CN101190813A - 用于护岸与水质净化的软体植物浮床 - Google Patents

Abstract

“用于护岸与水质净化的软体植物浮床”是一种由盘状单体浮床为单元，组合式的人工水上栽培植物的器具，在其上可栽培一些湿生或两栖植物，构成一种可在水中漂浮的“浮床”，利用植物对湖泊、河流、沟渠等富营养化的水体产生“生物净化”的功能，达到对富营养化水体原位修复和控制的目的。这种“浮床”的主要特征或作用是：1.用于对不同水域水体富营养化进行生物净化；2.“浮床”一端固定于水域岸边时，对水库、湖泊、河流和沟渠的消落带及堤岸具有保护作用。水位上涨时，浮床的植物浮在水面生长，透过植物吸收吸附减少水的富营养化程度，水位下降时，浮床覆盖在消落带上，形成消波和堤岸保护层。

Description

用于护岸与水质净化的软体植物浮床

技术领域

本发明涉及一种护岸与水质净化的植物水上栽培的器具，尤其适用于具有消落带的水库、湖泊、河流和沟渠的水质净化及堤岸保护。

背景技术

随着工农业生产的发展和人民生活水平的不断提高，大量的工业废水和生活废水排人江河湖库，水域环境受到不同程度的污染。据对全国131个湖泊和50个大中型水库的调查资料：湖库的水质污染比较严重，131个主要湖泊中，受到不同程度污染的湖泊有89个，占据湖泊数量的67.9％，占湖泊面积62.3％，其中严重污染的湖泊(超V类水)有28个，占到调查湖泊数量的21.4％，受到不同程度污染的水库数量占到调查水库数量的21.4％。湖库污染物的种类较多，主要指标有COD，TP，NH3-N，酚，汞等，其中超V类水质的主要污染物指标为COD，NH3-N等。特别值得一提的是，一些城市附近的湖泊如太湖、滇池、巢湖已受到严重污染，浮游生物异常繁殖，水质恶化，富营养化十分严重，影响到水体的功能，并直接危害到饮用水源。

水体富营养化是我国水环境治理中的一个难题，水体中过高的N、P浓度是引起水体富营养化的主要原因。控制和修复水体富营养化的植物生态工程技术方法很多，如利用人工湿地、缓冲带、植物塘、浮床植物系统等。其中人工湿地技术比较成熟，但它只适用于特定的地理环境；缓冲带、植物塘亦有治理水环境的作用，但其适用性少且作用有限；生物浮床系统治理水体富营养化，则是一种新的富营养化水体原位修复和控制技术。其主要优点如下：1.它直接从水体中去除营养物，不会对沉积物中的营养成分再次利用；2.它对废水进行原位处理，不另外占用土地；3.它能适应各种水深，操作和管理方便。

目前，现有利用生物浮岛的技术国家和单位，都是利用生物浮岛在水域上栽培一些经济作物或以美化水域环境为目的以及利用生物浮岛的消浪作用。如起源于德国的“人工生物浮岛”技术，就是以种植经济作物和美化水域环境为目的设施。本世纪在美国、加拿大、英国、韩国、日本、土耳其等国生物浮岛也相继受到重视，投入了大量的人力物力进行了技术开发，其目的也是为了利用“人工生物浮岛”对水域环境的美化作用或对湖泊、海岸的消浪作用。此外，现有几个国家所发明的“人工生物浮岛”在形状结构、制作材料都有所不同。美国的人工浮岛采用粗细不同的不锈钢管内充加发泡聚苯乙烯或发泡聚苯乙烯加特殊合成树脂、盐化乙烯合成树脂、混凝土等材料制作成浮床，为了固定浮床上的植物体，在上面放置了泥炭、蛭石等基质作为植物固定层；英国以软气囊为浮体，辅之以尼龙网；日本的人工浮岛则主要是以充气橡皮筏作为浮床，浮床上放置由椰子纤维编织而成的底盘和泥炭组成的植物栽培层。上述这些人工生物浮岛不仅造价高昂(美国每平方米的造价为200-1000美元，日本2-20万日元)，而且体积庞大，质量沉重，使用和操作具有极大的不便，且国外的人工生物浮岛主要用于经济作物的栽培，适用范围也有限，在我国不具有推广价值。

