生物浮床

生物浮床（共7篇）

生物浮床 篇1

引言

中国是世界上最大的水产养殖大国, 池塘养殖是我国水产养殖的主要方式。据2012年渔业统计年鉴显示, 2011年我国有池塘养殖面积2566.86千公顷, 占淡水养殖总面积的43.45%, 占全国水产养殖面积的31.74%;池塘养殖产量1866.42万吨, 占淡水产品产量的70.58%, 占全国水产品总产量的43.52%。池塘养殖模式已成为渔业发展中不可或缺的力量。但池塘养殖中存在的一些问题也越来越突出, 尤其是水资源大量浪费与水域环境污染问题。

随着水产养殖业的迅速发展, 盲目扩大规模和投入的负面效应日益严重。为了增加水产品的产量, 向养殖水体大量投放人工饵料, 造成了严重的水体污染, 水产养殖自身的污染与水域环境的矛盾也日益突出。养殖环境不断恶化, 养殖生物病害频繁发生。水环境污染不仅制约了我国水产养殖业的健康发展, 也对养殖区及其毗邻水域的生态环境产生了严重影响。

我国水产养殖场、育苗场的污水基本上是不经处理直接排放的, 加之很多地方的养殖场数量多、距离近, 场与场之间的进水口、排水口往往近在咫尺, 很难保证生活、生产用水的质量。近年来, 对水产养殖水质的调控已成为业内关注的焦点问题之一。目前使用的水质修复技术可以分为三类:物理方法、化学方法和生物方法。其中的生物方法以成本低、无次生污染而受到欢迎。生物方法包括人工湿地、生物浮阀、生态沟渠、微生物制剂等。沟渠是农业排水的汇聚地, 也是在流入江河湖泊的必经之所, 无论农田还是养殖池塘都有相对应的排水沟渠。鉴于我国养殖场多修建于上世纪八、九十年代, 没有预留关键人工湿地的场地, 因此将现有排灌沟渠进行生态构建是一种操作性较强的水质修复技术。

文章针对现有技术中的不足, 构建了一种应用于标准化水产养殖池塘附属污水排放渠道中的净化水质的处理设施。一种箱式生物浮床, 可以针对不同水层应用, 为解决池塘排放水污染和调控池塘养殖水质提供技术支持。

1 构建技术

1.1 构建工艺

一种箱式生态浮床, 分水 (面) 上和水 (面) 下两部分。水上部分主要是一个浮性框架 (图1所示) , 长宽比为2-4:1左右。水下部分由3个功能区构成 (图2所示) , 深度比例约为2:6:1。表层和底层均为一个亚克力箱体, 箱体四边钻了若干个过水孔, 保证水流的通畅性;中间是聚乙烯网片构成。

表层区的箱体内放置80%的生物填料, 填料种类一般选择立体弹性调料, 在里面种植一些挺水植物或漂浮性植物均可 (鸢尾、水雍菜、水葫芦等) ;中层区的聚乙烯网里放置一些滤食性鱼类 (鲢鳙鱼) 和贝类 (螺蛳、河蚌等) , 密度不超于0.4kg/立方水体;底层区箱体内放置陶粒作为基质, 上面种植伊乐藻、轮叶黑藻、枯草等沉水性植物 (图3所示) 。

1.2 运行机理

表层水通过过水孔进入箱体内, 经过生物填料的吸附作用和植物根系吸收氨氮、磷等, 再从过水孔流出;植物通过吸收表层水污染元素并转化成其生长元素, 可产生额外的美观价值和经济效益, 并对区域环境改善有一定的辅助效果。

中层水流经过网片时, 网内放养的滤食性鱼可通过其食性调控水中悬浮颗粒及多余浮游生物;底层种植的沉水性植物, 茎叶部分在中层区域内通过光合作用释放氧气, 恢复水体中的溶解氧含量。

底层水通过箱体过水孔, 经过“陶粒”基质时, 可发生硝化反应和反硝化反应, 去除氨氮和亚硝态氮, 并有助于分解水底层有机营养物沉积。

1.3 应用技术

在养殖废水的排水渠道内设置一组生态浮床, 每个生态浮床的间距为生态浮床长度的3-5倍。生态浮床宽度为排水渠道水面宽度的2/3;浮床深度为排水沟渠内水体深度的90%以上。

布置时要注意其间隙度, 要考虑池塘养殖废水在大排大放时可能会造成整个沟渠排水不畅, 甚至水直接溢流出排水沟渠。所以在构建密度上既要保证有净化处理效果, 也要保证不会影响整个排水系统。

2 试验结果

把池塘 (主养鳊鱼) 排水渠道的进口 (池塘废水排放出口) 和出口设置为采样点, 在养殖周期内 (5月-10月) 每间隔20d采集一次水样进行水质分析。根据结果显示 (图5-图8) , 在排水沟渠内放置箱式生态浮床来净化养殖排放污水, 有明显效果。其中, 总氮的去除率平均达到24%;总磷的去除率平均达到9%;氨氮的去除率平均达到16%;亚硝态氮的去除率平均达到11%。

3 结束语

箱式生物浮床在实际应用中成本低, 投入小, 养殖废水净化效果明显, 性价比很高。利用箱式生物浮床在农业、渔业生产区域附属的排污 (水) 渠道内进行生态化构建, 避免了农业生产的污水直接排放, 减少了对当地水源环境的污染破坏, 提高了附近生活、生产用水的质量;同时一定程度上可以使得养殖废水能够循环利用, 大大节约了养殖用水资源。

