CN105000671B - 一种净化水质的生态浮床 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能够净化水质的生态浮床，包括浮床框架，所述浮床框架区域内设置有种植网并且其周边与浮床框架相连接，所述浮床框架周边固定有经过生物膜培养处理的生物滤材且所述生物滤材向所述浮床框架外围延展。本发明能够降低水体中氨氮化合物浓度，有效的解决了水体富营养化问题。

Description

一种净化水质的生态浮床
技术领域
本发明涉及一种用于净化富营养水质同时可用于生态农业生产的，属于生态农业环境工程领域。
背景技术
近年来，我国湖泊、水库乃至江河发生水华现象的报道已屡见不鲜，其根本原因在于水体的富营养化。人类的生产生活污水以及养殖尾水中含有大量的氮磷化合物，当这些污水后大量排放到江河湖泊形成富营养水体后满足了水中藻类植物快速繁殖的营养需求，引起水中藻类疯长。藻类植物不久后便大量死亡，在随后的腐烂分解过程中会大量消耗水中的溶解氧并形成绿色黏质物覆盖水面形成水华，导致鱼虾死亡水体恶臭。水华的治理极为艰难，这是因为微小的浮游藻类植物无法打捞，喷洒生长抑制剂会造成水体的二次污染，因此现阶段仍以预防为主。治理水体富营养化难题主要是解决水体中氮磷化合物含量过高的问题，当前主要依赖栽种水底植物。水底植物只能在浅水区种植，对解决水体富营养化功效不大。人们在利用生物浮床在深水水面培育各类作物的研究方面获得了进展。CN101863557 A(2010.10.20)公开了一种筛网式生态浮床的制作和使用方法，采用该方法制作浮床并在浮床上种植农作物能够在一定程度上净化富营养化水体，且增加了农业生产效益。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种能够有效降低水中氮磷含量、净化水质并同时增加农业生产效益的生态浮床。
本发明公开的一种净化水质的生态浮床，包括浮床框架，所述浮床框架区域内设置有种植网并且其周边与浮床框架相连接，所述浮床框架周边固定有生物滤材且所述生物滤材向所述浮床框架外围延展；所述生物滤材需经生物膜培养处理，包括以下步骤：
①取需要净化的富营养水体至开放式水箱，向其中加入氮源化合物使水体氨氮化合物浓度为5-10mg/L，制得培养液；
②将生物滤材放入所述培养液中，并向其中通入空气，使水中溶解氧浓度保持在6-9 mg/L，调节水温使之维持在20-35℃；
③每隔30-60小时测试上述水体中氨氮、亚硝态氮和硝氮指标，当测量得到的上述指标数据下降到某一区间后稳定在此区间内不再下降，即完成生物膜培养得到生物滤材。
解决水体富营养化问题关键在于降低水中的氮磷含量，发明人采用浮床设施并在浮床上种植农作物不仅能够降低水中氮磷含量净化水质，还能够增加种植收益。单纯依赖浮床上的农作物无法快速的降低水中的氨氮化合物，发明人在所述生态浮床四周设置有生物滤材，生物滤材经过生物膜培养处理附有大量的硝化细菌，能够快速将水中的氨氮化合物转换为硝酸盐，藻类植物对硝酸盐的吸收利用能力较弱，因此有效抑制了藻类的疯长。
作为优选，所述浮床框架外表面为PVC边管，PVC边管内套有塑料泡沫件，相邻的PVC边管通过PVC转角三通相衔接。很多现有浮床直接用塑料泡沫件制作浮床框架，一段时间后塑料泡沫件被外力破损分散形成了二次污染，还有一些以木材或竹篾作为浮床框架，这类浮床框架在浸水后不久即开始腐烂。本发明用PVC边管作为浮床框架的主体并在边管内嵌入塑料泡沫件，相邻的PVC边管采用PVC直角转角三通相衔接，这样的浮床框架经久耐用。
作为优选，所述浮床框架长度为3-5m，宽度为1-3m。浮床太大本身更易被破坏且不利于其上的作物生长，浮床太小则需要浪费更多的浮床框架材料，因此本发明采用浮床框架长度为3-5m，宽度为1-3m。
作为优选，所述种植网铺设在浮床框架内，四周以捆绑带捆绑在浮床框架上。
