生物簾生態(tài)基在河道水體修復(fù)中的應(yīng)用

來源：原創(chuàng)   時(shí)間：2018-10-30   

生物簾生態(tài)基在河道水體修復(fù)中的應(yīng)用

1、生物簾?生態(tài)基簡介

生物簾?生態(tài)基是用于生態(tài)性水體修復(fù)的高分子聚酯納米材料，是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的水處理技術(shù)產(chǎn)品，由上海稻王環(huán)?？萍加邢薰惊?dú)*家發(fā)明，并已成功應(yīng)用于多地的水體生態(tài)環(huán)境修復(fù)、水產(chǎn)養(yǎng)殖及水污染防治領(lǐng)域。

生物簾?生態(tài)基材質(zhì)為親水改性高密度聚酯纖維，具有極高的吸附性與生物親和性，經(jīng)過親水改性的超大比表面積可大量吸附生長微生物菌群。這些菌群在其表面形成附著型活性生物膜，通過自身的新陳代謝作用吸收、降解水體中的有機(jī)污染物和氮磷。同時(shí)以微生物為食物的原生動(dòng)物和后生動(dòng)物會(huì)聚集在生物簾?生態(tài)基的周圍，生物簾?生態(tài)基成為魚蝦類及其他水生動(dòng)物的優(yōu)良卵床與養(yǎng)育空間。利用生物簾?生態(tài)基治理水體，通過構(gòu)建水下森林，給水生生物搭建棲息地，逐步構(gòu)建健康的水體生態(tài)系統(tǒng)。

在國內(nèi)北方及南方幾十個(gè)個(gè)案例與實(shí)驗(yàn)中，生物簾的優(yōu)良特性都得以證明。在安徽合肥市、江蘇省常州市、天津市等多個(gè)河道水質(zhì)改善及生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目上得到應(yīng)用。項(xiàng)目水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，水體生物多樣性得到有效改善。

2、生物簾?生態(tài)基特征

（1）極高的生物附著面積

生物簾?生態(tài)基比表面積約為10m²/g，利用此特性其能高*效吸收、吸附、截留水中溶解態(tài)和懸浮態(tài)的污染物，從而提高水體的透明度，并為各類微生物、藻類和水生動(dòng)物的生長、繁殖提供良好的著生、附著或穴居條件，在生物簾?生態(tài)基表面形成具有很強(qiáng)凈化功能的“生物膜”結(jié)構(gòu)。

（2）高*效的生物載體

    生物簾?生態(tài)基可在適宜的條件下，10天左右形成微生物菌落附著生長，在30~60天形成活性生物膜，由外至內(nèi)分別生長好氧微生物、兼氧微生物、缺氧厭氧微生物。自養(yǎng)及異養(yǎng)微生物同在，自養(yǎng)微生物和異養(yǎng)微生物需要的條件不同，比如堿度、氧、碳源等，可形成良好互補(bǔ)，從而實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化，將TN轉(zhuǎn)化為N2從水體中徹底去除。

（3）掛膜性能好

生物簾?生態(tài)基和市場主流新型生物填料相比，經(jīng)過親水改性的高密度聚酯纖維生物簾生態(tài)基微生物的附著量大，老化生物膜易脫落，并且附著的微生物活性高。

①  活性污泥的短期附著量試驗(yàn) 

生物簾生態(tài)基＞生物繩＞阿科蔓生態(tài)基＞編帶式填料

② 附著情況的歷年試驗(yàn)

A.  附  著  量      生物簾＞生物繩＞阿科蔓生態(tài)基＞編帶式填料

B.  脫  落  量      阿科蔓生態(tài)基＞生物簾＞編帶式填料＞生物繩

C.  微生物活性      生物簾＞阿科蔓生態(tài)基＞生物繩＞編帶式填料 

（4）專利編織技術(shù)，安裝方式靈活可變，因地制宜

生物簾?生態(tài)基的專利編織組合方式，形成三維立體生態(tài)基構(gòu)造，可以促進(jìn)水藻及生物類著床的同時(shí)形成水體珊瑚礁功能，更有利于孵化、魚蝦幼苗及其他水生動(dòng)物，同時(shí)能夠躲避天敵的襲擊。沉水安裝的漂浮狀簾式生物膜，順?biāo)鞣较虬惭b，可隨水位高低上下起伏，保護(hù)生態(tài)基免受日光照射，保護(hù)生態(tài)基上附著的微生物被紫外線殺滅，同時(shí)不會(huì)阻塞河道，不影響河道通航。