发明内容

近年来，湖北大学在科技部、农业部、湖北省环保局、武汉市科技局的资助下，在国内率先采用“人工生物浮床”技术栽种一些能够吸收水体中污染物的植物，利用植物对湖泊、河流、沟渠等富营养化的水体产生“生物净化”的功能，达到对富营养化水体原位修复和控制的作用。通过多年的研究和实验，取得了显著的成效。并针对我国不同地域特点或水域生态环境研制出了多种适合我国国情的“人工生物浮床”，并使人工浮岛的造价降低到每平方米30元以下。由于我们以前研制的“人工生物浮床”都是针对我国不同地域或水域环境而设计的，有些不具有广泛的适用功能。为了设计一种能广泛适应我国不同水域生态环境且具有多种功能的“人工生物浮床”，我们发明了一种“用于护岸与水质净化的软体植物浮床”。这种“用于护岸与水质净化的软体植物浮床”有以下两个区别于其他“人工生物浮床”的主要特征或作用：1.主要用于对不同水域水体富营养化进行生物净化；2.“用于护岸与水质净化的软体植物浮床”一端固定于水域岸边时，对水库、湖泊、河流和沟渠的消落带及堤岸具有保护作用。

“用于护岸与水质净化的软体植物浮床”是一种由单体浮床为单元，组合式的人工水上栽培植物的器具，在这个“用于护岸与水质净化的软体植物浮床”上可栽培一些湿生(或两栖)植物后放在水里，构成一种可在水中漂浮的“浮床”状的生物生态小环境。浮床的一端固定的岸上，水位上涨时，浮床的植物浮在水面生长，透过植物吸收吸附减少COD、氮、磷的浓度来抑制藻类的疯长进而提高的透视度，并创造生物(鸟类、鱼类)的生息空间，构成了鱼类生息良好条件，鸟类亦可在人工浮岛上进行筑巢；利用单体浮床组合成带状浮床的设置，种植本土水生挺水植物，可以降低水泥岸化的环境冲击。水位下降时，浮床覆盖在消落带上，形成消波和堤岸保护层。

这种“用于护岸与水质净化的软体植物浮床”由于浮于水面，环境功能受随水位涨落影响较小，特别适宜于具有消落带的水库水质的净化和堤岸的保护。例如三峡水库，库区基于发电、防洪和排淤需要，采用“冬蓄夏泄”、“排浊蓄清”的年水位调度方式，水位于冬春季正常蓄水位175m(吴淞高程)与夏季防洪限制水位145m之间周期性变化，相应在库岸形成垂直为30m落差，总面积约440km²的淹没与成陆周期性交替的三峡水库涨落带。涨落带原有植物的绝大多数或全部将因适生性选择而消亡，该区域光照、压力、氧含量等环境参数剧变，对植物的光合作用、呼吸作用、生长发育、繁殖及物候等将产生巨大的甚至制约性的作用，致使涨落带逐步演变为几乎无植被的荒芜地带。由于涨落带植被丧失，其生态功能也中断，随着环境负荷量的不断积累，在适宜的条件下(如夏秋季充足的水分，较高的温度，较强的光照等)，利于微生物繁殖、蚊蝇孽生和鼠类活动，加上水陆交替重复作用，可能逐渐演化为环境污染区和疫病扩散源，一旦出现生态系统不能承受的环境恶化，就极难治理和修复。而“用于护岸与水质净化的软体植物浮床”可以有效地降低和防止这种状况的发生，使消落带发挥它应有的生态功能。

针对于像三峡水库这样的水体，植物浮床必须具备净水、防波、护岸的三重功能。特别是三峡水库有垂直落差为30m的消落带，低水位时的消落带堤岸保护显得尤其重要。为此，我们使设计的“用于护岸与水质净化的软体植物浮床”呈“软体”结构，它由多个“单体浮床”呈矩阵状相互连接组合在一起，可以组合成任意大小的人工植物浮床，其人工植物浮床还可以随水位的涨落和随水波浪的起伏而不影响使用功能。每个“单体浮床”上面种植经过遴选的“两栖植物”，高水位时，浮床上的植物跟随浮床随水位涨落浮于水面生长；低水位时浮床贴在消落带上，植物在消落带上生长。即高水位时植物净化水质、低水位时植物给消落带“穿衣”，从而达到保护水库生态环境的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：以聚乙烯塑料经模具模压成如图1形态结构的“用于护岸与水质净化的软体植物浮床”单体，也作为植物种植载体，单体浮床的中央放置一个圆锥体聚苯乙烯发泡塑料构成的浮体，植物围绕浮体栽种在浮床单体的种植槽内。每个单体浮床下端等距钻4个小孔，用尼龙绳穿过小孔将单体浮床呈矩阵排列，使之相互连接并固定。这种浮床具有经久耐用，使用寿命长，造价低廉等特点。长期浸泡在水体中对水体无污染。这种“用于护岸与水质净化的软体植物浮床”的每个单体浮床上面放置轻质栽培基质，植物直接种植在每个单体浮床上面的种植槽内，植物根系可通过种植槽内的小筛孔直接伸入水体吸收水中养分，因此重量轻，适合安装和搬运。本发明可由多个“单体浮床”相互连接并根据不同水域构建成面积大小不同的连体浮床，还可以根据水域环境自由组合成不同形状的植物浮床，安装和撤卸都很方便。本发明的有益效果是：不仅可以大幅度地降低浮床的造价，便于安装撤卸和推广应用，而且对湖泊、河流、沟渠等富营养化的水体进行“生物净化”及水体污染的治理，以及对湖泊、河流、沟渠等水岸形成保护层和消波作用，还可以对水域景观的美化和水域生态环境的保护，都具有重要作用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

