富营养化水体生态修复的强化除磷技术及其应用

富营养化水体生态修复的强化除磷技术及其应用

作者：张强

来源：《中国科技博览》2013年第22期

[摘要]生态除磷技术与化学除磷方法相比较具有成本低、效果显著的特点，在除磷的同时也净化了水体。本文通过对磷在富营养化水体中存在的形态以及底泥的磷释放导致内源污染等问题进行综述和分析，对水体自得中强化除磷技术的方法进行了阐述，通过对生态除磷技术中人工湿地、生态浮岛、生物膜法及其复合系统在除磷方法和效果方面进行论述，引入生产工艺的水体处理理念，对提高生态修复系统除磷能力提出了相应的措施和对策。

[关键词]富营养化水体生态修复强化除磷技术应用

中图分类号：TG174.4 文献标识码：TG 文章编号：1009―914X（2013）22―0556―01

随着工业经济的发展，人民生活水平的不断提高，大量的污水和废水以及污染物向河流等水体进行排放，使水体的生态系统遭到严重破坏，河流的使用功能和生态功能正在慢慢丧失。氮和磷是水质污染中的主要指标，在水体生太修复技术中应该重视这两种物质的去除技术，因磷受到最小生长限制，采用生态修复技术对水体中的磷进行转化去除，可以有效实现对水体中磷含量的控制。通过对水体进行高效稳定的去除氮磷方法进行水体修复，可以使水资源质量及生态环境得到保障和发展。

一、底泥的磷释放与内源污染

水体中的磷以可以相互转化的多种形态存在，例如：在细菌和动植物残骸的碎屑中磷以悬浮态存在，以溶解态磷存在的正磷酸盐也是藻类的营养物质等。在河流生态系统中，磷存在的见形式是有机态磷，这些磷以颗粒态沉积在河流底部的沉积物中，经过一定的条件，如风浪以及底栖生物的扰动、气泡溢出及浮游植物上浮等方式使这些沉积物中的磷会被释放进入上覆水，产生了内源负荷。因此必须采取一定的措施，对水体富营养化进行强化性的除磷生态修复，来实现对水体富营养化进行有效控制。

二、传统除磷技术与强化除磷生态修复技术之比较

1、传统除磷技术

对水中磷的传统处理方法主要有化学沉淀法、生物法、物理吸附法、电解法等等。化学除磷主要是通过投加化学药剂形成不溶性磷酸盐沉淀物再进行固液分离的方法来实现对污水中的磷进行去除。钙盐、铁盐和铝盐等金属盐是常用的除磷成份。生物除磷法主要是用聚磷菌对磷

进行超量吸收的方法来除去有机废水中的磷。物理吸附法则是通过多孔或大比表面积的固体物质吸附水中的磷酸根离子来实现对水中的磷进行处理的。这些传统的方法的应用虽然对流动性及流量大的水体中污染的处理效果比较明显，但也存在着处理成本高的弊端，因此需要研究一些新的生物处理方法和技术，使处理水体污染的可操作性更强，以更好的对水质及生态环境进行修复。

2、具有强化除磷的生态修复技术

通过培育植物或培养、接种微生物的生命活动的方式对水中污染物进行转移、转化及降解作用，从而净化水体来实现对生态进行修复的方法就是强化除磷的生态修复技术。本文着重从人工湿地、生态浮岛、稳定塘净化、生物膜净化以及组合生物净化与修复等几个方面对强化除磷生态修复技术进行探讨。

2.1 人工湿地

处生活污水、工业废水及控制农业面源污染中主要应用人工湿地技术，它通过植物吸收、基质吸附、微生物固定等手段，借助植物收割及更换吸附饱和的基质来有效去除水质中的磷。它具有效率高、运行成本低等特点。基质除磷是人工湿地技术的生要方法，除磷材料的物理和化学特性是基质吸附去除磷能力的关键。而基质吸磷能力在确定人工湿地系统基质层深度及水力停留时间、预测湿地运行寿命等环节上起着生要的作用，极具参考价值。在人工湿地基质的选择上，应该以低水力抗性，低平衡浓度以及最大吸附值高和磷保持能力的基质为选择条件，通过不同种类的植物对人工湿地系统的污水进行净化。

2.2 生态浮岛（浮床）净化与修复

生态浮床的生态修复技术是以高分子材料等为载体和基质，通过无土栽培水生植物，充分利用水体空间生态位和营养生态位的原则，结合物种间共生关系，打造出良好的人工生态系统，从而实现减少水体污染负荷的目的的。它具有占地合理节约空间的优点。生态浮床的净化原理是通过种植表面积很大的植物，使其根系能够形成一个大网，来吸附水体中大量的悬浮物，生成生物膜，来达到吞噬和代谢水中的污染物的目的。同时浮床还利用抑制藻类的光合作用及接触沉淀作用等方式来减少浮游植物生长量和沉降浮游植物。通过把水化硅酸钙引用为生态浮岛的基质，可以有效增强生态浮岛对水体中低浓度磷的去除效果，

2.3 生物膜法

生物膜净化方法的原理是通过以天然材料、合成材料为载体，提供微生物附着基质，来实现在材料表面形成大面积的生物膜来有效降解水体中的污染物的。采用生物膜法通过将生物膜固着在滤料或载体上，在生物膜表面生长出优势菌属，来实现对水体污染物的有效治理。它主要包括砾石接触氧化法、排水沟（渠）的接触氧化法、生物栅法等等。

2.4 水质深度净化与高价值生物质生产耦合技术

传统的生化二级处理除磷工艺因其会使大量的磷从污水转移至剩余污泥中而难以从根本上实现对磷的消除。目前微藻技术的应用在水质除磷净化领域作用明显，微藻生长速率快、收获时期短、光合利用效率高的特点决定了其在生长过程中会吸收大量氮磷的作用，因此广泛应用微藻技术可以有效实现污水的深度净化。同时还可以实现能量转化产生生物燃料，从而实现污水处理系统从处理工艺向生产工艺的转化。这种生物质生产耦合技术可有在有效治理水体污染的同时获得新能源，使得其发展前景广阔，具有极高的可操作性和应用性。

三、结语

通过生物修复技术对污染水体进行强化除磷是非常有效的方法，强化富营养化水体生态除磷技术投资成本低、无二次污染、氮磷去除率高等优点都决定了其未来广阔的发展空间。富营养化水体修复能够有效的实现对水体中污染物磷的治理，在提高经济效益、环境效益和社会效益的同时，达到恢复生态环境的目的。

参考文献

[1]高阳俊，孙从军.2种浮床植物对大清河水质净化效果的研究[J].安徽农业科学，20O9，37（3）：3183—3185.

[2]TRIPATHII B D.N and P removal—capacity of four chosen aquatic macrophytesin tropical freshwater ponds[J].Environ Conserve，1991，18（2）：143～ 147.

[3]黄廷林，宋李桐，钟建红，等.人工浮床净化城市景观水体的试验研究[J].西安建筑科技大学学报，2007，39（1）：3O一34.

[4]胡洪营，何苗，朱铭捷，等.污染河流水质净化与生态修复技术及其集成化策略[J].给水排水，2005，31（4）：1-9.

作者简介

张强（1980.10—），男，河北省廊坊市大城县旺村镇人，本科人，河北省保定水文水资源勘测局工程师，研究方向：水环境监测。