CN103833140A - 一种生态浮床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生态浮床，包括浮床架子以及固定在浮床架子下方的第一层箱体，第一层箱体下方吊挂有顶面敞口的第二层箱体，第一层箱体的箱底和侧壁均开设有若干通孔，第一层箱体内装填有植物种植基质，所述第二层箱体内装填加气混凝土碎块；种植基质包括依次填装的加气混凝土碎块、植物肥、碳化竹废弃颗粒和石灰石细砾。第一箱体内的种植基质、以及植物、微生物生产过程中消耗种植基质而产生的腐殖质都可以从通孔透出，洒落至第二层箱体内，既加快微生物膜的生成，又为底栖软体动物和鱼类等水生动物提供一定的食物和水流环境，诱使其繁殖；浮床架子上还固定有智能仿生水草，利用智能仿生水草向水体中曝气充氧，提高水体的氧含量。

Description

一种生态浮床

技术领域

本发明涉及一种河道水体净化设备，具体涉及一种生态浮床。

背景技术

富营养化是指生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖，水体溶氧量下降，鱼类及其它生物大量死亡的现象。大量死亡的水生生物沉积到湖底，被微生物分解，消耗大量的溶解氧，使水体溶解氧含量急剧降低，水质恶化，以致影响到鱼类的生存，大大加速了水体的富营养化过程。

对富营养化水体进行水质改善已是势在必行。目前，富营养化湖泊、水源地以及缓流河道的水质改善及时大致分为工程性措施、化学方法、生物性措施。工程性措施包括挖掘底泥沉积物、进行水体深层曝气、注水冲稀以及在底泥表面敷设塑料等，这类方法需要耗费大量的劳动力，且治标不治本。化学方法包括凝聚沉降、化学药剂杀藻等，化学方法虽然见效快，但极易引入新的污染物。

生物性措施是利用水生生物吸收利用氮、磷元素进行代谢活动以去除水体中氮、磷营养物质的方法，这些水生生物包括水生植物、水生动物和以生物膜为主的微生物。这类方法的水质改善工作是在潜移默化中进行的，长期坚持可以彻底根治水体富营养化。

目前国内外对应用生物性措施改善水质的研究较多，取得了非常好的水体净化效果。生物性措施改善水质常常是通过向河道中放置浮床进行的。现有的河道浮床多采用pvc管道或者泡沫浮板做漂浮架子，中间安置容器，容器内盛上植物生长基质，再植入经过选择的水生或陆生植物，主要依靠植物根系吸收污水中的氮磷钾及重金属等物质，从而获得净化水质的效果。不足之处在于，漂浮架子所用的材料有二次污染的可能，并且仅靠夏季植物根系作用，水质改善效果不明显。

公开号为CN100340501C的中国专利文献公开了一种立体型生态浮床，该立体型生态浮床分为上、中、下三层，上层为水生植物单元，在该层的中央空心管内设有溢流进水管，在该空心管的上部设有进气孔，顶部设有跌水帽，在该空心管的下部设有进水孔，莲蓬头位于跌水帽的上部；中间层为水生动物单元，在该层中设有水生动物笼子，下部设有穿孔板和中层取水圆环，取样管与中层取水圆环相接，下层为人工介质单元，人工介质挂在悬挂支撑上，在底部设有底部支撑和底部取水圆环；在该生态浮床的外围设有浮瓶。

该生态浮床结构过于复杂，并且，虽然设置了水生植物、水生动物、微生物三层进行水质改善，但这三层各自工作，没有任何联系和衔接，其水质改善效果还有待进一步提高。

发明内容

本发明公开了一种生态浮床，结构简单，水质改善效果明显。

一种生态浮床，包括浮床架子以及固定在浮床架子下方的第一层箱体，第一层箱体下方吊挂有顶面敞口的第二层箱体，所述第一层箱体的箱底和侧壁均开设有若干通孔，第一层箱体内装填有植物种植基质，所述第二层箱体内装填加气混凝土碎块；所述种植基质包括依次填装的加气混凝土碎块、植物肥、碳化竹废弃颗粒和石灰石细砾。

第一层箱体内先填装加气混凝土碎块，这是一种建筑工地常见的废弃材料，通过对其测试数据的分析证明，该加气混凝土碎块表面粗糙，微孔占有空间大，生物膜附着表面积大，净水效果较一般砾石好；加气混凝土碎块上部填装植物肥，目的是加快水中微生物的生长和吸引植物根茎向纵深发育；再填装碳化竹废弃颗粒和石灰石细砾（可以是两者混合，也可以依次铺设），用于固定植物。碳化竹废弃颗粒主要来源于碳化竹家具或竹材企业，具有一定的活性炭功能，有利于吸附水中有机物和有害物质，石灰石能够改善水质pH为碱性，便于生命体的发育成长。