安裝設(shè)置容易結(jié)合景觀文化設(shè)計(jì)，可利用生物浮島等配合進(jìn)行景觀的綠化與文化內(nèi)涵的結(jié)合。在有曝氣的條件下，形成原位底泥污染消解，利用生態(tài)基附著的大量微生物高*效降解水中有機(jī)物和氨氮，生物浮島頂部種植的挺水植物，既美化景觀，又吸收水體氮磷，同時(shí)通過根系往水中傳遞溶解氧，形成水上浮島植物、昆蟲兩棲動(dòng)物、鳥類，水中微生物、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物、魚蝦的良好生態(tài)循環(huán)。

3、生物簾?生態(tài)基水處理目的

生物簾?生態(tài)基由于具有優(yōu)良的機(jī)械性能、巨大的比表面積、良好的親水性等多種特點(diǎn)，所以在水處理方面也具有良好的性能。生物簾?生態(tài)基放進(jìn)污染水體中后，其超*強(qiáng)的污染物捕捉能力和生物親和力，使附著的微生物快速形成生物 膜，通過在水中不斷地?fù)u擺捕捉污染物并進(jìn)行分解處理。另外，生物簾?生態(tài)基三位立體的編織結(jié)構(gòu)和短纖絨毛的細(xì)部構(gòu)造，更容易招引微生物以及捕食微生物的原生及后生動(dòng)物，甚至?xí)蔀樗锏姆敝抄h(huán)境。根據(jù)上述所述，生物簾?生態(tài)基用于水體凈化是以水質(zhì)凈化和藻場形成為主要目的。

3.1 水質(zhì)凈化

（1）生物簾?生態(tài)基水質(zhì)凈化的結(jié)構(gòu)

生物簾?生態(tài)基的特點(diǎn)使它具有很大的比表面積來捕捉污染物，附著的有益微生物群能夠快速形成生物膜，生物膜與污染水體不斷接觸的過程中將污染物進(jìn)行吸收、降解和轉(zhuǎn)化。聚酯纖維因高彈性而具有的形狀維持能力和由于生態(tài)基在水中擺動(dòng)而形成的很強(qiáng)的污染物捕捉和分解效果。在自然流水環(huán)境中，應(yīng)用生物簾?生態(tài)基生物膜法處理污染水體的技術(shù)是可行的。采用生物簾?生態(tài)基凈化水質(zhì)的效果能在短時(shí)間內(nèi)降低懸浮物含量（SS），同時(shí)顯*著地減低COD、BOD、總氮及總磷含量，到達(dá)凈化水質(zhì)的效果。

（2）有機(jī)物的分解

附著在生物簾?生態(tài)基上的微生物通過自身的生命活動(dòng)來分解有機(jī)物，生物簾?生態(tài)基在水中搖擺的特性進(jìn)步提高了分解能力。在高溶氧環(huán)境下，好氧菌將有機(jī)污染物氧化分解成二氧化碳和水。而在厭氧環(huán)境下，有機(jī)污染物在產(chǎn)酸菌的作用下形成低級(jí)脂肪酸、醛、酒精等小分子有機(jī)物。再由產(chǎn)甲烷菌分解成甲烷和二氧化碳等。

 

 3.2藻場形成

（1）藻場就是指水底各種各樣的水生生物形成群落的場所。藻場內(nèi)的水草（淡水藻類）、海草（以浮游生物為主的海藻類）為水生生物提供氧氣，吸收水中的有機(jī)物和營養(yǎng)鹽類來凈化水質(zhì)。同時(shí)還會(huì)成為魚類、貝類等產(chǎn)卵、生長、隱藏的場所。藻場和灘涂、珊瑚礁一樣在維持水環(huán)境中多樣性的生態(tài)系統(tǒng)方面具有重要作用。

