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人工水草

 一种天然水体原位水质改善技术

人工水草-藻菌生物膜技术简介
 
       水生植被的恢复与重建是提高和改善富营养水体环境质量的重要手段之一,但由于较高营养水平导致水体透明度过低,光补偿点不能正常维持光合作用,是制约水生植被重建的关键因子。在较高营养水平条件下,寻求一种较快提高水体透明度,以至提高光补偿点的技术,对水生植被的重建和改善水体景观质量有着十分重要意义。人工水草正是基于此种目的研发的一种原位水质改善技术。
人工水草简介
      人工水草是对现有的多孔高分子材料进行改性、比选、优化而成,如图 1。多孔材料除了具有很大的比表面积外,还带有正负表面离子。材料来源丰富,价
格低廉,环境安全性好。
      它是一种原位水质改善技术,尤其适合富营养湖泊水质的改善。对富营养水体进行的小、中试结果表明:水质改善效果显著,见效时间短,布放人工水草一周左右,水体透明度显著提高,水体叶绿素水平显著降低,水体景观质量得到明显改善。人工水草生产、布放及使用全过程,安全性好;其生产原材料来源丰富,价格低廉,生产、布放及维护都很简单,可以说是免维护。布放后不需要再额外追加任何维护管理费用。其主要技术指标如下:
      1、显著提高水体透明度,抑制藻类水华发生,水体透明度增加 50~120cm,叶绿素下降 40-80%;
      2、CODMn降低 20~50%;
      3、TP 降低 20~40%;
      4、TN 降低 20~40%。
特点
      1、人工水草-藻菌生物膜技术是一种可以应用于富营养水体水质改善的原位净化技术,不需要任何动力和能源,具较好的生态安全性;
      2、富营养水体中布设人工水草可以明显抑制水体中藻类的生长,遏制或者消除“水华”,从而迅速提高水体的透明度,改善水体景观质量;
      3、该技术可以在不降低水体营养水平的情况下,在较短的时间内显著提高富营养水体透明度,为富营养水体水生植被恢复与重建营造一个适宜的理化环境;
      4.形成系列化产品后,可以通过其他一些人工辅助设施,增强水体景观效果;
      5.其生产材料来源广泛,且具有成本低廉,操作简单、免维护等特点,应用范围广泛,如湖泊、水库、河流、鱼塘、喷泉等,具有良好的市场前景和推广应用价值;
      6、人工水草技术应用于富营养水体水质改善属国内首创;
      7、其净化效果明显优于国外进口同类产品(AquaMats),且销售价格仅为其1/2~2/3。
图 1、人工水草示意图
 
人工水草改善水质效果
 模拟试验
      所用水箱为玻璃材质,规格为长×u23485X×u39640X=1.0m×1.0m×1.2m(实际使用容积为1.0m3),试验结果见下图。试验期间,水体透明度显著提高(试验组清澈见底,透明度>85cm),叶绿素水平明显降低(最低达到<1μg/L),消除 “水华”(图2~3);水体溶解氧>4mgL,其对CODMn、TN和TP也有一定削减的作用(图 4~7),但是试验水体仍然处于严重富营养状态 (TP -0.30~ 0.91mg/L、 TN- 1.25~
4.57mg/L),营养水平足以支撑水体中藻类大量生长所需,目前人工水草抑制藻类生长的机理尚不清楚,有待进一步深入研究。
 
  中试试验
       中试试验在天然水体,武汉市汉阳区过富营养化湖泊-月湖围隔中进行,围隔规格为:5m×5m×1.3m。中试结果表明:布设人工水草的围隔中,透明度在第 6 天左右就可以从 6cm提高到 60cm,第 15 天时提高至 120cm左右;而对照中透明度的变化不明显,见图 9。人工水草的布设可以降低水体CODMn,并且对TN和TP也有一定的削减作用,见图 10、11、12。
专利
      授权专利:一种污水原位净化装置,专利号:ZL 2003 2 0115653.1。
      受理专利:一种人造水草,申请号:200310111287.7 
      一种抑制藻类繁殖的装置,申请号:200310111558.9 
      迅速提高水体透明度的方法及其装置,申请号:200410060864.9 

治理工程中的实际应用
上海市嘉定区小浜河、西浜河治理工程
      治理后水体TN、TP、BOD5、CODMn等重要指标均有明显下降,而水体溶解氧水平明显上升 。CODMn的去除率为 83%,BOD5 的去处率为 92%。溶解氧最高达到了3mg/l。
上海市宝山区向阳河治理工程
 
 
水质变化情况
 
  采样日期(年/月) 水温℃ pH  溶解氧(mg/L) CODCr (mg/L) CODMn (mg/L) BOD5 (mg/L) TP (mg/L) 氨氮(mg/L)
治理前 04/12 12.0 7.2   0.6 94 14.7 28.1  1.5  16.2
  05/01  10.0 7.7 0.5 103 16.4 30.8 1.4 17.4
  平均 11.0 7.5 0.6 97.5 15.5 29.4 1.4  16.8
治理后 06/01 10.0 8.1 3.6  55 11.9 18.7 0.61 6.35