第一层箱体也是顶面开口的，浮床架子上设有与该顶面开口相对应的种植孔，便于向第一层箱体内种植具有净化水质功能的植物。

第二层箱体中装填加气混凝土碎块，用于培养和吸引水生动物，也便于附着微生物膜。第一层箱体的箱底和侧壁均开设有若干通孔，第一层箱体内的种植基质、以及植物、微生物生产过程中消耗种植基质而产生的腐殖质都可以从通孔透出，洒落至第二层箱体内，一方面会加快微生物膜的生成，一方面会为底栖软体动物和鱼类等水生动物提供一定的食物和水流环境，诱使其繁殖。形成良好的水生生态系统结构，恢复河道自然、健康和稳定的水生生态系统功能和生物净化能力。

作为优选，以重量百分比计，所述种植基质由30～40%加气混凝土碎块，15～25%的植物肥，25～30%的碳化竹废弃颗粒，15～25%的石灰石细砾组成。所述植物肥优选为有机肥，可选用10～15%的朽木和5～10%的枯叶（朽木和枯叶的含量以种植基质的总质量计），对朽木和枯叶的种类没有限制。

作为进一步优选，以重量百分比计，所述种植基质由35%加气混凝土碎块，15%的植物肥，30%的碳化竹废弃颗粒，20%的石灰石细砾组成。优选地，所述植物肥为10%的朽木和5%的枯叶（朽木和枯叶的含量以种植基质的总质量计）。

所述种植基质均可以使用现有材料，本发明中，对组成种植基质的各材料的粒径做了优化，作为优选，所述加气混凝土碎块、石灰石细砾、碳化竹废弃颗粒的粒径分别为10～30mm、5～10mm、5～10mm，更优选地，加气混凝土碎块、石灰石细砾、碳化竹废弃颗粒的粒径分别为30mm、5mm、10mm。

粒径较大的加气混凝土碎块便于植物根系伸长，石灰石细砾和碳化竹废弃颗粒的粒径相对较小，更有利于保持植物处于竖直状态。

由于植物肥层所采用的原料形态难以规范，因此植物肥层粒径没有严格限制。

作为优选，所述第一层箱体分为均匀固定在浮床架子下方的多组，每组中有2～4个第一层箱体；每个第一层箱体的底部均设有连接杆，每组第一层箱体下吊挂一个第二层箱体。作为优选，第一层箱体和第二层箱体均为矩形箱体。第二层箱体的面积大于第一层箱体，便于充分接收从第一层箱体的通孔中散落的物质，减少水流影响。

本发明中，单个第一层箱体与单个第二层箱体的面积比优选为1：1.5～5，更优选为2～4；作为优选，第一层箱体和第二层箱体之间的间隔为10～30cm；更优选为20cm。该间隔是指第一层箱体和第二层箱体在竖直方向上的距离。适宜的面积比和间隔既便于第二层箱体充分接收从第一层箱体的通孔中散落的物质，也便于加大浮床对水体的垂直净化深度。

作为优选，浮床架子、第一层箱体和第二层箱体均采用碳化竹材制成。碳化竹材低碳、低价、方便易得，可以自然分解，不会造成二次污染。

作为优选，所述浮床架子上开设有安置孔，安置孔内固定有智能仿生水草。利用智能仿生水草向水体中曝气充氧，提高水体的氧含量，便于水生生物和微生物的生长繁殖。

作为进一步优选，所述智能仿生水草的安置密度为1～3株/平方米。本发明中，所述智能仿生水草包括茎为空心的仿生水草，茎壁上开设曝气孔，仿生水草的顶部固定有浮体，所述浮体固定在安置孔内，所述浮体上还安装有由太阳能板间歇供电的气泵，气泵的输气口与仿生水草的茎相连，所述太阳能板安装在浮床架子顶面。

太阳能供电，驱动气泵工作，向仿生水草的空心茎中通气，仿生水草的叶子上覆有一层生物膜，空气从茎壁的曝气孔逸出，为生物膜供氧。太阳能板为气泵间歇供电，实现间歇曝气。生物膜增殖过程中，对污水中的有机物进行降解，增强水体净化效果。

