CN105461071B - 绿色生态浮岛装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种绿色生态浮岛装置，包括浮岛体和浮岛体相对两侧的水车，每个漂浮载体包括由活性炭制成的浮篮，浮篮至顶部向下凹陷形成种植腔，种植腔的壁开设有若干条使种植腔与外界连通的孔道，浮篮内设有中空腔体，中空腔体位于种植腔外侧并与种植腔相连通，中空腔体内放置有生物绳。本发明的活性炭浮篮可种植水生植物、吸附去除水体污染物，其丰富的孔径可作为微生物的栖息繁衍载体，生物绳不仅可作为微生物生长的载体、防止微生物流失，而且促进了微生物向水生植物根区表面聚集，水车扰动水体以增强水中溶解氧以改善水生植物、动物、微生物的生长环境，提高整个浮岛体的微生物挂膜率，从而提高净水效果。

Description

绿色生态浮岛装置

技术领域

本发明涉及水生态环境工程领域、水污染治理领域，尤其涉及一种绿色生态浮岛装置。

背景技术

近年来，我国城市化和工业化水平日益提高，随之城市人口显著增加，导致市政污水和生活污水的大量排放，当污水排放速率大于自然水体净化速率而城市污水处理设施不完善时，则会引起河道的水体污染，进而破坏水生态平衡，由此严重影响城市河道生态功能的发挥和市容的整洁、美观。

为了合理利用有限的水体资源，减少水体污染物的排放，一些城市使用污水处理厂二级处理后的污水回补河道作为景观水，并取得了良好的效果，但是由于再生水未经深度处理，形成氮、磷污染较严重，景观水的总氮浓度可达20mg/L、总磷浓度为3mg/L左右，约为地表V类水质标准值的十倍。若用于回补景观河道的水体不采取必要措施进行二次净化，极易造成地下水污染和水体富营养化，因此，大幅削减再生水中氮和磷已成为目前再生水回用河道生态治理中亟须解决的问题。

目前利用附生水生植物和微生物的生态浮岛技术可成为原位净化处理再生水回用河道水体问题的有效措施之一。生态浮岛的工作机理是：通过浮岛上的水生植物的强大根系吸收水体中氮、磷等物质，吸收后的氮、磷等物质可成为植物体的组成部分或通过代谢、矿化作用转化成二氧化碳和水，同时根系可释放出降解有机物的分泌物，促进水体净化。水生植物丰富的根系可为微生物提供良好的生活环境，可作为生物膜载体以提高净化效率；某些水生植物可以分泌抑制藻类生长的化学物质，水生植物、动物和微生物对富集水体重金属具有吸收、吸附、降解等综合作用，最终形成良好的生态系统，美化环境，为河道创造景观效果。常见的生态浮岛一般由五个部分组成，即浮岛框架、浮体或浮篮、种植基质、固定装置和水生植物体。为了更合理、有效发挥其价值，新型生态浮岛装置不断涌现，比如中国发明专利(公开号CN 104211183 A)公开了一种与固定化微生物结合的生态浮床，将水生净化植物种植于种植篮中，水生净化植物根系伸入水面以下，固定化微生物颗粒用线串联并悬挂于主体浮板下方，利用微生物对污染物的分解转化作用，进而达到对水体的深度治理，但是长时间使用后，微生物颗粒易流失，微生物颗粒在植物根系上的挂膜率低；再如中国发明专利(公开号CN 104261566 A)公开了一种微曝气强化生态浮床污水处理装置，在常规生态浮岛底部接入微曝气系统对装置进行曝气充氧，保障水体有氧环境，从而促进植物根系和组合填料层上微生物的生长，维持微生物系统和水生植物系统的协同作用，但是微曝气系统存在能耗大、不环保等问题。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的绿色生态浮岛装置，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种净水效果好、防止微生物流失、提高微生物在植物根系上的挂膜率的绿色生态浮岛装置。

