东湖-碳纤维生态修复水体富营养化机理研究

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1、碳纤维控制河湖富营养化水体和原位生态修复机理研究（李兰，武汉大学，430072）摘要：利用水生植物修复富营养化水体是当前湖泊富营养化控制的研究热点，但是，在众多时间中人们发现人工种植的水草在富营养化水体不易存活，水生植物修复富营养化水体的功能也十分有限，修复功能高的水生植被如水葫芦、浮游植物等会大量覆盖水面，阻止光照、氧气进入水桶，导致生态系统受损严重，所以需要借助人工水草高吸附材料快速改善光照、氧气、水质等环境条件，促进微生物繁殖，沉水植物原位修复，恢复生态系统多样化，促进水体生态系统良性循环。作者在东湖示范工程和碳纤维净水产品机理

2、研究实验中，利用碳纤维净化产品验证高吸附材料-碳纤维净水产品技术是控制湖泊富营养化和原位修复生态系统的强有力工具。关键词：碳纤维，原位修复，生态系统，湖泊富营养化1．概述全国江河、湖泊、水库、水源地等水体都有不同程度的污染，湖泊的污染状况尤为显著。据统计全国超过80%以上的湖泊出现中度以上富营养化污染，并且很多湖泊正趋向于向水体富营养化发展，发展态势令人担忧。湖泊水体富营养化是我国面临的主要水环境问题，严重制约了社会经济发展和生态型社会建设，因此治理湖泊富营养化已经刻不容缓。河湖富营养化控制是世界性难题。国内外治理富营养化的主要措施有

3、：底泥清淤、引江济湖工程、生态河岸工程、人工水草、前置库、库区生态缓冲带建设、水生植被恢复、植物浮岛、生物操纵、水库深层曝气和上下层水体混合交换等技术措施。很多湖泊富营养化治理示范工程都需要将上述多种技术组合才能够看到治理效果。寻求一种无能耗的简单措施就能够彻底控制湖泊富营养化，恢复本土生态系统，在治理水污染的同时固碳，实现废水资源的循环利用，减少污水治理和温室气体减排压力，保持社会经济可持续发展是迫切需要的新技术新理念，在未来我国“生态文明”和“绿色中国”建设期间应对全球变化、缓解能源危机和经济可持续发展具有重要意义。101．碳纤维

4、净水产品该技术由日本科学家小岛昭教授发明，应用于河湖水处理达十余年，是目前世界领先的自然生态性水处理技术产品。碳纤维生态草由90％以上碳元素组成，被国际上誉为“黄金材料”，具有耐高温、耐摩擦、耐腐蚀等特点，可持续净化水质5～1０年，因极高的比表面积可吸附、分解水中污物，促使微生物生长，形成具有生产者、消费者、分解者的完整生物链，达到自然净化水质和保护生物多样性的目的，对油类、有机污染、氮磷、细菌、有毒物、盐类、色、金属离子都有很好的去除和净化效果，可有效控制河湖水污染。日本科学家小岛昭教授发明的碳纤维生态基净化水质技术，是目前世界领先

5、的自然生态保育水处理技术产品。碳纤维由90％以上碳元素组成，可持续净化水质5～1０年，其极高的比表面积是植物的20倍。对油类、有机污染、氮磷、细菌、有毒物、盐类、色、金属离子都有很好的去除和净化效果，本技术对上述污染物处理效率高，去污速度快，可有效控制河湖水污染。并能够促使微生物生长，形成具有生产者、消费者、分解者的完整生物链，达到自然净化水质和保护生物多样性的目的。碳纤维净水机理：碳素纤维－生物膜/活性污泥团-藻场-水生植物共存系统的形成使得试验区水体一年四季都有很强的净化功能。碳纤维在水体迅速散开，放进去1小时很快形成微生物膜，3

6、天后微生物膜稳定，半月形成稳定的活性污泥团。一个月后很快形成大规模经济藻场。首先形成碳素纤维－生物膜/活性污泥团-藻场共生系统，共同净化水质。半年后沉水植物自我修复，形成碳素纤维－生物膜/活性污泥团-藻场-水生植物共存系统共同净化水质。（1）粘合在碳纤维上微生物群的特点1)微生物粘合速度快，粘合量多。2)粘合微生物不易剥离，同时活性度高。3)在粘合在纤维的微生物群内部，厌气微生物群与需氧微生物群一起在比较分散的状态下存在。4)粘合在碳纤维束的体积大的微生物群，在水的流动中进行某种泵运动，在与碳纤维束一起摇动的同时，使物质产生移动，促进

7、污浊物质的分解。5)需碳细菌加快初期粘合，依靠碳发出的声波的微生物增殖作用依靠与微生物群的共存，扩大影响范围。（2）碳素纤维净化水质的优点1）利用微生物的活性提高了分解处理的速度，形成本土碳纤维-微生物膜/活性污泥团-着生藻藻场-沉水植物共生系统，无需外加微生物、藻种和植物种植，净化效率高效快速，一年四季都有净化效果；102）无需清除底泥，产品质量稳定，水处理后污泥发生量少；3）去氮除磷效果好；4）易于吸附悬浮物；5）河、湖、库、景观等水体无需充氧装置，无能耗，费用低；6）自我修复生态系统，促进生态系统多样性；7）具有固碳作用；8）利

8、用废水资源培育经济藻场，实现水资源循环利用；9）设置费低廉，维持管理方便，不需要运行成本（3）应用领域●环境水（河流、湖沼、池水、海水）●城市污水（污水处理厂、粪便净化槽、高级处理槽、分散污水处理系统）●工厂废水（食品、