作为优选，所述仿生水草的底部还固定有重坠。使仿生水草沉降，避免弯曲，增大细菌与不同深度水体的接触面积，扩大水质改善效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）本发明生态浮床利用第一层箱体种植水生植物，利用第二层箱体培养和吸引水生动物，第一层箱体的箱底和侧壁均开设有若干通孔，第一箱体内的种植基质、以及植物、微生物生产过程中消耗种植基质而产生的腐殖质都可以从通孔透出，洒落至第二层箱体内，一方面会加快微生物膜的生成，一方面会为底栖软体动物和鱼类等水生动物提供一定的食物和水流环境，诱使其繁殖；

（2）浮床架子上还固定有智能仿生水草，利用智能仿生水草向水体中曝气充氧，提高水体的氧含量，便于水生生物和微生物的生长繁殖；

（3）第一层箱体和第二层箱体内的填装物均是乡土材料和废弃物，低碳、低价、方便易得，全部可以自然分解，不会造成二次污染，特别便于农村地区推广应用，也可以利用农村老弱劳动力编制生产，形成一种产业，经济效益和社会效益均较为可观。

附图说明

图1为本发明生态浮床的结构示意图；

图2为图1中智能仿生水草的结构示意图。

具体实施方式

实施例1生态浮床

如图1所示，本实施方式一种生态浮床，包括浮床架子1，浮床架子1下方固定有多个第一层箱体2，每个第一层箱体2的底部均设有连接杆4，相邻两个第一层箱体2的连接杆4上吊挂一个第二层箱体3。浮床架子1、第一层箱体2和第二层箱体3均采用碳化竹材制成。

第一层箱体2内装填有植物种植基质，种植基质包括依次填装的加气混凝土碎块、朽木和枯叶（可以是两者混合，也可以依次铺设）、碳化竹废弃颗粒和石灰石细砾（可以是两者混合，也可以依次铺设）。

第一层箱体2用于种植具有污水净化功能的水生或陆生植物；该水生或陆生植物的根部位于第一层箱体2内，茎叶等地上部则挺出水面或漂浮在水面上。第二层箱体3内装填加气混凝土碎块，用于培养和吸引水生动物，也便于附着微生物膜。

第一层箱体2的箱底和侧壁均开设有若干通孔21，如此第一层箱体2内的种植基质、以及植物、微生物生长过程中消耗种植基质而产生的腐殖质都可以从通孔21透出，洒落至顶面敞口的第二层箱体3内，一方面会加快微生物膜的生成，一方面会为底栖软体动物和鱼类等水生动物提供一定的食物和水流环境，诱使其繁殖。

第一层箱体2和第二层箱体3均为矩形箱体，且第二层箱体3的面积大于第一层箱体2，第一层箱体2和第二层箱体3之间的间隔可以根据两者的面积比而调整，优选为10～30cm，本实施方式中，单个第一层箱体2与单个第二层箱体3的面积比为1：2，间隔为20cm。适宜的面积比和距离既便于第二层箱体3充分接收从第一层箱体2的通孔21中散落的物质，减少水流影响，也便于加大生态浮床对水体的垂直净化深度。

由图1可见，浮床架子1上开设安置孔，安置孔内固定有智能仿生水草5，智能仿生水草5的安置密度为2株/平方米。

如图1、图2所示，智能仿生水草5包括茎55为空心的仿生水草50，茎55壁上开设曝气孔56，仿生水草50的顶部固定有浮体52，浮体52固定在安置孔内，浮体52上还安装有由太阳能板6间歇供电的气泵51，气泵51的输气管道53与仿生水草50的茎55相连。

太阳能板6向气泵51间歇供电，驱动气泵51向仿生水草50的茎55中间歇通气，仿生水草50的叶子54上覆有一层生物膜，空气从茎55壁的曝气孔56逸出，为生物膜供氧。生物膜增殖过程中，对污水中的有机物进行降解，增强水体净化效果。

仿生水草50的底部还固定有重坠57。使仿生水草50沉降，避免弯曲，增大细菌与不同深度水体的接触面积，扩大水质改善效果。

实施例2不同种植基质组成的水质改善效果测试

在第一层箱体内装填不同组成的种植基质，并种植千屈菜（Lythrumsalicaria L.）、达香蒲（Typha davidiana(Kronf.)Hand.-Mazz.）、红花美人蕉（Canna indica L.）、白掌（Spathiphyllum kochii）和金边吊兰（Phnom PenhChlorophytum）；种植完成后将生态浮床放入室内气温为22℃测试水体中，10天后检测水体的COD含量，比较不同生态浮床对水测试体的水质改善效果，比较结果见表1。

