CN105347495A

CN105347495A - 一种用于重污染水体水质净化组合式生态浮床

Info

Publication number: CN105347495A
Application number: CN201510826425.2A
Authority: CN
Inventors: 王立志
Original assignee: Linyi University
Current assignee: Linyi University
Priority date: 2015-11-25
Filing date: 2015-11-25
Publication date: 2016-02-24

Abstract

本发明公开了一种用于重污染水体水质净化的组合式生态浮床，它是由浮床体和悬挂于浮床体下方的悬挂体组成；所述浮床体由矩形浮床框和承托网组成；矩形浮床框由PVC管和连接件组合并分隔为3个矩形单元，承托网固定于每一个矩形单元上；所述承托网为尼龙网、塑料网或纤维网，承托网上种植禾本科植物或漂浮植物；所述悬挂体为上方敞口的矩形盒，矩形盒内装填有种植基质，种植基质上种植有沉水植物；所述种植基质为粘土：中药渣：蛭石按照一定的重量比制成。本发明通过水生植物的合理搭配种植，最大程度的净化重污染水体，有效的恢复沉水植物种群，提高了水体透明度。

Description

一种用于重污染水体水质净化组合式生态浮床

技术领域

本发明涉及一种水质净化装置，具体的说是一种用于重污染水体水质净化组合式生态浮床。

背景技术

在我国，富营养化湖泊和超营养化湖泊的数量占据了湖泊总数量的66%和22%。如江苏的太湖、昆明的滇池等。江河湖泊的富营养化与城市化的进展加速、人口的急剧膨胀、工农业的快速发展等过程中人为活动有关。富营养化水体的修复和有效控制成为经济、社会、环境可持续发展的必由之路。

对富营养化水体的修复工艺和方法，包括原位和异位修复技术，并得到了快速发展。其中包括污泥疏浚技术、引水稀释技术、生物膜异位修复技术、人工湿地原位修复技术、生态浮床技术和湖底森林技术等。生态浮床又称人工浮岛、人工生物浮床、无土栽培浮床等。生态浮床利用无土栽培技术，以高分子材料作为基质，利用大型水生植物在生长过程中能够对氮、磷等元素进行吸收的特点，并且植物的根系具有巨大的比表面积，为水体中的微生物提供较好的载体，起到生物膜载体的作用，能够很好的对悬浮物质进行吸附，而且植物根系还能够富集水体中的一系列的重金属元素和有机污染物，最终在植物生长成熟之后，将植物搬离水体，使水体中的污染物大幅度减少，水质得到改善，从而为水生生物的生存、繁衍创造生态环境条件，为最终修复水生态系统提供可能。从占地面积、运行管理成本、修复效果和净化修复的可行性、生态环境以及经济效果综合衡量结果，生态浮床技术因其特有的优点而被广泛研究和采用。目前现有的生态浮床主体结构的材料主要为木材、竹材、废旧轮胎、铝合金等，其中木材、竹材结构的浮床易腐烂，且重复利用率差；废旧轮胎结构的浮床对植物的种类有限制，且景观效果差，而铝合金结构的浮床造价过高。通常情况下在低温或超低温条件下生态浮床的净化效果低。此外，现有的生态浮床利用水生植物的同化、根系微生物降解等作用净化水体中的污染物有限，从而导致生态浮床修复效果较差，净化进程较慢，无法满足水体修复的需要。另外，随着水体中污染物种类和数量的多元化，增加了一些持久性有机污染物和新型污染物，这些物质不能被降解或者非常慢或者对水体微生物和水生植物具有毒害等。因此仅通过水生植物的净化作用根本达不到预定的效果，甚至水生植物的死亡有可能会向水体释放一些有害的污染物，使水体的污染物浓度升高。

生态浮床是一个较小的生态系统，通过引入不同的生物载体能有效改善传统生态浮床系统内微生物的栖息空间和场所，为各类微生物提供更为广阔的发展空间和平台，提高微生物的数量和种类，也弱化了水质和温度对生态浮床的影响效应等，从而大大提高了生态浮床的修复效果和系统的稳定性。由于地表水体污染物的特点是C/N比低、有机污染物复杂且难生物降解，因此开发一些新方法和理论以提高该类水质的生态修复效果，是生态浮床技术发展的一个方向。

发明内容

本发明针对现有生态浮床的技术缺陷，提供了一种既能种植漂浮于水体之上植物又能种植沉水植物的组合式生态浮床。充分利用不同植物的生态位进行合理的配置，对重污染水体水质净化具有极佳的效果，使其成为湖库水生态治理的重要手段。

本发明采用以下技术方案：

一种用于重污染水体水质净化组合式生态浮床，其特征在于，由浮床体和悬挂于浮床体下方的悬挂体组成；所述浮床体由矩形浮床框和承托网组成；所述矩形浮床框由PVC管和连接件组合并分隔为3个矩形单元，承托网固定于每一个矩形单元上；所述承托网为尼龙网、塑料网或纤维网，承托网上种植禾本科植物或漂浮植物；所述悬挂体为上方敞口的矩形盒，矩形盒内装填有种植基质，种植基质上种植有沉水植物；所述种植基质为粘土：中药渣：蛭石按照1:0.8-1:0.2的重量比制成。

