CN105746326B - 一种湖泊挺水植物水面种植装置及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种湖泊挺水植物水面种植装置及工作方法，由浮动容器、挺水植被、湖面平衡装置、湖底平衡装置、涌浪感应器、中央控制器、太阳能电池板组成；依次在浮动容器内部放入泡沫浮板、中央隔板、营养介质层及营养介质层防护网，之后在营养介质层内种植挺水植被，接着在浮动容器外壁及底部安装湖面平衡装置及湖底平衡装置，最后将该装置至于湖泊内，改善湖泊水质。本发明所述的一种湖泊挺水植物水面种植装置及工作方法结构新颖合理，建设成本低廉，适用于湖泊深水区植物生态修复领域。

Description

一种湖泊挺水植物水面种植装置及工作方法
技术领域
本发明属于湖泊生态治理装置领域，具体涉及一种湖泊挺水植物水面种植装置及工作方法。
背景技术
挺水植物是湖泊生态系统的重要组成，它不仅是初级生产者，生物量较大，为水生动物提供食物、栖息地和繁殖场所，而且通过光合作用向水中释放大量氧气，有利于水中保持较多的溶解氧，促进有机污染物和还原性无机物的氧化分解，降低水体化学需氧量(COD)。此外，挺水植物还吸收水中重金属。所以，挺水植物有助于净化湖泊水质，改善水体生态环境，保持生物多样性，维持湖泊生态系统稳定，更好地发挥生态和景观功能。
深水区是湖泊生态系统的主体。由于水深限制，高大挺水植物不能自然生存，影响了湖泊生态系统的自然净化能力。湖泊深水区自然条件复杂，风浪多变，植物生物量较低，水体自净效果较差。此外，高大挺水植物茎秆粗壮，重量较大，植物固定比较困难。所以，在湖泊深水区种植高大挺水植物难度很大。虽然很多人在这方面进行了有益探索，如水面草毯、一种建立水生植物生物篱笆的方法以及其他人工浮岛相关的发明等，均是利用无土栽培技术的原理将植物种植在水面上。但是，高大挺水植物在水面上很难固定，需要在水面下一定深度的近水面种植才能生长较好，所以将高大挺水植物种植在近水面并对其稳定固定成为一个技术难题。为了使深水区成为湖泊原位高效净化的重要场所，发明一种湖泊深水区近水面高大挺水植物种植的装置是十分必要的。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种湖泊挺水植物水面种植装置，包括：浮动容器1，挺水植被2，湖面平衡装置3，湖底平衡装置4，涌浪感应器5，中央控制器6，太阳能电池板7；位于浮动容器1内部上方的挺水植被2，位于浮动容器1侧壁上方的湖面平衡装置3，位于浮动容器1底部的湖底平衡装置4；位于浮动容器1一侧的涌浪感应器5和中央控制器6，所述涌浪感应器5与中央控制器6导线连接；位于浮动容器1另一侧的太阳能电池板7，太阳能电池板7与中央控制器6导线连接；所述湖面平衡装置3为四组，分别固定在浮动容器1侧壁上方的四个顶角位置；所述湖底平衡装置4为四组，分别固定在浮动容器1底部的四个顶角位置，所述浮动容器1的四壁和底部为微孔透平结构。
进一步的，所述浮动容器1包括：浮动容器外壳1-1，营养介质层防护网1-2，营养介质层1-3，中央隔板1-4，泡沫浮板1-5；所述中央隔板1-4位于浮动容器1内部中间位置，中央隔板1-4四壁与浮动容器1内壁无缝连接，中央隔板1-4表面密布贯通小孔，贯通小孔的数量为20～50个，贯通小孔行列等距排列，贯通小孔行距为100mm～200mm，贯通小孔列距为100mm～150mm，贯通小孔的直径为20mm～50mm；所述营养介质层1-3位于中央隔板1-4上方位置，营养介质层1-3为高分子吸附材料结构，所述高分子吸附材料为颗粒体，颗粒体的直径为0.01mm～1mm；所述营养介质层防护网1-2位于营养介质层1-3上方，营养介质层防护网1-2与浮动容器外壳1-1上开口端面距离为20mm～50mm，所述营养介质层防护网1-2表面均匀分布着大量的矩形通孔，数量为100～300个，矩形通孔外形尺寸范围值为1～3mm×1～3mm；所述泡沫浮板1-5位于中央隔板1-4下方位置，泡沫浮板1-5上下均匀排布，泡沫浮板1-5层数为10～30层，每层厚度10mm～20mm，相邻二层间距为10mm～500mm；泡沫浮板1-5表面密布贯通小孔，贯通小孔的数量为20～50个，贯通小孔行列等距排列，贯通小孔行距为100mm～200mm，贯通小孔列距为100mm～150mm，贯通小孔的直径为20mm～50mm。
