人工浮岛工艺做法

“颇具颜值”的水体净化手段：生态浮岛技术解析

生态浮岛技术是以可漂浮材料为基质或载体，将高等水生植物或陆生植物栽植到富营养化水域中，通过植物的根系吸收或吸附作用，削减水体中的氮、磷及有机污染物质，从而净化水质的生物防治法，同时通过收获植物的方法将水体中的富营养物质搬离水体，改善水质，创造良好的水环境。

水体富营养化是全球性的水环境问题。根据调查资料和国内外评价湖泊富营养化指标，我国比较典型的37个主要湖泊中，中营养型和中一富营养型的占55．8%，富营养型的占14．7%，重富营养型的占8．8%。中国90%以上的水域污染是因水体中的N、P含量过高而引起的富营养化造成的，而N、P则是植物生长最基本的必需营养元素。

生态浮岛是一种针对富营养化的水质，利用生态工学原理，降解水中的COD、氮、磷的含量的人工浮岛。它能使水体透明度大

幅度提高，同时水质指标也得到有效的改善，特别是对藻类有很好的抑制效果。

生态浮岛对水质净化最主要的功效是利用植物的根系吸收水中的富营养化物质，例如总磷、氨氮、有机物等，使得水体的营养得到转移，减轻水体由于封闭或自循环不足带来的水体腥臭、富营养化现象。

目前一些文献中出现的“生态浮岛”、“人工浮岛”、“人工生物浮床”、“生物浮床”、“浮床无土栽培”等均为相同或类似的概念。

生态浮岛的净化原理

植物的生长繁殖过程需要大量营养，生态浮岛植物的根系在水中形成的富氧环境和根系表面的生物膜能高效降解水中的COD、氮、磷，而根系膜内微生物产生的多聚糖能有效吸附水中悬浮物。

一方面，表现在利用表面积很大的植物根系在水中形成浓密的网，吸附水体中大量的悬浮物，并逐渐在植物根系表面形成生物膜，膜中微生物吞噬和代谢水中的污染物成为无机物，使其成为植物的营养物质，通过光合作用转化为植物细胞的成分，促进其生长，最后通过收割浮岛植物和捕获鱼虾减少水中营养盐；

另一方面，浮岛通过遮挡阳光抑制藻类的光合作用，减少浮游植物生长量，通过接触沉淀作用促使浮游植物沉降，有效防止“水华”发生，提高水体的透明度，其作用相对于前者更为明显，同时浮岛上的植物可供鸟类栖息，下部植物根系形成鱼类和水生昆虫生息环境。

生态浮床有净化水质、美化水面景观、提供水生生物栖息空间及进行环境教育等多种功能。优点如下：

1）浮岛浮体可大可小，形状变化多样，易于制作和搬运；

2）跟人工湿地相比，植物更容易栽培；

3）无需专人管理，只需定期清理，大大减少人工和设备的投资，降低了维护保养费和设备的运行费用等。

生态浮岛的基本构造

从大的方面分，人工浮岛可分为干式和湿式两种。水和植物接触的为湿式，不接触的为干式。

1、干式浮岛：因植物与水不接触，可以栽培大型的木本、园艺植物，通过不同木本的组合，构成良好的鸟类生息场所同时也美化了景观。

2、湿式浮岛：大致分为四代技术。

1）第一代，主要以竹子，土工网搭建，具有造价低，效果差，寿命短，无法维护等特点（注：随着人工成本的提升，目前该方式在造价上也没有优势）

2）第二代，主要是泡沫或泡沫加金属固定件产品，具有造价低，制造工艺简单等优点，但强度不足，金属泡沫容易分离，且泡沫本身属于白色污染目前基本已经没有应用（特别是限塑令后基本绝迹）

3）第三代，主要是PE产品，一般9-11个平方，有类似面包圈的浮体和分体的种植篮，虽然克服以上两代的缺点，但是不同厂商生产的浮岛产品质量和寿命不一，行业标准有待建立。

4）第四代，主要是新材料浮岛，植物根系和浮岛材料可溶为一体，且材料本身为中空管状结构，能够形成很好的水体微动力循环。目前代表产品为美国产品，由于材料专利壁垒，在国内无应用，且目前售价很高。

生态浮岛的类型

1.单种植物型浮岛

单种植物浮岛

2. 混合植物型浮岛

混合植物型浮岛

综合考虑植物之间的“协同作用”可以增强浮岛的净化能。例如，美人蕉、灯心草、菖蒲的根系长度不一，得以吸收不同水层的氮和磷，光合作用吸收的氧气通过根系到达不同水层，促进好氧微生物生长。

3.强化生物膜作用的浮岛

生物填料型浮岛

有些研究发现，单纯的植物浮岛由于微生物量较少，与人工湿地相比处理效率较低，为改善这一问题，一些研究者们开始在浮岛基础上安装人工填料，以增强原本只有根系发生的生物膜的作用。杨林燕等用三种耐寒植物( 千屈菜、小香蒲、黄菖蒲) 作为浮岛主体，以高强度生物碳纤维作为填料，对COD、氨氮、总磷有较好的处理效果。

4.强化生态系统交互作用的浮岛

研究发现贝类水生动物的生长有助于提高生态系统对营养物的吸收能力，且不会造成水质恶化，所以为了进一步提高浮岛的处理能力，可以考虑在水生植物及人工填料基础上加入水生动物区。但是单独的贝类动物并不具有脱氮能力，而必须与水生植物等相配合。水生植物区下设置水生动物区，笼养滤食贝类水生动物，通过贝类的消化作用大幅度提高有机污染物的生物可降解性，结合人工介质的微生物富集作用，可以提高组合生态浮岛的微生物净化效能。

另外在生物膜的基础上投入菌剂会加快污染物的去除，生态浮岛系统中生物膜上硝化菌数量不占优，反硝化细菌的生长速度缓慢等因素都限制了脱氮效果，可以通过投加反硝化菌剂提高去除效率。

5.曝气生态浮岛

人工湿地系统内氨氮的去除率较低的主要限制因素是溶解氧（DO），在人工湿地、浮岛系统中加设曝气管后，溶解氧的增加促进了硝化作用，增强了氨氮的去除效果。较高的溶解氧为水体中的好氧微生物特别是根际好氧微生物的生长、发育和繁殖创造了条件。

生态浮岛技术目前的问题和不足

经过几十年的研究发展，国内外生态浮岛技术得到极大完善，然而其仍处于试验与示范阶段，存在一些问题和不足。

1.现有生态浮岛栽培不易进行标准化推广应用。不同的湖泊河流，其富营养化水平不同，水流、温度、风速、水体波动等都各不相同，需要相应的浮岛设计组合和浮岛植物种类搭配，很难制定一个统一的标准予以推广应用。

2. 现有生态浮岛难以推行机械化操作。生态浮岛漂浮在水面上，日常的管理均在水面上完成，目前其管理操作大多采用人工完成，在小面积的试验示范中尚可，若大面积推广，需要经常、及时采收，人工操作就不能满足需要，限制其发展。