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        濟(jì)南玉清湖水庫生物浮床技術(shù)應(yīng)用與示范

        2016-04-08 14:44:44謝敬斌濟(jì)南信源工程項目管理有限公司山東濟(jì)南250013
        山東水利 2016年2期

        謝敬斌(濟(jì)南信源工程項目管理有限公司,山東濟(jì)南250013)

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        濟(jì)南玉清湖水庫生物浮床技術(shù)應(yīng)用與示范

        謝敬斌
        (濟(jì)南信源工程項目管理有限公司,山東濟(jì)南250013)

        【摘要】主要研究利用無土栽培技術(shù),以低密度材料作為漂浮載體,以高分子材料作為基質(zhì),將合適的植物直接種植到受污染的水體中,形成局部生物群落,利用植物生長過程中根系的吸附、吸收、轉(zhuǎn)化、固定等作用,將水中的氮、磷及有害物質(zhì)以轉(zhuǎn)化為植物體的方式脫離水體,從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。本文探討了該技術(shù)在玉清湖水庫的應(yīng)用情況。

        【關(guān)鍵詞】濟(jì)南市;玉清湖水庫;生物浮床技術(shù);水質(zhì)凈化

        隨著近年來濟(jì)南市城鎮(zhèn)化進(jìn)程地加快,特別是“一城三區(qū)”規(guī)劃格局的逐步形成,水資源供需矛盾突出、防洪排澇能力弱、地下水超采嚴(yán)重、地表水及地下水污染嚴(yán)重、生態(tài)用水嚴(yán)重不足、水生態(tài)功能退化等問題日益顯現(xiàn)。為保障濟(jì)南市防洪安全、供水安全、生態(tài)安全,保障市民的生活質(zhì)量特別是飲用水安全,水利部決定將濟(jì)南市定為全國首個水生態(tài)文明建設(shè)試點城市。在這期間,濟(jì)南市將構(gòu)建健康優(yōu)美的水生態(tài)體系、安全集約的水供用體系、科學(xué)嚴(yán)格的水管理體系和先進(jìn)特色的水文化體系,形成現(xiàn)代水利發(fā)展新格局。玉清湖水庫是濟(jì)南市重要的飲用水水源地,水庫的水質(zhì)安全將越來越受到關(guān)注。

        最近幾年,由于上游黃河來水的水質(zhì)變化,濟(jì)南市玉清湖水庫出現(xiàn)了總氮超標(biāo)現(xiàn)象,水庫富營養(yǎng)化現(xiàn)象引起了關(guān)注。為了保證水庫的水質(zhì),需要采取多種措施。利用生物措施對水質(zhì)進(jìn)行凈化是一項成熟的行之有效的技術(shù)方案,也是最接近自然、不產(chǎn)生二次污染的方法。其中生物浮島方法是利用無土栽培技術(shù),以低密度材料作為漂浮載體,以高分子材料作為基質(zhì),將合適的植物直接種植到受污染的水體中,形成局部生物群落,利用植物生長過程中根系的吸附、吸收、轉(zhuǎn)化、固定等作用,將水中的氮、磷及有害物質(zhì)以轉(zhuǎn)化為植物體的方式脫離水體,從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。洗腎式水質(zhì)凈化系統(tǒng)是各種生物處理及物理方法的集成技術(shù),可有效用于玉清湖水庫水質(zhì)凈化處理項目中,對改善水質(zhì)將起到積極作用。同時,還會產(chǎn)生相應(yīng)的景觀效益。

        1 生物浮床技術(shù)提升水質(zhì)的原理

        水生植物的根系可以直接扎根于水中,這樣直接利用根系來吸收水中的氮、磷等元素的營養(yǎng)物質(zhì),再加上光合作用的原理將轉(zhuǎn)化成自身需要的物質(zhì),這便是自養(yǎng)過程,通過人為割去水面以上的部分莖葉來實現(xiàn)富營養(yǎng)化水體的水質(zhì)提升。

        水生植物的根系深入水中,可以發(fā)展側(cè)根,并帶動局部水域的微生物群落,使之構(gòu)成局部附著載體,可很好的使污染物雜物或者氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)等有效附著,這樣對水中的污染源有一個很好的凈化作用。

        水生植物在水中生長,利用光合作用,可適當(dāng)提高水中的溶解氧濃度;水生植物于水面上生長,必然可以阻擋一部分太陽光射入水面,這便抑制了藻類物質(zhì)的光合作用,在一定程度上延緩了“水華”現(xiàn)象的發(fā)生。

        2 水生植物選擇的原則

        生物浮床所種植的水生植物是水質(zhì)提升成敗的關(guān)鍵,所種植物應(yīng)滿足以下原則。

        1)耐污能力強(qiáng)。大多數(shù)植物對一些污染的特性逆境具有一定的適應(yīng)能力和耐受能力,并且會產(chǎn)生一些可遺傳的抗性,但不同植物的耐污能力明顯不同且有較大差異,所以,應(yīng)選擇適應(yīng)能力更強(qiáng)的耐污植物。

        2)凈化能力強(qiáng)。凈化能力與耐污能力是水質(zhì)提升中水生植被的兩大重要指標(biāo),一方面要考慮水生植物的數(shù)量,另一方面考慮水生植物內(nèi)污染物的濃度。

