CN103880191B - 一种适用于大流速水体的导流式生态浮床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于大流速水体的导流式生态浮床，包括浮床体和浮床固定装置，所述浮床体包括种植基体、侧翼板和导流板，种植基体下方的两侧各安装一块侧翼板，在两块侧翼板中间安装有两块“W”形导流板，水生植物种植于种植基体上；浮床体通过浮床固定绳和浮床固定杆固定于河床上。本发明能有效的降低浮床底部的水流速度，保护根系表面生物膜结构的形成和发育，并增加水流在植物根区的水力停留时间，提高植物根系在大流速环境下对污染物的吸收和降解效率，适应大流速水体的水质净化需求。

Description

一种适用于大流速水体的导流式生态浮床

技术领域

本发明涉及一种受污染河流水质净化的装置，特别涉及一种适用于大流速水体的导流式生态浮床，属于水环境保护领域。

背景技术

随着区域人口密度的增加和社会经济的迅速发展，生活和工业污水的排放量快速上升，很多河道的污染负荷已接近或超过其临界值，污染形势严峻。据报导，全国有近60%的水体遭到不同程度的污染和破坏，对水环境的修复和保护已成为我国乃至世界亟待解决的问题。目前，国内外已开发出许多富有成效的水环境治理技术，其中生态修复措施由于具有处理效果好、工程造价低、无需耗能运行、成本低等优点在河道治理方面深受青睐。常用的生态修复措施有人工曝气、氧化塘、人工生态浮床技术等，其中人工生态浮床技术利用自然生态系统中物理、化学和生物的三重作用实现对污水的净化，这种技术已经成为提高大型水体水质的有效方法。

人工生态浮床的净化机理主要包括三个方面：1、植物根系直接吸附水体中的氮、磷等污染物，并通过光合作用使其成为细胞生长的营养物质；2、植物根系表面会形成生物膜，膜中的微生物能吞噬和代谢水体中的有机物质并转化成为无机物，使其容易被植物吸收；3、浮床下部的植物根系为鱼类和水生昆虫提供了良好的生息环境，水体中的富营养物质及藻类为水生动物提供了食物，从而进一步净化了水质。因此，增大水流在浮床根部的水力停留时间能有效地提高人工生态浮床的水质净化效率，使得人工生态浮床在城市内湖、内河等低流速水体中应用较为广泛。

但目前，许多入湖、入江等大流速河道也面临着严重的污染问题，由于在此类流速较大的河流中，水流对浮床植物根系的持续冲击不利于根系表面生物膜的形成和发育，同时也会极大的减少根系周围微生物和水生动物的数量，且水流在浮床根系区域的水力停留时间较短，非常不利于水体中污染物的去除。因此，普通的浮床在这些大流速河道中难以发挥作用，急需一种能适用于大流速水体中的高效人工生态浮床。

发明内容

本发明提出了一种适用于大流速水体的导流式生态浮床，旨在克服上述提到的目前广泛使用的普通浮床不适用于大流速水体中的问题，从而进一步扩大人工生态浮床的应用范围，提高其水质净化效率。

本发明所提出的一种适用于大流速水体的导流式生态浮床，包括浮床体和浮床固定装置，所述浮床体包括种植基体、侧翼板和导流板，所述种植基体下方安装有两块侧翼板和两块导流板，水生植物种植于种植基体上；所述浮床固定装置包括浮床固定杆、浮床固定绳和扣环；所述浮床固定杆固定于河床中，所述浮床固定绳一端与种植基体连接，另一端系有一扣环，所述扣环套在浮床固定杆上，所述浮床体固定于前后两根浮床固定杆上；通过浮床固定绳和浮床固定杆固定于河床上。

上述侧翼板分别安装在种植基体下方的两侧，安装平面平行于水流方向并垂直于种植基体。

上述两块导流板对称地安装于两块侧翼板的中间，安装平面平行于水流方向并垂直于种植基体。

上述侧翼板和导流板的高度均高于植物根系的长度。

上述导流板的形状是“W”形的。

本发明的工作原理：当浮床漂浮于水面时，“W”形导流板和侧翼板均浸没在水面以下，且植物根系分布在由侧翼板和导流板所形成的水流通道之间。导流板和侧翼板将浮床底部分割为三个水流通道，由于两块导流板截面形状为“W”形，使得三个水流通道的延程截面积有较大变化。对于导流板与侧翼板之间的水流通道，其中部截面积最小。对于两块导流板之间的水流通道，其中部圆形区域的入口和出口区域截面积最小。当水流分别通过上述三个通道时，在通道的最小截面积处受阻，使得通道中的水流速度大幅度降低。浮床底部的这种导流式结构不但保护了植物根系不被大水流直接冲击而造成根系表面生物膜的损伤，而且保证了水流能持续不断的通过植物根系区以达到净化的效果。

