CN101544424A - 用于水质净化的组合式生态浮床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于水质净化的组合式生态浮床，由内框架和外框架构成，内框架固定于外框架内；其特征是：内框架底部设有底部支架，支架上包裹浮床植物生长基质；底部支架为内十字菱形，将内框架分为八个生态功能区，其中位于外围的四个生态功能区种植禾本科植物，位于内侧的四个生态功能区种植漂浮植物；在内框架和外框架之间均匀设置若干植物定植杯，用于种植景观高杆植物。本发明结构简单，成本低廉。可使浮床物种空间镶嵌，导致浮床生态系统微生境出现异质性，根系周围形成好氧－厌氧－好氧区，浮床系统内功能群微生物分布呈梯度变化，浮游生物得以生存，提高了浮床生态系统的生物多样性和抗干扰能力，保证浮床生态系统结构和功能长期维持稳定。
Description
技术领域
本发明属于生态环境工程技术领域，是应用于河道的水质修复技术，具体的说，涉及一种漂浮于污染河道水面上具有净化水质作用的装置——用于水质净化的组合式生态浮床。
背景技术
河流水质污染现象非常严重，针对此类现状，采用的水质改善技术大致分为物理法、化学法以及生物/生态法。一般情况下，物理法存在成本高，治标不治本等问题，化学法存在处理效果不稳定，且处理不当易造成二次污染等问题，而生物/生态技术由于具有安全性、经济性、实用性、系统性等诸多优点成为水体污染治理的主要技术手段。其中，生态浮床为近几年发展起来的一种水质改善的生态净化技术，该类技术通过植物吸收、植物根系附着微生物及其水生动物组成的微生境，形成一组水污染生物处理装置。
经专利检索以及文献查阅，国内外已有类似专利及相关文献报道，如李先宁等设计的立体型生态浮床，安树青等设计的竹排式生态浮床，谢丹平等设计的可调式生态浮床等等，以上技术对污染水体的水质净化确实起到了积极的作用，但仍存在以下缺陷与不足，有待进一步改进。这些缺陷包括(1)现有浮床主体结构的材料主要为木材、竹材、废旧轮胎、铝合金等，其中木材、竹材结构的浮床易腐烂，且重复利用率差；废旧轮胎结构的浮床对植物的种类有限制，且景观效果差，而铝合金结构的浮床造价过高。(2)现有浮床的浮体多为聚苯乙烯塑料泡沫板、苯乙烯塑料泡沫板，这类物质直接接触水体后，对接触水体的人们以及水生生物的健康存在很大的危害，且由于其为高分子化合物，不易分解，造成“白色”污染。(3)现有浮床的基质(植物载体)主要为泡沫塑料板和海绵等，浮床基质平铺在水面上后，严重阻断水体表面与大气之间的水气交换，影响了大气向水体中泌氧功能，导致泡沫板底部DO浓度非常小，对浮床净化能力产生较大的影响。(4)现有浮床的生态功能区较为单一，虽然李先宁等设计的立体型生态浮床，利用生物多样性来净化水质，但其工艺复杂，且笼养的滤食性水生动物要长期进行人工管理，且不能实现浮床植物的季相衔接与交替。因此，现有浮床对在净化工艺中导入和合理构筑浮床植物镶嵌群落结构，利用浮床植物的空间镶嵌来实现浮床生态系统的净化功能以及实现生态功能长期稳定的研究和开发不够。
针对现有浮床的缺陷，发明一种可实现浮床植物群落空间镶嵌的组合式生态浮床工艺很有必要，且需解决以下问题：浮床框架易得、耐用、无污染；浮床浮体无污染；浮床基质可保证大气的泌氧功能；浮床植物应形成镶嵌群落结构，且具有较好的景观效果。
发明内容
发明针对现有浮床的缺陷，提出了一种用于水质净化的组合式生态浮床。该生态浮床既能够大面积应用以净化河道水质，有效降低污染水体中氮、磷以及CODMn含量，又可改善河道污染水体水面景观。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案而实现的。本发明用于水质净化的组合式生态浮床(简称组合式生态浮床)，由内框架和外框架构成，内框架固定于外框架内；内框架底部设有底部支架，支架上包裹浮床植物生长基质(简称基质)，可以选用尼龙网、塑料网或者纤维网；底部支架为内十字菱形，将内框架分为八个生态功能区，其中位于外围的四个生态功能区种植禾本科植物，位于内侧的四个生态功能区种植漂浮植物；在内框架和外框架之间均匀设置若干植物定植杯，用于种植景观高杆植物。