进一步的，所述湖面平衡装置3包括：湖面浮力箱3-1，湖面浮力箱耳板3-2，湖面平衡调节悬臂3-3，湖面平衡调节悬臂固定耳板3-4，电机3-5，转轴3-6；所述湖面平衡调节悬臂固定耳板3-4位于所述浮动容器1侧壁上方位置，湖面平衡调节悬臂固定耳板3-4与浮动容器1侧壁无缝焊接，湖面平衡调节悬臂固定耳板3-4与转轴3-6转动连接；所述湖面浮力箱3-1位于湖面位置，湖面浮力箱3-1不锈钢材质中空箱体结构，大小为200mm～500mm(长)×200mm～500mm(宽)×100mm～200mm(高)；所述湖面浮力箱耳板3-2位于湖面浮力箱3-1顶面中间位置，所述湖面平衡调节悬臂3-3一端与湖面浮力箱耳板3-2转动连接，湖面平衡调节悬臂3-3另一端与转轴3-6固定连接，所述湖面平衡调节悬臂3-3不锈钢材质中空管结构，管直径为100mm～200mm，管壁厚为2mm～8mm，长度为1m～5m；电机3-5与转轴3-6连接，电机3-5与中央控制器6导线连接。
进一步的，所述湖底平衡装置4包括：大滑轮耳板4-1，大滑轮4-2，大滑轮固定滚轴4-3，湖底平衡调节绳4-4，湖底浮力调节块耳板4-5，湖底浮力调节块4-6，小滑轮耳板4-7，小滑轮固定滚轴4-8，小滑轮4-9，湖底平衡沉水块耳板4-10，湖底平衡沉水块4-11；所述大滑轮耳板4-1分别用螺钉固定在所述浮动容器1底平面四角位置，所述大滑轮耳板4-1中间含直径为10mm～30mm的通孔；所述大滑轮4-2用大滑轮固定滚轴4-3安装在大滑轮耳板4-1中间的通孔处，大滑轮4-2以大滑轮固定滚轴4-3的中心轴线为轴心做圆周运动；所述湖底浮力调节块耳板4-5位于湖底浮力调节块4-6顶面中间位置；所述小滑轮耳板4-7用螺钉固定在湖底浮力调节块4-6侧面中间位置，所述小滑轮耳板4-7中间含直径为5mm～20mm的通孔；所述小滑轮4-9用小滑轮固定滚轴4-8安装在小滑轮耳板4-7中间的通孔处，所述小滑轮4-9以小滑轮固定滚轴4-8的中心轴线为轴心做圆周运动；所述湖底平衡沉水块4-11位于湖水底面，所述湖底平衡沉水块耳板4-10位于湖底平衡沉水块4-11顶面中间位置；所述湖底平衡调节绳4-4一端固定在湖底浮力调节块耳板4-5上，另一端分别穿过大滑轮4-2及小滑轮4-9，最后固定在湖底平衡沉水块耳板4-10上。
进一步的，所述营养介质层1-3由高分子吸附材料造粒成型，营养介质层1-3颗粒体的组成成分和制造过程如下：
一、营养介质层1-3颗粒体组成成分：
按重量份数计，对联苯胺8～20份，对氨基二乙苯胺17～35份，正三十烷10～20份，邻甲基苯乙烯3～12份，邻苯二甲腈5～22份，多聚腈4～22份，浓度为10ppm～110ppm的甲酸烯丙酯300～500份，丁二酸二正丙酯20～45份，反式丁烯二酸17～35份，交联剂15～30份，甘油磷酸7～23份，对甲苯基甲醇1～15份，异丁醛3～14份，全氯乙醚6～10份；所述交联剂为乙酰乙酸乙酯、次氯酸酸甲酯、磷酸三正丁酯中的任意一种；
二、营养介质层1-3颗粒体的制造过程，包含以下步骤：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.003μS/cm～0.05μS/cm的超纯水200～600份，启动反应釜内搅拌器，转速为110rpm～230rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至40℃～65℃；依次加入对联苯胺、对氨基二乙苯胺、正三十烷，搅拌至完全溶解，调节pH值为3.0～5.5，将搅拌器转速调至70rpm～90rpm，温度为50～65℃，酯化反应2～10小时；
第2步、取邻甲基苯乙烯、邻苯二甲腈粉碎，粉末粒径为420～510目；加入多聚腈混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为20mm～45mm，采用剂量为1.55kGy～4.75kGy、能量为2.5MeV～9.5MeV的α射线辐照20～38分钟；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于甲酸烯丙酯中，加入反应釜，搅拌器转速为45rpm～65rpm，温度为70℃～95℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.06MPa～-0.08MPa，保持此状态反应3～15小时；泄压并通入氮气，使反应釜内压力为0.008MPa～0.060MPa，保温静置2～7小时；搅拌器转速提升至100rpm～195rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入丁二酸二正丙酯、反式丁烯二酸完全溶解后，加入交联剂搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.0～7.5，保温静置4～10小时；
