CN105399220B - 一种采用悬挂式生态修复板制成的多介质人工沉床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用悬挂式生态修复板制成的多介质人工沉床，它属于一种生态修复装置。本发明主要解决现有生态袋存在的池壁生长面积有限且植物在池壁扎根困难和影响沉水植物生长繁育的技术问题。本发明的技术方案是：一种采用悬挂式生态修复板制成的多介质人工沉床，包括沉床支架、浮体、阀门、挂杆和悬挂式生态修复板，悬挂式生态修复板挂在挂杆上；所述悬挂式生态修复板包括框架、吊环、化纤丝网、粒状活性炭、沸石颗粒、可降解淀粉颗粒、数条植物袋和蜂巢板，蜂巢板设在框架内，粒状活性炭、沸石颗粒和可降解淀粉颗粒装在蜂巢板上设置的蜂巢中，化纤丝网设在蜂巢板的两面，数条植物袋缝在化纤丝网的外表面上。

Description

一种采用悬挂式生态修复板制成的多介质人工沉床

技术领域

本发明涉及一种采用悬挂式生态修复板制成的多介质人工沉床，它属于一种包含多介质吸附、微生物降解、沉水植物快速繁育协同作用的微污染水体生态修复的装置。

背景技术

随着经济的快速发展，湖泊河流等水生生态系统的富营养化已成为全世界普遍存在的环境问题。水体富营养化源于溶入水中的氮磷等营养物质，在温度和光照作用下，浮游藻类大量繁殖，致使水体透明度降低，溶解氧下降，水生动植物衰减消亡，最终水体黑臭，失去其资源和景观价值。对富营养污染水体进行治理已是社会经济发展及生态环境建设的迫切需要。

富营养化的防治是水污染防治中十分棘手而又代价高昂的困难问题。当前主要的防治技术可分为物理、化学和生物生态三类方法。由于生态修复模式及技术的诸多优势，受到世界的高度重视，成为水环境治理技术中的研究热点。研究表明，沉水植物的修复是生态修复中的关键，沉水植物作为生态修复系统中主要的初级生产者，通过增加空间生态位，抑制生物和非生物性悬浮物，改善水下光照和溶解氧条件，为形成复杂的食物链提供了食物、场所和其他必要条件，是水体生物多样性赖以维持的基础。然而对于水深较大，透明度低的富营养化水体，水生植物特别是沉水植物，往往难以存活，许多城市水体河岸甚至河底已被硬性砌护，也为水生植物的恢复增加了难度，因此，如何研发一种使沉水植物快速生殖增长微生态结构来降低上述条件对生物修复的干扰，充分激活水体生态服务功能，提高水体的自净能力，已成为目前急需解决的问题。中国发明专利201410083106.2提供了一种由生态袋堆砌而成的人工湿地处理系统，可在生态袋池壁栽植沉水植物，顶部种植挺水植物。中国发明专利200710056490.7在管材框架床底搁置网格板，其上安放种植箱，上部开孔种植水生植物。上述发明虽然有效解决了水生植物光照问题，但仍存在的池壁生长面积有限且植物在池壁扎根困难，种植箱存在大面积遮蔽水体，影响水下沉水植物生长繁育等问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有生态袋存在的池壁生长面积有限且植物在池壁扎根困难和影响水下沉水植物生长繁育的技术问题，提供一种多介质生态板构筑的微生物—沉水植物原位协同作用系统、可充分利用太阳、风力等自然能源和在富营养化污染水体快速构建清水环境的采用悬挂式生态修复板制成的多介质人工沉床。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种采用悬挂式生态修复板制成的多介质人工沉床，其包括沉床支架、浮体、两个阀门、挂杆和悬挂式生态修复板，浮体设在沉床支架的四个边角处，第一个阀门设在沉床支架一侧支管的上部，第二个阀门设在沉床支架另一侧支管的下部，挂杆均匀设在沉床支架中，悬挂式生态修复板挂在挂杆上；所述悬挂式生态修复板包括框架、吊环、20目的化纤丝网、粒状活性炭、沸石颗粒、可降解淀粉颗粒、数条植物袋和蜂巢板，蜂巢板设在框架内，粒状活性炭、沸石颗粒和可降解淀粉颗粒按3﹕6﹕1的比例装在蜂巢板上设置的蜂巢中，化纤丝网设在蜂巢板的两面将粒状活性炭、沸石颗粒和可降解淀粉颗粒封在蜂巢中，数条植物袋缝在化纤丝网的外表面上。

