济南玉清湖水库生物浮床技术应用与示范

谢敬斌（济南信源工程项目管理有限公司，山东济南250013）



济南玉清湖水库生物浮床技术应用与示范

谢敬斌
（济南信源工程项目管理有限公司，山东济南250013）

【摘要】主要研究利用无土栽培技术，以低密度材料作为漂浮载体，以高分子材料作为基质，将合适的植物直接种植到受污染的水体中，形成局部生物群落，利用植物生长过程中根系的吸附、吸收、转化、固定等作用，将水中的氮、磷及有害物质以转化为植物体的方式脱离水体，从而达到净化水质的目的。本文探讨了该技术在玉清湖水库的应用情况。

【关键词】济南市；玉清湖水库；生物浮床技术；水质净化

随着近年来济南市城镇化进程地加快，特别是“一城三区”规划格局的逐步形成，水资源供需矛盾突出、防洪排涝能力弱、地下水超采严重、地表水及地下水污染严重、生态用水严重不足、水生态功能退化等问题日益显现。为保障济南市防洪安全、供水安全、生态安全，保障市民的生活质量特别是饮用水安全，水利部决定将济南市定为全国首个水生态文明建设试点城市。在这期间，济南市将构建健康优美的水生态体系、安全集约的水供用体系、科学严格的水管理体系和先进特色的水文化体系，形成现代水利发展新格局。玉清湖水库是济南市重要的饮用水水源地，水库的水质安全将越来越受到关注。

最近几年，由于上游黄河来水的水质变化，济南市玉清湖水库出现了总氮超标现象，水库富营养化现象引起了关注。为了保证水库的水质，需要采取多种措施。利用生物措施对水质进行净化是一项成熟的行之有效的技术方案，也是最接近自然、不产生二次污染的方法。其中生物浮岛方法是利用无土栽培技术，以低密度材料作为漂浮载体，以高分子材料作为基质，将合适的植物直接种植到受污染的水体中，形成局部生物群落，利用植物生长过程中根系的吸附、吸收、转化、固定等作用，将水中的氮、磷及有害物质以转化为植物体的方式脱离水体，从而达到净化水质的目的。洗肾式水质净化系统是各种生物处理及物理方法的集成技术，可有效用于玉清湖水库水质净化处理项目中，对改善水质将起到积极作用。同时，还会产生相应的景观效益。

1　生物浮床技术提升水质的原理

水生植物的根系可以直接扎根于水中，这样直接利用根系来吸收水中的氮、磷等元素的营养物质，再加上光合作用的原理将转化成自身需要的物质，这便是自养过程，通过人为割去水面以上的部分茎叶来实现富营养化水体的水质提升。

水生植物的根系深入水中，可以发展侧根，并带动局部水域的微生物群落，使之构成局部附着载体，可很好的使污染物杂物或者氮、磷营养物质等有效附着，这样对水中的污染源有一个很好的净化作用。

水生植物在水中生长，利用光合作用，可适当提高水中的溶解氧浓度；水生植物于水面上生长，必然可以阻挡一部分太阳光射入水面，这便抑制了藻类物质的光合作用，在一定程度上延缓了“水华”现象的发生。

2　水生植物选择的原则

生物浮床所种植的水生植物是水质提升成败的关键，所种植物应满足以下原则。

1）耐污能力强。大多数植物对一些污染的特性逆境具有一定的适应能力和耐受能力，并且会产生一些可遗传的抗性，但不同植物的耐污能力明显不同且有较大差异，所以，应选择适应能力更强的耐污植物。

2）净化能力强。净化能力与耐污能力是水质提升中水生植被的两大重要指标，一方面要考虑水生植物的数量，另一方面考虑水生植物内污染物的浓度。

3）根茎叶等器官发达。植物在水中生长状况，即根茎叶茂密程度与水中富营养化物质吸收吸附成正比，根系发达的水生植物具备高分泌的功能，有利于水中微生物群落形成，有利于降解与污物絮凝作用，根茎叶的发达有利于微生物生命力保持旺盛并且絮凝作用增强。

