CN101948179B - 基质-植物耦合连接式动水浮床 - Google Patents

基质-植物耦合连接式动水浮床 Download PDF

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Abstract

本发明属环保技术领域，是一种涉及河道或缓流水体水质净化的方法。确切说是利用植物根系、基质吸收、吸附水中污染物，利用生活于基质中的根际微生物净化污染物，利用风能带动叶轮旋转，增强水流动力，增加水中含氧量的水质改善技术方法。本发明实现植物根层吸收净化、基质层吸附净化及水中增氧等多层清除水体污染物，将植物修复与物理修复技术有机结合，加速水体生态修复进程。

Description

基质-植物耦合连接式动水浮床
技术领域
本发明属于环保技术领域，是一种涉及水体水质净化的设施。
背景技术
20世纪50年代以后，随着工业的迅速发展，水环境污染加剧。特别是对于流经城镇的河道，经受城市工业污水、生活污水的无序性排放，使得流域水环境污染问题日趋严重，呈现“有水则污”之状态，河流自净能力下降甚至丧失，河流生态健康受损严重。再加上我国人水资源均占有量少，且时空上分布不平衡，使得水资源供需矛盾突出。因此，污染水体净化已经成为关乎国计民生的严重问题。控制和修复污染水体的植物生态工程技术方法很多，主要有人工湿地、缓冲带、生态浮床等，其中生态浮床因其具有景观功能、净化成本低、可提高生物多样性等功能，已成为目前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。
经专利检索，已授权或公开的有关浮床专利较多。如一种水域及其栽培方法(200610041567.9)、用于景观水体治理的生态吸附景观浮床(200410099196.0)、用于护岸与水质净化的软体植物浮床(200610164314.0)、水上栽培植物治理富营养化的方法(200710071223.7)、水上栽培草本植物治理富营养化的方法(200710071282.4)等在污染水体修复、环境美化方面起到了积极地作用。但也存在不同问题：①单纯依靠植物修复污染水体，其净化效果不明显。这主要与植物生长特性有关，在污染较轻水体中，植物可吸收水体中的N、P等营养物质，促进自身生长，减小水体污染负荷，但这种净化能力有限的。在污染严重的水体中，植物生长受到胁迫，甚至无法生长，因此很难实现对污染物的净化。②以聚乙烯泡沫板作为床体使用，阻碍了气相与水相间流通，减弱了阳光在水中的透射深度及强度。同时，聚乙烯泡沫板床体难于固定，易造成水体二次污染等问题。③一些浮床还存在使用寿命短、需为床体提供浮力等问题。
发明内容
本发明的目的在于公开一种用于缓流河道水体或湖泊水体原位净化处理的耦合型生态浮床，提供一种将植物与基质耦合净化水体，叶轮旋转增强水流活力的设施。通过浮床上栽培植物形成植物根系层，床体中基质吸附层及生活于基质中的根际微生物进行污水净化，利用风能带动叶轮旋转增强水流活力，增加水中溶解氧含量的方法。以解决净化能力小、安装固定难、水气交换性差、使用寿命短等问题，提高水体净化效率。
本发明采用的技术方案：
整个浮床体呈长方中空体，可采用PVC材料制成。浮床体两侧面设置与连接器相连的卡口，浮床体的上表面设置两个圆形篮孔，两个圆形篮空间相距20-30cm，在对应圆形篮孔的浮床下表面处设中空圆形平台，高出下表面4-5cm。种植篮从篮孔处由上向下按压至圆形平台，并与圆形平台吻合，固定好。基质袋内装入具有高吸附性能基质后，置于镂空种植篮的槽中，基质袋上端海绵形成种植孔，栽植已筛选出的具有高净化效能植物。
连接器主体呈长方中空体，可采用聚丙烯材料制成。内部放有蓄电池，四个侧面上设置四组用聚丙烯材料制作的连接卡簧，连接卡簧与浮床体上的卡口匹配，当一组卡簧插入卡口时，连接器与浮床体连接。连接器上方设置风车，风车连接发电机，并将电能量贮存在设置连接器内部的蓄电池中，蓄电池带动与叶轮相连的负载电机，从而带动连接器下方的叶轮旋转，增强水流活力，增加水中溶解氧含量，提高水体自净能力，加速生态修复进程。
所述风车是利用4根固定支撑杆将其固定连接器之上。
所述叶轮是利用轴与连接器上、下表面的轴承固定于连接器之下。
