CN103896458B - 一种适用于静水湖泊的雨淋式高效生态浮床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于静水湖泊的雨淋式高效生态浮床，由水循环系统、雨淋式浮床和浮床固定装置组成。水循环系统主要由潜水泵、上水软管、太阳能板、控制器及蓄电池构成，太阳能板为潜水泵提供电源，控制器用于控制潜水泵的启动和关闭。雨淋式浮床主要由种植基体、水生植物、透水尼龙网、活性过滤层和雨淋管组而成。浮床通过浮床固定绳和浮床固定锚固定于湖床上。由潜水泵抽出的湖泊底层水以雨淋方式依次通过浮床的活性过滤层和植物根系区，具有较好的净化效果，同时还增加了水体的含氧量。本发明适用于城市景观水体等静水湖泊的水质净化及生态修复，系统构造简单，组建方便，无需人工管理，易于大面积实施。
Description
技术领域
本发明涉及一种受污染水体水质净化的装置，特别涉及一种适用于静水湖泊的雨淋式高效生态浮床，属于水环境保护领域。
背景技术
静水湖泊指的是静止或流动性差的封闭缓流水体，在城市及周边广泛分布的自然湖泊、人工景观池塘等大多属于静水湖泊。随着城市化进程的加剧及社会经济的发展，湖泊原有的供水、调蓄、养殖、灌溉等自然属性不断的被削弱，并逐渐演化为封闭或半封闭型的静水湖泊，这类湖泊一般具有水域面积小、易污染、水环境容量小、水体自净能力低等特点。近年来，大量的城市静水湖泊面临着严重的水体富营养化威胁，水生态系统受到了不同程度的破坏，出现了水体中藻类大量繁殖、透明度下降、沉水植物消亡等现象。对于某些污染严重而未得到有效治理的静水湖泊，由于水体的自我修复功能破坏严重，甚至会出现水体发黑或水华等现象，严重的威胁着人民的生命健康及社会经济的和谐发展。
由于静水湖泊缺乏水体的上下层对流，大量的污染物易沉积在湖泊底部或被底泥吸收，同时这些沉积污染物及湖泊底泥又会持续不断的向周围水体释放可溶性污染物，这就使得湖泊底部水体的污染物浓度远高于表层水体。在水体底部污染较严重的情况下，采用强制扰动方式（如机械曝气）来提高湖泊污染物的处理效果是不可取的，因为大扰动会增大污染物在整个水体中的扩散速度，并增加底泥的污染物质释放量。根据静水湖泊水体的动力学特性及污染物分布特点，人们针对性地提出了一些污染控制和修复技术，如人工生态浮床法、化学沉淀法、生物接触氧化法等，能在一定程度上改善水体的污染现象。其中人工生态浮床法由于具有处理效果好、运行及维护成本低且具有较好的城市景观效果等优点，在城市静水湖泊的水污染控制及治理中得到了广泛的应用。
人工生态浮床，又称人工浮床或生物浮岛，是运用无土栽培技术，以高分子材料为载体和基质，采用现代农艺和生态工程措施综合集成的水面无土植物种植技术。它的净化机理是通过水生植物生长过程中对氮、磷等元素的吸收利用，植物根系和浮床基质对污染物的吸附、富集以及植物根系附着微生物的分解代谢作用，对水体中营养物质和污染物进行截留和固定。最终通过收获植物体的形式，将氮、磷等营养物质及其他污染物搬离水体，从而实现改善水质和修复水生态系统的目的。然而，由于人工生态浮床的吸附净化能力具有一定的作用范围，应用于静水湖泊中时，对于湖泊的表层水体具有较好的净化作用，但对湖泊底部水体的净化能力非常弱。现有浮床技术一般适用于具有一定流速的河流或城市河道，而在城市景观水体等静水湖泊中的净化效果不佳，这使得其应用受到了很大的限制。
发明内容
本发明提出了一种适用于静水湖泊的雨淋式高效生态浮床，旨在克服现有人工生态浮床技术应用于静水水体中净化效率不高的缺点与不足，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静水湖泊的雨淋式高效生态浮床，包括水循环系统、雨淋式浮床和浮床固定装置；
所述水循环系统包括潜水泵、上水软管、太阳能板、控制器及蓄电池；所述雨淋式浮床包括种植基体、活性过滤层、雨淋管和透水尼龙网；所述浮床固定装置包括浮床固定绳和浮床固定锚；所述潜水泵通过潜水泵支架固定在湖床上，并使潜水泵进水口位于湖泊底泥层的上方，所述潜水泵的出水口与上水软管的一端连接，所述上水软管的另一端连接雨淋管的入水口；所述每块浮床上安装有两块太阳能板，两块太阳能板分别通过两根太阳能板支撑杆固定在种植基体的一侧，所述两块太阳能板对称于浮床中线安装，以保持浮床平衡，所述蓄电池和控制器固定在太阳能支撑杆上，所述太阳能板通过控制器分别于潜水泵和蓄电池连接，能为潜水泵提供电能，并为蓄电池充电；所述透水尼龙网固定于种植基体的上表面，用于承载活性过滤层，所述雨淋管固定于活性过滤层上方，布设范围覆盖浮床的植物种植区，其进水端与上水软管相连；所述雨淋式浮床通过浮床固定绳和浮床固定锚固定于湖床上。