摘要：为调控水产养殖池塘排放污水, 构建了一种箱式生物浮床应用于养殖池塘排水沟渠, 可针对不同水层来净化养殖废水。结果表明:在排水沟渠内放置箱式生态浮床来净化养殖排放污水, 有明显效果。总氮的平均去除率达到21%;总磷的平均去除率达到8%;氨氮的平均去除率达到17%;亚硝态氮的平均去除率达到11%。

关键词：生物浮床,排水沟渠,水生植物,生物填料

参考文献

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生物浮床 篇2

人工生态浮床处理污染水的应用现状及前景展望

综述了人工生态浮床技术的概念、原理、特点以及研究现状和应用前景,分析了人工生态浮床技术现阶段有待解决的问题.

作 者：白雪梅 王增长 BAI Xue-mei WANG Zeng-zhang 作者单位：太原理工大学环境科学与工程学院,山西太原,030024刊 名：科技情报开发与经济英文刊名：SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY年，卷(期)：18(35)分类号：X703关键词：生态浮床技术 污染水体 污水处理

生物浮床 篇3

1生物浮床技术的原理

所谓生物浮床技术,指的是一种通过将植物移植到水面上实现对水体中污染物清理的技术。这一技术是通过浮床植物对污染物进行吸收并固定,再将浮床植物收割,从而达到去除污染物的目的。该技术在应用中一般具有以下几方面特点:(1)由于生物浮床技术通过浮床植物对水体中的污染物进行吸收,这就使得其对水体的净化能力增强。(2)生物浮床技术能够将水体中过多的饲料成分进行分解,避免因水体的富营养化影响水产养殖。(3)生物浮床技术能够通过浮床植物提高水体中的含氧量,对于水体中污染物的分解有着较为明显的推动作用。

2生物浮床技术在水产养殖中的作用

2.1为水产养殖中的有益微生物提供良好环境在水产养殖中应用生物浮床技术,能够通过光合作用为生物提供较好的氧气供给,促进水体中相关物质的转换,为水体中有益微生物的生长提供良好的环境。例如,在使用多年生牧草的生物浮床技术应用中,就是通过为有益微生物提供生活环境的方式进行富营养化水体问题的解决[1]。

2.2保持水体的温度稳定相关浮床植物在生长中会在水体表面形成绿色的屏障,而这一屏障能够在一定程度上保证水体温度的恒定,为水产养殖提供了较为有利的养殖条件。例如,水蕹菜浮床的应用中,其能够通过保温实现多种鱼类的饲养。

2.3满足人们的观赏需求生物浮床技术的应用,除了其本身所能发挥的净水作用,其外观特性又可有效地对水体进行装饰,在一定程度上满足了人们的观赏需求。例如,水生经济作物浮床的应用中,不仅能够解决相关水质问题,还能够通过自身特性实现人们的观赏需求。

2.4增加养殖水产品的食物来源由于浮床植物的大量生成或繁殖,使得水体中拥有丰富的植物资源,相关有益微生物大量繁衍,使得水体中的食物链得以形成,增加了养殖水产品的食物来源,最终起到了提高水产品养殖质量的作用。例如,在使用鱼腥草的生物浮床技术应用中,能够通过分解池塘沉积物的方式实现相关生物的生产,促进了相关养殖业的发展。

3生物浮床技术在我国水产养殖中应用需要注意的问题

笔者结合自身经验对生物浮床技术现阶段在水产养殖中的应用提出应注意的问题和解决办法,希望能对我国水产养殖业的发展带来一定启发[2]。

3.1水体性质问题水体的性质会影响生物浮床技术的具体应用,具体来说,相关人员需要对水体的营养水平、净化程度、酸碱度、离子浓度等问题进行充分考虑,采用恰当的的方式应用生物浮床技术。

3.2浮床植物的选择相关人员需要对将要应用的水体与具体水产养殖种类进行具体分析,并根据分析得到的结果选择浮床植物。例如,在面对污染程度较为严重的水体时,可以采用菹草或美人蕉,因这两种浮床植物根系发达,抗污能力强。所以,生物浮床技术在水产养殖的具体应用中,必须妥善对水体、养殖种类等因素进行具体分析,以保证生物浮床技术能够发挥较好的效果[3]。

3.3浮床植物载体的选择生物浮床技术的应用,其本身需要载体方可进行浮床植物的培养,而相关载体的选择直接影响生物浮床技术的应用效果。在我国现阶段的生物浮床技术应用中,所选用的浮床植物载体有有机高分子材料与无机材料两类,两者各有一定优势,但也存在一定缺点。例如,有机高分子材料容易被再次污染,而无机材料则具有价格昂贵、配套技术不发达的特点,为了更好地支持我国生物浮床技术的应用,我国需要对生物浮床植物的载体进行相关研发。

3.4气候条件由于水产养殖绝大多数是在室外进行的,因此,在具体的生物浮床技术应用中,需要考虑各种气候条件对浮床植物生长的相关影响。

3.5生物浮床技术的设计规范由于生物浮床技术兴起时间不长,在具体的生物浮床技术的设计规范中往往存在多种问题。例如,在对南方水系进行生物浮床设计中,一些设计者由于自身经验不足,往往会选择旱伞草、美人蕉等看似效果较好的浮床植物,但事实上,这两种植物较适用于北方水系,应用在南方水系中不能起到较好的使用效果,这些问题的出现制约着生物浮床技术效果的正常发挥,值得我们注意[4,5,6,7,8]。