本发明的绿色生态浮岛装置，包括浮岛体，所述浮岛体由若干个漂浮载体连接而成，每个漂浮载体包括浮篮，所述浮篮至顶部向下凹陷形成种植腔，所述种植腔的壁开设有若干条使种植腔与外界连通的孔道，所述浮篮内设有中空腔体，所述中空腔体位于所述种植腔外侧并与种植腔相连通，所述中空腔体内放置有生物绳。

进一步的，所述绿色生态浮岛装置还包括围设在所述浮岛体四周的框架，所述框架和浮篮均是由活性炭制作而成。

进一步的，所述种植腔内填置有滤料颗粒、生物基质颗粒和海绵块中的至少一种。

进一步的，所述种植腔内填置有滤料颗粒和生物基质颗粒，所述滤料颗粒的粒度为3-5mm，所述生物基质颗粒的粒度为3-10mm，所述滤料颗粒和生物基质颗粒的颗粒数量比7:3或6:4。

进一步的，所述中空腔体呈环状，所述生物绳呈环状，所述中空腔体位于所述种植腔四周并与种植腔相连通。

进一步的，每个漂浮载体还包括连接相邻浮篮的浮板和固定在浮板上的第二浮筒。

进一步的，所述浮篮固定在所述浮板的下方，所述浮篮的顶部开设有使所述中空腔体与外界连通的水孔，所述浮板上分别开设有与所述种植腔相对应的插孔和与所述水孔相对应的副水孔，所述插孔的直径小于所述种植腔的直径。

进一步的，所述漂浮载体还包括连接在所述浮篮底端的网状生物绳或线状生物绳。

进一步的，所述绿色生态浮岛装置还包括固定在所述浮岛体相对两侧的第一浮筒，每个第一浮筒的两侧分别连接有水车。

进一步的，所述绿色生态浮岛装置还包括环保砖锚，所述环保砖锚通过绳索连接在所述绿色生态浮岛装置下方。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：浮篮上部设有种植腔和与种植腔相连通的中空腔体，种植腔内种植水生植物且水生植物的根系可顺着孔道延伸生长，中空腔体内设置有附着微生物制剂的生物绳，这样的生物绳不仅可作为水体本体微生物和客体微生物生长的载体、减少微生物流失，而且可促进微生物向水生植物根区表面聚集，提高根区表面生物膜的挂膜速率，从而提高净水效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是绿色生态浮岛装置的结构示意图；

图2是浮岛体的结构示意图；

图3是浮篮的截面示意图；

图4是浮板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的绿色生态浮岛装置主要用于城市内再生水补给河道，适合栽培灯心草、菖蒲、黄花鸢尾、茭白、香蒲、芦苇等挺水植物，风车草、凤眼莲等浮叶植物以及田葱、紫荆花等漂浮植物。

参见图1-4，本发明的绿色生态浮岛装置，包括浮岛体，浮岛体由若干个漂浮载体1连接而成，每个漂浮载体1包括浮篮2，浮篮2至顶部向下凹陷形成种植腔13，种植腔13的壁开设有若干条使种植腔13与外界连通的孔道4，种植腔13内种植水生植物且水生植物的根系可顺着孔道4延伸生长，浮篮2内设有中空腔体3，中空腔体3位于种植腔13外侧并与种植腔13相连通，中空腔体3内放置有生物绳19，优选的，中空腔体3呈环状，生物绳19呈环状，中空腔体3位于种植腔13四周并与种植腔13相连通，中空腔体3以及生物绳19可作为微生物的生长载体，且微生物向着水生植物生长并在根系上挂膜；优选为，浮篮2由上正六棱柱和下倒置圆台组成，上正六棱柱上的高为5cm、边长为40cm，下倒置圆台的上底面直径为20cm、下底面直径为15cm、高为30cm，环状的中空腔体3位于浮篮2的上正六棱柱内，孔道4位于浮篮2的下倒置圆台上。

