景观水体富营养化生化修复技术研究

景观水体富营养化生化修复技术研究
作者：王学文，贺裕鹏，邓国政，李世军
来源：《科技创新与生产力》 2013年第10期
王学文，贺裕鹏，邓国政，李世军
（中国辐射防护研究院，山西太原 030006）
摘要：利用水生植物对污水中氮磷营养物和有机物摄取去除功效，与经过筛选的对COD及特殊污染物质有很强降解能力的高效微生物菌群有机结合起来，共同形成复合的微生态系统，
通过利用人工浮岛固定生态系统，在实验室搭建景观水微循环处理模型，对太原市的景观水域
污染进行预防和治理提出基本处理工艺与技术参数。

关键词：景观水；富营养化；综合生化修复技术；浮岛种植技术；微曝气
中图分类号：X52 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2013.10.069
随着社会的不断发展和生活条件的不断改善，景观水已慢慢进入人们的生活。

人造景观水
给城市带来美丽的同时也带来不少问题。

景观水(池水、流水、跌水、喷水和涌水)大多为静止
或流动性差的封闭缓流水体，且一般水域面积相对小，所以水环境容量小、水体自净能力低[1]。

这样容易造成景观水体中氮、磷等营养物质富集，使藻类异常增殖，产生“水华”或“湖靛”，水体透明度下降，溶解氧降低，水质严重恶化，也就是城市景观水体富营养化。

如何改善富营
养化景观水体水质已成为迫切需要解决的一个难题。

1 材料与方法
1.1 试验材料
试验用水取自太原市部分景观水水体，所用试剂均为国产级分析纯。

1.2 试验方法
此实验主要包括以下几个方面内容，即太原市景观水水质调研与分析；高效微生物菌株验
证试验；微循环生态系统搭建及出水水质分析。

2 结果与讨论
2.1 太原市公园景观水域现状调查与分析
2.1.1 太原市景观水富营养化现状
作为太原市内大型湖泊之一的迎泽湖以及太原市动物园鸟岛景观水体等，由于种种原因污
染严重，富营养化问题突出，对市内环境质量产生了一定的影响。

同时伴随太原市“国家园林
城市”活动的深入进行与开展，各种公园、景观水体（如学府公园、汾河公园）建设也如雨后
春笋层出不穷，如何更有效的对这些新建景观水体的污染进行先期的预防与治理，未雨绸缪，
防患于未然，也是一个十分重要的问题。

表1主要以汾河公园太原段、晋阳湖、迎泽湖、动物
园和龙潭湖等景观水水质为参考，分析其富营养化现状。

2.1.2 结果与讨论
第70页表2利用综合营养状态指数法评价模型求出各景观水水质营养状态指数，由第70页表2可知，汾河太原段、动物园属于中度富营养化，迎泽湖属于轻度富营养化，晋阳湖和龙潭湖属于中营养化，可见有不同程度的富营养化。

2.2 高效微生物菌株在动物园景观水中的试验
目前已经筛选出用于污水处理的高效微生物菌株20多株，主要包括硝化细菌、光合细菌、酵母菌、青霉菌等，对污水中不同污染物质都具有极强的去除能力，以同步硝化反硝化青霉菌为基础，和其他高效菌株按一定比例投加到试验水体中，同时配合种植芦苇、荷花和刚毛藻，培养定量时间后分别测定对TN，TP，COD的去除效果，具体见表3。

由表3可以看出，以具有异养硝化和好氧反硝化特性的青霉菌和光合菌、脱磷菌搭配，对试验水中TN，TP，COD的去除效果最为理想，因此在后续的人工浮岛植物系统中拟投加此三类菌株作为本试验的高效菌株。