上述雨淋浮床还包括连接阀，设置于雨淋管的进水端，用于和相邻浮床的雨淋管的连接。
上述雨淋管两侧开设有若干漏水孔，水可以从漏水孔中流出并进入到浮床的活性过滤层中。
上述活性过滤层包括陶粒、铁屑、焦炭、沸石和锰砂，其介质配比为3.5：1：2：1：1，混合均匀后置于透水尼龙网的表面。
本发明所达到的有益效果：
1、本发明可将静水湖泊中污染严重的底层水抽上来进行净化处理，对水体的整体扰动较小，可拟制底层污染物的扩散，提高水体的净化效率。
2、活性过滤层具有物理阻挡和化学生物吸附双重作用，可滤除水体中的藻类及部分颗粒悬浮物，同时还能部分去除水体中的重金属元素、游离氯、酚等难降解有机物，经过活性过滤层一次净化后的水继续进入浮床底部根系区进行二次净化，净化效率较高。
3、抽上来的底层水以雨淋方式流出，增大了水-气接触面积，有利于提高水体含氧量，促进微生物对污染物的分解效率。
4、活性过滤层的活性基质更换方便，使得本发明提出的生态浮床能始终保持较高的净化效率。
5、本发明采用太阳能为动力来源，可免人工维护，且节约能源。
附图说明
附图1是本发明的俯视图。
附图2是图1的A-A截面图。
附图3是本发明的雨淋管局部示意图。
图中的1是种植基体、2是过滤层、3是雨淋管、4是雨淋管支架、5是太阳能板、6水生植物、7是透水尼龙网、8是水面、9是种植孔、10是底泥层、11是湖床、12是潜水泵支架、13是潜水泵、14是上水软管、15是连接阀、16是蓄电池、17是控制器、18是太阳能板支撑杆、19是漏水孔、20是浮床固定绳、21是浮床固定锚、22是根系区。
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，一种适用于静水湖泊的雨淋式高效生态浮床包括水循环系统、雨淋式浮床和浮床固定装置。
如图1和图2所示，水循环系统包括太阳能板5、潜水泵13、潜水泵支架12、上水软管14、蓄电池16和控制器17。雨淋浮床包括种植基体1、活性过滤层2、透水尼龙网7、水生植物6、雨淋管3、雨淋管支架4和连接阀15。浮床固定装置包括浮床固定20绳和浮床固定锚21，雨淋式浮床通过浮床固定绳20和浮床固定锚21固定于湖床11上。
上述太阳能板5为15W高效单晶硅太阳能板，每块太阳能板5的峰值输出电压为17.3V，其尺寸为长×宽×厚=50cm×50cm×3cm。每块浮床安装有两块太阳能电池板5，两块太阳能板5分别固定在太阳能板支撑杆18的上端，两根太阳能板支撑杆18固定于种植基体1的一侧，要求两块太阳能板5对称于浮床中线安装，以保持浮床平衡。蓄电池16和控制器17固定于太阳能板支撑杆18上。太阳能板5通过控制器17分别与潜水泵13和蓄电池16连接，能为潜水泵13提供电能，并为蓄电池16充电。控制器17具有调压稳流功能，并能对潜水泵13进行定时启停控制。
上述潜水泵13采用微型直流潜水泵，规格为36W-12V，最大流量为5-8 L/min，最大扬程为4.0 m。潜水泵13固定于潜水泵支架12上，潜水泵支架12采用不锈钢焊接而成，固定于湖床11中，要求潜水泵13的吸水口高于底泥层10上表面20cm~40cm。上水软管14的下端与潜水泵13的出水口连接，上端与雨淋管3的进水口连接。
上述种植基体1为密闭中空结构，其尺寸为长×宽×高=3m×2m×0.2m，材料为工程塑料，能使浮床漂浮于水面。种植基体1上设有若干个种植孔9，水生植物6种植于种植孔9中。透水尼龙网7固定于种植基体1的上表面，用于承载活性过滤层2。活性过滤层2由陶粒、铁屑、焦炭、沸石、锰砂等活性颗粒物质组成，其介质配比（体积比）为3.5：1：2：1：1，混合均匀后置于透水尼龙网7的表面，要求活性过滤层2的堆积厚度不小于10cm。活性过滤层可滤除水体中的藻类及部分颗粒悬浮物，并能吸附去除水体中的重金属、游离氯、酚、无机阴离子等污染物，其表面形成的生物膜对水体中的有机污染物有较好的降解作用。