（2）生物簾?生態(tài)基形成的藻場

① 成為水生動(dòng)物的餌場

附著在生物簾?生態(tài)基上的微生物被激活，浮游動(dòng)植物的增殖使食物鏈上的水生群落增多。附著在生態(tài)基表面上的微生物被捕食，重復(fù)著附著、脫落、附著、脫落的過程，促進(jìn)新生物膜的形成。

② 成為水生動(dòng)物的生長場所

在水中分散開的生態(tài)基聚酯纖維短纖絨毛具有多腔的空隙結(jié)構(gòu)，維持著附著生物的活動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)成為幼魚生長的良好環(huán)境。

③ 成為海藻類的苗床

改性聚酯纖維對植被也有高度的親和性，生物簾?生態(tài)基布置到海域中就成為海藻類繁殖的基床。

④ 形成水底森林

生物簾?生態(tài)基布置到水域中后，不僅具有凈化水質(zhì)的功效，而且具有修復(fù)水體生物多樣性的功效。利用生物簾?生態(tài)基能夠促進(jìn)這種水底森林的形成，對于保護(hù)沿岸區(qū)域的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性有重要作用。

4、生物簾?生態(tài)基作用原理

（1）BOD₅去除原理

生物簾?生態(tài)基采用特殊材質(zhì)，具有親微生物性和親水性，比表面積大、掛膜速度快和操作簡便，其表面很容易形成高*效的黏著性生物膜。污染水體和生物簾?生態(tài)基表面生物膜的接觸過程中，通過對有機(jī)污染物的吸附、傳質(zhì)、分解等環(huán)節(jié)，對水體中的有機(jī)污染物進(jìn)行降解、轉(zhuǎn)化?？缮锝到獾挠袡C(jī)物一部分被微生物分解和轉(zhuǎn)化，形成各種代謝產(chǎn)物（CO₂、H₂O、礦化物等），同時(shí)為微生物的生長和代謝提供能量；另一部分有機(jī)物被微生物同化形成新的微生物組分，有效去除水體中的有機(jī)污染物。

（2）總氮去除原理 

在生物簾?生態(tài)基基于短程和同步硝化反硝化機(jī)理去除總氮，在生態(tài)基表面形成生物膜的一個(gè)斷面上，由外及里形成了好氧、兼性厭氧和厭氧三種反應(yīng)區(qū)。從而為氨化、硝化、反硝化細(xì)菌群落繁殖以及藻類生長創(chuàng)造適宜的條件，這種特征是非常重要的。生物簾?生態(tài)基按照脫氮原理，以微生物的結(jié)構(gòu)組成為藍(lán)本研制的高*效脫氮載體，親水親微生物性好，基于親和微生物性，生態(tài)基載體對專性菌的選擇固定化作用好，尤其是參與脫氮過程的硝化菌和反硝化菌。 生態(tài)基從外至內(nèi)，掛膜均勻，形成溶解氧梯度，生物膜外層為好氧菌、中間為缺氧菌和內(nèi)層為厭氧菌，形成無數(shù)個(gè)微觀的A²/O工藝，發(fā)生短程和同步硝化反硝化作用從而高*效去除總氮。用于污水處理脫氮，總氮可以從350mg/L降到15mg/L以下，氨氮未檢出。

（3）總磷去除原理 

在水生態(tài)系統(tǒng)中，水體中磷的生物去除途徑大致有三條。第一方面是磷被細(xì)菌、藻類和水生植物吸收，細(xì)菌和藻類又被底棲動(dòng)物或魚類所攝食，魚類的捕撈將磷從水中去除；第二方面是生物簾?生態(tài)基表面的微生物（如高*效聚磷菌）過量攝取水體中的磷并將其同化為自身結(jié)構(gòu)或轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的礦化組織，沉積在底泥中，抑制其再釋放至水體中。第三方面是生態(tài)浮島頂部種植的水生植物，其根系會(huì)從水中吸收磷，轉(zhuǎn)化為植物秸稈，通過人工定期收割枯萎秸稈的方式從水中去除。