第4步、在搅拌器转速为80rpm～110rpm时，依次加入甘油磷酸、对甲苯基甲醇、异丁醛和全氯乙醚，提升反应釜压力，使其达到0.05MPa～0.55MPa，温度为110℃～190℃，聚合反应3～15小时；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至18℃～30℃，出料，入造粒机即可制得营养介质层1-3颗粒体。
进一步的，一种湖泊挺水植物水面种植装置的工作方法，其工作方法包括以下几个步骤：
第1步、依次在浮动容器1内部放入泡沫浮板1-5、中央隔板1-4、营养介质层1-3颗粒及营养介质层防护网1-2；在营养介质层1-3颗粒内种植挺水植被幼苗；
第2步、在浮动容器1外壁及底部安装湖面平衡装置3及湖底平衡装置4，将该装置至于湖泊内，打开太阳能电池板7为系统发电，打开中央控制器6开关，系统处于工作状态；
第3步、涌浪感应器5对湖面涌浪的高低进行实时监测，反馈给中央控制器6；当湖面涌浪的高于1m～4m时，涌浪感应器5向中央控制器6发出信号，中央控制器6通过导线驱动电机3-5运转，带动湖面平衡调节悬臂3-3收缩，由水平状态旋转为竖直状态，促使浮动容器1潜伏在水中，减少大浪对箱体和植物的破坏；与此同时，湖底浮力调节块4-6通过湖底浮力调节块耳板4-5向下拉动湖底平衡调节绳4-4，促使大滑轮4-2向下移动，大滑轮4-2通过大滑轮耳板4-1，带动浮动容器1整体下移，并发出音频报警30秒；当湖面涌浪的低于0.1m～1m时，涌浪感应器5向中央控制器6发出信号，中央控制器6通过导线驱动电机3-5运转，带动湖面平衡调节悬臂3-3展开，由竖直状态旋转为水平状态，促使浮动容器1上浮在水面，促进箱体植物降解水体污染物；与此同时，湖底浮力调节块4-6通过湖底浮力调节块耳板4-5向上推动湖底平衡调节绳4-4，促使大滑轮4-2向上移动，大滑轮4-2通过大滑轮耳板4-1，带动浮动容器1整体上浮，系统恢复正常工作状态。
本发明专利公开的一种湖泊挺水植物水面种植装置及工作方法，其优点在于：
(1)该装置建设成本低，不需要占用场地，操作方便；
(2)该装置上下均采用平衡装置，装置更加平稳；
(3)该装置浮动容器外壳采用高分子吸附材料制备而成，寿命更长。
本发明所述的一种湖泊挺水植物水面种植装置及工作方法结构新颖合理，建设成本低廉，适用于湖泊深水区植物生态修复领域。
附图说明
图1是本发明中所述的一种湖泊挺水植物水面种植装置示意图。
图2是本发明中所述的浮动容器的内部结构示意图。
图3是本发明中所述的湖面平衡装置示意图。
图4是本发明中所述的湖底平衡装置示意图。
图5是本发明中所述的湖水总净化率曲线图。
以上图1～图4中，浮动容器1，浮动容器外壳1-1，营养介质层防护网1-2，营养介质层1-3，中央隔板1-4，泡沫浮板1-5，挺水植被2，湖面平衡装置3，湖面浮力箱3-1，湖面浮力箱耳板3-2，湖面平衡调节悬臂3-3，湖面平衡调节悬臂固定耳板3-4，电机3-5，转轴3-6，湖底平衡装置4，大滑轮耳板4-1，大滑轮4-2，大滑轮固定滚轴4-3，湖底平衡调节绳4-4，湖底浮力调节块耳板4-5，湖底浮力调节块4-6，小滑轮耳板4-7，小滑轮固定滚轴4-8，小滑轮4-9，湖底平衡沉水块耳板4-10，湖底平衡沉水块4-11，涌浪感应器5，中央控制器6，太阳能电池板7。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明提供的一种湖泊挺水植物水面种植装置进行进一步说明。
如图1所示，是本发明提供的一种湖泊挺水植物水面种植装置的示意图，包括：浮动容器1，挺水植被2，湖面平衡装置3，湖底平衡装置4，涌浪感应器5，中央控制器6，太阳能电池板7；位于浮动容器1内部上方的挺水植被2，位于浮动容器1侧壁上方的湖面平衡装置3，位于浮动容器1底部的湖底平衡装置4；位于浮动容器1一侧的涌浪感应器5和中央控制器6，涌浪感应器5与中央控制器6导线连接；位于浮动容器1另一侧的太阳能电池板7，太阳能电池板7与中央控制器6导线连接；湖面平衡装置3为四组，分别固定在浮动容器1侧壁上方的四个顶角位置；湖底平衡装置4为四组，分别固定在浮动容器1底部的四个顶角位置，浮动容器1的四壁和底部为微孔透平结构。