作为优选，所述种植网包括用于组成网主体的最小编织单元和用于束缚网边的网际边线，所述的最小编织单元由一条编织经线、一条编织衬线和多个编织环套组成，所述的编织衬线与编织经线连续相交，每个相交点处均设置有网结，相邻两个网结与它们之间的编织衬线共同构成编织环套，最小编织单元通过多个编织环套在纬线方向上互相套加形成网；最小编织单元的首末端与网际边线通过网边结相连。编织经线的存在使得编织衬线不会过度移动，网体不容易松动，同时又赋予网体在横向方向上一定的可移动性，又由于网际边线把编织经线端头端尾锁死，所以网体有一定的恢复力，保证了在使用过程中网体能有一定的适应力，但同时又不会变形的效果。
作为优选，所述编织衬线与对应的编织经线相交，在沿横向方向依次经过相邻的第1、第2和第3根编织经线后不成结绕回至其所在最小编织单元的编织经线相交，每个相交点处均设置有网结。
作为优选，所述相邻的两条所述编织经线间距为0.6-1.4cm，编织经线上相邻两个网结的间距为0.4-1.5cm。编织经线间距和相邻网结的大小决定了种植网网孔的大小，网眼过大则植物无法附着在种植网上，太小则阻碍了植物根系的发展。
作为优选，所述生物滤材是长度为0.5-1.5m的毛刷。毛刷长度太大会交联在一起，太短则辐射范围太小，因此本发明选用的毛刷长度为0.5-1.5m。
作为优选，所述毛刷为一条周身有辐射状尼龙丝或纤维毛或猪鬃的尼龙绳或麻绳。所用毛刷主要作用是附着硝化细菌，充分与周围水体接触，这就要求毛刷在水中不能变形，但也不能太刚硬否则会划破种植网，因此本发明选用周身有辐射状尼龙丝或纤维毛或猪鬃的尼龙绳或麻绳。
作为优选，所述毛刷悬挂于浮床框架上，相邻的两个毛刷间距为0.3-1m。相邻两个毛刷间的距离太近容易交联在一起，距离太大又不能充分发挥其作用。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、采用生态浮床改变了传统上只能在浅水区种植水底植物解决水体富营养化而无法解决了深水区水域污染的状况。
2、生态浮床种植蔬菜及观赏植物少受病虫害侵袭，无需农药，因此所产蔬菜植物绿色环保。发明人在该发明生物浮床上所种植的空心菜产量达到了3300kg/亩。
3、在生态浮床四周设置生物滤材，生物滤材上的硝化细菌能够将水中的氨氮转换成硝酸盐，藻类植物对硝酸盐的吸收利用能力较弱，因此抑制了藻类的疯长，有效的抑制了水华的发生。
附图说明
图1为生态浮床整体示意图；
图2为种植网编织示意图；
图3为种植网最小编织单元示意图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例及附图进一步说明本发明目的的实现、功能特点及有益效果。本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1
1、首先对生物滤材进行生物膜培养处理，包括以下步骤：
①取需要净化的富营养水体至开放式水箱，向其中加入NH4Cl使水体氨氮化合物浓度为5mg/L，制得培养液；
②将周身有辐射状尼龙丝的尼龙绳毛刷放入所述培养液中，并向其中通入空气，使水中溶解氧浓度保持在6 mg/L，调节水温使之维持在20℃；
③每隔两天测试上述水体中氨氮、亚硝态氮和硝氮指标，18天后上述指标下降到稳定阶段，完成生物膜培养得到生物滤材。
2、种植网的编织：
如图2、图3所示，种植网网体结构包括编织经线8、编织衬线9和用于束缚网边的网际边线7，编织衬线9与相应位置上编织经线8连续 相交，每个相交点处均设置有网结11，相邻两个网结11与它们之间的编织衬线9共同构成编织环套10；单条编织经线8和相应编织衬线9以及在编织经线8上的多个编织环套10共同组成最小编织单元6，最小编织单元6的首末端与网际边线通过网结11相连，多个最小编织6单元水平方向上互相套加形成网。种植网相邻的两条编织经线间距为0.6 cm，编织经线上相邻两个网结的间距为1.5cm。
