胡舒馨,薄國柱華北理工大學(xué)建筑工程學(xué)院,河北唐山 063000
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生物組合浮床治理景觀水系富營養(yǎng)化技術(shù)研究
胡舒馨,薄國柱
華北理工大學(xué)建筑工程學(xué)院,河北唐山063000
摘要本課題旨研究生物組合浮床治理景觀水系富營養(yǎng)化的技術(shù)。本研究采取“浮床水上花卉+濾食性動(dòng)物”組成的生物組合浮床,經(jīng)過試驗(yàn)研究,浮床上栽培空心菜、美人蕉,濾食性動(dòng)物選用鰱魚組成的模擬生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水體中的總氮總磷的去除效果最優(yōu)。此技術(shù)不僅可以凈化水質(zhì)、改善景觀,還具有一定的經(jīng)濟(jì)效益,在河流、湖泊等富營養(yǎng)化水域都具有廣泛的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞生物組合浮床;濾食性動(dòng)物;總氮;總磷
人工生物組合浮床技術(shù)是人工把高等水生植物或改良的陸生植物,通過植物根部的吸收、吸附作用,削減富營養(yǎng)化水體中的氮、磷及有機(jī)物質(zhì),以浮床作為載體,種植到富營養(yǎng)化水體的水面,從而達(dá)到凈化水質(zhì)的效果,同時(shí)又可營造水上景觀[1]。盡管目前人工生物組合浮床的提法并不多見,但從這一概念出發(fā),如“生物浮島”[2]、“生物浮床”[3]“人工浮島”[4]“浮島無土栽培”[4-6]等概念都屬于這一范疇。
本結(jié)構(gòu)采用濕式有框浮床,用PVC管作為框架。床體為聚苯乙烯板材料,每個(gè)浮床邊長2m~3m。浮床整體由U型鐵釘、竹片和軟繩及植物栽種孔穴的浮床模板組成。浮床兩端用鍍鋅管打樁,用繩子拴于樁上即可。材料為1.5cm厚的平整泡沫板,每5cm打孔,用來扦插植物。使用的浮床基質(zhì)選為海綿或椰子纖維。采用球形填料與框架結(jié)構(gòu)組合。選用的植物材料為美人蕉、空心菜、水芹菜、菖蒲。選用的濾食性動(dòng)物材料為鰱魚、鳙魚。
2.1不同花卉植物的培育與篩選
本研究共栽培了4種植物,其中花卉類1種:美人蕉;蔬菜類2種:空心菜、水芹菜;其它類1種:菖蒲。
通過分別對(duì)浮床栽培植物對(duì)TN、TP的去除率的研究,得到以下結(jié)果:美人蕉:84.23%、82.34%;菖蒲:84.5%、77.4%;空心菜:81.23%、71.24%;水芹菜:82.75%、94.73%
從以上數(shù)據(jù)可以看出,這些浮床植物對(duì)TN、TP都有很好的去除效果,故初步確定所使用的浮床栽培植物為空心菜、美人蕉。
2.2.1鰱魚和鳙魚對(duì)總氮的去除效果
根據(jù)對(duì)此試驗(yàn)水體的TN濃度變化繪制曲線。見圖1、
圖1 單一鰱魚和鳙魚對(duì)總氮的去除效果
圖2 單一鰱魚和鳙魚對(duì)總鱗的去除效果
由圖表分析可以看出,鰱魚和鳙魚對(duì)水體中氮的去除都有一定的效果。由圖表對(duì)比可知,濾食性魚類鰱魚對(duì)總氮的去除效果要明顯高于鳙魚。
2.2.2鰱魚和鳙魚對(duì)總磷的去除效果
每經(jīng)過一定時(shí)間,測(cè)定試驗(yàn)裝置中的水體TP,根據(jù)各數(shù)據(jù)繪制實(shí)驗(yàn)水體TP的濃度變化曲線。
由圖表可以看出,鰱魚和鳙魚對(duì)水體中TP的去除都有一定的效果,且濾食性魚類鰱魚對(duì)總磷的去除效果要稍高于鳙魚。
綜上所述,通過對(duì)總氮總磷去除效果的研究,初步確定所使用的濾食性魚類為鰱魚。
2.3不同花卉植物品種和濾食性動(dòng)物的組合與調(diào)整
根據(jù)以上的初步研究,所使用的浮床栽培植物為空心菜、美人蕉,下面需對(duì)不同花卉植物品種和濾食性魚類進(jìn)行研究與調(diào)整,以達(dá)到治理水系的最佳效果。
研究對(duì)象組合如下:S3:空心菜&鰱魚;S4:美人蕉&鰱魚。
在室內(nèi)2個(gè)玻璃缸中放入勻質(zhì)陰干泥土來測(cè)定其氮、磷有機(jī)質(zhì)含量,注入一定體積的南湖生態(tài)水樣,作為模擬水生生態(tài)系統(tǒng)。在此系統(tǒng)S3、S4中,均放入一定質(zhì)量的鰱魚,系統(tǒng)S3中放入一定質(zhì)量的空心菜,系統(tǒng)S4中放入一定質(zhì)量的美人蕉。通過為期兩個(gè)多月的研究,對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果記錄與整理如下:
由以下圖3、圖4可以看出,S3、S4組成的模擬生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水體中的總氮總磷均有一定的去除效果。比較來看,S3(即空心菜&鰱魚)組成的模擬生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水體中的總氮總磷的去除效果均優(yōu)于S4。
圖3 各模擬生態(tài)系統(tǒng)中水體總氮濃度的變化
圖4 各模擬生態(tài)系統(tǒng)中水體總磷濃度的變化
通過組成的模擬生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水體中總氮總磷去除效果數(shù)據(jù)的整理比較可以得到結(jié)論:
S3(即空心菜&鰱魚)組成的模擬生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水體中的總氮總磷的去除效果最優(yōu)。
大多數(shù)植物都可以直接從水或底泥中吸收氮、磷,因此,能對(duì)富營養(yǎng)化水體起到很好的修復(fù)效果。水生植物和濾食性魚類組成的小型生態(tài)系統(tǒng)能去除水體中N、P等營養(yǎng)物質(zhì),對(duì)富營養(yǎng)化水體都有良好的凈化效果,且效果更佳。
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中圖分類號(hào)Q-33
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A
文章編號(hào)1674-6708(2016)165-0172-02
基金項(xiàng)目:唐山市社會(huì)發(fā)展科研計(jì)劃項(xiàng)目(131302036)。
通訊作者:薄國柱,講師,碩士,華北理工大學(xué),研究方向?yàn)樗廴究刂萍爸卫怼?/p>
作者簡介:胡舒馨,華北理工大學(xué)建筑工程學(xué)院。