所述悬挂式生态修复板的长宽为800×500mm，厚度为10mm。并可根据实际情况进行调整。

所述沉床支架用铝合金管或塑料管制成。

由于本发明采用了上述技术方案，首先借助复合材料内部富有空穴孔道的结构特点，通过吸附有机污染物和微生物，在生态修复板表面形成好氧生物膜，将吸附的过量氨氮转化为硝酸盐氮，同时生物降解泡沫和植物根系持续补充氮源，在介质内部创造缺氧环境，高效将硝酸盐氮分解去除，实现对介质原位再生。其次，生态植物袋口袋夹持沉水植物繁殖体，通过床位升降，直接将沉水植物置于最有利的生长环境，快速规模化繁育沉水植物。通过水生植物群落的构建，达到恢复受损水体生境，进而恢复水生物群落和水生态系统的目的。成功克服了传统技术中富营养化水体透明度低和水深对植物生长的约束。因此，与背景技术相比，本发明具有下列有益效果：

1、本发明采用生态修复板将介质颗粒悬挂于水中，充分利用活性炭和沸石介质的吸附能力，促进生物膜快速形成，并实现原位再生。

2、本发明通过将植物着生袋夹持营养物质和植物繁殖体置于光照合适位置，提高了沉水植物成活率，又通过垂直悬挂于水中的生态修复板的巨大表面积提供沉水植物生长范围，可大规模化繁育沉水植物，并可方便地将植物残体移出水体，有效避免二次污染，快速构建草型清水环境，将浅水型胡泊生态系统的多态理论拓展至深水系统，达到快速生态修复的效果。

3、本发明通过可降解泡沫颗粒持续补充碳源，促使生物膜快速形成，沉水植物形成后通过植物根部释放氧和含碳物质，实现菌草协同作用。

附图说明

图1是本发明悬挂式生态修复板的结构示意图；

图2是本发明多介质人工沉床的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，本实施例中的一种悬挂式生态修复板，它包括框架9和吊环10，其中：它还包括20目的化纤丝网1、粒状活性炭2、沸石颗粒3和可降解淀粉颗粒4、三条植物袋6和蜂巢板7，蜂巢板7设在框架9内，粒状活性炭2、沸石颗粒3和可降解淀粉颗粒4按3﹕6﹕1的比例装在蜂巢板7上设置的蜂巢中，化纤丝网1设在蜂巢板7的两面将粒状活性炭2、沸石颗粒3和可降解淀粉颗粒4封在蜂巢中，三条植物袋6缝在化纤丝网1的外表面上。所述活性炭、沸石和可降解泡沫颗粒的直径为1-2mm。所述悬挂式生态修复板的长宽为800×500mm，厚度为10mm。所述植物袋6的宽度为40mm，每条植物袋6分成若干个小格，小格内添加适量高效微生物和活性底泥以利于植物袋6中的植物生长。

如图2所示，一种采用上述实施例中的悬挂式生态修复板制成的多介质人工沉床，其包括用铝合金管制成的沉床支架11、硬质塑料泡沫制成的浮体12、两个阀门13、14、挂杆15和悬挂式生态修复板5，浮体12设在沉床支架11的四个边角处，第一个阀门13设在沉床支架11一侧支管的上部，第二个阀门14设在沉床支架11另一侧支管的下部，挂杆15均匀设在沉床支架11中，悬挂式生态修复板5通过吊环10挂在挂杆15上。

上述沉床支架11还可以用塑料管制成。

本发明如需上浮时打开阀门13，从阀门13鼓气，从阀门14排水。如需下沉打开阀门14进水，从阀门13排气。

为表明本发明的有益效果，本发明作了如下实验。

实验1：

室内水槽实验；取公园富营养化污染景观水，在两只白色塑料敞口水槽内实验，水槽尺寸850mm×600mm×600mm，容积300升。一只水槽内放入上述制作好的悬挂式生态修复板5两个，悬挂式生态修复板表面积1.6平方米，其悬挂式生态修复板植物袋内共夹持沉水植物刚毛藻枝条96束约100克。另一只水槽只放同上污染水体做对照，24小时后实验组即比对照组透明度明显改善，5天后实验组水质已很清澈，取样检测结果如下；