4小结

笔者认为,我国生物浮床技术在水产养殖中的相关应用还存在较多不足,因此,在其未来的相关发展中,规范化的生物浮床设计是最为重要的发展方向之一,也只有这样才能切实解决制约我国水产养殖的相关问题。

摘要：随着科学技术的不断进步,我国水产养殖业所采用的技术手段同样得到了充分的发展,生物浮床技术就是相关发展成果之一。文中就生物浮床技术的原理和在水产养殖中的作用,以及应用中存在的问题作相关分析,并提出解决的办法,希望能以此进一步提升和完善生物浮床技术。

关键词：生物浮床技术,水产养殖,浮床植物

参考文献

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人工生态浮床技术及其应用 篇4

1生态浮床技术

1.1生态浮床技术净化机理

生态浮床技术就是应用无土栽培技术，把水生植物或改良驯化的陆生植物移栽到漂浮在水面且可承受较大重量的竹子、聚苯乙烯发泡板等材料做成的载体上，通过植物深入水中的强大根系吸收、吸附、截留水体中的氮磷等营养物质，并以收获植物体的形式将其搬离水体，从而达到净化水质的目的，是一种行之有效的原位生态修复技术。具体作用机理如下(图1)

(1)对氮磷等污染物质的吸收富集作用。水生植物根系发达，能吸收水体中的营养物质来满足植物体本身的生长发育需要，其吸收同化速率与植物的生长速度、水体营养物的质量浓度呈正相关。另外，氮磷元素能被植物根系附着的微生物矿化，有利于植物的吸收。

(2)对污染物的吸附、降解作用。水生植物发达的根系与水体接触面积大，可以形成密集的过滤层，当水流通过时，可以截留水体中的污染物质，并在其表面进行离子交换、整合、吸附、过滤等反应。植物根系还能分泌大量的酶，从而加速水体中大分子污染物质的分解。

(3)微生态系统的作用。水生植物发达的根系为微生物的生存及其对营养物质的降解提供了必要的场所，形成了一个生化反应活跃的地带，称之为“根际区”。植物光合作用产生的氧气可以通过根系向水体中释放，在根际区附近形成了许多缺氧和好氧小区，为根区的好氧、兼性厌氧和厌氧微生物的生存提供了适宜的环境，有利于硝化反硝化反应的进行和磷的同化吸收。同时，由于植物根系对介质的穿透作用，在介质中形成了许多微小的气室或间隙，减小了介质的封闭型，增强了介质的疏松度，从而介质的水力传输得到加强和维持，有利于生化反应的进行。

(4)抑藻作用。高等水生植物在竞争吸收水体中的氮磷营养物质时处于优势地位，使浮游藻类因缺少营养源而死亡;同时有些植物根系还分泌抑藻物质，破坏藻类正常的生理代谢，迫使藻类死亡。

1.2生态浮床技术的研究现状

2 0世纪初期，浮床技术开始被用作鸟类栖息地和鱼类的产卵场所。20世纪80年代，德国学者设计出了现代的生态浮床，并通过研究发现生态浮床能有效地净化水体水质、美化景观环境。日本研究者在霞浦湖进行的隔离水域试验发现，在生态浮床覆盖率只有25%的条件下，削减了94%的植物性浮游生物和5 0%的CO D。1 9 9 5年召开的国际湖泊会议后，该技术进一步被人们所认可，并迅速在日本、欧美等发达国家得到推广应用。我国在199 1年引进了生态浮床技术，目前已做了大量的试验研究，并将其应用在大型水库、湖泊、城市河道、运河等不同水域，取得了较好的净化效果。

2生态浮床技术的应用

2.1国外应用实例

生态浮床技术在日本应用广泛，霞浦湖、土浦港、琵琶湖、八郎泻、手贺沼、印幡沼等地均有应用，浮床总面积达7 0 0 0 0 m 2。图2为霞浦湖上的生态浮床，该湖在浮床设置一年后，水体中T N、T P的去除率分别达到0.4g/d·m 2与0.02 g/d·m 2，土浦港在生态浮床的基础上，通过加强对浮床植物的管理并定期对积累的淤泥进行清除，使净化效果得到明显提高，T N、T P的去处率分别达到1.9 g/d·m2和0.0 8 g/d·m 2。德国建设公司的一座污水处理厂无土栽培了3 0 0 0 m 2芦苇群，其根系表面积可达1 2 0 m2/m2，这些根系大量吸收氮、磷和重金属，再通过收获芦苇回收污水中的营养盐和重金属。

2.2国内应用实例

大量的试验数据表明，生态浮床对T N、T P等污染物的去除率较高，一般在6 0%以上，最高可达9 0%以上。由于进水水质等研究条件的不同，污染物的去除率存在差异，但都保持在较高水平。

南京煦园采用了以水培经济植物为主的生态工程方法，种植水芹、水蕹菜、黄花菜、睡莲及花卉等，所占面积仅占全湖的5.1 5%，但1个月后，湖中TN、TP分别较治理前降低4 6.3%、4 8.4%，藻类密度降低6 3.2%，透明度提高了1倍。