3、浮床的制备
将塑料泡沫件套入PVC边管5并用PVC直角转角三通4连接PVC边管5形成浮床框架，浮床框架长度为3m，宽度为1m。然后将上述种植网铺设在浮床框架区域内并用捆绑带将种植网捆绑在浮床框架上，种植网长3.4m，宽1.4m。最后将已经完成生物膜培养的毛刷的一端固定在浮床框架上，毛刷长度为0.5m，相邻两个毛刷的间距为0.3m。
在浮床的种植网上种植空心菜，然后将111个上述浮床放入面积为5亩的富营养化水塘内。
实施例2
1、首先对生物滤材进行生物膜培养处理，包括以下步骤：
①取需要净化的富营养水体至开放式水箱，向其中加入NH4Cl使水体氨氮化合物浓度为7mg/L，制得培养液；
②将周身有辐射状尼龙丝的尼龙绳毛刷放入所述培养液中，并向其中通入空气，使水中溶解氧浓度保持在7mg/L，调节水温使之维持在22℃；
③每隔两天测试上述水体中氨氮、亚硝态氮和硝氮指标，20天后上述指标下降到稳定阶段，完成生物膜培养得到生物滤材。
2、种植网的编织：
如图2、图3所示，种植网网体结构包括编织经线8、编织衬线9和用于束缚网边的网际边线7，编织衬线9与相应位置上编织经线8连续 相交，每个相交点处均设置有网结11，相邻两个网结11与它们之间的编织衬线9共同构成编织环套10；单条编织经线8和相应编织衬线9以及在编织经线8上的多个编织环套10共同组成最小编织单元6，最小编织单元6的首末端与网际边线通过网结11相连，多个最小编织6单元水平方向上互相套加形成网。种植网相邻的两条编织经线间距为1 cm，编织经线上相邻两个网结的间距为0.9cm。
3、浮床的制备
将塑料泡沫件套入PVC边管并用PVC直角转角三通连接PVC边管形成浮床框架，浮床框架长度为4m，宽度为2m。然后将上述种植网铺设在浮床框架区域内并用捆绑带将种植网捆绑在浮床框架上，种植网长4.4m，宽2.4m。最后将生物滤材的一端固定在浮床框架上，最后将已经完成生物膜培养的毛刷系在浮床框架上，毛刷长度为5m，相邻两个毛刷的间距为0.5m。
在浮床的种植网上种植空心菜，然后将42个上述浮床放入面积为5亩的富营养化水塘内。
实施例3
1、首先对生物滤材进行生物膜培养处理，包括以下步骤：
①取需要净化的富营养水体至开放式水箱，向其中加入NH4Cl使水体氨氮化合物浓度为10mg/L，制得培养液；
②将周身有辐射状尼龙丝的尼龙绳毛刷放入所述培养液中，并向其中通入空气，使水中溶解氧浓度保持在9mg/L，调节水温使之维持在25℃；
③每隔两天测试上述水体中氨氮、亚硝态氮和硝氮指标，21天后上述指标下降到稳定阶段，完成生物膜培养得到生物滤材。
2、种植网的编织：
如图2、图3所示，种植网网体结构包括编织经线8、编织衬线9和用于束缚网边的网际边线7，编织衬线9与相应位置上编织经线8连续 相交，每个相交点处均设置有网结11，相邻两个网结11与它们之间的编织衬线9共同构成编织环套10；单条编织经线8和相应编织衬线9以及在编织经线8上的多个编织环套10共同组成最小编织单元6，最小编织单元6的首末端与网际边线通过网结11相连，多个最小编织6单元水平方向上互相套加形成网。种植网相邻的两条编织经线间距为1.4 cm，编织经线上相邻两个网结的间距为0.4cm。
3、浮床的制备
将塑料泡沫件套入PVC边管并用PVC直角转角三通连接PVC边管形成浮床框架，浮床框架长度为5m，宽度为3m。然后将上述种植网铺设在浮床框架区域内并用捆绑带将种植网捆绑在浮床框架上，种植网长5.4m，宽3.4m。最后将生物滤材的一端固定在浮床框架上，最后将已经完成生物膜培养的毛刷系在浮床框架上，毛刷长度为1.5m，相邻两个毛刷的间距为1m。