实验组1：35%加气混凝土碎块，30%的碳化竹废弃颗粒，10%的朽木、5%的枯叶、20%的石灰石细砾；

实验组2：30%加气混凝土碎块，25%的碳化竹废弃颗粒，15%的朽木、5%的枯叶，25%的石灰石细砾；

实验组3：20%加气混凝土碎块，20%的碳化竹废弃颗粒，15%的朽木、5%的枯叶、40%的石灰石细砾；

实验组4：20%加气混凝土碎块，20%的碳化竹废弃颗粒，30%的朽木、10%的枯叶、20%的石灰石细砾；

对照组：植物种于人工蛭石栽培袋并用海绵固定，栽培袋底部也吊挂有填装加气混凝土碎块的第二层箱体。

表1

由表1可见，与对照组相比，本发明的生态浮床对水体的COD去除效果均较好，其中具有实验组1所列种植基质的生态浮床对COD的去除效果最佳，达到75.8%。

在杭州市萧山浙江建设职业技术学院内河道划区，每一区域河长10米，相邻区域间隔10米，共5个区域，于2013年3月分别放置实验组1～4、对照组的生态浮床。1个月、3个月、6个月后观察各生态浮床第二层箱体上的附着生物生长情况以及各区域内底栖生物的生长情况。观察结果见表2。

表2

由表2可见，各生态浮床放入测试水体后，实验组1的生态浮床在各测试阶段，其第二层箱体上的水生生物（微生物、植物、动物）的附着面积均比其他实验组和对照组要大；所处测试水体区域内水生生物的聚集量也比其他实验组和对照组要多。说明本发明的生态浮床在第一层箱体的箱底和侧壁开设通孔，使第一层箱体内的腐殖质能够洒落至第二层箱体内，不仅可以加快微生物膜的生成，还可以为底栖软体动物和鱼类等水生动物提供一定的食物和水流环境，诱使其繁殖，从而有效提高本发明生态浮床的水质改善效果。

Claims (10)

1.一种生态浮床，包括浮床架子以及固定在浮床架子下方的第一层箱体，第一层箱体下方吊挂有顶面敞口的第二层箱体，其特征在于，所述第一层箱体的箱底和侧壁均开设有若干通孔，第一层箱体内装填有植物种植基质，所述第二层箱体内装填加气混凝土碎块；所述种植基质包括依次填装的加气混凝土碎块、植物肥、碳化竹废弃颗粒和石灰石细砾。

2.如权利要求1所述的生态浮床，其特征在于，以重量百分比计，所述种植基质由30～40%加气混凝土碎块，15～25%的植物肥，25～30%的碳化竹废弃颗粒，15～25%的石灰石细砾组成。

3.如权利要求2所述的生态浮床，其特征在于，以重量百分比计，所述种植基质由35%加气混凝土碎块，15%的植物肥，30%的碳化竹废弃颗粒，20%的石灰石细砾组成。

4.如权利要求1所述的生态浮床，其特征在于，所述第一层箱体分为均匀固定在浮床架子下方的多组，每组中有2～4个第一层箱体；每个第一层箱体的底部均设有连接杆，每组第一层箱体下吊挂一个第二层箱体。

5.如权利要求4所述的生态浮床，其特征在于，第一层箱体和第二层箱体均为矩形箱体。

6.如权利要求4所述的生态浮床，其特征在于，第一层箱体和第二层箱体之间的间隔为10～30cm。

7.如权利要求1所述的生态浮床，其特征在于，浮床架子、第一层箱体和第二层箱体均采用碳化竹材制成。

8.如权利要求1所述的生态浮床，其特征在于，所述浮床架子上开设有安置孔，安置孔内固定有智能仿生水草。

9.如权利要求8所述的生态浮床，其特征在于，所述智能仿生水草的安置密度为1～3株/平方米。

10.如权利要求8所述的生态浮床，其特征在于，所述智能仿生水草包括茎为空心的仿生水草，茎壁上开设曝气孔，仿生水草的顶部固定有浮体，所述浮体固定在安置孔内，所述浮体上还安装有由太阳能板间歇供电的气泵，气泵的输气口与仿生水草的茎相连，所述太阳能板安装在浮床架子顶面。

Images