第12天称量刚毛藻生物量增加了2倍多，水质清澈见底。

实验2：

某城市公园景观水体面积1100平方米，水深约均1.3米，分为独立南北两湖，是典型的静止封闭水体，蒸发量大，自净能力差，水质浑浊严重。其北湖区无任何水生植物，根据该湖泊实际情况，采用本发明实施生态修复。

1、制备多介质人工沉床；所述沉床支架外框选用63mmPPR塑料管材，内部悬挂架用25mmPPR塑料管材热熔连接成一体，在外框3米长度中部对称位置，分别直立连接约50mm直径20mmPPR短管各连接阀门。外框尺寸3米×2米，内部悬挂架间隔0.5米，制作完成用2公斤压力试验不得漏气渗水，保证密封。

2、制备悬挂式生态修复板；选择1-2mm粒径沸石、活性炭、可降解淀粉泡沫颗粒，按6:3:1比例混合，放入6mm厚、12mm孔径蜂巢板中，20目尼龙丝网两面热熔粘接在蜂巢板上，从上沿100mm开始均匀缝接3条40mm宽的20目尼龙植物着生袋，边框由铝合金粘接，边框四角铆接固定牢固。在铝合金边框上沿加工2个6mm直径圆孔，安放挂钩，重约3公斤。

3、沉水植物选择；依据沉水植物对光照，温度，营养物浓度以及繁殖技术的要求，选用狐尾藻、金鱼藻、伊乐藻、菹草、黑藻和刚毛藻等适合大规模营养繁殖的本地沉水植物。选取10mm左右健康枝条，每5-8支结成一束，在500mm距离内均匀植入植物袋内8束，从吊环端由上向下依此为；上部狐尾藻或金鱼藻，中部伊乐藻或菹草，下部刚毛藻。每个生态修复板两边共植入48束，约100克鲜重。种植完毕向着生袋部位喷少许底泥与硝化菌的混合液，以促进微生物膜快速形成。

4、现场安装；每个3m×2m的支架悬挂生态修复板25个，每个沉床总重100公斤左右，沉床自身浮力约70公斤左右，选取30立方分米体积的硬质聚苯乙烯泡沫浮体，均匀分成四份长条形状，用塑料不干胶带绑结在沉床支架下端四角位置，分别用相应规格的不锈钢喉箍固定牢固。最后利用不锈钢喉箍根据需求将沉床连接在一起，水下放锚或在水边用绳索固定。现场实际布设3m×2m生态沉床10组。

5、实验效果；在第6天时，植物生长量已增加2倍多，第10天时检测，化学需氧量、总氮和总磷去除率分别达到35％，40％，30％。水体透明度表现非常直观，第10天时以可基本看到水底，20天后水质清澈见底，成功实现了从藻型浊水向草型清水状态的转化。

Claims (3)

1.一种采用悬挂式生态修复板制成的多介质人工沉床，其特征在于：它包括沉床支架(11)、浮体(12)、两个阀门(13、14)、挂杆(15)和悬挂式生态修复板，浮体(12)设在沉床支架(11)的四个边角处，第一个阀门(13)设在沉床支架(11)一侧支管的上部，第二个阀门(14)设在沉床支架(11)另一侧支管的下部，挂杆(15)均匀设在沉床支架(11)中，悬挂式生态修复板挂在挂杆(15)上；所述悬挂式生态修复板包括框架(9)、吊环(10)、20目的化纤丝网(1)、粒状活性炭(2)、沸石颗粒(3)、可降解淀粉颗粒(4)、数条植物袋(6)和蜂巢板(7)，蜂巢板(7)设在框架(9)内，粒状活性炭(2)、沸石颗粒(3)和可降解淀粉颗粒(4)按3﹕6﹕1的比例装在蜂巢板(7)上设置的蜂巢中，化纤丝网(1)设在蜂巢板(7)的两面将粒状活性炭(2)、沸石颗粒(3)和可降解淀粉颗粒(4)封在蜂巢中，数条植物袋(6)缝在化纤丝网(1)的外表面上。

2.根据权利要求1所述的采用悬挂式生态修复板制成的多介质人工沉床，其特征在于：所述悬挂式生态修复板的长宽为800×500mm，厚度为10mm。

3.根据权利要求1所述的采用悬挂式生态修复板制成的多介质人工沉床，其特征在于：所述沉床支架(11)用铝合金管或塑料管制成。