如图2所示，是本发明中的浮动容器的内部结构示意图，从图2或图1中看出，浮动容器1包括：浮动容器外壳1-1，营养介质层防护网1-2，营养介质层1-3，中央隔板1-4，泡沫浮板1-5；中央隔板1-4位于浮动容器1内部中间位置，中央隔板1-4四壁与浮动容器1内壁无缝连接，中央隔板1-4表面密布贯通小孔，贯通小孔的数量为20～50个，贯通小孔行列等距排列，贯通小孔行距为100mm～200mm，贯通小孔列距为100mm～150mm，贯通小孔的直径为20mm～50mm；营养介质层1-3位于中央隔板1-4上方位置，营养介质层1-3为高分子吸附材料结构，高分子吸附材料为颗粒体，颗粒体的直径为0.01mm～1mm；营养介质层防护网1-2位于营养介质层1-3上方，营养介质层防护网1-2与浮动容器外壳1-1上开口端面距离为20mm～50mm，营养介质层防护网1-2表面均匀分布着大量的矩形通孔，数量为100～300个，矩形通孔外形尺寸范围值为1～3mm×1～3mm；泡沫浮板1-5位于中央隔板1-4下方位置，泡沫浮板1-5上下均匀排布，泡沫浮板1-5层数为10～30层，每层厚度10mm～20mm，相邻二层间距为10mm～500mm；泡沫浮板1-5表面密布贯通小孔，贯通小孔的数量为20～50个，贯通小孔行列等距排列，贯通小孔行距为100mm～200mm，贯通小孔列距为100mm～150mm，贯通小孔的直径为20mm～50mm。
如图3所示，是本发明中的湖面平衡装置示意图，从图3或图1中看出，湖面平衡装置3包括：湖面浮力箱3-1，湖面浮力箱耳板3-2，湖面平衡调节悬臂3-3，湖面平衡调节悬臂固定耳板3-4，电机3-5，转轴3-6；湖面平衡调节悬臂固定耳板3-4位于浮动容器1侧壁上方位置，湖面平衡调节悬臂固定耳板3-4与浮动容器1侧壁无缝焊接，湖面平衡调节悬臂固定耳板3-4与转轴3-6转动连接；湖面浮力箱3-1位于湖面位置，湖面浮力箱3-1不锈钢材质中空箱体结构，大小为200mm～500mm(长)×200mm～500mm(宽)×100mm～200mm(高)；湖面浮力箱耳板3-2位于湖面浮力箱3-1顶面中间位置，湖面平衡调节悬臂3-3一端与湖面浮力箱耳板3-2转动连接，湖面平衡调节悬臂3-3另一端与转轴3-6固定连接，湖面平衡调节悬臂3-3不锈钢材质中空管结构，管直径为100mm～200mm，管壁厚为2mm～8mm，长度为1m～5m；电机3-5与转轴3-6连接，电机3-5与中央控制器6导线连接。
如图4所示，是本发明中的湖底平衡装置示意图，从图4或图1中看出，湖底平衡装置4包括：大滑轮耳板4-1，大滑轮4-2，大滑轮固定滚轴4-3，湖底平衡调节绳4-4，湖底浮力调节块耳板4-5，湖底浮力调节块4-6，小滑轮耳板4-7，小滑轮固定滚轴4-8，小滑轮4-9，湖底平衡沉水块耳板4-10，湖底平衡沉水块4-11；大滑轮耳板4-1分别用螺钉固定在浮动容器1底平面四角位置，大滑轮耳板4-1中间含直径为10mm～30mm的通孔；大滑轮4-2用大滑轮固定滚轴4-3安装在大滑轮耳板4-1中间的通孔处，大滑轮4-2以大滑轮固定滚轴4-3的中心轴线为轴心做圆周运动；湖底浮力调节块耳板4-5位于湖底浮力调节块4-6顶面中间位置；小滑轮耳板4-7用螺钉固定在湖底浮力调节块4-6侧面中间位置，小滑轮耳板4-7中间含直径为5mm～20mm的通孔；小滑轮4-9用小滑轮固定滚轴4-8安装在小滑轮耳板4-7中间的通孔处，小滑轮4-9以小滑轮固定滚轴4-8的中心轴线为轴心做圆周运动；湖底平衡沉水块4-11位于湖水底面，湖底平衡沉水块耳板4-10位于湖底平衡沉水块4-11顶面中间位置；湖底平衡调节绳4-4一端固定在湖底浮力调节块耳板4-5上，另一端分别穿过大滑轮4-2及小滑轮4-9，最后固定在湖底平衡沉水块耳板4-10上。
本发明所述的一种湖泊挺水植物水面种植装置的工作过程是：
第1步、依次在浮动容器1内部放入泡沫浮板1-5、中央隔板1-4、营养介质层1-3颗粒及营养介质层防护网1-2；在营养介质层1-3颗粒内种植挺水植被幼苗；
第2步、在浮动容器1外壁及底部安装湖面平衡装置3及湖底平衡装置4，将该装置至于湖泊内，打开太阳能电池板7为系统发电，打开中央控制器6开关，系统处于工作状态；
第3步、涌浪感应器5对湖面涌浪的高低进行实时监测，反馈给中央控制器6；当湖面涌浪的高于1m～4m时，涌浪感应器5向中央控制器6发出信号，中央控制器6通过导线驱动电机3-5运转，带动湖面平衡调节悬臂3-3收缩，由水平状态旋转为竖直状态，促使浮动容器1潜伏在水中，减少大浪对箱体和植物的破坏；与此同时，湖底浮力调节块4-6通过湖底浮力调节块耳板4-5向下拉动湖底平衡调节绳4-4，促使大滑轮4-2向下移动，大滑轮4-2通过大滑轮耳板4-1，带动浮动容器1整体下移，并发出音频报警30秒；当湖面涌浪的低于0.1m～1m时，涌浪感应器5向中央控制器6发出信号，中央控制器6通过导线驱动电机3-5运转，带动湖面平衡调节悬臂3-3展开，由竖直状态旋转为水平状态，促使浮动容器1上浮在水面，促进箱体植物降解水体污染物；与此同时，湖底浮力调节块4-6通过湖底浮力调节块耳板4-5向上推动湖底平衡调节绳4-4，促使大滑轮4-2向上移动，大滑轮4-2通过大滑轮耳板4-1，带动浮动容器1整体上浮，系统恢复正常工作状态。
