國內外研究現狀和發展動態
對于黑臭水體的治理，總體思路是控制外源污染，削減內源污染，其中具體措施包括：截污、清淤、底泥覆蓋、調水等。這些方法的優點是見效快，但這些方法屬于市政工程措施，其缺點是花費高，耗時長等，且存在各自的弊端。由于工程方法的種種限制，若要從根本上解決水體黑臭的問題，必須從水體污染物自然降解過程的本質入手。國內外對生態法修復受損水體進行大量的相關研究。
1、生物浮島
生物浮島技術是一種典型的營造良性營養循環鏈的水體生態修復技術。早期的生態浮島技術大都采用單一的水生植物或多種水生植物組合來營造良好景觀及為鳥類提供棲息場所，也稱為人工浮島。1979 年德國 BESTMAN 公司建造了世界上最早的用于水處理的生物浮島；20 世紀 80 年代，美國開始利用多種魚類養殖廢水水培生產生菜、西紅柿、草莓和黃瓜等蔬菜及風信子等花卉；Nathalie等用商業化深液流( NTF) 水培系統飄浮栽培毛曼佗羅( D．innoxia) 凈化修復生活污水，取得了較好的效果；90 年代中期人工浮島被日本學者廣泛認識，并應用于湖泊治理；我國的一些學者從 20 世紀 80 年代起也對植物浮床技術開展了一些相關研究和應用。
生物浮島技術主要問題對于越冬浮島植物的研究不夠充分，常常因植物斷季而影響生態修復的效果。再就是生物浮島的種植和收割基本都是純手工操作，這種操作難度較大，并且勞動輸入比較密集，限制了生物浮島的大面積推廣應用。
2、微生物修復
微生物修復是通過選擇對特定水體污染物具有優異吸收轉化性能的細菌加以培養、馴化、富集，并創造合適的降解條件去消除污染物。其中包括投加微生物菌劑，生物促生劑等。而釆用微生物菌劑及生物促生劑投加法時，根據治理效果來決定是否需要連續投加，如投加量大時成本較高。
3、生態草技術
生態草技術是一種新興的生物膜載體凈化技術，是由生物膜技術發展而來，本質上是利用微生物的新陳代謝來分解污染物。生態草技術主要是將具有耐性高，柔性好，對環境無污染的材料模仿天然水體中的水草設計而成的仿生水草投放到受污染水體中，以人工投加菌群或土著菌群為種源，利用微生物在載體上的大量繁殖來降低水體有機污染物濃度，是一種基于污染物自然降解原理的生物強化修復技術，在一些發達國家如美國、日本均有工程應用且效果較好。
3.1 細繩狀生態填料的應用研究
細繩狀生態填料在 20 世紀 90 年代誕生于日本，填料主體是由聚氯乙稀叉、聚丙稀和維尼絕等人工合成材料制成的環狀小絲體群，以細繩為中心，其絲條呈立體狀態向四周轄射的細繩狀構造。細繩狀生態填料在日本各地有較為廣泛的應用，在 1991 年 5 月，在日本愛知縣武豐鎮六貫山河段治理工程中，將細繩狀生態填料纏繞固定在 10 m 的鐵條上，將鐵條按照河流橫斷面的方向鋪設，每間隔 10cm 鋪設一條，并用螺栓將鐵條固定在河道底部，工程總長 100m。經過 4 年(1991.5—1995.2)的治理，BOD 和 SS 的平均去除率為 31.8%和 18.5%。該填料在污染嚴重且流量小的河流中凈化效率較高。
3.2、仿生生態草的應用研究
吳永紅等通過對現有多孔高分子材料進行改良，研制出一種新型生態水草，該材料外形為多環串聯，上端有浮球，下端為固定配重物，中間為直徑 8cm 的圓形載體，兩端由一根繩連接，分別用該材料與軟性填料處理富營養化水體，CODMn分別降低 92.9 %、86.9%，TN 分別降低 95.0 %、93.5%，NH3-N分別降低 70.2 %、65.1%，生態草實驗組的透明度要比軟性填料的高 25cm 左右，實驗結果表明生態草效果要優于軟性填料。
田偉君等人研制的生態草由支桿，扣環以及填料絲組成，該種填料模仿的是臭輪藻的莖的柔性和初性，枝和葉的可附著性。將該生態草鋪設到宜興市大浦鎮林莊港河道中，在生態草掛膜后實驗共運行了半年，實驗結果顯示：系統對高猛酸鉀指數的平均凈去除率為 5.4%，其中最高為 9.9 %，并且去除率與填料上的異養菌數量呈正比；氨氮凈去除率在 5.4%~39.9%，總磷的凈去除率最高也達到了28.6%。
3.3、阿科蔓生態基