        3)根莖葉等器官發(fā)達(dá)。植物在水中生長狀況,即根莖葉茂密程度與水中富營養(yǎng)化物質(zhì)吸收吸附成正比,根系發(fā)達(dá)的水生植物具備高分泌的功能,有利于水中微生物群落形成,有利于降解與污物絮凝作用,根莖葉的發(fā)達(dá)有利于微生物生命力保持旺盛并且絮凝作用增強(qiáng)。

        4)盡量不選擇外來物種。選擇本土植物有利于植物適應(yīng)能力并且不容易引發(fā)外來物種入侵引發(fā)的二次污染。

        5)經(jīng)濟(jì)觀賞價值高。選擇經(jīng)濟(jì)觀賞價值高的水生植物有利于形成一個生物浮島的價值體系,提高觀賞價值與經(jīng)濟(jì)價值。

        6)重視種間搭配。為了經(jīng)濟(jì)觀賞價值高,為了多種植物之間的優(yōu)勢種與種間競爭,兩種植物之間的相互作用,如兩種物種之間的生存環(huán)境的競爭,如水,氧氣等;成熟的植物花葉會釋放化學(xué)物質(zhì)影響其他植物的正常生長;還有不同植物的生長期不一樣,有的花喜暖,有的喜冷,為了保持水中氮元素等營養(yǎng)物質(zhì)的去除率,合理的選擇植物并進(jìn)行合理的搭配是極其有必要的。

        3 玉清湖水庫生物浮床構(gòu)建

        本項目選用生物浮床整體為矩形結(jié)構(gòu)樣式,尺寸2m×5m,浮體材料為采用PVC硬質(zhì)發(fā)泡塑料球體作為浮體材料,直徑約為10cm,20g左右,中間有直徑約為3cm的通孔。

        3.1浮床的框架

        本項目采用的是柔性結(jié)構(gòu)。柔性結(jié)構(gòu)沒有周圍框架,采用單個小的附體相互串聯(lián)而成為大的浮體。項目浮床周圍共3層浮球,高度約30cm,用兩層浮球作為防浪墻,防浪墻高20cm左右,床體中間每隔20cm左右都有一排浮球作為骨架支撐,以增加浮力,床板下面是PVC熱水管作為穿繩固定的裝置,在本項目中,足可以保證沿繩子方向拉力而不被拉斷(約可承受2t拉力)。本項目設(shè)計采用400g/m2、每延米縱向、橫向拉伸屈服力大于30kN的塑料土工格柵,以利于植物的栽種。該浮床具有上下兩層土工格柵,將浮球包裹在中間形成柔性浮床,浮體和土工格柵的連接采用塑料螺栓加壓條進(jìn)行連接。該柔性浮床的特點是,迎接水面的波浪時,柔性浮球材料和土工格柵具有一定的抗彎性,所以浮床床板具備一定程度的抗彎性,不僅可以消除一部分風(fēng)浪,而且浮床板的彈性形變可以消除波浪帶來的橫向作用力。

        3.2浮床植物

        植物是人工浮島系統(tǒng)中最主要的組成部分。在水生生態(tài)系統(tǒng)中,水生植物作為主要的初級生產(chǎn)者,固定和轉(zhuǎn)化太陽能并向其它組分提供能量,使整個系統(tǒng)得以運轉(zhuǎn)。它在改善水域生態(tài)條件,優(yōu)化水域環(huán)境,在為水生動物提供棲息生存、繁衍生殖、索餌育肥、逃避敵害的場所方面起著重要的作用。本項目采用的水生植物為蘆葦、空心蓮子草和香蒲。

        4 初步試驗效果及結(jié)論

        濟(jì)南市玉清湖水庫作為國家一級飲用水水源地,本身引水水質(zhì)相對潔凈,再通過水生植物的預(yù)處理,進(jìn)一步降低了水廠的原水處理成本。該技術(shù)的應(yīng)用與示范為生物法治理富營養(yǎng)化水體,包括水源水的預(yù)處理奠定了堅實的基礎(chǔ),具有一定的推廣價值。與傳統(tǒng)物理法,化學(xué)法相比,生物浮床法一樣具有見效快的特點,同時不會對周邊的環(huán)境如居民的居住環(huán)境、土壤環(huán)境等產(chǎn)生二次污染。同時生物浮島風(fēng)光電遙測系統(tǒng)的安裝也兼顧了浮床的景觀功能,可以更輕易的被人們接受。

        在試驗期間,通過實驗室采集水樣化驗得出,實驗區(qū)域水體總含氮量隨著浮床水生植物的生長在緩慢減少。因此可以初步得出在水源水庫中進(jìn)行生物浮床技術(shù)應(yīng)用,是減少水中氮含量,減輕當(dāng)?shù)刈詠硭畯S治水成本,保護(hù)國家飲用水水源地、保障市民的飲水安全,以提高水庫濕地的景觀效果的重要方法之一。

        (責(zé)任編輯趙其芬)

        作者簡介:謝敬斌(1988—),男,助理工程師

        收稿日期:2015-10-20

        【中圖分類號】TV213.4

        【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B

        【文章編號】1009-6159(2016)-02-0061-02

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