玻璃轻石在景观湖水体治理中的应用

李静 董翔 赵威 宋雨贤

中图分类号：x52DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2205-5640-7824

作者简介：李静（1991—），女，在职研究生，初级工程师，研究方向为化工机械、化学工程、水处理。

摘要：景观水体多为静止或流动性差的封闭水体，易污染，在运行过程中，水质会出现各种问题。因此，景观水的污染治理也开始受到关注和重视。玻璃轻石，作为一种多孔轻质的无机材料，是一种性能优越的环保型新材料，在水处理方面具有独特的优势。本文分析总结了玻璃轻石在景观湖水体治理中的应用方式，为玻璃轻石在景观水体治理中的应用提供参考。

关键词：玻璃轻石  景观湖  水体治理  生态修复

Application of Glass Pumice in Landscape Lake Water Treatment

LI Jing  DONG Xiang  ZHAO Wei  SONG Yuxian

（Huaian High Technology Institute of Lanzhou University， Huai'an， Jiangsu Province， 223100 China）

Abstract： Landscape water bodies are mostly static or closed water bodies with poor fluidity， which are easy to be polluted. In the process of operation， there will be various problems in water quality. Therefore， the pollution control of landscape water has also begun to receive attention and attention. Glass pumice， as a porous and light inorganic material， is a new environmental protection material with superior performance， which has unique advantages in water treatment. This paper analyzes and summarizes the application mode of glass pumice in landscape lake water treatment， and provides a reference for the application of glass pumice in landscape water treatment.

Key Words： Glass pumice; Landscape lake; Water management; Ecological restoration

1 概述

近年來，我国城市景观水体质量严重下降，水体污染成为一个突出的问题。目前我国超过90%的公园景观水体受到了污染，污染程度不一^[1]。景观水体多为静止或流动性差的封闭水体，与空气接触少，溶解氧不足，水体中大量有机污染物，这些都为藻类提供了一个理想的繁殖环境，导致水体富营养化严重，水质恶化，长时间的积累后会引起水体透明度变差、颜色发暗、蚊虫滋生，严重的可发展为黑臭水体，丧失景观功能。为保持景观湖水景功能，很多城市或地区的解决方式是定期换水，但是多次、大量换水的支出带来了经济压力，也浪费了水资源。从水体自身出发，从根本上解决污染问题，保证景观湖水质清洁、无污染，才能真正解决景观湖水体污染问题。基于低能耗、维护简单、无二次污染的原则，结合水处理领域的治污技术，实现水体自净，才能具有广阔的发展空间及应用前景。

2 玻璃轻石

玻璃轻石是将废玻璃破碎、研磨成粉末，通过添加不同的助剂，使其在高温焙烧过程中发泡膨胀后冷却，从而形成的一种多孔轻质的无机材料^[2]。按照孔径大小和密度高低的不同，分为不同规格型号。玻璃轻石具有质轻、多孔、强度高、吸水率高、性能稳定和防虫抑菌等特点，如图1所示。质轻是玻璃轻石的首要特性，因其含有大量微孔而具有很好的主动吸水能力和较大的持水量，其单体密度在0.2～0.8g/cm³，孔隙率为50%～90%，体积储水率为30%～80%，抗压强度为0.9～13MPa，且耐腐蚀、抗风化、不溶解，使用寿命长，玻璃轻石主要成分如表1所示。与同类产品如陶粒相比，玻璃轻石的强度和透气性更优，且使用寿命更长。

作为一种集储水、过滤、吸附和降解于一体的新型环保材料，可广泛应用于建筑节能、道路交通、水利设施、农田改造、园艺、土壤改良、水质净化、环境保护和海绵城市建设等领域。玻璃轻石内部和表面布有密集的连通孔隙，本身具有良好的吸附和过滤特性，并有一定的絮凝、沉淀和降解水体污染物的能力，因此将玻璃轻石应用于景观湖中水的净化和修复，具有较好的效果和优势。

玻璃轻石应用于水处理方面可通过以下3个方面原理进行应用。

第一，物理方面。不同粒径玻璃轻石配合使用可以将水中大部分的悬浮物筛滤掉。具体可分为筛滤、沉淀、萃取和离心分离等方式。

第二，化学方面。玻璃轻石含有氧化硅、氧化钙及少量氧化钠，可以调节水体的酸碱性，使有机物质絮凝沉淀去除。具体可分为中和法、絮凝、氧化还原、吸附、离子交换、电渗析、反渗透和电解等方式。