无锡五里湖治理示范工程中，采用软坝围隔出了总水域3600m2的试验区，研究生态浮床治理富营养化湖泊的可行性和有效性。试验区被分成了浮床覆盖度分别为1 5%、3 0%、4 5%的三个处理区，浮床植物为美人蕉和旱伞草。结果表明，三个处理区除溶解氧因水面覆盖和植物呼吸耗氧等原因低于对照水体外，其他所测水质项目均得到了不同程度的改善，其改善程度随着浮床覆盖度的增加而提高。在40天后，45%、30%的试验区内的13项水质指标均达到了地表水Ⅲ类标准，B O D5、N H3-N等指标已达到了地表水Ⅱ类标准。

杭州市南应加河实施的示范工程中采用生态浮床技术改善水质，经过5个月左右的治理，全河的水体感官性状有了较大改善，异臭味得到了有效控制，围隔河段的水质发生了根本的好转。其中，水体透明度从原来的4.9 c m提高到1 m以上;溶解氧从原来的几近于零增加到4 m g/L;氨氮和总磷分别下降了4倍和1 9倍。

2 0 0 2年北京市首次采用生态浮床技术治理什刹海、永定河(图3)等污染水体，获得了良好效果。该技术现已被大力推广应用，是北京市为迎接奥运会进行的河道综合整治中的重点技术措施。

上海市利用生态浮床技术治理城市内的河道，不仅有效消除了水体的黑臭现象、控制了水华爆发，而且美化了城市环境。其中在徐汇区金家塘、闵行区杨树湾河道、闵行区宝华小区河道、青浦区跃进河等地进行的试验研究表明，生态浮床对T N、T P、C O D、B O D5四项主要水质指标平均净去除率分别为5 0.8%、5 8.2%、5 0.3%和4 6.6%，达到了国家农田灌溉水质标准。

3生态浮床技术存在的问题

作为一项发展中的水处理技术，生态浮床技术还存在一些问题。

(1)浮床植物的选型和群落的最优化配置。受污染水体的水质存在差异，不同植物对各污染物去除效果也不同，为达到最好的净化效果，需要进一步研究选出最优的植物或植物组合、确定合适的种植密度。大多数植物在冬季生长状况不佳，净水效果不理想，提高生态浮床冬季的净化能力也是今后的研究重点之一。

(2)研究制定浮床技术的设计规范。目前此项技术还未有相应的技术标准，所取得数据也多是在各自的实验条件下取得的，缺乏通用性。

(3)浮床载体的选择。当前浮床载体通常为有机高分子材料或竹子、木条制成的，在耐腐蚀、牢固性及抗风浪方面有所欠缺，有机高分子材料还存在二次污染的风险，开发无机材料做浮床载体是未来的研究方向。

(4)将粮食或蔬菜等农作物引入浮床种植已被证明是可行的，但关于保证农产品食用安全和提高产量的研究还有待进一步深入。

4生态浮床技术的效益及展望

利用生态浮床技术修复受污染水体不仅效果显著，而且还会取得环境、经济和社会的综合效益，应用前景十分广阔。

(1)环境效益。生态浮床能有效去除水体中的氮磷等污染物，从而有效控制水体的富营养化。另外，生态浮床能有效改善区域生态环境，有助于建设生态城市。城市绿化是生态建设的一个重要部分，在水体上建造生态浮床无疑是在水面上建造绿地，增加了城市的绿化面积。浮床还为鱼类、鸟类、昆虫提供了休养生息的场所，增加了生物多样性。

(2)经济效益。生态浮床与传统技术相比投资费用大大减少，具体表现在：浮床植物和载体材料来源广，成本低;无动力消耗，节省了运行费;易管理，维护费用少。如在城市河道的治理中，传统的建设污水厂、引水换水、底泥疏浚等措施建设周期长、耗资巨大，而生态浮床技术则具有施工简单、工期短、投资小等优势，应用前景广阔。在生态浮床上种植经济作物或粮食作物，充分利用我国广阔的水域面积，还可缓解当前土地紧张的矛盾，收获农产品，产生巨大的经济效益。

(3)社会效益。生态浮床去污效果好且投资少，易于推广应用来减轻经济发展带来的环境污染负担，从而缓解当前发展经济和保护环境的矛盾，保证经济的可持续发展。水面上漂浮的生态浮床，形式新奇并配以绿色植物，容易引起人们的注意，可利用其对人们进行环境保护的教育，增强人们的环保意识。

池塘养殖气提式生态浮床的研制 篇5

本文针对大宗淡水鱼类池塘养殖特点,围绕浮床。该设备利用气体提升技术,促进池塘上下水层交换,解决了现有浮床仅处理原位水体的问题。生态浮床基于藻相的养殖环境调控原理,在降低覆盖水面的前提下进行水体循环,充分利用池塘的纵深,为池塘健康养殖系统的水质调控技术提供了参考。

1 系统设计及主要技术指标

1.1 系统组成及工作原理

气提式生态浮床系统主要由罗茨风机、玻璃转子流量计、球阀、生态浮床等组成(图1)。罗茨风机作为动力源为浮床提供有压气体,通过支路球阀和主路球阀来控制流量大小,并通过转子流量计测量流量。生态浮床主要由下箱体、上箱体、连接螺栓、加强肋、浮筒连接杆和浮筒等组成(图2)。

