CN101811778B - 一种适用于高泥沙大流速水体的生态浮床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于高泥沙大流速水体的生态浮床，由两个浮床单元相互连接而成，所述浮床单元包括浮床固定杆、空心PVC管、消浪排和纱网，浮床固定杆将若干根空心PVC管水平排列固定形成浮排，浮排两端下方分别设有消浪排，浮排下方悬挂设有内部包裹含有空柱状聚氯乙稀波纹短管填料的纱网，纱网位于消浪排下方。本发明能处理含泥沙较高且氮磷浓度偏大的水体，适应大流速的河流，同时能营造景观效果，不影响航运，并可以产生部分经济效益。

Description

一种适用于高泥沙大流速水体的生态浮床

技术领域

本发明涉及一种净化污染水质河流的的装置，特别涉及一种适用于高泥沙大流速水体的生态浮床。

背景技术

生态浮床，又称为人工生物浮床、无土栽培浮床、生物浮岛等，是指将植物种植于浮于水面的床体上，利用植物根系吸收水体中污染物质，同时植物根系附着的微生物降解水体中污染物，从而有效进行水体修复的技术，因而受到了越来越多的关注。截至目前，生态浮床技术已在世界范围内成为一项重要的水质修复技术，并已成功地应用在许多湖泊、河流的生态修复、生态整治工程中。生态浮床技术已成为河湖受污染水体生态修复与净化处理中常用的原位处理技术。

目前我国正在实行的“南水北调”，“引江济太”等大型工程需要从长江，黄河等高泥沙含量的河流中调水。例如引江济太工程中，太湖水体本身氮磷的含量就较高，尤其无锡段水质恶化严重，曾多次发生“水华”，蓝藻爆发等严重的富营养化现象，而长江水中本身氮磷含量也较高，且连接长江和太湖的主要河流如望虞河，其某些支流的氮磷含量甚至严重超标，如此这样的水流入太湖，反而会加重太湖的富营养化程度。而长江水中的高含量泥沙也会对太湖带来新的生态问题，加重太湖治理的难度。目前大部分在使用的生态浮床技术有多个浮床单体组成，在形状方面多为四方形，但考虑到景观美观、结构稳固的因素，也有三角形及六边蜂巢型等。但是传统的四方形状的过水条件比较差，河流中河水的水力停留时间也较短，对于长江水中高含量的泥沙的截留去除效果不是十分理想，再加上浮床床体多为实心密封构件消浪性能差，长时间使用很容易损坏。

在浮床植物的选择方面，需要满足以下要求：适宜当地气候、水质条件，成活率高，优先选择本地种；根系发达、根茎繁殖能力强；植物生长快、生物量大；植株优美，具有一定的观赏性；具有一定的经济价值。但目前在选择植物上较为简单，只能单纯的去除氮磷，氨氮等，对于泥沙的截留去除效果不是什么明显，并且浮床表面的生态功能区也较为单一。

填料也是生态浮床的重要组成部分。近些年来，作为生物膜技术的核心，填料因其用量大，要求尽可能的价格低廉；因其长期浸泡在水里，要求其有较高的耐盐和耐腐蚀性；因处理水量的能力取决于附着在填料上的生物量和生物活性，就要求尽可能大的比表面积、良好的亲水性能和较高的充氧效率、良好的传质效果，使尽可能多的生物附着在填料上，尽可能地发挥生物膜活性。目前大多少浮床采用的是悬挂式填料，其特点是挂膜容易、空隙的可变性使之不易堵塞，而且造价低、组装方便、出水稳定、处理效果较好，但如果水中的悬浮物较大且较多时，填料丝会结团，大大减少了实际利用的比表面积，且易发生断丝、中心绳断裂等情况，影响了使用寿命，其寿命一般为1～2年。

发明内容

本发明提出一种适用于高泥沙大流速水体的生态浮床，其目的在于处理含泥沙较高且氮磷浓度偏大的水体，适应大流速的河流，同时能营造景观效果，不影响航运，并可以产生部分经济效益。

本发明的技术解决方案是：本发明的生态浮床，由两个浮床单元连接而成，所述浮床单元包括浮床固定杆、空心PVC管、消浪排和纱网，所述浮床固定杆将若干根空心PVC管水平排列固定形成浮排，浮排两端下方分别设有消浪排，浮排下方悬挂设有内部包裹含有短管填料的纱网，所述纱网位于消浪排下方。