然后采用PVC管制作浮床框架，PVC管内套有塑料泡沫件，相邻的PVC边管通过PVC转角三通相衔接，浮床框架长度为5m，宽度为3m。再将长5.4m，宽3.4m的种植网铺设在框架区域内，并用捆绑带将种植网捆绑在浮床框架上。种植网相邻的两条编织经线间距为1.4cm，编织经线上相邻两个网结的间距为0.4。最后将已经完成生物膜培养的毛刷系在浮床框架上，相邻两个毛刷的间距为1m。
在浮床的种植网上种植空心菜，然后将22个上述浮床放入面积为5亩的富营养化水塘内。
对比实施例1
1、种植网的编织：
如图2、图3所示，种植网网体结构包括编织经线8、编织衬线9和用于束缚网边的网际边线7，编织衬线9与相应位置上编织经线8连续 相交，每个相交点处均设置有网结11，相邻两个网结11与它们之间的编织衬线9共同构成编织环套10；单条编织经线8和相应编织衬线9以及在编织经线8上的多个编织环套10共同组成最小编织单元6，最小编织单元6的首末端与网际边线通过网结11相连，多个最小编织6单元水平方向上互相套加形成网。种植网相邻的两条编织经线间距为1 cm，编织经线上相邻两个网结的间距为0.9cm。
2、浮床的制备
将塑料泡沫件套入PVC边管并用PVC直角转角三通连接PVC边管形成浮床框架，浮床框架长度为4m，宽度为2m。然后将上述种植网铺设在浮床框架区域内并用捆绑带将种植网捆绑在浮床框架上，种植网长4.4m，宽2.4m。
最后，在浮床的种植网上种植空心菜，然后将42个上述浮床放入面积为5亩的富营养化水塘内。
对比实施例2
面积为5亩的富营养化水塘，未放入生态浮床。
如表1所示，实施例1、实施例2和实施例3中叶绿素含量、总氮、总磷和溶解氧等指标已经达到Ⅱ类水质标准，对比实施例1达到Ⅲ类水质标准，而对比实施例2则属于Ⅴ类水质。这表明生态浮床能够改善水质，经过生物膜培养处理的生物滤材能够进一步提升水质状况。
表1 各实施例生态观赏瓶可持续时间比较

Claims (1)

1.一种净化水质的生态浮床，包括浮床框架(1)，其特征在于：所述浮床框架(1)区域内设置有种植网(2)并且其周边与浮床框架(1)相连接，所述浮床框架(1)周边固定有生物滤材(3)且所述生物滤材(3)向所述浮床框架(1)外围延展；所述生物滤材需经生物膜培养处理，包括以下步骤：
①取需要净化的富营养水体至开放式水箱，向其中加入氮源化合物使水体氨氮化合物浓度为5-10mg/L，制得培养液；
②将生物滤材放入所述培养液中，并向其中通入空气，使水中溶解氧浓度保持在6-9mg/L，调节水温使之维持在20-35℃；
③每隔30-60小时测试上述水体中氨氮、亚硝态氮和硝氮指标，当测量得到的上述指标数据下降到某一区间后稳定在此区间内不再下降，即完成生物膜培养得到生物滤材；
所述浮床框架外表面为PVC边管，PVC边管内套有塑料泡沫件，相邻的PVC边管通过PVC转角三通相衔接；
所述浮床框架长度为3-5m，宽度为1-3m；
所述种植网包括用于组成网主体的最小编织单元和用于束缚网边的网际边线，所述的最小编织单元由一条编织经线、一条编织衬线和多个编织环套组成，所述的编织衬线与编织经线连续相交，每个相交点处均设置有网结，相邻两个网结与它们之间的编织衬线共同构成编织环套，最小编织单元通过多个编织环套在纬线方向上互相套加形成网；最小编织单元的首末端与网际边线通过网边结相连；
所述编织衬线与对应的编织经线相交，在沿横向方向依次经过相邻的第 1、第 2 和第3 根编织经线后不成结绕回至其所在最小编织单元的编织经线相交，每个相交点处均设置有网结；
相邻的两条所述编织经线间距为0.6-1.4cm，编织经线上相邻两个网结的间距为0.4-1.5cm；所述种植网铺设在浮床框架内，四周以捆绑带捆绑在浮床框架上；
所述生物滤材是长度为0.5-1.5m的毛刷；
所述毛刷为一条周身有辐射状尼龙丝或纤维毛或猪鬃的尼龙绳或麻绳；
所述毛刷悬挂于浮床框架上，相邻的两个毛刷间距为0.3-1m。
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