阿科蔓生態基是一種新型無織布填料，是一種用于生態水處理系統的高科技生態材料。阿科蔓生態基的主要特點有高比表面積，達到250ｍ2/ｍ2；適宜的孔結構，為微生物群落提供理想的生存環境；超級編織技術，可以形成理想的微Ａ/Ｏ處理微環境；純惰性材質親和于生態環境，在水中不會分解，對自然環境無任何污染。
童敏等以阿科蔓材料為載體，用光合細菌球形紅細菌 (Rhodobacter sphaeroides)、枯草桿菌(Bacillus subtilis)和氧化硫硫桿菌(Thiobacillus thiooxidans)三種菌種為種源，聯合組建生態草生物膜系統凈化黑臭水體，結果表明，對 COD、BOD5、NH3-N和 TP 的平均去除率分別達到了 64.1%、67.2%、96.0%和 32.1%，在設定的 HRT 內，時間越久，處理效果越好，并且對 Fe2+及硫化物的去除率均達到 100%。
3.4 碳素纖維生態草
碳素纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維。將碳素纖維進行高溫碳化、活化與表面改性就得到活性碳纖維（Activated Carbon Fiber，ACF），ACF 再經過微生物固著化得到生物活性碳纖維（Biological Activated Carbon Fiber，BACF）。活性碳素纖維可以改變其表面孔結構以及表面化學性質來改善吸附性能。 Kaneko K 對 ACF 進行了大量研究，通過各種改性處理方法來改善 ACF 的吸附性能。ACF 表面有不同的官能團，對某些特殊的吸附質除了吸附能力還有催化特性和氧化還原能力。因此，碳素纖維作為水處理填料與載體，應用于生物膜修復水體和模擬人工水草進行生態修復與水環境改善具有許多優勢。
日本小島研制成功的碳素纖維生態草在日本 240 多個治理案例中，河流BOD5、SS、TN、TP去除率分別為：50~70、50~70、10~30、10~50% ；湖泊、池 BOD5、SS、TN、TP 去除率分別為：20~90、20~90、10~30、30~90% ；污水 BOD5、SS、TN、TP去除率分別為 90~95、90~95、30~70、30~50%。
北京京陽環保公司在蘇州滄浪區桂花新村水體修復工程中，安裝碳素纖維生態草三個月后，河水 BOD5、SS、TP、TN、NH3-N 分別由 12.5、81、1.13、10.4、8.7（mg/L）下降到 3.6、48、0.376、5.84、4.34（mg/L）水質改善效果明顯。
李蘭在武漢東湖開展了碳素纖維生態草大型示范工程實驗，結果顯示碳素纖維生態草材料能迅速吸附水體中的氮磷，在 4d 內把實驗區域水體的水質從 V 類提升至 IV 類，4 個月后 TN、TP 和 CODMn 的平均去除率達 69.4%、84%和 72.3%。
4、小結
采用生態草為微生物提供附著及繁殖場所，形成較高的生物量對水體有機物進行分解，是目前受損水體生態修復中有效的工程手段。相比于傳統載體（卵石、瓦爍、軟性懸掛填料等），生態草可以提供巨大的比表面積，高的生物負載量，高的生物親和性，因此可以大幅提高水體凈化效率。
本課題所采用的立體彈性生態材料篩選了聚烯烴類和聚酰胺中的幾種耐腐、耐溫、耐老化的優質品種，混合以親水、吸附、抗熱氧等助劑，采用特殊的拉絲，絲條制毛工藝，將絲條穿插固著在耐腐、高強度的中心繩上，由于選材和工藝配方精良，剛柔適度，使絲條呈立體均勻排列輻射狀態，制成了懸掛式立體彈性材料的單體，基材在有效區域內能立體全方位均勻舒展滿布，使氣、水、生物膜得到充分混滲接觸交換，生物膜不僅能均勻的著床在每一根絲條上，保持良好的活性和空隙可變性，而且能在運行過程中獲得愈來愈大的比表面積，又能進行良好的新陳代謝，這一特征與現象是其他生態材料不可比擬的。
在國內立體彈性生態材料多用于市政和工業廢水處理廠，而對用于修復城市黑臭水體的研究較少，該生態材料對黑臭水體污染物的去除特性、生物膜特點、鋪設方式、運行參數等問題有待進一步研究。
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