本发明所述的一种湖泊挺水植物水面种植装置及工作方法结构新颖合理，建设成本低廉，适用于湖泊深水区植物生态修复领域。
以下是本发明所述营养介质层1-3颗粒体的制造过程的实施例，实施例是为了进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
按重量份数计，并按照以下步骤制造本发明所述营养介质层1-3颗粒体：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.003μS/cm的超纯水200份，启动反应釜内搅拌器，转速为110rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至40℃；依次加入对联苯胺8份，对氨基二乙苯胺17份，正三十烷10份，搅拌至完全溶解，调节pH值为3.0，将搅拌器转速调至70rpm，温度为50℃，酯化反应2小时；
第2步、取邻甲基苯乙烯3份，邻苯二甲腈5份粉碎，粉末粒径为420目；加入多聚腈4份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为20mm，采用剂量为1.55kGy、能量为2.5MeV的α射线辐照20分钟；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于浓度为10ppm的甲酸烯丙酯300份中，加入反应釜，搅拌器转速为45rpm，温度为70℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.06MPa，保持此状态反应3小时；泄压并通入氮气，使反应釜内压力为0.008MPa，保温静置2小时；搅拌器转速提升至100rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入丁二酸二正丙酯20份，反式丁烯二酸17份完全溶解后，加入交联剂15份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.0，保温静置4小时；
所述交联剂为乙酰乙酸乙酯；
第4步、在搅拌器转速为80rpm时，依次加入甘油磷酸7份，对甲苯基甲醇1份，异丁醛3份，全氯乙醚6份，提升反应釜压力，使其达到0.05MPa，温度为110℃，聚合反应3小时；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至18℃，出料，入造粒机即可制得营养介质层1-3颗粒体。
实施例2
按重量份数计，并按照以下步骤制造本发明所述营养介质层1-3颗粒体：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.05μS/cm的超纯水600份，启动反应釜内搅拌器，转速为230rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至65℃；依次加入对联苯胺20份，对氨基二乙苯胺35份，正三十烷20份，搅拌至完全溶解，调节pH值为5.5，将搅拌器转速调至90rpm，温度为65℃，酯化反应10小时；
第2步、取邻甲基苯乙烯12份，邻苯二甲腈22份粉碎，粉末粒径为510目；加入多聚腈22份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为45mm，采用剂量为4.75kGy、能量为9.5MeV的α射线辐照38分钟；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于浓度为110ppm的甲酸烯丙酯500份中，加入反应釜，搅拌器转速为65rpm，温度为95℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.08MPa，保持此状态反应15小时；泄压并通入氮气，使反应釜内压力为0.060MPa，保温静置7小时；搅拌器转速提升至195rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入丁二酸二正丙酯45份，反式丁烯二酸35份完全溶解后，加入交联剂30份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为7.5，保温静置10小时；
