2014）08022703

[FL（2K2]

1引言

鳳眼蓮（Eichhornia crassipes），又稱水葫蘆，因去污能力強、能同時超積累多種重金屬，且生長迅速、生物量大、生態(tài)適應(yīng)能力較強等特點，通常被作為修復(fù)污染湖泊的先鋒植物。由于鳳眼蓮繁殖速度過快易致使水體惡化，且其含水量大和體積大，導(dǎo)致打撈困難，不易處理。本著整體、循環(huán)、自生的理念，采用環(huán)境生態(tài)工程的方法，對鳳眼蓮治理湖泊污染過程中的景觀擺放、動態(tài)去除水體富營養(yǎng)化和重金屬污染、有效的機械化原位去水進行設(shè)計，為低成本治理湖泊污染提供科學(xué)依據(jù)。

2鳳眼蓮動態(tài)模塊化的浮床裝置介紹

結(jié)合生態(tài)學(xué)原理，根據(jù)物質(zhì)守恒和能量守恒定律，實現(xiàn)任何單項和部分技術(shù)都無法比擬的系統(tǒng)集成功能[1]，將富營養(yǎng)化水體污染治理的技術(shù)進行完善整合，見圖1。整體以浮床裝置為單元，包括鳳眼蓮生態(tài)種植區(qū)、中間的人工操作臺、懸浮造浪曝氣設(shè)備、風(fēng)機發(fā)電設(shè)備4個部分組成。

在三個角的區(qū)域布置鳳眼蓮，通過外圍的隔欄和底部尼龍網(wǎng)防止其擴散生長。中間為人工操縱臺，上面有旋轉(zhuǎn)吊臂滑輪結(jié)構(gòu)以便提升吊繩對鳳眼蓮進行原位去水。浮床三邊，待鳳眼蓮成熟期到后，長滿整個浮床，通過中間的旋轉(zhuǎn)吊臂滑輪結(jié)構(gòu)把尼龍網(wǎng)拉起，并晾在操作臺或距水面20cm以上位置大約2d，使其原位去水。通過原位去水后的鳳眼蓮體積減少，收集后既可以進行種植經(jīng)濟林，或作為生物質(zhì)能源，也可以進行發(fā)酵供周圍工廠發(fā)電。在整個生態(tài)修復(fù)水體污染中能源循環(huán)再生，清潔使用，將生態(tài)效益和經(jīng)濟效益最大化。

3動態(tài)模塊化裝置的優(yōu)越性

與傳統(tǒng)的鳳眼蓮種植與治理技術(shù)相比，該動態(tài)浮床生態(tài)工程技術(shù)特殊之處在于底部有螺旋槳動力結(jié)構(gòu)，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備轉(zhuǎn)換風(fēng)能為電能，儲蓄在蓄電池組中。每隔一段時間電能帶動螺旋槳進行旋轉(zhuǎn)帶動浮床運動，利于大面積去除水體中的污染物，見圖2。同時，底部的固定錨和連接鋼繩使動態(tài)的浮床不至于隨意浮動，有助于節(jié)省湖面空間，同時防止浮床之間的碰撞。

另外，浮床裝置的圍欄采用特殊材料制成，是一種以取之不盡用之不竭的空氣為來源的充氣式、（非）透光性、便于重復(fù)利用的不易腐爛的輕質(zhì)圍欄。模塊化種植鳳眼蓮不僅人工運行費用低，并且能夠有效限制鳳眼蓮的瘋漲，不會影響湖泊等水體中水生生物的生長。而且可以營造美麗的水上景觀，創(chuàng)造景觀效益和經(jīng)濟效益。

