CN106380000A - 一种可升降双浮力调节的沉床‑浮床水质净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可升降双浮力调节的沉床‑浮床水质净化装置，沉床系统设有空心的沉床水位调节框架，沉床水位调节框架的上矩形框的外围紧密的固定有一圈空心的外矩形框架，通过向沉床水位调节框架和外矩形框架中注水，使沉床系统达到定植水位或生长水位。本装置在沉床外围添加了浮床系统提供区，通过外围单独的浮床系统控制系统平衡，增强了床体的稳定性，从而削弱环境因素对沉床、浮床的影响。借用沉床内部灌、抽水及调节绳的作用调节沉水植物在水中的水位；通过控制沉水植物在水中的生长位置，以实现沉水植物在水中有一个最适宜的生长水位，并最大限度模拟自然环境。沉水植物和挺水植物相结合，能最大限度的利于水体生态系统的恢复。

Description

一种可升降双浮力调节的沉床-浮床水质净化装置

技术领域

本发明涉及了自然河道、人工河道、湖泊等地的生态建设与生态恢复，涉及了水体富营养化、水质破坏严重、水生植物退化、水体透明度较低、水体过深的河道和湖泊，涉及河道和湖泊呈泥沙型、硬质型水体的生态修复与水质净化领域，同时本发明涉及了原沉床-浮床耦合系统净化装置的改进，增强了床体的稳定性，从而削弱环境因素对沉床、浮床的影响，尤其涉及一种新型沉床-浮床耦合水质净化装置。

背景技术

目前，我们已有的专利技术中，CN104743673A的技术中，虽采用了沉床与浮床连用的技术，但是其浮床外侧采用了单框架结构，其稳定性差，当水体水流速度大或者沉床床体较重时，容易发生侧翻、下沉等隐患。沉床在进行双定位时，为防止床体倾斜，进水较慢。

近年来，随着人口增多，工业化进程加快，人们在生产生活中排放大量的污染物质，例如：氮、磷、重金属等进入河道、湖泊水体中，造成水体富营养化严重，水中爆发水华赤潮。水生生态环境恶化，水体透明度降低，水体恶臭，水生植物大面积减少，水体结构群落单一化，生态系统遭到严重破坏。

挺水植物能够通过根部吸收水体中的氮磷等污染物质，其被应用到水体修复和一些景观河道的治理，但挺水植物在与水体接触面积较小，其根部只能接触到较浅的水体，并且其进行光合作用释放的氧气直接进入了大气之中，对于水体复氧作用不明显，所以，仅仅使用挺水植物，不利于水体水质改善。

沉水植物生长于水体之中，其能通过根部甚至有些沉水植物可以通过叶片等吸收水体中的污染物质，其自身也对水体中的藻类生长有抑制作用，并且其在水体中生长还可以进行光合作用对水体祈祷增氧的作用。但沉水植物生长受到很多因素的影响，例如：营养盐、底质、悬浮物、水流、温度对沉水植物生长影响较为明显，但光照强度对沉水植物生长影响尤为重要，当水体污染严重，透明度低时，水下的光照小于沉水植物的光补偿点时，沉水植物则不能良好的生长。而目前我国的自然水体，人工水体都面临着水体富营养化、透明度过低等问题。

目前，已有的专利技术中，诸如：公开日为20070801，公开号为CN101007686A的专利文献中公开了一种污水生物处理模块化气浮式人工沉床及制作方法和净化方法，其中，浮床上的植物仅限于可以露出水面的挺水植物或浮叶植物，而忽略了沉水植物在水体净化中的重要作用。虽然有研究者提出可升降式浮床的概念，如公开日为20090204，公开号为CN101356881A的专利文献中公开了一种可升降沉水植物生长床及其制作和应用方法，其中的床体采用钢筋作为支架；公开日为20101124，公开号为CN201648116U的专利文献中公开了一种沉水式水生植物浮床，其中的床体为镂空的金属网，金属材质的床体长时间放在水中容易腐蚀生锈，上浮时对浮力系统的要求高，床体的造价也较高；公开日为20110330，公开号为CN201777934U的专利文献中公开的一种连续可调式沉水植物种植网床和上述公开号为CN101356881A的可升降沉水植物生长床及其制作和应用方法中均采用毛竹作为浮力系统，若长时间放置，毛竹腐烂后反而会向水体中释放营养物质，造成二次污染。公开日为2012.06.13，公开号专为CN202272773的专利文献中公开了一种沉水位置可调的网箱式生态沉床，公开日为20110330，公开号为CN201777934U的专利文献中公开的一种连续可调式沉水植物种植网床和公开日为20111005，公开号为CN201999795U的专利文献中公开的一种连续沉降式沉水植物生态网床，均采用在水底固定打桩，通过连接于固定桩的拉线来调节床体在水下的位置。这不仅加大了现场安装床体时的施工难度，增加成本，而且对于以后的维护也带来不便。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种双定位可调控式的沉床-浮床水质净化装置，其具有稳定性高，抗水冲击力大。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种可升降双浮力调节的沉床-浮床水质净化装置，包括浮床系统和沉床系统；所述浮床系统包括由UPVC管材制作的支撑框架，所述支撑框架内部由两条平行的水平直管分成并列的三个区域，两侧的区域相对支撑框架的中线对称，两侧的区域内均嵌装有可拼接的浮床浮块，每个浮床浮块的中央位置设有贯通的孔道，孔道中嵌装有塑料种植盆，每个塑料种植盆种植有挺水植物；所述沉床系统包括由UPVC管材制作的沉床水位调节框架，所述沉床水位调节框架包括形状相同的上矩形框、下矩形框和连接在所述上矩形框和下矩形框之间的多条垂直的连接管；所述下矩形框内设有网格状的连接管，网格状连接管的网格空间内设有泡沫托板，所述泡沫托板上面固定有沉水植物种植盆，所述沉水植物种植盆内种植有沉水植物；所述上矩形框、下矩形框、网格状的连接管和多条垂直的连接管内部形成一连通的空间；所述下矩形框上设有一进水口，所述上矩形框上设有一出气口，所述进水口和出气口处均分别设有阀门；所述沉床水位调节框架中上矩形框的外围紧密的固定有一圈由UPVC管材制作的外矩形框架，所述外矩形框架上设有出气口和进水口，所述进水口和出气口处均分别设有阀门；所述沉床系统放置于所述浮床系统内轮廓的中央处；所述浮床系统与沉床系统之间使用可调节的连接绳连接；通过向所述沉床水位调节框架和外矩形框架中注水，使沉床系统达到定植水位或生长水位。