所述交联剂为次氯酸酸甲酯；
第4步、在搅拌器转速为110rpm时，依次加入甘油磷酸23份，对甲苯基甲醇15份，异丁醛14份，全氯乙醚10份，提升反应釜压力，使其达到0.55MPa，温度为190℃，聚合反应15小时；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至30℃，出料，入造粒机即可制得营养介质层1-3颗粒体。
实施例3
按重量份数计，并按照以下步骤制造本发明所述营养介质层1-3颗粒体：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.0038μS/cm的超纯水290份，启动反应釜内搅拌器，转速为180rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至49℃；依次加入对联苯胺18份，对氨基二乙苯胺25份，正三十烷15份，搅拌至完全溶解，调节pH值为3.5，将搅拌器转速调至79rpm，温度为55℃，酯化反应2.1小时；
第2步、取邻甲基苯乙烯8份，邻苯二甲腈5.22份粉碎，粉末粒径为450目；加入多聚腈14份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为25mm，采用剂量为3.55kGy、能量为5.5MeV的α射线辐照28分钟；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于浓度为80ppm的甲酸烯丙酯350份中，加入反应釜，搅拌器转速为46rpm，温度为75℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.07MPa，保持此状态反应3.15小时；泄压并通入氮气，使反应釜内压力为0.009MPa，保温静置2.7小时；搅拌器转速提升至180rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入丁二酸二正丙酯2.45份，反式丁烯二酸17.35份完全溶解后，加入交联剂15.3份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.75，保温静置4.1小时；
所述交联剂为磷酸三正丁酯；
第4步、在搅拌器转速为90rpm时，依次加入甘油磷酸17份，对甲苯基甲醇5份，异丁醛9份，全氯乙醚8份，提升反应釜压力，使其达到0.051MPa，温度为180℃，聚合反应3.15小时；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至20℃，出料，入造粒机即可制得营养介质层1-3颗粒体。
对照例
对照例为市售某品牌的营养介质颗粒体用于湖泊挺水植被的种植过程。
实施例4
将实施例1～3制备获得的营养介质层1-3颗粒体和对照例所述的营养介质颗粒体用于湖泊挺水植被的种植过程。种植结束后对湖泊水质的各项参数的影响做检测。表1是实施例1～3和对照例所述的营养介质颗粒体用于湖泊挺水植被的种植过程中的性能参数对比。
从表1可见，本发明所述的营养介质层1-3颗粒体，其在幼苗催化度、植物生长率、植物产量提升率、净水率均高于现有技术生产的产品。
此外，如图5所示，是本发明所述的营养介质层1-3颗粒体和市售某品牌的营养介质颗粒体对湖水的总净化率对比图。图中看出，由高分子吸附材料制造的营养介质层1-3颗粒体材质分布均匀，材质表面积与体积比较大，表面分散性好，连续相中游离的分散载体的浓度相对对照例高。由高分子吸附材料制造的营养介质层1-3颗粒体对水生植物体具有良好催化性能；使用本发明所述营养介质层1-3颗粒体，其对湖水的总净化率均优于现有产品。

Claims (5)

1.一种湖泊挺水植物水面种植装置，包括浮动容器（1），挺水植被（2），的湖面平衡装置（3），湖底平衡装置（4），涌浪感应器（5），中央控制器（6），太阳能电池板（7）；其特征在于，位于浮动容器（1）内部上方的挺水植被（2），位于浮动容器（1）侧壁上方的湖面平衡装置（3），位于浮动容器（1）底部的湖底平衡装置（4）；位于浮动容器（1）一侧的涌浪感应器（5）和中央控制器（6），所述涌浪感应器（5）与中央控制器（6）导线连接；位于浮动容器（1）另一侧的太阳能电池板（7），太阳能电池板（7）与中央控制器（6）导线连接；所述湖面平衡装置（3）为四组，分别固定在浮动容器（1）侧壁上方的四个顶角位置；所述湖底平衡装置（4）为四组，分别固定在浮动容器（1）底部的四个顶角位置，所述浮动容器（1）的四壁和底部为微孔通透结构；