所述种植篮由聚乙烯材料制成，呈内外双层上口大下口小、外层高、内层低的形状，底面连接内外双层篮壁，底面及内外篮壁呈镂空网状，形成上大下小圆筒状基质袋槽，槽宽度约为5cm，将基质袋卷曲成呈近似圆筒状放于槽内。与此同时，将水生植物固定植入种植篮内基质袋上端海绵的种植孔内，再用固定爪固定槽内基质袋及种植孔海绵。
所述基质袋主要由纱网构成。整体展开平面呈长方状。内装300-400g基质。
所述的基质主要是蛭石、沸石、火山渣、陶粒或造粒粉煤灰，可以是一种基质或几种基质按任意比例的混合，基质颗粒粒径为0.5-1cm。
所述海绵是长50cm、宽3cm，厚2cm的高密度海绵。
所述植物是芦苇、菖蒲、香蒲、千屈菜、黄菖蒲、美人蕉、水葱中的一种，或两种或以上不同品种搭配种植。
所述搭配种植，是指在一定面积的动水浮床上，以种植孔为单位，按照水体及景观要求进行的搭配，搭配比例为：
地处城乡结合部的河段，芦苇∶菖蒲∶香蒲＝1∶1∶1或其中任意两种按1∶1种植；
地处市区非景观节点河段，水葱∶千屈菜∶芦苇＝2∶2∶1或任意两种植物按1∶1种植；
地处市区景观节点河段，千屈菜∶黄菖蒲∶美人蕉∶水葱＝1∶1∶1∶1或任意两种植物按1∶1种植
本发明与已有生态浮床相比，具有以下优点：
1本发明实现植物根层吸收净化和基质层吸附净化及植物-基质耦合净化清除水体污染物，增加水中含氧量，使植物修复、微生物修复和物理修复技术有机结合在一起，提高污水净化效率；
2植物根系在基质内生长，提高了基质的空隙率，使基质内微生物的数量大大增加，提高了对水体中氮、磷和有机物的去除能力；
3置于镂空种植篮槽中的基质袋，增大了与水体的接触面积，有利于吸附污染物；
4基质袋侧面粘合的海棉形成种植孔，增强了装置严密性及其中栽种植物的稳定性；基质袋相对独立设计，提高了工作效率，应用更为方便快捷；
5本发明充分利用风能及水流动能，增强水流活力，增加水中溶解氧的含量，同时解决了河道夜间景观对能源的需求。
6在植物生长缓慢的早春及晚秋，本发明在基质、风能等的作用下，对污染水体仍有较好的修复效果，加速生态修复进程。
7浮床易于安装、拆卸，并且在河道中可任意造型，创造不同的景观。
附图说明
图1为植物-基质耦合连接式动水浮床结构示意图；
图2为种植篮结构示意图；
图3为连接器俯视图。
图中：1.浮床体，2.篮孔，3.导线连接口，4.导线，5.种植篮，6.卡口，7.连接卡簧，8.连接器，9.植物，10.螺母，11.固定爪，12.海绵，13.基质袋，14.槽，15.圆形口，16.蓄电池，17.连接导线，18.发电机，19.风车，20.负载电机，21.固定支撑杆，22.轴，23.叶轮，24.轴承，25.平台
具体实施方式
以下结合附图对本发明技术方案进一步描述：
整个浮床体1呈长方中空体，可采用PVC材料制成。将装好基质的基质袋13放入种植篮5的槽14中，用海绵12固定1-2株植物9放入种植蓝5内部的种植孔中，为防止基质袋及固定植物的海绵上浮，用固定爪11固定。固定爪11固定时，由下到上穿过种植篮5顶部的圆形口15，让爪部与基质袋13及海绵12接触，并卡在槽14的内壁上，杆部在圆形口15的上下用螺母10固定。
将已栽种植物并固定好的种植篮5由上向下通过浮床体1的篮孔2中，向下按压种植篮5与平台25接触，稳固种植篮5。
将风车19、(附图为示意图，风车也可以设置在铅直平面上。)发电机18用固定支撑杆21固定在连接器8上，同时，用轴22穿过轴承24固定叶轮23与负载20在连接器8上；连接卡簧7插入浮床体1的卡口6中，分别用连接导线17将发电机18与负载电机20连接到连接器表面上的导线连接口3，将风能转化为电能通过导线4贮存在蓄电池16中，利用蓄电池16中电能带动叶轮23旋转，增强水流活力，增加水体中溶解氧的含量，提高水体自净能力。这样便实现了一个浮床体与连接器的链接，形成一植物与基质有机结合的动水浮床。
一个连接器有四组连接卡簧，可连接四个浮床体，形成一组动水浮床。再利用连接器链接每组动水浮床，形成大面积，造型不同的浮床组。种植篮与水充分接触，有利于基质吸附水中污染物。植物生长过程中根系伸入基质中，基质空隙度变大，再加之根系向基质中分泌有机酸及氧，为微生物提供能源及生存环境，进一步增强了基质对污染物的吸附能力，提高了污水净化效率。同时，基质为植物生长提供了支撑基础，增强了浮床植物的稳固性。
植物根层吸收净化和基质层吸附净化及植物-基质耦合净化清除水体污染物，利用风能带动旋转的叶轮，增强水流活力，增加水中含氧量，使植物修复、微生物修复和物理修复技术有机结合在一起，加速了水体生态修复进程。