4）尽量不选择外来物种。选择本土植物有利于植物适应能力并且不容易引发外来物种入侵引发的二次污染。

5）经济观赏价值高。选择经济观赏价值高的水生植物有利于形成一个生物浮岛的价值体系，提高观赏价值与经济价值。

6）重视种间搭配。为了经济观赏价值高，为了多种植物之间的优势种与种间竞争，两种植物之间的相互作用，如两种物种之间的生存环境的竞争，如水，氧气等；成熟的植物花叶会释放化学物质影响其他植物的正常生长；还有不同植物的生长期不一样，有的花喜暖，有的喜冷，为了保持水中氮元素等营养物质的去除率，合理的选择植物并进行合理的搭配是极其有必要的。

3　玉清湖水库生物浮床构建

本项目选用生物浮床整体为矩形结构样式，尺寸2m×5m，浮体材料为采用PVC硬质发泡塑料球体作为浮体材料，直径约为10cm，20g左右，中间有直径约为3cm的通孔。

3.1浮床的框架

本项目采用的是柔性结构。柔性结构没有周围框架，采用单个小的附体相互串联而成为大的浮体。项目浮床周围共3层浮球，高度约30cm，用两层浮球作为防浪墙，防浪墙高20cm左右，床体中间每隔20cm左右都有一排浮球作为骨架支撑，以增加浮力，床板下面是PVC热水管作为穿绳固定的装置，在本项目中，足可以保证沿绳子方向拉力而不被拉断（约可承受2t拉力）。本项目设计采用400g/m2、每延米纵向、横向拉伸屈服力大于30kN的塑料土工格栅，以利于植物的栽种。该浮床具有上下两层土工格栅，将浮球包裹在中间形成柔性浮床，浮体和土工格栅的连接采用塑料螺栓加压条进行连接。该柔性浮床的特点是，迎接水面的波浪时，柔性浮球材料和土工格栅具有一定的抗弯性，所以浮床床板具备一定程度的抗弯性，不仅可以消除一部分风浪，而且浮床板的弹性形变可以消除波浪带来的横向作用力。

3.2浮床植物

植物是人工浮岛系统中最主要的组成部分。在水生生态系统中，水生植物作为主要的初级生产者，固定和转化太阳能并向其它组分提供能量，使整个系统得以运转。它在改善水域生态条件，优化水域环境，在为水生动物提供栖息生存、繁衍生殖、索饵育肥、逃避敌害的场所方面起着重要的作用。本项目采用的水生植物为芦苇、空心莲子草和香蒲。

4　初步试验效果及结论

济南市玉清湖水库作为国家一级饮用水水源地，本身引水水质相对洁净，再通过水生植物的预处理，进一步降低了水厂的原水处理成本。该技术的应用与示范为生物法治理富营养化水体，包括水源水的预处理奠定了坚实的基础，具有一定的推广价值。与传统物理法，化学法相比，生物浮床法一样具有见效快的特点，同时不会对周边的环境如居民的居住环境、土壤环境等产生二次污染。同时生物浮岛风光电遥测系统的安装也兼顾了浮床的景观功能，可以更轻易的被人们接受。

在试验期间，通过实验室采集水样化验得出，实验区域水体总含氮量随着浮床水生植物的生长在缓慢减少。因此可以初步得出在水源水库中进行生物浮床技术应用，是减少水中氮含量，减轻当地自来水厂治水成本，保护国家饮用水水源地、保障市民的饮水安全，以提高水库湿地的景观效果的重要方法之一。

（责任编辑赵其芬）

作者简介：谢敬斌（1988—），男，助理工程师

收稿日期：2015-10-20

【中图分类号】TV213.4

【文献标识码】B

【文章编号】1009-6159（2016）-02-0061-02