所述湖泊挺水植物水面种植装置的工作方法包括以下几个步骤：
第1步：依次在浮动容器（1）内部放入泡沫浮板（1-5）、中央隔板（1-4）、营养介质层（1-3）颗粒及营养介质层防护网（1-2）；在营养介质层（1-3）颗粒内种植挺水植被幼苗；
第2步：在浮动容器（1）外壁及底部安装湖面平衡装置（3）及湖底平衡装置（4），将该装置至于湖泊内，打开太阳能电池板（7）为系统发电，打开中央控制器（6）开关，系统处于工作状态；
第3步：涌浪感应器（5）对湖面涌浪的高低进行实时监测，反馈给中央控制器（6）；当湖面涌浪的高于1 m～4 m时，涌浪感应器（5）向中央控制器（6）发出信号，中央控制器（6）通过导线驱动电机（3-5）运转，带动湖面平衡调节悬臂（3-3）收缩，由水平状态旋转为竖直状态，促使浮动容器（1）潜伏在水中，减少大浪对箱体和植物的破坏；与此同时，湖底浮力调节块（4-6）通过湖底浮力调节块耳板（4-5）向下拉动湖底平衡调节绳（4-4），促使大滑轮（4-2）向下移动，大滑轮（4-2）通过大滑轮耳板（4-1），带动浮动容器（1）整体下移，并发出音频报警30秒；当湖面涌浪的低于0.1 m～1 m时，涌浪感应器（5）向中央控制器（6）发出信号，中央控制器（6）通过导线驱动电机（3-5）运转，带动湖面平衡调节悬臂（3-3）展开，由竖直状态旋转为水平状态，促使浮动容器（1）上浮在水面，促进箱体植物降解水体污染物；与此同时，湖底浮力调节块（4-6）通过湖底浮力调节块耳板（4-5）向上推动湖底平衡调节绳（4-4），促使大滑轮（4-2）向上移动，大滑轮（4-2）通过大滑轮耳板（4-1），带动浮动容器（1）整体上浮，系统恢复正常工作状态。
2.根据权利要求1所述的一种湖泊挺水植物水面种植装置，其特征在于，所述浮动容器（1）包括：浮动容器外壳（1-1），营养介质层防护网（1-2），营养介质层（1-3），中央隔板（1-4），泡沫浮板（1-5）；所述中央隔板（1-4）位于浮动容器（1）内部中间位置，中央隔板（1-4）四壁与浮动容器（1）内壁无缝连接，中央隔板（1-4）表面密布贯通小孔，贯通小孔的数量为20～50个，贯通小孔行列等距排列，贯通小孔行距为100mm～200mm，贯通小孔列距为100mm～150mm，贯通小孔的直径为20mm～50mm；所述营养介质层（1-3）位于中央隔板（1-4）上方位置，营养介质层（1-3）为高分子吸附材料结构，所述高分子吸附材料为颗粒体，颗粒体的直径为0.01mm～1mm；所述营养介质层防护网（1-2）位于营养介质层（1-3）上方，营养介质层防护网（1-2）与浮动容器外壳（1-1）上开口端面距离为20mm～50mm，所述营养介质层防护网（1-2）表面均匀分布着大量的矩形通孔，数量为100～300个，矩形通孔外形尺寸范围值为1～3mm×1～3mm；所述泡沫浮板（1-5）位于中央隔板（1-4）下方位置，泡沫浮板（1-5）上下均匀排布，泡沫浮板（1-5）层数为10～30层，每层厚度10mm～20mm，相邻二层间距为10mm～500mm；泡沫浮板（1-5）表面密布贯通小孔，贯通小孔的数量为20～50个，贯通小孔行列等距排列，贯通小孔行距为100mm～200mm，贯通小孔列距为100mm～150mm，贯通小孔的直径为20mm～50mm。
3.根据权利要求1所述的一种湖泊挺水植物水面种植装置，其特征在于，所述湖面平衡装置（3）包括：湖面浮力箱（3-1），湖面浮力箱耳板（3-2），湖面平衡调节悬臂（3-3），湖面平衡调节悬臂固定耳板（3-4），电机（3-5），转轴（3-6）；所述湖面平衡调节悬臂固定耳板（3-4）位于所述浮动容器（1）侧壁上方位置，湖面平衡调节悬臂固定耳板（3-4）与浮动容器（1）侧壁无缝焊接，湖面平衡调节悬臂固定耳板（3-4）与转轴（3-6）转动连接；所述湖面浮力箱（3-1）位于湖面位置，湖面浮力箱（3-1）不锈钢材质中空箱体结构，大小为200mm～500mm（长）×200mm～500mm（宽）×100mm～200mm（高）；所述湖面浮力箱耳板（3-2）位于湖面浮力箱（3-1）顶面中间位置，所述湖面平衡调节悬臂（3-3）一端与湖面浮力箱耳板（3-2）转动连接，湖面平衡调节悬臂（3-3）另一端与转轴（3-6）固定连接，所述湖面平衡调节悬臂（3-3）不锈钢材质中空管结构，管直径为100mm～200mm，管壁厚为2mm～8mm，长度为1m～5m；电机（3-5）与转轴（3-6）连接，电机（3-5）与中央控制器（6）导线连接。