第三，生物方面。玻璃轻石为微生物的附着生长提供较大的表面积，是很好的生物挂膜材料，利用微生物的代谢作用降解水体中N、P等难以去除的物质^[3]。

目前玻璃轻石在水处理方面的工程应用有湖水净化工程、生态浮岛工程、雨水收集回用工程、生态绿化工程、生活污水处理、鱼缸水净化处理、生态湿地修复工程以及黑臭河水治理等^[4]。玻璃轻石与生态浮岛技术相结合，在生态浮岛设计和施工中以玻璃轻石作为主要种植层和浮力层，在净化水质的同时，还可促进了浮岛上水生植物根系的生长，并增加了水面的景观效果，美化了水面环境^[5]。应用场所包括：屋顶绿化、垂直绿化、生态浮岛、城市绿化、室内园艺、花卉专用基质、土壤改良和农田土壤修复等。

3景观湖水体分析

江苏一药业厂景观湖为人工开挖景观湖，占地面积为10亩，整体水域较前，平均水深1.2m，最深部分水深达1.8m。目前景观湖补水主要来源于雨水和地下水（用泵提升），由于景观湖补水来源较为单一，周边的柳树落叶、雨水夹杂草坪草屑对湖水具有一定的污染，景观湖底部鹅卵石积累灰尘和香樟枯叶，周围有部分青苔。同时湖水缺乏流动性，长时间后导致湖水浑浊，长有青苔，影响美观，甚至会产生异味。

景观湖沿岸边有土壤草皮植被，对雨水中夹带的污染物起到了一定的截流、吸附、过滤作用，使得入河雨水的污染物大大降低。景观湖内水体透明度较高，但相对清澈的水质反而给水绵之类的丝状藻及藻苔生长提供了条件，使得景观湖岸边的鹅卵石附着生长大量的水绵和藻苔，这些藻类的死亡反过来又对水体造成了污染，影响环境。

景观湖水体现状是由以下原因造成：一是水源水质问题。景观湖水源来自自然降水、地表水和地下水，其中地下水受一些有机碳源的污染，水质中N、P高，呈现富营养化;景观湖周边的柳树落叶、雨水夹杂草坪草屑对湖水具有一定的污染，景观湖底部鹅卵石积累灰尘和香樟枯叶，周围有部分青苔。二是湖水缺乏流动性。厂区景观湖由于只考虑了整体美观，而忽视了循环流动因素，导致景观湖经常出现“静止死水潭”，水体不流动一段时间后导致湖水浑浊，长有青苔，影响美观，甚至会产生异味。因周边环境复杂及外部污染源不可控的原因，使得景观湖四周汇集的雨水会把周围很多散落的生活垃圾、污水都溶解在内。雨水夹杂着整个外围的污染物流入湖内，造成了景观水二次污染^[6]。三是水体生态单一问题。厂区景观湖的结构与功能单一，水体生物多样性较低，湖水水体景观效果差;同时水体自净能力差，水环境的生态平衡无法保证。

此次治理是通过将玻璃轻石与沉水植物组合应用，利用玻璃轻石的滤水、吸附和生物降解功能，在景观湖水中形成稳定的生态系统，抑制水绵和藻苔的生长，提高水体含氧量和透明度，保证水体清澈透亮，不发生水华，水绵类、藻类得到有效抑制，水体景观功能得以保证。同时建立景观湖稳定生态系统，实现水体自净，维护水体水质，确保景观湖美化厂区环境。

4 治理过程

4.1 治理思路

对该景观湖水体进行水生态治理，以生态修复方式，搭建“水生植物种植沉水植物+玻璃轻石过滤器”生态自净系统。其中针对最突出的生态（单一）短缺问题，种植沉水植物是整个治理方案的关键部分，通过在景观湖中心区域种植一定数量的沉水植物，利用景观湖喷泉强化水体的流动性，部分沿岸种植浮水植物的手段，去除水体中的部分氨氮和TP，在一定程度上降低景观湖富营养化，从而达到提高水体含氧量和透明度的目的。通过沉水植物和浮水植物初步完善景观湖水体生态，适当时期投入底栖类水生动物，抑制水面和藻苔的生长^[7]，让景观湖水体建立初步的水生态系统。为了进一步保证水体的自净能力，通过投加玻璃轻石，作为增效技术保证水体水质清澈。作为景观湖的滤水材料，不仅会增强水体呼吸，也会为微生物的繁殖和生存提供条件，在玻璃轻石表面形成藻菌共生体，从而对污染物进行分解^[8]。

4.2 治理方法

1. 初階段：通过在景观湖中心区域种植沉水植物，部分沿岸种植浮水植物的手段来完善景观湖水体生态。沉水植物是指植株全部或大部分沉没于水下的植物，它是“水下森林”的生产者。沉水植物在进行光合作用时，会释放出大量氧气，为生物提供营养，而营养物质可以在这个生物群落中进行良好的循环，因此，沉水植物又被形象地称为水下森林。沉水植物是水体生态系统中的重要组成部分，是水体生物多样性维持的基础^[9]，本次治理中沉水植物选择以改良四季常绿矮型苦草为主，并配以冬夏季沉水植物。