绿色生态浮岛装置还包括围设在浮岛体四周的框架，框架和浮篮2均是由活性炭制作而成，浮岛体置于方形活性炭框架内且处于浮岛体边缘的漂浮载体1通过尼龙绳子或其他连接件与框架相紧固，框架的大小和形状视具体的水域情况而定。活性炭框架至少具有以下技术效果：其一，对漂浮载体1起固定作用；其二，利用活性炭本身的吸附作用，去除水体污染物。活性炭浮篮2的孔径丰富，其BET比表面积甚至可达3500-5000m²/g，作为微生物的栖息繁衍载体，提高浮篮2的生物膜挂膜率，利用其物理化学性质的吸附作用来降解水体污染程度，同时也可重复回收利用。

绿色生态浮岛装置的种植腔13内填置有滤料颗粒、生物基质颗粒和海绵块中的至少一种，以对水生植物起固定作用，即种植腔13内填置有种植填料颗粒10，该种植填料颗粒10可以为滤料颗粒、生物基质颗粒和海绵块中的一种，或者该植填料颗粒10也可以为由滤料颗粒、生物基质颗粒和海绵块中的至少两种混合而成；优选为：种植腔13内填置有滤料颗粒和生物基质颗粒的混合颗粒，滤料颗粒的粒度为3-5mm，生物基质颗粒的粒度为3-10mm，滤料颗粒和生物基质颗粒的颗粒数量比7:3或6:4，滤料颗粒优用轻石和生物陶粒滤料，滤料颗粒不仅可净化水质而且可作为微生物的挂膜载体，适当添加的生物基质颗粒为微生物和水生植物根系提供营养元素、促进生长以进化水质。

绿色生态浮岛装置的每个漂浮载体1还包括连接相邻浮篮2的浮板6和固定在浮板6上的第二浮筒11；优选的，浮板6采用厚度2cm的聚丙烯PP与玻璃纤维wt＝17％混合制成，呈六棱柱形以快速拼接和提供浮托力，浮篮2的正六棱柱上部固定有第一预留铁环17以方便漂浮载体1之间通过尼龙扎带相互连接、拼接，浮板6上开设有供第一预留铁环17穿设的安装孔7，并用销轴相紧固；更优选为，漂浮载体1呈横竖拼接分布，每隔两排浮板6下侧固定直径30cm的水下第二浮筒11以支撑并提供浮托力，第二浮筒11边缘通过尼龙绳子与浮篮2拴接；这样的整个漂浮载体1的结构设计巧妙合理，安装方便便捷，容易拆装，结构牢固，使用范围广，可重复回收利用。

绿色生态浮岛装置的浮篮2固定在浮板6的下方，浮篮2的顶部开设有使中空腔体3与外界连通的水孔，浮板6上分别开设有与种植腔13相对应的插孔8和与水孔相对应的副水孔9，水流通过副水孔9、水孔进入环状中空腔体3形成微生物水生环境，插孔8的直径小于种植腔13的直径以减少浮篮2中的种植填料颗粒10流失。

绿色生态浮岛装置的漂浮载体1还包括连接在浮篮2底端的网状生物绳或线状生物绳18，浮篮2的倒置圆台下部固定有第二预留铁环5，网状生物绳或线状生物绳18通过0.8*40cm的尼龙扎带与第二预留铁环5栓接；这样结构设计更有利于水体微生物、客体微生物的生长与聚集以减少微生物流失，并为水体本体微生物和客体微生物提供营养元素，提高生物膜的挂膜速率，从而提高净水效果。

绿色生态浮岛装置还包括固定在浮岛体左右两侧的第一浮筒15，第一浮筒15可以通过尼龙绳子与浮篮2和框架栓接，第一浮筒15的前后两侧分别连接有水车12，且水车12与第一浮筒15同轴设置以支撑水车12；优选的，第一浮筒15是直径为50cm的呈封闭真空状态的筒，且第一浮筒15沿中心轴设有一直径为4cm钢制轴承，钢制轴承的两端沿第一浮筒15轴向分别连接一个直径为50cm的水车12，水车12的中心轴通过一钢制延长杆与岸边靠近，延长杆末端通过绳索与岸边固定物连接。在使用过程中，水车12旋转方向为河道水流行进方向14，水车12设计吃水深度约15cm，河道水流驱动水车12旋转，从而扰动水生植物根部水体以增强水中的溶解氧，改善水生植物、动物、微生物的生长环境，起到了美化水环境的作用，水车的使用比现有的微曝气系统更环保、更节能，并形成自给自足可持续的供养状态。