图1是根据本发明提出的“用于护岸与水质净化的软体植物浮床”盘状单体浮床结构的示意图。

图2是盘状单体浮床的浮体与盘状浮床床体的组合示意图。

图3是盘状单体浮床正视图和其剖面图。

图4是“用于护岸与水质净化的软体植物浮床”各盘状单体浮床相互连接组合成的软体浮床示意图。

图中：1.聚苯乙烯发泡塑料浮体、2.盘状单体浮床种植槽、3.盘状单体浮床床体、4.连接孔、5.种植槽隔板、6.聚苯乙烯发泡塑料浮体卡槽、7.种植槽筛孔、8.连接尼龙绳、9.固定柱。

在图1中，发明以聚乙烯塑料按设计图纸经模压构成单体浮床(3)，盘状单体浮床下端有连接孔(4)，可以使尼龙绳(8)从连接孔穿过。

在图2中，A是聚苯乙烯发泡塑料浮体的外形图；B是聚苯乙烯发泡沫塑料浮体(1)通过盘状单体浮床中间的圆孔并卡入聚苯乙烯发泡塑料浮体卡槽(6)内的固定状。

在图3中，A是聚乙烯塑料盘状单体浮床床体的俯视图；B是聚乙烯塑料盘状单体浮床床体的A-A’剖视图。

在图4所示实施例中，连接尼龙绳(8)从盘状单体浮床下端的连接孔(4)穿过并使盘状单体浮床相互联结，构成任意大小的“用于护岸与水质净化的软体植物浮床”。

具体实施方式

将聚乙烯塑料经模压构成直径在50厘米左右的盘状聚乙烯塑料单体浮床床体(3)，盘状单体浮床床体中间的圆形孔内安置一个聚苯乙烯发泡塑料浮体(1)，其底部有一聚苯乙烯发泡塑料浮体卡槽(6)，用以和盘状单体浮床床体(3)固定。植物围绕聚苯乙烯发泡塑料浮体栽种在盘状单体浮床的种植槽(2)内，槽内有将种植槽分为多格的种植槽隔板(5)，种植槽隔板不仅可将种植槽分隔成多个小槽，以便栽种不同植物，还可增加盘状聚乙烯塑料单体浮床床体的强度，起到抗拉的作用。每个盘状单体浮床下端等距钻有4个小孔，用连接尼龙绳(8)穿过连接孔(4)使盘状单体浮床相互连接并成矩阵排列固定。盘状单体浮床下面呈十字状的连接尼龙绳(8)可以托住并固定盘状单体浮床。盘状单体浮床种植槽(2)内的种植槽筛孔(7)，可使盘状单体浮床内所栽植物的根系从筛孔伸入水中吸收养分。在由各盘状单体浮床相互连接组合成的任意大小的连体浮床的近岸端，分别放置多个固定桩(9)，用以在岸边消落带的上缘固定“用于护岸与水质净化的软体植物浮床”。

Claims (3)

1.一种用于护岸与水质净化的软体植物浮床。其特征是：具有一个盘状的单体浮床床体，浮床床体底部具有若干个种植槽筛孔和种植槽隔板。

2.根据权利要求1所述的用于护岸与水质净化的软体植物浮床，其特征是：盘状单体浮床的中间，固定有一具有一定浮力的浮体。

3.根据权利要求1、2所述的用于护岸与水质净化的软体植物浮床，其特征是：盘状单体浮床经尼龙绳连接成矩阵排列状的任意大小的软体植物浮床后，软体植物浮床一边经固定桩在水岸消落带的上缘固定。