4氮磷和重金屬等污染物的高效去除

在缺氧條件下，厭氧微生物會通過厭氧發(fā)酵使有機物轉(zhuǎn)化為許多惡臭有害的中間產(chǎn)物，如硫化氫、甲烷、尸胺、亞硝酸鹽等1，危害水體中水生生物的生長。在氧氣充足的條件下，好氧微生物將有機物分解為二氧化碳（CO2）和水（2O），同時將那些毒性較大的硫化氫（2S）、亞硝酸鹽（NO2-）等物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒或低毒物質(zhì)，如硫酸鹽、硝酸鹽等。鳳眼蓮?fù)ǔ１挥米髦参镄迯?fù)污染水體的先鋒植物，在p值、溫度、溶氧等合適的條件下，鳳眼蓮根系發(fā)達(dá)、耐污能力強，對N、P等污染物有比較明顯的吸收累積和分解作用，對水體N、P較其他幾種水生植物有更強的吸收能力，分別達(dá)到8309%和8030%[2]。其根部能同時蓄積Cu2+、Zn2+和Ni2+，且高于其它受試水生植物處理系統(tǒng)，是金屬離子的有效生物過濾器[3～6]。

動態(tài)模塊化生態(tài)凈化浮床在有效解決水體溶氧的同時，并利用清潔的自然能源轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)了高密度的鳳眼蓮種植養(yǎng)殖，有效阻止了其他水生生物侵入浮床裝置，并且可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)種養(yǎng)的鳳眼蓮數(shù)量。裝置底部的螺旋槳旋轉(zhuǎn)造浪，可以間接向水體曝氣，解決水體中溶氧問題，增加鳳眼蓮的吸收、凈化和積累氮磷以及重金屬等污染物的能力，從而達(dá)到高效去除氮磷和重金屬等污染物的凈化作用。endprint

摘要：指出了環(huán)境生態(tài)工程采用生態(tài)學(xué)理論，強調(diào)將環(huán)境問題于系統(tǒng)內(nèi)解決，使受污染的環(huán)境能夠適時與周邊的大自然友好和諧地融為一體，注重經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的高度統(tǒng)一，已經(jīng)逐步發(fā)展為最受歡迎的修復(fù)水體的技術(shù)之一。鳳眼蓮是修復(fù)污染湖泊的良好先鋒植物，但其易泛濫成災(zāi)和含水量甚高的特性限制了人們對其大規(guī)模的使用。本著環(huán)境生態(tài)工程的理念，建立了鳳眼蓮動態(tài)模塊化的浮床裝置，利用風(fēng)能為浮床裝置提供電能，結(jié)合裝置內(nèi)的螺旋槳動力結(jié)構(gòu)使浮床移動，通過旋轉(zhuǎn)吊臂滑輪和底部尼龍網(wǎng)結(jié)構(gòu)使鳳眼蓮機械化原位去水。此設(shè)計在實現(xiàn)低廉、高效治理水體富營養(yǎng)化和重金屬等污染問題的同時，也有效解決了鳳眼蓮可能泛濫成災(zāi)的隱患，達(dá)到生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和景觀效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

關(guān)鍵詞：鳳眼蓮；模塊化控制；原位去水；生態(tài)修復(fù)

中圖分類號：X2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：16749944（2014）08022703

[FL（2K2]

1引言

鳳眼蓮（Eichhornia crassipes），又稱水葫蘆，因去污能力強、能同時超積累多種重金屬，且生長迅速、生物量大、生態(tài)適應(yīng)能力較強等特點，通常被作為修復(fù)污染湖泊的先鋒植物。由于鳳眼蓮繁殖速度過快易致使水體惡化，且其含水量大和體積大，導(dǎo)致打撈困難，不易處理。本著整體、循環(huán)、自生的理念，采用環(huán)境生態(tài)工程的方法，對鳳眼蓮治理湖泊污染過程中的景觀擺放、動態(tài)去除水體富營養(yǎng)化和重金屬污染、有效的機械化原位去水進行設(shè)計，為低成本治理湖泊污染提供科學(xué)依據(jù)。

2鳳眼蓮動態(tài)模塊化的浮床裝置介紹

結(jié)合生態(tài)學(xué)原理，根據(jù)物質(zhì)守恒和能量守恒定律，實現(xiàn)任何單項和部分技術(shù)都無法比擬的系統(tǒng)集成功能[1]，將富營養(yǎng)化水體污染治理的技術(shù)進行完善整合，見圖1。整體以浮床裝置為單元，包括鳳眼蓮生態(tài)種植區(qū)、中間的人工操作臺、懸浮造浪曝氣設(shè)備、風(fēng)機發(fā)電設(shè)備4個部分組成。