其使用方法是利用本发明的组合式浮床不同区域处种植的禾本科植物、漂浮植物、景观植物等构建浮床群落镶嵌结构，在浮床系统内镶嵌种植不同生态型的植物，利用植物吸收水体氮磷等营养元素，并利用浮床植物发达密集的根系过滤去除颗粒性污染物以及藻类；浮床植物形成镶嵌群落后，浮床系统生物多样性提高，利用其生境的异质性，形成好氧-厌氧-好氧的微生境，为氨化菌、硝化菌、亚硝化菌、反硝化菌等功能群微生物提供生存的空间，同时植物根系为土著微型生物提供载体，浮床系统内构成了以植物、动物及微生物等为主的食物链结构，系统内各种生物通过同化吸收或选择性铺食，使得氮、磷等营养元素在营养级中自下而上进行传递，即通过各种微型生物的生物降解作用，达到水质净化目的。本发明的浮床植物镶嵌结构使浮床保持较好的景观效果。
本发明相对于现有技术，具有下述有益效果：
(1)、本发明是一种可实现浮床物种空间镶嵌的组合式生态浮床。
(2)、本发明中浮床植物生长基质的选择更为合理，基质采用塑料网或者纤维网，不会阻碍大气向水体中的泌氧功能，可最大程度的实现浮床系统净化水质的生态功能。
(3)、本发明可实现浮床植物的空间镶嵌，浮床植物空间镶嵌后，导致浮床生态系统微生境出现异质性，根系周围形成好氧-厌氧-好氧区，浮床系统内功能群微生物分布呈梯度变化，浮游生物得以生存，显著提高了浮床生态系统的生物多样性，增强了浮床系统抗干扰能力，保证浮床生态系统结构和功能长期维持稳定。
(4)、本发明的生态浮床可形成较好的景观环境，对日益严重的“荒漠化”河道起到较好的美化作用。
附图说明
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
图1是本发明用于水质净化的组合式生态浮床俯视示意图；
图中结构、部位及编号依次为：外框架1；内框架2；底部支架3；植物定植杯5；挂绳6；尼龙扎带7；弯头接头9；三通10；生态功能区I 14；生态功能区II 15；生态功能区III 16；生态功能区IV 17；生态功能区V 18；生态功能区VI 19；生态功能区VII 20；生态功能区VIII 21。
图2是图1的A-A剖面示意图。
五：具体实施方案
下面结合附图和实施例对本发明一种用于水质净化的组合式生态浮床的结构、制作、安装、植物配置以及使用做进一步说明。
组合式生态浮床的制作，以及前面所述技术方案逐步制作完成：
第一步制作外框架，在6根长1m、4根长0.75m的公称外径75mm的PVC管内填充聚乙烯塑料泡沫，填充量为管道体积的80-90％，后用四组弯头接头以及6组三通将PVC管连接成附图1所示的长方形，弯头接头以及三通连接处用胶密封，保证不透水。
第二步制作内框架：在2根长1.0m、4根长0.75m、4根长0.5m的公称外径75mm的PVC管内填充聚乙烯塑料泡沫，填充量为管道体积的80-90％，后用四组弯头接头以及6组三通将PVC管连接成附图4所示的长方形，弯头接头以及三通连接处用胶密封，保证不透水。
第三步制作底部支架：将一根长2.6m，一根长1.1m、四根长1.35m的毛竹按图1所示结构摆放，分别用8号铁丝将毛竹交叉处固定。
第四步连接内框架与底部支架：将底部支架放置于内框架之上，用8号铁丝分别将底部支架固定与内框架上。