上述雨淋管3采用内径为4cm的PVC管连接成相互联通的平行管路结构，相邻两根雨淋管3的中线距离为20cm。雨淋管3固定于活性过滤层2上方，布设范围覆盖浮床的植物种植区，其进水端与上水软管14相连。雨淋管3的进水端还设有一连接阀15，用于和相邻浮床的雨淋管连接，从而与相邻浮床共用一套水循环系统。所有雨淋管3均通过雨淋管支架4固定于种植基体1上，并要求雨淋管3的中心线位置高于活性过滤层2上表面4cm~5cm。
如图3所示，雨淋管3管壁两侧开设有若干个漏水孔19，漏水孔直径为0.8cm，孔间距为15cm~20cm。
本发明的工作原理：在潜水泵13开启状态下，湖泊底层的水被抽到浮床上方的雨淋管3内，并从雨淋管3侧壁的漏水孔19中流出。这种雨淋出水方式极大的增加了水与空气的接触面积，提高了水中的含氧量，能促进微生物对污染物的分解效率。水从雨淋管3中流出后进入到活性过滤层2中，活性过滤层2中的陶粒、铁屑、焦炭、沸石、锰砂等活性颗粒物质可吸附去除水体中的重金属、游离氯、酚、无机阴离子等污染物，且其表面形成的生物膜对水体中的有机污染物有较好的降解作用，同时其颗粒结构具有极大的比表面积，不但可以吸附水中的藻类及悬浮颗粒物，而且能进一步提高水中的含氧量。水通过活性过滤层2后到达种植基体1表面，并通过种植基体1上开设的种植孔9流到浮床下方的根系区22进行二次净化。因此，湖泊底层的水不断的被浮床循环增氧和净化，对静水湖泊具有较好的净化及生态修复效果。
具体运行方式：潜水泵13的启停动作受控制器17的控制。在阳光充足的日子，潜水泵13由太阳能板5供电，潜水泵13单日总工作时间设定为8小时/天，每次运行时长为2小时，每两次运行间隔为30分钟，单块浮床每日循环水量约为3.5m3。在阴雨天，潜水泵13由蓄电池16供电，单日总工作时间设定为4小时/天，每次运行时长为1小时，每两次运行间隔为1.5小时，单块浮床每日循环水量约为1.8m3。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种适用于静水湖泊的雨淋式高效生态浮床，其特征在于：包括水循环系统、雨淋式浮床和浮床固定装置；所述水循环系统包括潜水泵、上水软管、太阳能板、控制器及蓄电池；所述雨淋式浮床包括种植基体、活性过滤层、雨淋管和透水尼龙网；所述浮床固定装置包括浮床固定绳和浮床固定锚；所述潜水泵通过潜水泵支架固定在湖床上，并使潜水泵进水口位于湖泊底泥层的上方，所述潜水泵的出水口与上水软管的一端连接，所述上水软管的另一端连接雨淋管的入水口；所述每块浮床上安装有两块太阳能板，两块太阳能板分别通过两根太阳能板支撑杆固定在种植基体的一侧，所述两块太阳能板对称于浮床中线安装，以保持浮床平衡，所述蓄电池和控制器固定在太阳能支撑杆上，所述太阳能板通过控制器分别与潜水泵和蓄电池连接，能为潜水泵提供电能，并为蓄电池充电；所述透水尼龙网固定于种植基体的上表面，用于承载活性过滤层，所述雨淋管固定于活性过滤层上方，布设范围覆盖浮床的植物种植区，其进水端与上水软管相连；所述雨淋式浮床通过浮床固定绳和浮床固定锚固定于湖床上；所述雨淋管两侧开设有若干漏水孔，水可以从漏水孔中流出并进入到浮床的活性过滤层中。
2.根据权利要求1 所述的一种适用于静水湖泊的雨淋式高效生态浮床，其特征在于：所述雨淋浮床还包括连接阀，设置于雨淋管的进水端，用于和相邻浮床的雨淋管连接。
3.根据权利要求1 所述的一种适用于静水湖泊的雨淋式高效生态浮床，其特征在于：所述活性过滤层包括陶粒、铁屑、焦炭、沸石和锰砂，其介质配比为3.5 ：1 ：2 ：1 ：1，混合均匀后置于透水尼龙网的表面。
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- 2014-04-04 CN CN201410136014.6A patent/CN103896458B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201245510Y (zh) * | 2008-07-24 | 2009-05-27 | 李�杰 | 自然能治水生态床 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103896458A (zh) | 2014-07-02 |
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