试验场地位于上海松江泖港池塘生态工程中心,养殖池塘6 m×7 m,平均水深2 m。设计要求池塘覆盖面积不超过5%,故设计的生态浮床直径为2 m、高1m的圆柱形,采用密度接近于水的PP板焊接而成。为了方便安装和运输,浮床设计成上面采用立筋加固;浮筒通过连接杆安装在上箱体上,通过向其中加注水体来调节浮床的平衡性和浮床水位的高低。浮床上箱体的孔板上铺设直径为10～20 mm的陶粒填料,起到物理截流和过滤藻类的作用,其上种植水芹菜、空心菜等植物;下箱体内填充直径为6 mm的泡沫珠(EPS)填料,其有高的比表面积为硝化细菌提供大的附着面积。

工作原理:空气经罗茨风机压缩并经调节后进入浮床底部,通过浮床底部的曝气装置产生均匀的小气泡,这些小气泡在上升的过程中将浮床底部水体提升到上层的布水装置中,布水装置将这些水体在浮床上表面进行均匀分布,均布后的水体通过经过植物净化吸收、陶粒吸附以及填料上的微生物降解后再重新流回到池塘底部。池塘水体在被气体提升的过程中实现了上下水层交换和循外,利于大范围处埋水中的有害物质,同时增加水体中的溶氧。

1.2 设计技术要求

依据试验池塘地形、气候等自然条件以及养殖需求,确定设计应满足的主要技术参数为:水体提水量40m3/h,适合工作水深2 m左右,浮床在水体中的覆盖面积不超过5%,提水管直径110 mm,埋入比为0.8。

2 关键部件设计

2.1 布水装置

布水装置安装在上箱体顶部,主要由布水器、布水盘、布水堰、调节螺栓和提水管组成(图3)。布水器作为一个关键部件,起到在一定的工作面积上按照一定规律布水的功能,直接影响浮床内部水体的流态。上箱体上还设计有浮筒、浮筒支撑和加强筋等,浮筒主要实现调节浮床水位和浮

常见的布水方式有穿孔管、喷头和水堰布水等。穿孔管布水装置主要由干路、支路和布水孔组成,每根支管下侧均匀布置很多等距等直径的小孔,水体由干管到支管,再由支管的孔眼流出实现布水功能,但这种形式的布水支管与支管之间以及布水孔与布水孔之间总存在一定的死区,而且局部阻力损失大、能耗高,主要适用于有压水体[15]。喷头布水主要是在穿孔管的布水孔处安装喷头,这种形式的布水也需要水体具有一定的压力。水堰布水主要应用于测量自由水面敞开水路的流量,三角形堰目前也广泛应用于各种系统和装置的布水中,如潜流湿地布水、水处理系统中的设备布水和水产养殖设备布水等。

生态浮床采用气体提水,水体压力小,故采用三角形堰布水的方式,三角堰为顶角90°、等腰三角形的标准三角堰,堰口高14 mm,上口宽28 mm,堰板用5 mm的PVC板制成,过堰水流效果较好。

2.2 提水装置

提水装置安装在下箱体底部,主要由曝气箱、曝气盘、充气管和提水管组成(图4)。使用1台1.5 kW的罗茨风机,在压力为0.1个大气压下,流量为120 m3/h,可同时为3个浮床提供气源。浮床的提水量约为40 m3/h左右,故选择进气管直径与罗茨风机的出气口直径相同的50 mm PVC管,同时也可减少管道变径时的压力损失和管道损失

设计有效的气体提升装置必须考虑4个因素(图5):提水管浸入水中的比例S(S=sub/L);提水管直径(D);充气量(Q气);提水管总长度(L)。当提水管浸入水中的比例S增加,提水管中聚集的气体增多,提水效率会相应增加;但在提水管浸入水中比例一定的条件下,提水管越长,扬水高度也就越大,导致该段内部水里分割成的微流段越多,提水效率反而降低。提水管直径和充气量都会影响提水效率,根据浮床设备的具体参数要求,计算提水管直径D和充气量(Q气)。

根据提水量、提示管直径、提水管埋入比和提

式式中:Q—提水量,L/min,Q=40 m3/h;S—提水管侵入水中的比例,依据文献[17],取S=0.8,无量纲;L—提水管的总长度,取L=100 cm,则D=1.14 cm;PVC管直径选为110 mm。底部曝气采用膜曝气盘曝气,经过试验,其气水比为1:1.5,因比,提升40 m3/h,需气量为60 m3/h,由于采用膜曝气盘需要克服一定的压力,效率不高。

空气进入提水管中,水流上升所产生的搅动状态也是影响提水效果的关键因素之一。空气如果通过一个进气口进入管道会产生不同大小的气包,这些气泡产生的搅动大,但提水效率却很低,因此需要将曝气盘的进气口微细均匀,产生的气包大小相近,可大大提高提水效率。根据该原理设计的曝气盘如图6所示,空气通过直径50 mm的PVC管进入曝气盘内后,分成两排进入提水管,每排环绕提水管圆周均匀打直径5 mm的进气口18个,可有效解决气泡大小一致的问题,而且分开打两排口,可使气泡在提水管中分层上升,

3 性能试验

该生态浮床经过设计、制造和安装调试后,数次在试验场进行性能试验(图7)。

浮床平衡性试验:通过调节加注到浮筒中的水体量来调节浮床的平衡性,并控制浮床布水堰高出池塘水面20 mm左右,最终3个浮筒中加注的水体在5 kg左右,浮床达到设计要求。

