CN103466797A - 一种新型生态浮床及太阳能复合生态浮床系统 - Google Patents

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李仲锷
叶挺进
罗旺兴
黄明珠
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Abstract

本发明公开了一种新型生态浮床及太阳能复合生态浮床系统，该新型生态浮床由PE主体浮板、尼龙固定扣、种植篮和种植介质组合而成，其适合于栽种大部分浮床植物，景观性强、可复氧、成本低、抗风浪能力强、净水效果好。以新型生态浮床为基础，引入太阳能曝气系统和生物填料系统构造而成的太阳能复合生态浮床系统，充分利用太阳能转换为电能供充氧机使用；同时采用先进的纳米曝气管产生微细气泡，实现了高效溶氧的功能。此外，太阳能复合生态浮床系统里包含了生物填料系统，为微生物提供了良好的生长与繁殖环境，提高了微生物量。本发明的优点是：可用于水体生态修复，景观性强，建设成本不高，运行费用低，操作简单，系统净水显著。

Description

一种新型生态浮床及太阳能复合生态浮床系统
技术领域
    本发明涉及一种水生态修复系统，更具体地，涉及一种新型生态浮床及太阳能复合生态浮床系统。 
背景技术
    目前，地表水污染问题已经成为我国十分重视的水环境问题，其中湖泊（水库）富营养问题尤为突出。2011年中国环境状况公报指出：全国十大水系469个河流控断面中，39%的水质为Ⅳ类～劣Ⅴ类；全国26个国控重点湖泊（水库）中，57.7%的湖泊为Ⅳ类～劣Ⅴ类，53.8%的湖泊处于轻、中度富营养状态。同时，许多河流在部分河段也经常出现富营养化现象，例如珠江广州河段、黄浦江流域等，甚至有些河段还出现了季节性恶臭现象，破坏了河流的生态环境，严重影响到居民的正常生活，甚至影响到饮用水的安全。因此，如何治理水体污染问题，恢复水体的综合功能，已经成为了全球环境问题的研究热点。 
    利用生态修复技术治理理水体的方法有很多种，其中生态浮床由于具有可移动式运行、无动力、无维护、使用寿命长等特点，正日益受到普遍关注，利用人工浮床技术栽培湿生植物、陆生植物治理富营养化水体的研究屡见报道。但是，传统的生态浮床技术去污能力容易受季节和浮床植物量的限制，而对于漂浮植物来说，它只能利用表层水体，对于深度较大的水体，其净化效果很难进一步提高。有许多研究表明，水中磷的去除以植物吸收为主（水生植物组合后根际微生物及水净化研究），生态浮床系统除氮的主要机制是依靠系统微生物的硝化、反硝化作用。 
    为了提高传统生态浮床的处理效果，可以采用外在提高方式和内在提高方式。外在提高方式主要为通过微生物固定化技术和曝气等方式提高生态浮床的净水效果，内在提高方式是通过筛选优势植物、改进生态浮床系统构造等方法提高净水效果。其中，通过增加曝气和构造生态浮床系统改进生态浮床净水效果，由于其可操作性和高效性，逐渐被许多学者研究并应用于实际工程中。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种满足景观要求与生态修复的新型生态浮床，其景观效果好，成本低，运行费用低，管理方便。 
    根据以上目的，本发明提供一种生态浮床，包括多块PE主体浮板，连接多块PE主体浮板的尼龙固定扣，所述的PE主体浮板有放置种植篮用的种植孔，所述的PE主体浮板还设有透气孔，所述的种植孔为原型，位于PE主体浮板中间，所述的透气孔设置于种植孔的四周。这样设置的效果在于，适合于种植大部分浮床植物，复氧能力强，抗风浪，利于浮床植物根系的生长，生态修复。采用尼龙固定扣连接的好处在于可以随意组合，景观效果好。 
    所述的透气孔的面积占PE主体浮板的面积的15-20%。这样可以拥有独特的富氧孔，不但不影响水面富氧能力，而且也不影响种植能力。 
    所述的种植篮中放置有种植介质，所述的种植篮的底部为镂空设计。这样可以使得浮床植物的根系能够更容易接触水面，根系微生物净水效果好，并且利于植物生长。 
所述的种植介质为高空率聚氨酯海绵。针对不同的植物可以由多种不同的种植介质进行种植。 
本发明的另一个目的在于提供一种太阳能复合生态浮床系统，其净水效果好，运行费用低，管理方便。 
    根据需求提供一种太阳能复合生态浮床系统，包括太阳能曝气系统、生态浮床系统以及生物填料系统，所述的生态浮床系统，包括如上所述的生态浮床，并通过固定桩固定于是水面上，所述的生物填料系统位于生态浮床系统下方，所述的太阳能曝气系统包括太阳能发电机、充氧机和曝气管，所述的曝气管位于生物填料系统下方，所述的太阳能发电机为充氧机提供电能，所述的充氧机通过导气管与曝气管相连。太阳能曝气系统利用太阳能给充氧机发电，充氧机为整个生态浮床系统提供充足的氧气。通过微生物固定化技术和曝气等方式提高生态浮床的净水效果 
    所述的曝气管为纳米曝气管，纳米曝气管可以产生微细气泡，从而实现高效溶氧，而且可以降低能耗。
    所述的生物填料系统通过定位绳和固定板固定于生态浮床系统下方，所述的曝气管通过曝气管支架固定于生物填料系统的下方。 
    所述的生态浮床系统和生物调料系统相隔0.5~0.8米。这样可以充分利用水体空间，且使得生态浮床系统上的浮床植物根系不会发生缠绕现象。 
    所述的生态浮床系统通过多块生态浮床拼接而成，从而降低波浪对生态浮床系统的冲击。 
所述的生态浮床系统与固定桩采用活动式固定，使得生态浮床系统能随着波浪和水位上下移动。 
生态浮床系统系统中由浮床植物，生态浮床构成，其中浮床植物可以为美人蕉、梭鱼草等挺水植物，这些浮床植物生物量大，净水效果好；而生态浮床主要是由高密度PE材料吹塑制作而成，抗风浪能力强，使用寿命长。 
本方的优点在于： 
1. 可用于水体生态修复，景观性强，建设成本不高，运行费用低，操作简单，系统净水显著。
2. 本发明提供的生态浮床系统，在水中会随着波浪起伏，而且只会上下移动不会左右移动，从而提高了浮床上植物的生长效率，植物不会因为波浪而受到冲击。 
3. 本发明采用太阳能系统，移动简便，重复利用能力强。 
附图说明
附图1为本发明实施例中新型生态浮床俯视图； 
附图2为本发明实施例中太阳能复合生态浮床系统结构图。
其中1为太阳能板；2为太阳能板支架；3为太阳能发电组件；4为充氧机；5.导气管；6为浮床植物；7为浮板；8为定位绳；9为固定桩；10为固定板；11为生物填料；12为纳米曝气管；13为曝气管支架；14为固定孔；15为透气孔；16为种植孔。 
具体实施方式
参阅图1，为一种新型生态浮床俯视图，包括固定孔14，透气孔15，种植孔16。一平方米浮床由3×3块新型生态浮床拼装而成，每块浮床通过扣在固定孔14上的尼龙固定扣互相连接。当多块生态浮床拼接在一起时，为了避免生态浮床影响水体的自然富氧，在浮床运行过程中，可通过透气孔15改善浮床的透气效果。浮床植物16种植在种植篮中，种植篮最终卡在种植孔16中，与生态浮床形成一个牢固的整体，保证了生态浮床的稳定运行。所述的透气孔的面积占PE主体浮板的面积的15%。种植篮中放置有种植介质，所述的种植介质为高空率聚氨酯海绵。 
参阅图2，为一种太阳能复合生态浮床系统，包括太阳能曝气系统、生态浮床系统以及填料系统。太阳能曝气系统利用太阳能板1将太阳能转换为电能（直流电），太阳能发电组件3将直流电转换成充氧机4所需的交流电，充氧机产生的氧气通过导气管5输送到各生态浮床系统的底部，最后通过纳米曝气管12进行曝气。大面积的生态浮床系统由多块新型生态浮床拼接而成，为了避免生态浮床系统受到波浪的冲击，可采用固定桩9将系统固定，使系统不能左右摆动，而可以随着波浪和水位上下移动。填料系统主要是由固定板10和生物填料11组成，将生物填料密集地布置在固定板上，同时保证生物填料之间约为0.1米，以便生物膜脱落，最后根据浮床植物的根系长度和水深，将生物填料系统固定在生态浮床下方一定的位置。最终，太阳能曝气系统、生态浮床系统以及填料系统整合为复合生态浮床系统。 
上列详细说明是针对本发明之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。 
复合生态浮床系统是由浮床植物、生态浮床、生物填料和太阳能曝气构成的，其中浮床植物可以为美人蕉、梭鱼草等挺水植物，这些浮床植物生物量大，净水效果好；而生态浮床主要是由高密度PE材料吹塑制作而成，抗风浪能力强，使用寿命长；生物填料主要采取聚氨酯填料，其成本低，比表面积大，能够大量富集净水微生物；太阳能曝气利用太阳能发电，对系统进行全天曝气，使溶解氧维持在3mg/L以上。 
    为了深入探讨复合型生态浮床系统的净水效果，本课题组已经进行了一系列的性能测试，结果表明，该系统在CODCr为90mg/L时，系统在7天内对总氮的去除率高达90%以上，对总磷的去除率高达95%以上。 