第五步基质的安装：将长2.7m、宽1.1m，网眼尺寸为20mm×20mm的尼龙网覆盖于第四步完成的底部支架之上(称为覆网)，用尼龙扎带伸入到靠近毛竹周边的网眼中，将尼龙网扎紧到支架上，同时将网的四边在内框架上包裹后用扎带伸入网眼中固定于内框架上。底部支架的内十字菱形结构，将内框架分为八个生态功能区，其中生态功能区I、生态功能区IV、生态功能区V、生态功能区VIII种植禾本科植物，生态功能区II、生态功能区III、生态功能区VI、生态功能区VII种植漂浮植物。
第六步连接内框架以及外框架：将外框架摆放到平整地面上，后将第五步完成覆网的内框架摆放到外框架中间(注：内框架覆网面朝上)，然后将6根公称外径75mm的20cm长的PVC管分别连接内外框架三通，连接后将连接处用胶密封，保证不透水。
第七步安装植物定植杯：用8号铁丝将若干植物定植杯均匀固定在内、外框架间。其中框架长边安装6组植物定植杯、宽边安装2组植物定植杯，用于种植景观高杆植物。
第八步安装挂绳：在组合式生态浮床四个直角处分别系一根尼龙绳，尼龙绳直径为20mm，长度1m，同在一边的两根尼龙绳分别与另一组浮床相连，连接时保证两组组合式生态浮床之间的尼龙绳>0.5m，比避免水流所引起的相互碰撞。同时，在外框架的宽边中间系一根尼龙绳，直径20mm，长度4-5m，该绳的另一端待组合式浮床放入水体后固定于河道岸边。
第九步栽种浮床植物：经筛选，选定美人蕉+苏丹草+空心菜(夏季物种)以及酸模+水芹+黑麦草(冬季物种)镶嵌组合，其中美人蕉、酸模为景观植物、高杆植物，种植于定植杯中，空心菜、水芹为可漂浮植物，种植于区域II、III、VI、VII内，苏丹草、黑麦草为禾本科植物，种植于区域I、IV、VI、VIII内，以上植物去污能力强，长势美观，绿化效果好。该发明中浮床植物需进行人工管理，即在夏季植物(冬季植物)生长季结束后，人工收割以上植物，同时在相应区域栽种冬季植物(夏季植物)，通过以上方式，可实现组合式生态浮床常年均有植物的生长，即可实现组合式生态浮床植物的季相交替。
将该组合式生态浮床用于南京市仙林大学城三用河南京师范大学段的水质净化实验：
该段河流的主要污染源为仙林大学城生活污水，水质污染情况如表所示，属于劣V类水体。
在该河流段选择约100米长的河段，河段16m，水深约1.6m，靠河岸均匀放置10组本发明的组合式生态浮床，每个浮床彼此用挂绳6相连。
所种植的禾本科植物与漂浮植物区域的面积之比为1：1。
实验从2007年7月开始，至2008年9月结束。组合式浮床中植物美人蕉+空心菜+苏丹草以及酸模+水芹+黑麦草能正常生长，保证了浮床系统内周年植物的正常生长。实验过程中，河流水体的水质情况如表所示，与实验前相比较，TN、NH4 +-N、TP、CODMn浓度分别降低了24.25％、21.13％、20.90％、42.20％。通过本发明的处理，河流水质有了十分显著的改善，恶臭气味明显减弱，该河流段上的景观环境也得到了极大的改观。
表 实验前后河流水质的平均值变化
Claims (2)
1、一种用于水质净化的组合式生态浮床，由内框架和外框架构成，内框架固定于外框架内；其特征是：内框架底部设有底部支架，支架上包裹浮床植物生长基质；底部支架为内十字菱形，将内框架分为八个生态功能区，其中位于外围的四个生态功能区种植禾本科植物，位于内侧的四个生态功能区种植漂浮植物；在内框架和外框架之间均匀设置若干植物定植杯，用于种植景观高杆植物。
2、根据权利要求1所述用于水质净化的组合式生态浮床，其特征是：所述浮床植物生长基质为尼龙网、塑料网或者纤维网。
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2009
- 2009-05-05 CN CN2009100267350A patent/CN101544424B/zh active Active
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