浮床气水比天系试验：气体流量采用玻璃转子流量计测量,水体流量采用超声波流量计测量,浮床底部进水口加弯头并延长2 m左右,为安装超声波流量计提供充足的空间,结果显示,气水比在1～1.2。

净化效果试验:选取3个条件相同的池塘(6 m×7 m,水深2 m),其中2个为实验组,1个为对照组(该组放置浮床空运行,但不放置填料和种植植物)。分别将NH4Cl加入水池,配制氨氮的浓度约为10 mg/L的人工污水。将2个相同条件的浮床放入实验水池进行驯化,待硝化功能构建成熟后,再次投加NH4Cl,设置氨氮的起始浓度为10 mg/L,开展浮床的水质净化效果研究。试验于2013年6月试验场进行,周期12 d,取样分析池水中的氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐浓度。结果显示,浮床运行12 d后,实验组池水中的氨氮、亚硝酸盐浓度显著低于对照组(P<0.05),而硝氮浓度显著高于对照组(P<0.05)(图8)。表明生物浮床能够有效富集硝化细菌,加速水体硝化反应的

4 讨论与结论

本研究从池塘养殖的特点和不影响池塘养殖初级生产力的角度出发,设计了气提式生态浮床。浮床直径2 m,高度1 m,提水量5～40 m3/h;在水体中的覆盖面积不超过5%,这主要是因为浮游植物初级生产力受光照、温度、营养盐、虑食性动物等的影响,其中受太阳光照的影响最大,本研究充分利用池塘的纵深,在降低覆盖面积的同时,实现上下水层的交换。

通过开展生态浮床的水质净化试验,生态浮床能有效降低池塘水体氨氮和亚硝氮含量,净化效果显著。本试验主要研究了氮元素的转化,该浮床能有效地将有毒的氨氮、硝氮转化为无毒的硝氮,但是对TN、TP以及浮游植物的影响试验还没有开展,将需进一步研究。

生物浮床 篇6

一、浮床过滤器的主要特点

1. 工作机理及结构特点

我厂浮床过滤器是以粒状滤料为载体除去水中悬浮固体的过滤设备, 它的壳体为上大下小的变径结构, 这种变径结构为在设备的上部形成固定的滤床提供了条件, 同时也为滤体在冲洗提供了足够的膨胀空间, 浮床过滤器利用高流速水流将滤料托起, 在设备的上部形成固定的滤床, 利用分步成床, 使滤床中的滤料粒径按上小下大排列。运行时水从大粒径侧进入, 实现完全的深层过滤。

2. 反洗特点

普通过滤器通常用水力进行反洗, 有时先用或同时用压缩空气进行辅助冲洗, 但需要较大的冲洗强度及较长的时间, 自用水率也较高, 浮床过滤器可以通过下面几个步骤实现滤层反洗:减小进水流量, 破坏固定床, 滤层中的大粒径滤料落入下部筒体, 通过进水的冲洗将截留在滤料中的悬浮杂质逐渐冲出滤层, 此时小筒体的滤料已经冲洗干净, 加上中部的水力漂洗, 上筒体滤层充分膨胀, 滤料处于流化状态, 截留和附着于滤料上的悬浮物受到高速反洗冲刷而脱落;滤料颗粒在水流中旋转, 碰撞和摩擦, 也使悬浮物脱落, 彻底清洗滤层中的悬浮杂质, 它既不需要反洗水泵又不浪费清水, 反洗效果又好, 操作十分简单, 这也是浮床过滤器的一大特点。

3. 滤料及滤料粒径的选择

传统的滤料种类很多, 滤料的粒径越小, 过滤后的出水水质越好, 但水头损失也增加越快;反之亦然, 滤料粒径分散性越大, 越有利于水利筛选。, 我厂浮床过滤器的滤料选用稀土瓷砂, 其粒径为d=0.4-1.2mm, 容量为1.41g/cm3, 外观白色, 内部多微孔, 具有较好的吸附功能, 而且稀土瓷砂滤料表面比较光滑, 在浮床过滤器这种特殊结构中容易清洗干净。

4. 运行过程中存在的问题

浮床过滤器随着运行时间的增长, 床层阻力会逐渐变大, 如果进水压力稳定, 其出水量会逐渐减少, 长时间运行会引起掉床, 需重新成床后才能运行, 我厂浮床过滤器目前存在经常成不起床、成床困难的问题, 通过一段时间的思考摸索及实践, 我总结出浮床过滤器运行时和成床过程中控制要点及成床改进优化方案。

二、浮床过滤器的运行控制及成床改进方案

1. 浮床过滤器的运行控制要点

首先浮床过滤器不能在流量低于50t/h的状态下运行, 不能断流否则会引起掉床, 浮床在运行过程中, 如果发现顶部细砂较多, 应利用上多孔板的四个排污阀将小于0.4毫米的细砂排出, 如果进水含有大于0.3毫米的较软杂物, 会集结在滤料层和白球层之间, 含量较多时会造成阻力增大, 出水水质因此变差, 要特别注意的是, 与上部多孔板的四只排污阀相连的手动阀, 运行和反洗过程中不能开启, 否则会造成严重跑砂, 如在运行过程中如果发现出水带砂, 除了要检查排污手动阀是否关闭外还要及时检查白球和上部水幅是否损坏, 如发现损坏要及时更换。