Claims (4)

1.一种植物-基质耦合连接式动水浮床，其特征在于：整个浮床体呈长方中空体，浮床体四侧面设置与连接器相连的卡口，浮床体的上表面设置两个圆形篮孔，在对应圆形篮孔的浮床下表面处设中空圆形平台，种植篮从篮孔处由上向下放置至圆形平台，并与圆形平台吻合固定好；基质袋内装入具有高吸附性能基质，置于种植篮的槽中，基质袋上端海绵形成种植孔，栽植已筛选出的具有高净化效能植物；
连接器主体呈长方中空体，内部放有蓄电池，四个侧面上设置四组用聚丙烯材料制作的连接卡簧，连接卡簧与浮床体上的卡口匹配，当一组卡簧插入卡口时，连接器与浮床体连接；连接器上方设置风车，风车连接发电机，并将电能量贮存在设置连接器内部的蓄电池中，蓄电池带动与叶轮相连的负载电机，带动连接器下方的叶轮旋转；
所述种植篮由聚乙烯材料制成，呈内外双层上口大下口小、外层高、内层低的形状，底面连接内外双层篮壁，底面及内外篮壁呈镂空网状，形成上大下小圆筒状基质袋槽，基质袋卷曲成呈近似圆筒状置于槽内。
2.根据权利要求1所述的植物-基质耦合连接式动水浮床，其特征在于：所述基质是蛭石、沸石、火山渣、陶粒或造粒粉煤灰中一种或几种按任意比例的混合，基质颗粒粒径为0.5-1cm。
3.根据权利要求1所述的植物-基质耦合连接式动水浮床，其特征在于：所述海绵，是长50cm、宽3cm，厚2cm高密度海绵。
4.根据权利要求1所述的植物-基质耦合连接式动水浮床，其特征在于：所述栽植植物的搭配比例以种植孔为单位为：
地处城乡结合部的河段，芦苇∶菖蒲∶香蒲＝1∶1∶1或其中任意两种按1∶1种植；
地处市区非景观节点河段，水葱∶千屈菜∶芦苇＝2∶2∶1或任意两种植物按1∶1种植；
地处市区景观节点河段，千屈菜∶黄菖蒲∶美人蕉∶水葱＝1∶1∶1∶1或任意两种植物按1∶1种植。 
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