（4）懸浮物去除原理 

懸浮物分為有機(jī)組分與無機(jī)組分。通過曝氣沉砂可去除大顆粒無機(jī)組分，微細(xì)不易沉淀的膠體顆粒通過生物簾?生態(tài)基生物接觸氧化，去除小顆粒無機(jī)組分及有機(jī)組分：生物簾?生態(tài)基水下散開的簾狀絨毛結(jié)構(gòu)，有效增加了膠體顆粒與生物載體的接觸面積，通過營造平緩的水利環(huán)境，增加了顆粒物與生物膜的接觸，促使曝氣沉砂部分未去除的小顆粒懸浮固體在此接觸過程中充分沉降。另外生物簾?生態(tài)基具有很好的粘附與吸附作用，懸浮物中的有機(jī)組分被活性生物膜粘附，通過微生物的作用進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化，從而得到去除。

（5）重金屬去除原理 

生物簾?生態(tài)基對礦物質(zhì)、重金屬具有超*強(qiáng)的吸附和富集作用。一方面生態(tài)草表面附著的大量微生物在與污染物充分接觸的過程中不斷吸收和富集重金屬；另一方面生態(tài)草表面的生物膜產(chǎn)生大量的生物絮凝劑，將重金屬充分絮集。

（6）提高水體透明度 

生態(tài)基系統(tǒng)中的原后生動(dòng)物（變形蟲、鞭毛蟲、游動(dòng)型纖毛蟲、匍匐型纖毛蟲、吸管蟲、線蟲、蠕蟲、輪蟲等）通過吞噬懸浮細(xì)菌可以控制微生物數(shù)量，保持生物膜膜活性，表觀上的特征就是增加了水體透明度。大型水生生物以原后生動(dòng)物和藻類為食，作為該系統(tǒng)食物鏈，對于控制藻類的過度繁殖、膜的更新有決定性作用。生態(tài)基產(chǎn)生的生物量還可以作用魚類的食物餌料。

5、生物簾?生態(tài)基綜合優(yōu)勢

（1）依靠生物簾?生態(tài)基巨大的表面積和生物接觸面積快速吸附水中的污濁物質(zhì)，同時(shí)吸附水中的碳化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、聚磷菌等微生物聚集在材料表面加快初期粘合。同時(shí)生物簾?生態(tài)基良好的親水性和生物親和性有利于促進(jìn)微生物增殖形成高活性的微生物膜，擴(kuò)大凈水作用范圍。

（2）依靠高度的生物親和性和吸附性，形成具有生產(chǎn)者—消費(fèi)者—分解者的生態(tài)物質(zhì)能量轉(zhuǎn)移鏈。

（3）生態(tài)基表面形成的微生物膜隨著水體的波動(dòng)搖動(dòng)，捕捉污濁物質(zhì)，進(jìn)行降解、轉(zhuǎn)化和吸收，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。

（4）生物簾?生態(tài)基材料柔軟而富有彈性，能夠隨著水體的流動(dòng)而自然搖擺，特殊的上下縫制口可靈活添加配重和漂浮材料，可隨水位變化上下浮動(dòng)，順?biāo)靼惭b阻水系數(shù)幾乎為零，不會(huì)對水流產(chǎn)生不利影響。

（5）激發(fā)微生物活性，吸引魚蝦類，成為水生動(dòng)物產(chǎn)卵、繁殖和棲息的場所，起到人工魚巢蝦床的作用，能夠逐步恢復(fù)水體健康的生態(tài)系統(tǒng)。

（6）生物簾?生態(tài)基在自然水體中能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭?dòng)、靜結(jié)合，為前期微生物膜的掛膜、失活生物膜的脫膜以及二次掛膜創(chuàng)造有利的條件。大大加快了掛膜速率和生物膜的更新速度，始終保持具有高*效的污染物降解能力。另外，材料的特征也省去了其他材料掛膜前期需人為投加培養(yǎng)菌種的工程環(huán)節(jié)。

（7）生物簾?生態(tài)基技術(shù)實(shí)施簡單，管理要求低。工期短，見效快，維護(hù)方便。系統(tǒng)進(jìn)入成熟穩(wěn)定期 后無需專人進(jìn)行管理，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行管理非常簡單方便。結(jié)合生態(tài)浮島工藝，可在構(gòu)造立體凈化體系的同時(shí)，美化環(huán)境。

優(yōu)越