进一步讲，本发明中，所述沉床水位调节框架中上矩形框和与外围紧密固定的外矩形框架构成了一整体框架，该整体框架外轮廓的水平投影小于浮床系统中间部位的区域；四周的间距为66cm。

所述UPVC管材包括PVC管、UPVC弯头和UPVC三通。

所述可调节的连接绳有四根、且分别连接于沉床系统的整体框架与浮床系统中间区域的四角处。

所述支撑框架与泡沫托板之间采用1cm宽的塑料线扎捆绑。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明中的沉床系统采用双框架结构，利用外矩形框架的浮力增强了浮床系统和沉床系统的整体稳定性。本发明中的沉床系统可以采用内、外框同时进水，缩短了沉床定位时间；可通过向沉床水位调节框架进水控制沉床达到定植水位，当植物生长达到一定条件后，再通过向外矩形框架中注水使床体再次达到植物生长水位。

(2)本发明借助沉床主体内部灌水和抽水和调节绳的作用，在光补偿深度垂直空间调节沉水植物在水中的位置，以实现沉水植物随水位、透明度等改变生态位，解决了沉水植物水体修复过程中光补偿度、透明度等因素对沉水植物生长的限制，且具有水生植物种植量大，品种丰富、成活率高等优点。

(3)本发明中的沉床主体和浮力系统的框架均采用UPVC材质，具有耐酸、耐碱、耐腐蚀性强，耐压性能好，强度高，质轻，价格低，流体阻力小，无二次污染等优点。

(4)本发明通过在光补偿深度垂直空间调节沉床的位置(分为定植水位和固定生长水位)，实现了沉水植物可随水位、透明度、植物生长状况等改变生态位；解决了沉水植物生态修复时光补偿点、透明度等因素对沉水植物生长的限制。

(5)本发明采沉水植物净化受污染的水体，沉水植物不仅可以通过吸收氮、磷等营养元素遏制水体富营养化，对藻类也有抑制作用，还可以通过光合作用对水体起到增氧的作用。

附图说明

图1为本发明一种可升降双浮力调节的沉床-浮床水质净化装置中一个模块的俯视图；

图2是图1所示可升降双浮力调节的沉床-浮床水质净化装置模块的正面示意图；

图3是图1所示可升降双浮力调节的沉床-浮床水质净化装置模块的侧面示意图。

1–浮床系统 2–沉床系统 3–塑料线扎 4-支撑框架

5–沉床水位调节框架 6–外矩形框架 7-连接绳 8–水位

9–上矩形框 10–下矩形框 11–浮床浮块 12–挺水植物

13–塑料种植盆 14–沉水植物 15–UPVC弯头 16–UPVC三通

17–PVC管 18–连接管 19–进水口 20–出气口

21–泡沫托板 23–沉水植物种植盆

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

如图1所示，本发明提出的一种可升降双浮力调节的沉床-浮床水质净化装置，包括一个浮床系统1和一个可升降式的沉床系统2，沉床系统2和浮床系统1之间通过可调节的连接绳7连接，如图2和图3所示。

所述浮床系统1包括由UPVC管材制作的支撑框架4，所述支撑框架4内部由两条平行的水平直管分成并列的三个区域，两侧的区域相对支撑框架4的中线对称，两侧的区域内均嵌装有可拼接的浮床浮块11，每个浮床浮块11的中央位置设有贯通的孔道，孔道中嵌装有塑料种植盆13，每个塑料种植盆13种植有挺水植物12；