本发明所达到的有益效果：

1. 本发明提出的导流式生态浮床能有效地降低浮床底部根系区的水流速度，从而保护了根系表面生物膜结构的形成和发育，也使得微生物和水生动物容易在根系区内生存。

2. 本发明提出的导流式生态浮床能延长受污染水流在浮床根系区的水力停留时间，有益于提高浮床的净化效率。

3. 本发明提出的导流式生态浮床的每个水流通道的下方是开口的，由于水流通道内前段的压力高于下方水流的压力，而水流通道后段的压力又低于下方水流压力，浮床底部的这种沿程压力波动能增强根系区水流与下方水体的对流与交互，从而提高浮床净化效率。

4. 浮床体通过浮床固定绳固定于浮床固定杆上，使得浮床体在大水流中能迎流摆动，有利于提高水流在浮床底部的通过率，并减小水流对侧翼板和导流板的法向冲击力，保护浮床结构不受损坏。

附图说明

附图1是本发明的外形图。

附图2是本发明的仰视图。

附图3是图2的A-A截面图。

图中的1是水生植物、2是种植基体、3是侧翼板、4是导流板、5是植物根系、6是扣环、7是浮床固定绳、8是种植孔、9是水面、10是浮床固定杆、11是河床、12是水流方向。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明技术方案作进一步详细描述，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

如图1、图2、图3所示，一种适用于大流速水体的导流式生态浮床，包括浮床体和浮床固定装置，浮床体包括种植基体2、侧翼板3和导流板4，种植基体2下方安装有两块侧翼板3和两块导流板4，水生植物1种植于种植基体2上；浮床固定装置包括浮床固定杆10、浮床固定绳7和扣环6；浮床固定杆10固定于河床中，浮床固定绳7一端与种植基体2连接，另一端系有一扣环6，扣环6套在浮床固定杆10上，浮床体固定于前后两根浮床固定杆10上；通过浮床固定绳7和浮床固定杆10固定于河床上。

上述导流板的形状是“W”形的。

上述种植基体2为中空结构，其尺寸为长×宽×高=3m×2m×0.15m，材质为工程塑料，能使浮床漂浮于水面；种植基体2上开设有若干个种植孔8，水生植物1种植于种植孔8中。

上述侧翼板3的材质为工程塑料，其尺寸为长×宽×厚=2.9m×0.5m×0.03m，垂直安装在种植基体2下方的两侧位置，与种植基体2采用嵌入式扣接连接，侧翼板3与种植基体2始终保持垂直。

上述导流板4采用宽度为0.5m、厚度为0.03m的工程塑料板热压而成，对称安装在两块侧翼板3的中间；导流板4与种植基体2采用嵌入式扣接连接，并与种植基体2始终保持垂直。安装平面平行于水流方向并垂直于种植基体2。

上述侧翼板3和导流板4的高度均高于植物根系5的长度。

上述浮床固定杆10下部固定于河床11中，上部露出水面40~50cm，两根浮床固定杆10的安装平面必须与水流方向12平行。

上述浮床固定绳7一端固定于种植基体2的角部，另一端与扣环6连接，扣环6套在浮床固定杆10上；安装中要求浮床固定绳7保持一定的松弛度，以使得浮床在水流中能轻微摆动。

本发明的工作原理：当浮床漂浮于水面时，“W”形导流板4和侧翼板3均浸没在水面以下，且植物根系5分布在由侧翼板3和导流板4所形成的水流通道之间。导流板4和侧翼板3将浮床底部分割为三个水流通道，由于两块导流板4截面形状为“W”形，使得三个水流通道的延程截面积有较大变化。对于导流板4与侧翼板3之间的水流通道，其中部截面积最小。对于两块导流板之间的水流通道，其中部圆形区域的入口和出口区域截面积最小。当水流分别通过上述三个通道时，在通道的最小截面积处受阻，使得通道中的水流速度大幅度降低。浮床底部的这种导流式结构不但保护了植物根系5不被大水流直接冲击而造成根系表面生物膜的损伤，而且保证了水流能持续不断的通过植物根系区以达到净化的效果。

本发明提出的导流式生态浮床具有较好的底部减流效果，提高植物根系在大水流环境下对污染物的吸收和降解效率，且结构简单、成本低，非常适合在大水流河道中推广使用。

Claims (2)

1.一种适用于大流速水体的导流式生态浮床，其特征在于：包括浮床体和浮床固定装置，所述浮床体包括种植基体、侧翼板和导流板，所述种植基体下方安装有两块侧翼板和两块导流板，水生植物种植于种植基体上；所述浮床固定装置包括浮床固定杆、浮床固定绳和扣环；所述浮床固定杆固定于河床中，所述浮床固定绳一端与种植基体连接，另一端系有一扣环，所述扣环套在浮床固定杆上，所述浮床体固定于前后两根浮床固定杆上；所述浮床体通过浮床固定绳和浮床固定杆固定于河床上；所述侧翼板分别安装在种植基体下方的两侧，安装平面平行于水流方向并垂直于种植基体；所述两块导流板对称地安装于两块侧翼板的中间，安装平面平行于水流方向并垂直于种植基体；所述导流板的形状是“W”形的。

2.根据权利要求1所述的一种适用于大流速水体的导流式生态浮床，其特征在于：所述侧翼板和导流板的高度均高于植物根系的长度。