所述浮排由至少6根空心PVC管(19)水平排列固定而成。

所述浮排以中间空心PVC管(19)为基准，左右两侧空心PVC管(19)的长度依次递减，所述空心PVC管的(19)中点位于同一条线上。

它设有可在水流中定位的固定杆(10)，该固定杆(10)上套设有滑动扣环(18)，各所述浮排的两头设有金属环(6)，并通过金属丝(9)与固定杆上扣环(18)连接。

所述浮排四周用框架(4)固定，使得床体的形状能够稳定。

所述空心PVC管(19)的上表面开槽，填入植生基质(11)，并根据水流顺流的方向在浮排上依次分别设有挺水植物和浮叶植物。

所述相邻的两根空心PVC管(19)之间间隔为空心PVC管(19)的管径，保证在植物叶面茂密时，浮床附近水体可以和空气进行水气交换，阻止水体中溶解氧的下降。

所述消浪排(20)由直径为8～12cm毛竹至少5根水平排列固定而成，所述毛竹方向与所述空心PVC管(19)方向垂直。

所述短管填料(12)为空柱状聚氯乙稀波纹短管，它具有提供生物载体的和截留悬浮物的作用。

本发明的优点：(1)本发明的浮床的形状相对于一般的四方形浮床对于水流的截留，消能作用明显，可以增加水流的水力停留时间，有效去除悬浮物截留泥沙。(2)本发明的浮床首尾都设有小型的消浪排，在对于流速较大的水体的消浪方面有比较不错的优势，保证浮床在收到冲刷时的稳定，减少高速水流的磨损，延长使用时间。(3)本发明设有水气交换区，可以改善水中溶解氧的浓度，使植物较好的生长。而且镂空的空间可以透水，使得浮体收到的水流阻力变小，起到一定的消浪作用，延长浮床使用寿命。(4)本发明的植生基质填在浮床的空心PVC管中，可以节约浮床下部原有的植生基质层空间。本发明的下方挂有仿生型的球形生物填料，它比同边长条件的立方体填料有更大的接触面积，能更好的截留泥沙。(5)本发明由2个同样形状的浮床构成，形成一个小的处理系统，并且分别种植上挺水和浮叶植物，对于泥沙的截留，氮磷的去除效果更加优秀。植物的选择上也多为本地物种，具有良好的生态效益和经济效益。

根据相关实验的结论，在水生高等湿地植物系统中，由挺水、浮叶和沉水植物构建的湿地系统对水体悬浮泥沙有较好的去除作用.湿地植物通过改变水流动力条件，改变水体泥沙运动规律，同时植物体表还会吸附部分较小粒径组成的悬浮颗粒物。挺水、浮叶和沉水植物对悬浮泥沙平均去除率依次为挺水植物＞浮叶植物＞沉水植物。因此在浮床植物的选择上，挑选了挺水植物和浮叶植物种植，并设置种植先后顺序，以达到对水体中悬浮物的截留，适合在浮床上栽种，并且可以有效的去除水体中的氮磷，改善水质，对于修复水生生态系统有很大的帮助作用。挺水植物在去除75％的泥沙的过程中，可以去除60％的总磷，一定程度上可以有效防止限制性因子磷过多造成的富营养化现象的发生。在具体植物的选择上，挺水植物可以选择香蒲和茭白混合种植，浮叶植物可以选择菱角和睡莲。其中香蒲对于氮磷的去除效果很好，搭配茭白这种太湖地区的常见经济作物可以在截留泥沙去除氮磷的同时产生一定的经济效益。同样浮叶植物选择菱角和睡莲也是太湖地区的常见作物，可以适应当地的气候和水文水质条件，且较容易生长。

附图说明

附图1是本发明的俯视图。

附图2是本发明种植挺水植物的浮床的剖面图。

附图3是本发明种植浮叶植物的浮床的剖面图。

附图4是本发明在水面的布置图。

图中的1是浮床单元、2是挺水植物浮床、3是浮叶植物浮床、4是框架、5是浮床固定杆、6是金属环、7是浮床上的种植区、8是水气交换区、9是金属丝、10是固定杆、11是植生基质、12是短管填料、13是水流方向、14是河床、15是挺水植物、16是浮叶植物、17是水面、18是扣环，19是空心PVC管、20是消浪排、21是边框支架、22是纱网。