4.根据权利要求1所述的一种湖泊挺水植物水面种植装置，其特征在于，所述湖底平衡装置（4）包括：大滑轮耳板（4-1），大滑轮（4-2），大滑轮固定滚轴（4-3），湖底平衡调节绳（4-4），湖底浮力调节块耳板（4-5），湖底浮力调节块（4-6），小滑轮耳板（4-7），小滑轮固定滚轴（4-8），小滑轮（4-9），湖底平衡沉水块耳板（4-10），湖底平衡沉水块（4-11）；所述大滑轮耳板（4-1）分别用螺钉固定在所述浮动容器（1）底平面四角位置，所述大滑轮耳板（4-1）中间含直径为10mm～30mm的通孔；所述大滑轮（4-2）用大滑轮固定滚轴（4-3）安装在大滑轮耳板（4-1）中间的通孔处，大滑轮（4-2）以大滑轮固定滚轴（4-3）的中心轴线为轴心做圆周运动；所述湖底浮力调节块耳板（4-5）位于湖底浮力调节块（4-6）顶面中间位置；所述小滑轮耳板（4-7）用螺钉固定在湖底浮力调节块（4-6）侧面中间位置，所述小滑轮耳板（4-7）中间含直径为5mm～20mm的通孔；所述小滑轮（4-9）用小滑轮固定滚轴（4-8）安装在小滑轮耳板（4-7）中间的通孔处，所述小滑轮（4-9）以小滑轮固定滚轴（4-8）的中心轴线为轴心做圆周运动；所述湖底平衡沉水块（4-11）位于湖水底面，所述湖底平衡沉水块耳板（4-10）位于湖底平衡沉水块（4-11）顶面中间位置；所述湖底平衡调节绳（4-4）一端固定在湖底浮力调节块耳板（4-5）上，另一端分别穿过大滑轮（4-2）及小滑轮（4-9），最后固定在湖底平衡沉水块耳板（4-10）上。
5.根据权利要求 2所述的一种湖泊挺水植物水面种植装置，其特征在于，所述营养介质层（1-3）由高分子吸附材料造粒成型，营养介质层（1-3）颗粒体的组成成分和制造过程如下：
（1）营养介质层（1-3）颗粒体组成成分：
按重量份数计，对联苯胺8～20份，对氨基二乙苯胺17～35份，正三十烷10～20份，邻甲基苯乙烯3～12份，邻苯二甲腈5～22份，多聚腈4～22份，浓度为10ppm～110ppm的甲酸烯丙酯300～500份，丁二酸二正丙酯20～45份，反式丁烯二酸17～35份，交联剂15～30份，甘油磷酸7～23份，对甲苯基甲醇1～15份，异丁醛3～14份，全氯乙醚6～10份；
所述交联剂为乙酰乙酸乙酯、次氯酸甲酯、磷酸三正丁酯中的任意一种；
（2）营养介质层（1-3）颗粒体的制造过程，包含以下步骤：
第1步：在反应釜中加入电导率为0.003μS/cm～0.05μS/cm的超纯水200～600份，启动反应釜内搅拌器，转速为110rpm～230rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至40℃～65℃；依次加入对联苯胺、对氨基二乙苯胺、正三十烷，搅拌至完全溶解，调节pH值为3.0～5.5，将搅拌器转速调至70rpm～90rpm，温度为50～65℃，酯化反应2～10小时；
第2步：取邻甲基苯乙烯、邻苯二甲腈粉碎，粉末粒径为420～510目；加入多聚腈混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为20mm～45mm，采用剂量为1.55kGy～4.75kGy、能量为2.5MeV～9.5MeV的α射线辐照20～38分钟；
第3步：经第2步处理的混合粉末溶于甲酸烯丙酯中，加入反应釜，搅拌器转速为45rpm～65rpm，温度为70℃～95℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.06MPa～-0.08MPa，保持此状态反应3～15小时；泄压并通入氮气，使反应釜内压力为0.008MPa～0.060MPa，保温静置2～7小时；搅拌器转速提升至100rpm～195rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入丁二酸二正丙酯、反式丁烯二酸完全溶解后，加入交联剂搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.0～7.5，保温静置4～10小时；
第4步：在搅拌器转速为80rpm～110rpm时，依次加入甘油磷酸、对甲苯基甲醇、异丁醛和全氯乙醚，提升反应釜压力，使其达到0.05MPa～0.55MPa，温度为110℃～190℃，聚合反应3～15小时；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至18℃～30℃，出料，入造粒机即可制得营养介质层（1-3）颗粒体。
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