在三個角的區(qū)域布置鳳眼蓮，通過外圍的隔欄和底部尼龍網(wǎng)防止其擴散生長。中間為人工操縱臺，上面有旋轉(zhuǎn)吊臂滑輪結(jié)構(gòu)以便提升吊繩對鳳眼蓮進行原位去水。浮床三邊，待鳳眼蓮成熟期到后，長滿整個浮床，通過中間的旋轉(zhuǎn)吊臂滑輪結(jié)構(gòu)把尼龍網(wǎng)拉起，并晾在操作臺或距水面20cm以上位置大約2d，使其原位去水。通過原位去水后的鳳眼蓮體積減少，收集后既可以進行種植經(jīng)濟林，或作為生物質(zhì)能源，也可以進行發(fā)酵供周圍工廠發(fā)電。在整個生態(tài)修復(fù)水體污染中能源循環(huán)再生，清潔使用，將生態(tài)效益和經(jīng)濟效益最大化。

3動態(tài)模塊化裝置的優(yōu)越性

與傳統(tǒng)的鳳眼蓮種植與治理技術(shù)相比，該動態(tài)浮床生態(tài)工程技術(shù)特殊之處在于底部有螺旋槳動力結(jié)構(gòu)，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備轉(zhuǎn)換風(fēng)能為電能，儲蓄在蓄電池組中。每隔一段時間電能帶動螺旋槳進行旋轉(zhuǎn)帶動浮床運動，利于大面積去除水體中的污染物，見圖2。同時，底部的固定錨和連接鋼繩使動態(tài)的浮床不至于隨意浮動，有助于節(jié)省湖面空間，同時防止浮床之間的碰撞。

另外，浮床裝置的圍欄采用特殊材料制成，是一種以取之不盡用之不竭的空氣為來源的充氣式、（非）透光性、便于重復(fù)利用的不易腐爛的輕質(zhì)圍欄。模塊化種植鳳眼蓮不僅人工運行費用低，并且能夠有效限制鳳眼蓮的瘋漲，不會影響湖泊等水體中水生生物的生長。而且可以營造美麗的水上景觀，創(chuàng)造景觀效益和經(jīng)濟效益。

4氮磷和重金屬等污染物的高效去除

在缺氧條件下，厭氧微生物會通過厭氧發(fā)酵使有機物轉(zhuǎn)化為許多惡臭有害的中間產(chǎn)物，如硫化氫、甲烷、尸胺、亞硝酸鹽等1，危害水體中水生生物的生長。在氧氣充足的條件下，好氧微生物將有機物分解為二氧化碳（CO2）和水（2O），同時將那些毒性較大的硫化氫（2S）、亞硝酸鹽（NO2-）等物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒或低毒物質(zhì)，如硫酸鹽、硝酸鹽等。鳳眼蓮?fù)ǔ１挥米髦参镄迯?fù)污染水體的先鋒植物，在p值、溫度、溶氧等合適的條件下，鳳眼蓮根系發(fā)達(dá)、耐污能力強，對N、P等污染物有比較明顯的吸收累積和分解作用，對水體N、P較其他幾種水生植物有更強的吸收能力，分別達(dá)到8309%和8030%[2]。其根部能同時蓄積Cu2+、Zn2+和Ni2+，且高于其它受試水生植物處理系統(tǒng)，是金屬離子的有效生物過濾器[3～6]。

動態(tài)模塊化生態(tài)凈化浮床在有效解決水體溶氧的同時，并利用清潔的自然能源轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)了高密度的鳳眼蓮種植養(yǎng)殖，有效阻止了其他水生生物侵入浮床裝置，并且可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)種養(yǎng)的鳳眼蓮數(shù)量。裝置底部的螺旋槳旋轉(zhuǎn)造浪，可以間接向水體曝氣，解決水體中溶氧問題，增加鳳眼蓮的吸收、凈化和積累氮磷以及重金屬等污染物的能力，從而達(dá)到高效去除氮磷和重金屬等污染物的凈化作用。endprint