何儒权

[摘要]水环境综合治理是当前一大难题，传统的污水厂的投资大、占地面积大、操作复杂、易产生二次污染，经济观赏等附加价值低下，无法实现对封闭水域（景观湖泊、河道等）的处理。系统梳理人工生態浮床的中外发展历程和研究进展，并对生态浮床技术做出展望，以期在水处理工程方面取得更大成效。

[关键词]生态浮床；水环境修复；水生植物；进展

文章编号：2095 - 4085（2018） 07 - 0047 - 02

水环境和人类生产生活密不可分，近年来，随着工农业的发展，我国地表水、湖泊、河流等水环境均出现不同程度的污染，从目前已经发布的2016年《中国环境状况公报》[1]来看，仅在监测的范围内，我国地表水劣V类水质断面比例为8.6%；湖泊劣V类水质断面比例为8.0%，主要污染物是总磷、化学需氧量和高锰酸盐；流域劣V类水质断面比例为9.1%，同2015相比，尽管“水十条”已经发布并实施，但总体来看“黑臭水”治理成效还不显著，由此可见，我国水环境整体现状不容乐观，水体富营养化（主要是总磷）程度居高不下，水环境污染修复难度较大。

l 生态浮床处理污水工艺原理

生态浮床技术本质是现代农业中无土栽培技术，主要利用水生植物生长速度快、分布广、繁殖快、病害少、用途大、观赏价值高等特点吸收和富集污水中的氮磷等营养元素和某些重金属元素[2]，而这一吸收和富集的过程可以描述为大量水生植物发达的根系充分与水接触，形成一道强大的密集天然过滤网，并对水体中的污染物进行吸收、吸附、转化和降解，从而达到净化污水的作用[3]。

2 生态浮床的种类与结构设计

2.1 生态浮床的种类

生态浮床种类划分目前有多种。第一类是依据接触方式划分，即按照所选植物和水是否接触将浮床分为干式浮床和湿式浮床；第二类是依据床体材料的不同分为有机高分子材料浮床和无机非金属材料浮床，例如橡胶和塑料是广泛运用于浮床床体的有机高分子材料，无机非金属材料（陶瓷、混凝土等）则由于成本等原因还未大量使用；同时王俭等认为根据浮床的固定方法不同可将浮床分为重力型、杆定性和锚定型三类[4]；最后，统一的来讲几乎所有浮床均为框架式浮床，当前研究较为集中的组合式浮床也可作为浮床分类中单独的一类。

2.2 生态浮床的结构设计研究

生态浮床大多由多个浮床单体拼接组合而成，为此，浮床的形状大都呈四方形，每个浮床单体的边长一般为1—5m.但也有三角形、正六边形甚至圆形等不同单体形状组合而成的生态浮床。对于浮床的设计原则，曹勇等在论文中指出生态浮床设计必须综合考虑5个因素：结构的稳定性、使用的耐久性、审美的景观性、投资的经济性、安装的便利性，加上污水处理的高效性和持久性一共是7个性质因素。

另外，框架结构的生态浮床最为常见，其可分为4个组成部分，即浮床框架、植物浮床、水下配套固定装置和水生植被。

（1）浮床框架浮床矿体要求坚固、耐用、抗风浪，目前已经使用的框体材料为PVC管、不锈钢管、木材和毛竹等，由于不锈钢管质量大、价格贵，木材和毛竹容易腐烂等因素，目前使用最多的是无毒无污染、持久耐用、价格便宜、质量轻的PVC管。

（2）植物浮床用于植物生长的浮体成为浮床，一般由高分子轻质材料制成，基于聚苯乙烯泡沫板耐酸碱、抗腐蚀、质量轻、价格廉且容易打孔等特点，目前在植物浮床中广泛使用。

（3）水下固定装置目前浮床固定方式有3种，一般均利用到绳索来固定生态浮床，且利用绳索的一定伸缩幅度便于生态浮床适应水位的变化。

（4）水生植物目前应用到生态浮床的植物种类繁多，包括水稻、伞草、美人蕉、风车草、水芹菜、生菜、荷花、芦苇、香蒲、茭白、水葱、千屈菜等。另外，针对当前我国水域中氮磷严重超标的现状，有学者研究表明，香菇草的除磷效果非常明显，TP去除均值达到62.3%，简悦等总结了19种水生植物对氮的去除率，发现鸢尾草在TN初始浓度为19.5（mg/l）时对TP的去除率最高，均值达到88.8%。

3 生态浮床原位修复水环境的影响因素

（1）水生植物的选择水生植物理化性质的差异性对不同水体最佳水生植物的选择提出了考验，这是生态浮床修复效果较高的关键因素。

（2）水环境自身的因素生态浮床中的水生植物同其他植物一样，都要在适合自己生长的条件下才能实现自身生长加修复生态的双重功能。因此，应用水环境中的污染物指数浓度、温度、pH、含盐量、色度、浊度等均对生态浮床的净水效果产生影响。

4 生态浮床技术应用及展望

展望未来，黄薇等拟定了4个生物浮岛技术研究方向：（1）越冬植物遴选研究；（2）浮岛植物种植与收割机械化的研究；（3）封闭水体营养循环定量研究；（4）生态系统间交互影响。曹文平等对生态浮床技术提出了3个方面的改进方向：（1）筛选新型浮床植物组合或培育特异性植物；（2）发展新型载体填料；（3）利用固相反硝化技术把反硝化菌引人生态浮床系统。笔者认为，封闭水域水生植物轮作种植并结合生态养殖的技术探究和应用能进一步提高污水处理的经济价值，同时，构建“沉水一潜水一半潜水一千式”复合型、组合型生态浮床更有利于污染物日趋复杂的一些污染水体净化。最后，在植物选育上不盲目引进国外植物，防止生物入侵也是当前生态浮床技术需要注意之处。

参考文献：

[1]中华人民共和国环保部.中国环境状况公报（2016年）[R].北京：中华人民共和国环境保护部，2017.

[2]詹金星.水生植物净化污水的机理及研究进展[J].西南农业学报，2011，24 （1）：352 - 355.

[3]杨曼，吴小刚，富营养化水体生态修复中水生植物的应用研究[J].环境科学与技术，2007，30（7）：98 -102.

[4]王俭.生态浮床技术研究进展[J].辽宁大学学报，2016，43 （1）：50 - 55.