Claims (9)

1. 一种生态浮床，其特征在于，包括多块PE主体浮板和连接多块PE主体浮板的尼龙固定扣，所述的PE主体浮板有放置种植篮用的种植孔，所述的PE主体浮板还设有透气孔，所述的透气孔的面积占PE主体浮板的面积的15-20%。
2. 根据权利要求1所述的生态浮床，其特征在于，所述的种植篮中放置有种植介质，所述的种植篮的底部为镂空设计。
3. 根据权利要求2所述的生态浮床，其特征在于，所述的种植介质为高空率聚氨酯海绵。
4. 一种太阳能复合生态浮床系统，其特征在于，包括太阳能曝气系统、生态浮床系统以及生物填料系统，所述的生态浮床系统包括权利要求1所述的生态浮床，并通过固定桩固定于是水面上，所述的生物填料系统位于生态浮床系统下方，所述的太阳能曝气系统包括太阳能发电机、充氧机和曝气管，所述的曝气管位于生物填料系统下方，所述的太阳能发电机为充氧机提供电能，所述的充氧机通过导气管与曝气管相连。
5. 根据权利要求4所述的太阳能复合生态浮床系统，其特征在于，所述的曝气管为纳米曝气管。
6. 根据权利要求4所述的太阳能复合生态浮床系统，其特征在于，所述的生物填料系统通过定位绳和固定板固定于生态浮床系统下方，所述的曝气管通过曝气管支架固定于生物填料系统的下方。
7. 根据权利要求4所述的太阳能复合生态浮床系统，其特征在于，所述的生态浮床系统和生物调料系统相隔0.5~0.8米。
8. 根据权利要求4所述的太阳能复合生态浮床系统，其特征在于，所述的生态浮床系统通过多块生态浮床拼接而成。
9. 根据权利要求4所述的太阳能复合生态浮床系统，其特征在于，所述的生态浮床系统与固定桩采用活动式固定，使得生态浮床系统能随着波浪和水位上下移动。
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