1. 治理阶段：通过对景观湖水体投放有益微生物消除水体污染、去除有害藻类和鹅卵石上的附着物。利用玻璃轻石的多孔吸附性及优异的生物相容性，将吸附了有益生物菌的玻璃轻石铺设在景观湖中心区域。进水后2～3d左右，玻璃轻石上已附着生长一层褐色的活性生物膜，这也使得原本浑浊的补水得到净化，有效地提水了水体透明度，又为沉水植物移栽后的缓苗及生长提供了有利条件。水体变得清澈透明的同时，也消除了水体原来的藻腥味。同时针对水体流动性不足及溶解氧含量低的问题，通过增设景观增氧喷泉设备——浮力喷泉式曝气机来增加流通性、提高溶解氧含量及增加景观性，达到实用及美观兼并的效果。
2. 巩固和维持阶段：玻璃轻石由于其具有丰富的孔道结构，是一种良好的微生物载体，相比传统的过滤介质有诸多的优点。水体经过玻璃轻石，水中大部分悬浮固体污染物被截留在玻璃轻石表面上，细小的污物及其他浮动的有机物被截留在玻璃轻石层内部。经多级过滤处理以后，通过玻璃轻石表面复杂的藻菌共生体，从而对污染物进行高效分解，达到高效分解水体中微污染物的作用  ^[10]。

4.3 实施过程及维护

首先，对景观湖水进行抽排，使得水位降低至20cm以便回填种植土。通过回填种植土，从而为沉水植物提供种植条件，回土坡度是根据景观池边坡实际情况回填，回土厚度平均约18cm。其次，回填结束后在景观湖两边深水区域铺撒玻璃轻石50m?，铺撒厚度平均约7cm，铺撒面积约720㎡。铺撒结束后开始进水，将回填土全部淹没，保持水位最深处约90cm，最浅处约10cm。然后，在景观池进水的同时，投加300kg生物抑藻剂。最后，种植矮化苦草，种植密度约100株/㎡。种植前需要用有益微生物底质改良剂，中和底泥，稳定pH值。矮化苦草整个植株沉入水中，具有发达的通气组织，在水下弱光的条件下也能正常生长发育，其生命力强、生长迅速，净化效果好。且有研究表明，在富营养条件下，苦草的生长依然良好，苦草的根系会吸收水中的氮、磷等元素，产生根系微生物，降解污染物质;同时在苦草生长过程中会分泌有机酸类物质，在水体中，与藻类形成营养竞争关系，从而抑制藻类的生长^[11]。

4.4 治理成果

通过治理后，景观湖水体透明度由最初的30cm提升到120cm，沉水植物矮化苦草已全部移栽成活，铺撒的玻璃轻石表面已附着生长了一层褐色的活性生物膜。由于矮化苦草到了生长繁殖期，随着沉水植物生物量的提高，对水体中N、P的吸收也会进一步的加强，随着系统的持续运行，沉水植物根系逐渐深入生长，净化水体作用不断显现，同时加上玻璃轻石对水体中营养物的吸收和降解，原本景观池出现的青苔和丝状藻都得到了有效抑制，效果明顯。整个系统中玻璃轻石与沉水植物共同起到净化水体、美化景观的作用^[12-13]。

5 结论及建议

对此景观湖水体的治理，通过玻璃轻石负载微生物形成的净化系统，微生物量大，运行稳定，处理效率高，处理成本低;通过搭载沉水植物，形成水下森林生态系统，达到多生态修复系统，使景观水体修复更加科学，景观湖水域水体不再出现青苔和丝状藻现象，且沉水植物保持常绿，水质长效维持稳定。整个修复工艺简单，运行维护成本低。治理后整个景观湖水体生态系统稳定平衡，日常只需在以下两个方面进行维护。

1. 应严禁向水体内投放垃圾杂物，以免对水体造成污染。该湖位于华东地区，其春季、秋季落叶较多，混入水体对水生态系统产生不利影响，需及时清捞，防止树叶、垃圾等长期漂浮在水面，影响水体的自然复氧功能，并且树叶等腐烂变质后会引起水质下降。
2. 沉水植物的养护需要日常维护。春季气温回升和雨季来临时，水生植物生长迅速，需去除有可能影响生态系统的野生杂草。夏秋季水生植物生长旺盛，对生长迅速植物及时抽稀，对超出水面的部分进行修剪。同时，检查有无病虫害，以人工防治为主，如剪除病虫叶等，避免污染水源和扩散于其他植物，加强对现有水生植物的保护力度。冬季维护主要是进行水面保洁，以保证水体水质和景观效果。

参 考 文 献

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