2. 针对我厂浮床成床困难问题的改进方案

(1) 成床过程中操作至关重要

在成床过程中第一步为漂洗过程, 其主要目的是漂洗滤层上表面的污物和进行滤料按粒径分层, 成床由中部成床和底部成床两部组成, 其目的也是确保滤床中的滤料粒径上小下大排列。中部成床完成后, 一定要注意底部成床阀必须先完全开启, 再关闭中部成床阀, 否则会引起掉床, 不但造成水资源浪费而且徒劳无功, 有些值班员喜欢用“连锁步操”操作浮床, 由于不同阀门会存在卡涩开启时间长短的问题, 并不能保证阀门开启的顺序, 所以我建议在成床时采用“点操”操作。

(2) 改进底部成床进水方式

我厂浮床过滤器底部进水方式为开启底部成床进水阀, 反洗排水阀, 启动成床泵, 经过观察用这种方式进行底部成床滤料不能完全托起, 在流量不足的情况下采用开启降床进水阀, 启动清水泵同时开启底部成床进水阀, 反洗排水阀, 启动成床泵的运行方式, 适当增加底部进水流量, 效果更好。

(3) 保证浮床各阀门无内漏现象

浮床过滤器阀门如果内漏, 会造成滤料乱层, 影响成床效果, 所以一旦发现阀门内漏应立即联系检修处理, 例如浮床在排水过程中发现水无法排尽, 则怀疑有阀门内漏。

(4) 加强巡检质量

在成床过程中成床厚度决定起始床层阻力损失大小, 而阻力损失与速度成正比, 影响滤料间的空隙度, 所以成床的厚度很关键, 造成成床困难或成床厚度不足的主要原因是由于过滤器内滤料不足或成床流量不足, 滤料装载数量一般距上多孔板430mm左右, 如发现滤料不足应及时汇报并进行补充。

(5) 改进浮床乱层时的冲洗方式

在浮床过滤器冲洗过程中不允许长时间从底部进水冲洗全部滤料, 否则会造成滤料乱层, 一旦造成乱层, 应在冲洗底部滤料的同时开启中部漂洗阀, 即同时开启中部漂洗阀和降床进水阀, 漂洗15分钟, 然后按正常程序运行几个周期后就会恢复正常。

结论

生物浮床 篇7

淀山湖是上海境内最大的天然淡水湖泊以及黄浦江上游重要的水源保护地，近十几年来，受上游地区工农业、旅游业的发展和渔业养殖的影响，淀山湖水体富营养化污染日趋严重，综合水质标准由过去的II类为主下降为目前的IV～V类。2007年7～8月，淀山湖蓝藻大爆发，严重影响了景观，并危及上海居民饮用水安全。通过对淀山湖近几年的水污染成因及污染变化趋势分析，发现上游来水是目前影响淀山湖水环境质量的重要原因。大朱厍港是淀山湖上海段的主要进水口之一，水体总氮、总磷两项指标均为劣五类，其上游昆山段湖面大面积的网箱养鱼是富营养化污染物的重要来源。因此，通过实施生态工程，在入湖口周边荡区设置水生植物屏障，促进对水体悬浮物的拦截及营养物的吸收，对淀山湖水质改善具有实质性作用。本文以上海淀山湖入湖水质改善为目标，在大朱厍港进行围隔试验和示范工程，筛选适合本地的植物种类，设计防浪能力强、净化效果好且能重复利用的生态浮床，为今后淀山湖全面开展富营养化防治工作提供技术支撑，也可为该技术在其他大型湖泊中的应用提供借鉴。

1. 浮床设计

浮床最大的优点是直接利用水面，不受水深条件的限制，很适合应用于缺乏种植基础的开阔湖面。开阔湖面通常风浪较大，浮床的抗浪能力是决定其运行效果的重要因素。因此利用生物浮床改善淀山湖水生态，不仅需要考虑水质净化效果，还应当具有良好的抗浪能力。

1.1 浮床结构及固定

淀山湖水深浪急，为提高抵御风浪的能力及耐用性，在浮床的迎风面首先设置消浪设施以减轻风浪对床体的直接影响。消浪设施主要通过竖向和横向竹排固定于圆木桩上实现。浮床床体采用坚固耐用的UPVC管材（Ф110）做边框，每块单体规格为2m×1m，彼此连接成宽度为4m，长1200m的浮岛，通过活铰链固定在消浪桩上，使浮床能随风浪起伏，提高抗浪能力。浮床植物则固定于床体底部的高强度尼龙网上。该浮床结构由于使用了耐用性材料，使用寿命可达6年以上，远高于一般的浮床。

1.2 植物选择及配置

植物选择方面既考虑对水质的净化效果，又体现一定的观赏价值，形成景观效果良好的水面绿化。因此以适应能力强的淀山湖乡土种类为主，选择根系发达、根茎分蘖繁殖能力强、生物量大、植株优美，尤其是生长期长的品种，包括美人蕉、旱伞草、花叶芦竹、灯芯草、再力花、水葱、泽泻、千屈菜、黄菖蒲等，并根据外形、体量、花期的差异将不同植物种植在一起，体现层次性和群落效应。

2. 生物浮床的运行及效果

2.1 浮床设施的抗风浪能力

工程示范区位于大朱厍港入湖口，浮床种植面积为4800 m2。淀山湖水面开阔，风浪较大，尤其是夏秋时节为台风多发季节，对浮床具有很强的破坏作用。工程试验2年期间，浮床设施基本可经受浪高为0.5～0.6m的波浪。而经过加固的密排桩消浪设施则能使浮床抵御强台风的侵袭，证明了消浪设施对保证浮床实现可持续运行的必要性。