2.3 微循环生态系统搭建及出水水质分析
2.3.1 不同植物的人工浮岛去除TN和TP 的效果
各种不同植物的人工浮岛去除水体中TN和TP的效果见表4、表5。

TN和TP在前期下降非常快，后期则非常缓慢，呈现了明显的先快后缓的趋势。

主要原因是：对于TN和TP，由于试验在静态条件下进行，所以水中的某些物质容易发生沉降作用，试验前期水体中一部分不溶解氮和磷沉降，一部分可溶解的氮和磷被植物根系吸附后，再被植物的新陈代谢所吸收，而使TN 和TP含量在处理初期去除速度较快；随着时间的推移，沉降作用已不占优势，此时在好氧微生物和根系分泌的微生物的作用下，沉淀物中原本不溶解的氮、磷和有机氮、磷被微生物分解成溶解态磷形式不断返还到水体中，而使TN和TP含量动态曲线趋于平缓，这些溶解态的磷又被植物吸附和吸收，使去除TN和TP 的曲线趋于平缓; 后期，由于水体中溶解氧含量和底物浓度的降低，不能满足根际好氧生物的需求，造成部分好氧微生物死亡，生物膜脱落，死亡微生物体内的不溶解态磷又返还到水体中，使得TN和TP下降速度更加缓慢。

而空白样品中氮和磷有所下降的原因是一部分发生沉降作用，一部分则被水中原有微生物分解。

且混合型植物人工浮岛去除TN和TP的效果比单一植物要好，并且芦苇+荷花+刚毛藻3种植物混合人工浮岛效果最佳，混合植物人工浮岛的去除率都在90% 以上[2]。

2.3.2 不同植物的人工浮岛去除COD的效果
各种不同植物的人工浮岛去除水体中COD的效果见第71页表6。

与前面TN和TP一样，在前期COD下降非常快，后期则非常缓慢，呈现了明显的先快后缓的趋势，但人工浮岛对水体中COD的去除效果变化不大[3]。

处理期间水中COD含量呈现动态变化规律的主要原因是: 由于在人工浮岛系统中，大部分COD是靠颗粒物质的自然沉降作用去除的，而植物的吸附与吸收作用等因素的变化对沉降作用的影响很小，尽管植物对COD 也有吸附作用，但植物生长不需要
COD，没有吸收作用，所以去除率低[4]。

对COD的去除效果，各种植物浮岛都相近，都能维持80% 的去除率。

2.3.3 人工浮岛系统在模拟水池中放大试验的结果
根据以上试验得知，芦苇+荷花+刚毛藻3种植物的人工浮岛植物系统处理效果最明显，于
是在水池泥中对这三种植物人工浮岛系统做放大试验，以验证在放大过程的处理效果。

在模拟
试验中，人工浮岛对水体的净化速度很快，对TN，TP，COD的去除率分别达到99%，98%，80%
以上，和小试试验结果基本一致，说明放大试验是可行的。

另外，由于水池较大，与真实景观
水基本相类似，其水体透明度最先引起人们的感官感受。

因此，在放大试验中，还测试了水体
透明度的变化情况，在试验中发现，人工浮岛能有效地提高水体透明度，改善水体感观效果，
出水水质见表7。

3 结束语
通过试验证明混合植物型人工浮岛系统比单一植物人工浮岛对TN和TP的去除效果要好，
其TP和TN去除率分别为98. 6%，99. 6%，尽管COD 的去除效果不明显，但去除率也接近80%，且系统出水优于GB 3838—2002 地表水环境质量标准中Ⅳ类标准要求，说明混合植物型人工浮
岛对去除景观污水中的TN，TP，COD有较大的促进作用，也将是解决景观污水中用生化法、物
化法去除氮、磷问题的一种有效方法。

参考文献：
[1] 邹平,江霜英,高廷耀.城市景观水的处理方法[J].中国给水排水,2003,19(2):24-25.
[2] 吴振斌,邱东茹,贺锋,等.水生植物对富营养水体水质净化作用研究[J].武汉植物学研究,2001,19(4):299-303.
[3] Abe K, Ozaki Y. Comparison of useful terrestrial and aquatic plan t species for removal of nitrogen and phosphorus from domestic wastewater[J]. Solid Science Plant Nutrition, 1998,44(4): 599-607.
[4] Borin M, Vianello M, Morari F, et al. Effectiveness of buffer strips in removing pollutants in run off from a cultivated field in North-East Italy[J]. Agric. Ecosystem Environ, 2005(105):
101-114.
（责任编辑王雯）。