所述浮床体和悬挂体通过连接支架悬挂连接为一个整体。

所述连接支架为长度可调的尼龙绳。

优选的，所述承托网上植物的种植密度为100-150株/m²。优选的，所述矩形浮床框的PVC管直径为30-40cm。

优选的，所述矩形盒为塑料材质。

优选的，所述种植基质的厚度为10-15cm。

优选的，所述种植基质中中药渣的制备方法为：将中药残渣经80-100℃烘干至含水量≤3%，然后经粉磨机粉磨后过100-120目筛即得；所述蛭石的规格为1-2mm。

所述种植基质上的沉水植物种植密度为100-150株/m²。

组合式生态浮床作为一种新颖有效的生物调控治理技术，通过浮床体和悬挂体结合的方式将筛选的水生植物或陆生喜水植物按照适宜密度合理种植于河湖水面，利用植物在生长过程中对水体中氮磷等元素的吸收及植物发达根系和浮床基质对水体中悬浮物的吸附，富集水体有害物质，同时由于本发明悬挂体种植基质中还含有中药成分，抑制水中有害细菌的滋生，防止沉水植物的腐烂变质引起的水体污染。本组合型生态浮床在普通生态浮床的基础上做了相当大的改进，浮床体的3个矩形单元分别构成了3个小型的生态功能区，同时浮床体下方增加了可自由调节在水中深度的悬挂体，并设置不同种植密度和不同品种的植物，改变了原来单一浮床只能种植一种漂浮植物的缺陷，组合式浮床的浮床体可以种植漂浮植物或禾本科植物，悬挂体可种植沉水植物，合理调节植物种植密度，根据并根据水质情况可随时调整沉水植物在水中的深度，从而最大化植物的生物量，最大程度提高水质净化效率。

将种植了植物的组合式生态浮床体放置于重污染水体，若水体透明度较低则调节悬挂体(塑料盒)淹没深度，以肉眼能看到框体为准。浮床主要净化机理为依靠植物发达的根系拥有很大的表面积，对污染水体中有机污染物和氮、磷等营养盐具有净化效果，而且植物光合作用过程中通过根系向水体中释放大量氧气，提高水体溶氧量，促进污染物的快速净化；植物可以直接或间接地吸收水体中的溶解性氮、磷等营养物质，或者通过挥发、植物代谢生长等作用，达到去除污染物的作用；在生态浮床的根系上附着大量微生物，其中包括具有降解有机物及脱氮除磷功能的各种细菌、真菌等，也有各种原生动物和微型后生动物，它们固着生长在植物根系表面形成活性生物膜，在水体污染物净化中发挥了重要作用；生态浮床种植的植物有遮蔽作用，同时也能够分泌克藻化学物质，可以抑制藻类的生长繁殖。

本发明的有益效果是：本发明生态浮床在水体透明度较低的情况下，通过水生植物的合理搭配种植，植物发达根系和浮床基质对水体中悬浮物的吸附以及基质本身对有害细菌的抑制作用，最大程度的净化重污染水体，一年的时间就可以对TN、NH₄ ⁺-N、TP、COD_Mn去除率均较高，有效的恢复沉水植物种群，提高了水体透明度。浮床制作简单易行，管理方便，造价低，美化环境。

附图说明

图1是本发明的俯视结构示意图。

图2是本发明的侧面结构示意图。

图中，1是浮床框，2是承托网，3是连接件，4是连接支架，5是种植基质，6是矩形盒。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

实施例1

一种用于重污染水体水质净化组合式生态浮床，它包括浮床体和通过不锈钢绳悬挂于浮床体下方的悬挂体；浮床体由矩形浮床框1和承托网2组成；所述矩形浮床框1由直径为30cm的PVC管通过连接件3组合并分隔为3个矩形单元，每一个矩形单元构成一个小的生态功能区。承托网2固定于每一个矩形单元上；所述承托网2为尼龙网、塑料网或纤维网；所述悬挂体为上方敞口的塑料材质的矩形盒6，矩形盒6内装填有种植基质5；所述种植基质为粘土：中药渣：蛭石按照1:0.8:0.2的重量比制成，种植基质的厚度为5cm。种植基质中中药渣的制备方法为：将中药残渣经80-100℃烘干至含水量≤3%，然后经粉磨机粉磨后过100-120目筛即得；蛭石的规格为1-2mm。

选取山东临沂兰山区某小型湖泊作为实验区，实验区为富营养化严重水体。实验区水面面积约0.2km²，实验区水深为1.5-3.3m，浮床体种植植物夏季为苏丹草和空心菜按照1:1的比例混种，冬季为黑麦草，种植密度为100株/m²。悬挂体种植植物夏季为轮叶黑藻，冬季为菹草，种植密度为100株/m²。夏季植物生长结束后人工收割组合式浮床上的植物，冬季植物生长结束后同样进行人工收割。在实验区放置10组浮床进行实验，实验期为1年。1年后水质得到明显的改善，水体臭味明显降低，TN、NH₄ ⁺-N、TP、COD_Mn去除率分别为66.50%、72.97%、62.53%、74.60%。具体实验结果如表1所示。