2.2 浮床植物的适应性

在选择的十余种浮床植物中，经过试验发现物种的适应性有明显差别。其中黄菖蒲适应能力最强，其根系发达，生物量大，其中根长0.5～0.6米，植株高度1.0～1.5米，平均株重0.15公斤，并可进行高密度种植（1 0 0株/m 2）。再力花、花叶芦竹、燕子花、千屈菜、苔草长势一般，单位面积生物量比黄菖蒲稍低，可用于提高浮床的物种多样性和景观效果。而泽泻、水葱、梭鱼草、旱伞草、美人蕉长势较差，不适合作为修复淀山湖水质的浮床物种。试验结果还表明黄菖蒲在淀山湖环境条件下生长周期最长，能在湖面顺利越冬，是该地区生态浮床的最适宜种类。

2.3 浮床植物的生物量及养分吸收

试验期间，分别于2009年8月初及12月各选择3个14m2的浮床样方进行收割并估测生物量。第一次收获的鲜重为8.377kg/m2 (5579kg/亩），8月初收割后的浮床植物经4个多月的生长可再次收获生物量4.9 1 5 k g/m 2（即3 2 7 3 k g/亩）。以4 8 0 0 m 2计算得出本试验工程的生态浮床一年的总生物量为63792kg。以植物体内氮磷含量分别为15 g/kg和1.1g/kg计（干重），浮床植物含水率为80%计算，则每亩浮床植物在一年内共吸收氮素26.56kg，磷素1.95kg，若将浮床植物全部收割，可从水体中移除氮素191.4kg，磷素14kg。

3. 浮床水质净化效果

3.1 黄菖蒲浮床围隔模拟试验

由于黄菖蒲为淀山湖环境下生态浮床的最适种类，为进一步研究其对淀山湖水体的净化效果，利用防水布围隔封闭5m2水体进行了模拟试验。自浮床放置第1天开始，每2天取1次水样，测定水中TSS、氮、磷随时间的变化趋势（图1）。

模拟试验表明黄菖蒲浮床对富营养化水体的净化速率很快，通常在第7d达到最大的污染物去除效率，T S S、总氮、总磷、氨氮的去除率均达到70%左右。但其后随着处理时间的延长，水体中的污染物又有所提高。这主要是处理初期浮床对污染物的去除主要是通过促进颗粒物沉降、根系对污染物的吸附作用实现的，这些物理过程速度较快，因此短期内观察到污染物浓度迅速下降。而在试验后期，吸附于根系表面的污染物由于吸附位点饱和，又逐渐释放入水体，造成水体污染物升高。但是这期间的变化比较缓慢，从趋势上看，污染物应该是呈现缓慢下降，最终可以实现水体50%以上污染物的去除效率，这主要靠浮床植物的吸收并用以增加其生物量。因此根系强大、生长速度快的黄菖蒲对淀山湖富营养化水体的净化效果较为理想。

3.2 示范区浮床净化效果

2009年7月～12月始对示范区浮床的净化效果进行定期监测（监测频率2周1次），包括T S S、总氮、氨氮及总磷。监测结果表明（图2），入湖水质存在较大波动，尤其是总氮和氨氮，而总磷的总体趋势为秋冬季节明显低于夏季。通过与入湖水质相比较，示范工程实施半年后对水质的净化已初显成效，除个别时段由于风浪扰动的原因（7～9月为台风多发季节，其中8月份经历了超强台风莫拉克），生态浮床使水中污染物明显降低。在各项污染物中，悬浮物去除效果最为明显，可能由于水中悬浮物以藻类为主，浮床由于遮光效应能有效抑制藻类而降低悬浮固体。总氮的去除率较低，浮床出水口氮的净化效果为3.5～22%；对氨氮的净化效果好于总氮，去除率为20～30%。在气象状况稳定的情况下，浮床去除总磷的效果为1 4～32%。

4. 结论

(1) 浮床设施整体结构设计合理，适宜植物生长，坚固耐久，可重复使用。构筑良好的防浪设施是开阔湖面大面积应用浮床技术的重要基础。

(2) 最适宜淀山湖水质环境的植物种类为黄菖蒲，不仅生物量大，且生长期长，景观效果最佳，其次为再力花、花叶芦竹、燕子花、千屈菜、苔草。本方案设计的浮床每亩每年可从水体中移除氮素191.4kg，磷素14kg。

(3) 生态浮床对淀山湖入湖水质具有较好的净化效果，尤其是在封闭水体及气象因素稳定的条件下对污染物有良好的去除能力，说明生态浮床技术在淀山湖大面积应用的可行性。

摘要：生态浮床技术作为一种新兴的富营养化水体生态处理措施, 已得到人们越来越多的重视。本文以上海淀山湖入湖水质改善为目标, 在大朱厍港进行围隔试验和示范工程, 筛选适合本地的植物种类, 设计防浪能力强、净化效果好且能重复利用的生态浮床, 为今后淀山湖全面开展富营养化防治工作提供技术支撑, 也可为该技术在其他大型湖泊中的应用提供借鉴。

参考文献

[1]丁则平.日本湿地净化技术人工浮岛介绍[J].海河水利.2007, (2) :63-65.