动态一体化天然浮岛治理湖泊污染策划.doc

动态一体化天然浮岛治理湖泊污染的设计 　　摘要：指出了治理湖泊污染的先锋植物凤眼莲的大规模使用受到限制的主要原因是由于其极易泛滥成灾，并且打捞困难、含水量极高。基于环境生态工程的原则和凤眼莲作为天然浮岛的特性，设计了天然一体化自动打捞装置。该设计理念是利用太阳能进行供能，压力传感器和自动收缩杆打捞凤眼莲并进行原位去水，利用螺旋桨动力结构使浮床移动到岸边并将打捞的凤眼莲进行后续利用。研究表明：该装置可以移动和反复使用。相比于当前使用人工浮岛，应用天然浮岛治理湖泊污染更为经济可行。而且凤眼莲的去污本领比芦苇、美人蕉等其他植物更强。在解决凤眼莲易泛滥成灾、打捞困难的难题的前提下为实现高效低成本治理湖泊富营养化、重金属污染等问题提供了新思路，并能够统筹生态效益、经济效益、社会效益和景观效益的协调发展 关键词：凤眼莲；天然浮岛；自动一体化；生态修复 中图分类号：X703文献标识码：A文章编号2016 1引言 《2015年中国环境状况公报》显示全国共有423条主要河流以及太湖、滇池和巢湖等62座重点湖泊（水库），其中Ⅰ类水占2.8%，Ⅱ类水占31.4%，由上述数据可知国内大部分水域都已受到不同程度的污染。凤眼莲（Eichhorniacrassipes），又称水葫芦，因去污能力强、能同时超积累多种重金属，且具有生长迅速、生物量大、生态适应能力较强等特点，通常被作为修复污染湖泊的先锋植物。但由于凤眼莲的生长繁殖速度过快，且对其的监控和管理工作上存在着相应的难题，基于此，从环境生态工程的设计理念和原理出发，针对凤眼莲在治理湖泊污染中繁殖速度快、不易打捞的难题，设计了“动态一体化天然浮岛”模型，利用凤眼莲治理湖泊富营养化和减轻重金属污染并及时收集打捞凤眼莲，达到生态效益、经济效益和景观效益的有机结合和统一，为低成本治理湖泊污染提供新思路 2动态一体化天然浮岛装置介绍 将凤眼莲治理湖泊水体富营养化技术与生态工程理念进行有机结合。本着节能减排、绿色无污染的前提，动态一体化天然浮岛以凤眼莲的水质净化机理为原理治理水体富营养化，以清洁能源太阳能进行供能，并巧妙地运用自动伸缩杆、压力传感器等现代科技，同时也可以达到一定的景观效应。该装置主要分为3个结构区域：中间凤眼莲种植区、外围太阳能储能供能区和上方凤眼莲自动采摘区种植区的周围安装有4个自动伸缩杆，一端固定在安放处，另一端带有钩子与水下的网兜相连。压力传感器在每一个自动伸缩杆上都有安装，并由外围的太阳能电池板对其供电 如图1和图2，中间的部分是凤眼莲种植区，装置中间的水面地下铺了一张很结实的网兜，上面种植着凤眼莲。外面的圆环即为太阳能储能供能区，内部安装了主板和确保该装置可以正常运行的各种程序（比如自启动螺旋桨、一键返回等），并配备了电能储能供能装置，以确保该装置能够正常运行而不受天气影响。由于在设计的同时考虑到了装置本身的景观效应，将装置的外围设计成类似于花朵的形状，并且将太阳能电池板安装 在外围类似于“花瓣”的上面，同时将其倾斜一定的角度，使其可以充分接收来自各个方向的太阳光 运行时，首先将凤眼莲投放入中间的圆形种植区，利用凤眼莲的生长繁殖吸收水体中的N、P等富营养物质和重金属离子。当凤眼莲生长密度达到一定程度时，会压迫安置在边上的压力传感器，之后便会根据主板上写好的程序，启动自动伸缩杆向内向上伸长。等自动伸缩杆到达最大伸长长度和最高抬升高度时，原先设置在种植区水下的网兜便会被提升到水面以上，同时将种植区内所有的凤眼莲全部截留在里面。最后，启动装置下面的螺旋桨，将整个装置开到岸边，对打捞上来的凤眼莲进行回收处理，同时换上新的网兜，如此循环往复 3天然浮岛与人工浮岛的对比 吕?f均，等：动态一体化天然浮岛治理湖泊污染的设计环境与安全 天然浮岛与人工浮岛差异显著，主要体现在以下几个方面。一是所种植的植物的不同，人工浮岛一般种植的是景观类植物，如芦苇、美人蕉、香蒲、菖蒲、水麦冬、风车草、灯芯草等湿地植物[2]，这些植物的单株价格都较贵，且不易存活；而天然浮岛选用的植物为凤眼莲，不仅能够有效去除氮磷还具有较强去污能力[3]。二是所选用的固定材料不同，构建人工浮岛需对每一株植物进行固定，一般通过塑料模型来固定填充土壤以供其生长；而天然浮岛模型采用的是耐摩擦耐腐蚀的网兜结构，相比于人工浮岛，简单方便很多。三是运费，人工浮岛通常选用湿地植物，其生长所需土壤或基质、以及塑料模型往往在运费中占据很大的比重；相比之下，天然浮岛采用的是悬浮生长在水面的浮水植物凤眼莲，无需运输土壤及模型，能大大降低物流投资。四是管理的人工费用，在构建初期，人工浮岛的种植需要投入大量的人力物力以及管理，在植物生长成熟之后，还需要回收利用，此方面