绿色生态浮岛装置还包括240*115*90cm的环保砖锚16，环保砖锚16通过柔性尼龙绳索连接在绿色生态浮岛装置下方并沉入河底，在使用过程中，柔性尼龙绳索的一端连接环保砖锚16、另一端锚固于岸端，或者在岸端用竹竿打桩并用尼龙绳将绿色生态浮岛装置连接在竹竿上；环保砖锚16利用粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾矿渣、化工渣或者天然砂、海涂泥、工业废料、垃圾焚烧炉渣等作为原材料制作而成，废料利用、环保节能。

本发明的绿色生态浮岛装置引入活性炭浮篮2和活性炭框架，一方面对水体中的微小颗粒物质进行截留、沉淀、吸附，另一方面可通过收割水生植物达到水体污染物转移的效果，并多次重复利用；浮篮2的环状的中空腔体3以及生物绳19不仅为微生物的生长提供了绝佳的根区场所，而且提高了根区表面生物膜的挂膜率；水车12扰动水生植物根部水体以增强水中的溶解氧，改善水生植物、动物、微生物的生长环境。

以上仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种绿色生态浮岛装置，其特征在于：包括浮岛体，所述浮岛体由若干个漂浮载体(1)连接而成，每个漂浮载体(1)包括浮篮(2)，所述浮篮(2)至顶部向下凹陷形成种植腔(13)，所述种植腔(13)的壁开设有若干条使种植腔(13)与外界连通的孔道(4)，所述浮篮(2)内设有中空腔体(3)，所述中空腔体(3)位于所述种植腔(13)外侧并与种植腔(13)相连通，所述中空腔体(3)内放置有生物绳(19)；

每个漂浮载体(1)还包括连接相邻浮篮(2)的浮板(6)和固定在浮板(6)上的第二浮筒(11)；所述浮板(6)呈六棱柱形，以快速拼接和提供浮托力；

所述浮篮(2)固定在所述浮板(6)的下方，所述浮篮(2)的顶部开设有使所述中空腔体(3)与外界连通的水孔，所述浮板(6)上分别开设有与所述种植腔(13)相对应的插孔(8)和与所述水孔相对应的副水孔(9)，所述插孔(8)的直径小于所述种植腔(13)的直径。

2.根据权利要求1所述的绿色生态浮岛装置，其特征在于：所述绿色生态浮岛装置还包括围设在所述浮岛体四周的框架，所述框架和浮篮(2)均是由活性炭制作而成。

3.根据权利要求1所述的绿色生态浮岛装置，其特征在于：所述种植腔(13)内填置有滤料颗粒、生物基质颗粒和海绵块中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的绿色生态浮岛装置，其特征在于：所述种植腔(13)内填置有滤料颗粒和生物基质颗粒，所述滤料颗粒的粒度为3-5mm，所述生物基质颗粒的粒度为310mm，所述滤料颗粒和生物基质颗粒的颗粒数量比7:3或6:4。

5.根据权利要求1所述的绿色生态浮岛装置，其特征在于：所述中空腔体(3)呈环状，所述生物绳(19)呈环状，所述中空腔体(3)位于所述种植腔(13)四周并与种植腔(13)相连通。

6.根据权利要求1所述的绿色生态浮岛装置，其特征在于：所述漂浮载体(1)还包括连接在所述浮篮(2)底端的网状生物绳或线状生物绳(18)。

7.根据权利要求1所述的绿色生态浮岛装置，其特征在于：所述绿色生态浮岛装置还包括固定在所述浮岛体相对两侧的第一浮筒(15)，每个第一浮筒(15)的两侧分别连接有水车(12)。

8.根据权利要求1所述的绿色生态浮岛装置，其特征在于：所述绿色生态浮岛装置还包括环保砖锚(16)，所述环保砖锚(16)通过绳索连接在所述绿色生态浮岛装置下方。