表1实验前后湖泊水质平均值变化

项目	TN mg/L	NH₄ ⁺-N mg/L	TP mg/L	COD_Mnmg/L	透明度 m
						初始值	30.51	25.34	4.83	60.32	0.2
实验一年后	10.22	6.85	1.81	15.32	1.1
						去除率 %	66.50	72.97	62.53	74.60	81.82

通过上表中实验数据可以看出，本实施例的组合式生态浮床对重度污染水体水质具有较好的净化效果，经过1年的处理后就可以使水体透明度提高4.5倍，是一种净化效果非常好的组合式生态浮床。

实施例2

一种用于重污染水体水质净化组合式生态浮床，它包括浮床体和通过不锈钢绳悬挂于浮床体下方的悬挂体；浮床体由矩形浮床框1和承托网2组成；所述矩形浮床框1由直径为30cm的PVC管通过连接件3组合并分隔为3个矩形单元，每一个矩形单元构成一个小的生态功能区。承托网2固定于每一个矩形单元上；所述承托网2为尼龙网、塑料网或纤维网；所述悬挂体为上方敞口的塑料材质的矩形盒6，矩形盒6内装填有种植基质5；所述种植基质为粘土：中药渣：蛭石按照1:1:0.2的重量比制成，种植基质的厚度为10cm。种植基质中中药渣的制备方法为：将中药残渣经80-100℃烘干至含水量≤3%，然后经粉磨机粉磨后过100-120目筛即得；蛭石的规格为1-2mm。

选取山东临沂莒南县某小型湖泊作为实验区，实验区为富营养化严重水体。实验区水面面积约0.6km²，实验区水深为1.8-2.6m，浮床体种植植物夏季为空心菜和苏丹菜按照1:1的比例混合种植，冬季为黑麦草，种植密度为150株/m²。悬挂体种植植物夏季为苦草，冬季为菹草，种植密度为150株/m²。夏季植物生长结束后人工收割组合式浮床上的植物，冬季植物生长结束后同样进行人工收割。在实验区放置10组浮床进行实验，实验期为1年。1年后水质得到明显的改善，水体臭味明显降低，TN、NH₄ ⁺-N、TP、COD_Mn去除率分别为68.58%、74.17%、67.80%、75.43%。具体实验结果如表2所示。

表2实验前后湖泊水质平均值变化

项目	TN mg/L	NH₄ ⁺-N mg/L	TP mg/L	COD_Mnmg/L	透明度 m
						初始值	38.92	35.04	4.69	76.32	0.2
实验一年后	12.23	9.05	1.51	18.75	1.4
						去除率 %	68.58	74.17	67.80	75.43	85.71

通过上表中实验数据可以看出，本实施例的组合式生态浮床对重度污染水体水质具有较好的净化效果，经过1年的处理后就可以使水体透明度提高6倍，是一种净化效果非常好的组合式生态浮床。

Claims

1.一种用于重污染水体水质净化组合式生态浮床，其特征在于，由浮床体和悬挂于浮床体下方的悬挂体组成；所述浮床体由矩形浮床框（1）和承托网（2）组成；所述矩形浮床框（1）由PVC管和连接件（3）组合并分隔为3个矩形单元，承托网（2）固定于每一个矩形单元上；所述承托网（2）为尼龙网、塑料网或纤维网，承托网（2）上种植禾本科植物或漂浮植物；所述悬挂体为上方敞口的矩形盒（6），矩形盒（6）内装填有种植基质（5），种植基质上种植有沉水植物；所述种植基质（5）为粘土：中药渣：蛭石按照1:0.8-1:0.2的重量比制成。

2.根据权利要求1所述的浮床，其特征在于，所述浮床体和悬挂体通过连接支架（4）悬挂连接为一个整体。

3.根据权利要求2所述的浮床，其特征在于，所述连接支架（4）为长度可调的尼龙绳。

4.根据权利要求1所述的浮床，其特征在于，所述承托网（2）上植物的种植密度为100-150株/m²。

5.根据权利要求1所述的浮床，其特征在于，所述矩形浮床框（1）的PVC管直径为30-40cm。

6.根据权利要求1所述的浮床，其特征在于，所述矩形盒（6）为塑料材质。

7.根据权利要求1所述的浮床，其特征在于，所述种植基质（5）的厚度为10-15cm。

8.根据权利要求1或7所述的浮床，其特征在于，所述种植基质（5）中中药渣的制备方法为：将中药残渣经80-100℃烘干至含水量≤3%，然后经粉磨机粉磨后过100-120目筛即得；所述蛭石的规格为1-2mm。

9.根据权利要求9所述的浮床，其特征在于，所述种植基质（5）上的沉水植物种植密度为100-150株/m²。