具体实施方式

下面通过实施例的方式，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1

一种适用于高泥沙大流速水体的生态浮床，包括2个浮床单元1。

如附图1所述浮床单元1包括浮床固定杆5、空心PVC管19、消浪排20和纱网22，浮床固定杆5将若干根空心PVC管19水平排列固定形成浮排，浮排以中间空心PVC管19为基准，左右两侧空心PVC管19的长度依次递减，空心PVC管19的中点位于同一条线上。浮排四周用框架4固定。相邻的两根空心PVC管19之间间隔为空心PVC管19的管径。使管之间的距离固定以此形成独立的水气交换区8。再将空心PVC管19的上表面凿空形成植物区7，铺上植生基质11以种植植物。

浮排两端下方分别设有消浪排20，如附图5和附图6所示消浪排20由直径为8～12cm毛竹至少5根水平排列固定而成，毛竹方向与所述空心PVC管19方向垂直。消浪排20有很好的消浪，消能作用，使得水流平缓流过浮排，减少对于浮床的冲击。

浮床单元1下方挂有包裹着短管填料12的纱网22，如图2所示其中纱网12的四周可以设有木质或者聚乙烯材质的边框支架21，这样短管填料12在纱网22内部，不容易收到水流冲刷而流失。其中纱网22内部按照投加70％投配率的短管填料12，根据有关研究表明70％投配率下的去除悬浮物效果最好。

浮床之间按照附图4在水面上安装，形成一个处理系统。浮床单元1上的金属环6通过金属丝9和固定在河底的固定杆10上的扣环18连接起来，一个生态浮床可以设置3根固定杆，拴住2个浮床单元1，保证整个处理系统在有风浪时候的稳定，不易被风吹散或者随波逐流。依照水流的方向13，依次在同一直线2个浮床上种植挺水植物和浮叶植物，让水流按照顺序通过2个浮床。

该浮床安放一定时间后，可以有效改善望河流的水质，截留长江水中的泥沙，去除一定的氮磷，并且种植的植物不会影响航运，且造型美观，还具有一定经济效益，对流入湖泊的水质有一定保证作用。

Claims (9)

1.一种适用于高泥沙大流速水体的生态浮床，由两个浮床单元连接而成，其特征在于：所述浮床单元(1)包括浮床固定杆(5)、空心PVC管(19)、消浪排(20)和纱网(22)，所述浮床固定杆(5)将若干根空心PVC管(19)水平排列固定形成浮排，浮排两端下方分别设有消浪排(20)，浮排下方悬挂设有内部包裹含有短管填料(12)的纱网(22)，所述纱网(22)位于消浪排(20)下方。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高泥沙大流速水体的生态浮床，其特征在于：所述浮排由至少6根空心PVC管(19)水平排列固定而成。

3.根据权利要求1所述的一种适用于高泥沙大流速水体的生态浮床，其特征在于：所述浮排以中间空心PVC管(19)为基准，左右两侧空心PVC管(19)的长度依次递减，所述空心PVC管(19)的中点位于同一条线上。

4.根据权利要求1所述的一种适用于高泥沙大流速水体的生态浮床，其特征在于：所述浮床单元(1)设有可在水流中定位的固定杆(10)，该固定杆(10)上套设有可滑动的扣环(18)，各所述浮排的两头设有金属环(6)，并通过金属丝(9)与固定杆上扣环(18)连接。

5.根据权利要求1所述的一种适用于高泥沙大流速水体的生态浮床，其特征在于：所述浮排四周用框架(4)固定。

6.根据权利要求1所述的一种适用于高泥沙大流速水体的生态浮床，其特征在于：所述空心PVC管(19)的上表面开槽，填入植生基质(11)，并根据水流顺流的方向在两个浮排上依次分别设有挺水植物和浮叶植物。

7.根据权利要求1所述的一种适用于高泥沙大流速水体的生态浮床，其特征在于：所述相邻的两根空心PVC管(19)之间间隔为空心PVC管(19)的管径。

8.根据权利要求1所述的一种适用于高泥沙大流速水体的生态浮床，其特征在于：所述消浪排(20)由直径为8～12cm毛竹至少5根水平排列固定而成，所述毛竹方向与所述空心PVC管(19)方向垂直。

9.根据权利要求1所述的一种适用于高泥沙大流速水体的生态浮床，其特征在于：所述短管填料(12)为空柱状聚氯乙稀波纹短管。

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