所述沉床系统2包括由UPVC管材制作的沉床水位调节框架5，所述沉床水位调节框架包括形状相同的上矩形框9、下矩形框10和连接在所述上矩形框9和下矩形框10之间的多条垂直的连接管18；所述下矩形框10内设有网格状的连接管，网格状连接管的网格空间内设有泡沫托板21，所述支撑框架4与泡沫托板21之间采用1cm宽的塑料线扎3捆绑，所述泡沫托板21上面固定有沉水植物种植盆23，所述沉水植物种植盆23内种植有沉水植物14；所述上矩形框9、下矩形框10、网格状的连接管和多条垂直的连接管18内部形成一连通的空间；所述下矩形框10上设有一进水口18，所述上矩形框上设有一出气口20，所述进水口19和出气口20处均分别设有阀门。

本发明中，所述沉床水位调节框架5中上矩形框9的外围紧密的固定有一圈由UPVC管材制作的外矩形框架6，所述沉床水位调节框架5中上矩形框9和与外围紧密固定的外矩形框架6构成了一整体框架，该整体框架外轮廓的水平投影小于浮床系统2中间部位的区域；即所述沉床系统2放置于所述浮床系统1内轮廓的中央处，两者之间的四周间距为66cm。所述外矩形框架6上设有出气口20和进水口19，所述进水口19和出气口20处均分别设有阀门。

如图1所示，所述浮床系统1与沉床系统2之间使用可调节的连接绳7连接；所述可调节的连接绳7有四根、且分别连接于沉床系统2的整体框架与浮床系统1中间区域的四角处。所述连接绳7的长短可以根据水位，水体透光度等因素进行调节。如图2和图2所示，通过向所述沉床水位调节框架5和外矩形框架6中注水，使沉床系统达到定植水位或生长水位。

实施例：

浮床系统1中的支撑框架4内又两条水平直管将内矩形框分为三个区域，使得整个支撑框架4呈“目字形”框架，其外围尺寸可以为5.05*4.40m，支撑框架4中间空格用来放置沉床系统2，其尺寸可以为4.45*3.80m，“目字形”框架的支撑框架4中两条水平直管分别距离沉床系统2内矩形框两边0.6m，左右两侧的区域用来放置浮床浮块11，沉床浮块11上放有用来种植挺水植物12的塑料种植盆13，。所述外矩形框架6和沉床水位调节框架5均由PVC管和UPVC弯头连接而成，所述上矩形框9和下矩形框10之间的多条垂直的连接管18和所述下矩形框10内设有的网格状连接管均采用PVC管17，并采用UPVC三通16连接，所述支撑框架4上通过1cm宽的塑料线扎3捆绑有浮床浮块11。

沉床系统2中，沉床水位调节框架5的长宽尺寸可以为3.85×3.20m，外矩形框架6的长宽尺寸可以为3.95×3.30m(即与沉床水位调节框架5中上矩形框9相比只大出了PVC管17的管粗)，沉床水位调节框架的整体高度可以为0.4m；所述沉床水位调节框架中的上矩形框9和下矩形框10的形状小于浮床系统1中的中心口字型区域，所述上矩形框9和下矩形框10之间设有垂直方向的连接管18，所述下矩形框10内设有网格状连接管，从而形成了网格结构的下层，所述上矩形框9和下矩形框10均由PVC管17和UPVC弯头15连接而成，所述网格状连接管由PVC管和UPVC四通连接而成，所述垂直连接管18采用PVC管，所述网格状连接管与所述上矩形框9和下矩形框10之间、垂直连接的连接管18与所述上矩形框9和下矩形框10之间均采用UPVC三通连接，所述上矩形框9、下矩形框10、网格状连接管和垂直连接的连接管18内部形成一连通的空间，所述下矩形框12上设有一进水口14，所述上矩形框上设有一出气口20，所述进水口19有两个，所述出气口20和所述进水口19处均分别设有阀门。下层的网格结构上铺设有泡沫托板21，所述泡沫托板21通过线扎捆绑固定在所述下矩形框10上，所述泡沫托板21上挖出有多个孔洞，每个孔洞与网格状连接管所形成的网格位置一一对应，孔洞是用于放置种有沉水植物14的塑料种植盆23，塑料种植盆23内铺有8cm厚的土作为基质，土层上再设铺有2cm厚的沙子。

本发明中沉床系统2中的空心框架为内、外相互独立的两个中空框架(沉床水位调节框架5和外矩形框架6)构成，将本发明装置在水面上定位时，可同时向内外空心框架内注水以快速的实线水面定位。另外，在使用过程中，通过对构成沉床系统2的空心框架内抽、灌水的方式来实现沉床的沉浮，当沉水植物14刚刚种植下去时，通过向沉床水位调节框架5中注水，使其达到定植水位，采用定植水位让植物定植。沉床的上矩形框9与水面(即水位8)齐平。当沉水植物14生长到一定长(高)度，有较大的生物量时，用水泵向空心的外矩形框架6中灌水，当沉床沉到正常生长的位置时，停止灌水，关上进水口19和出气口20处的阀门，沉水植物14在此位置继续生长。要使沉床位于不同的水位，可以通过控制向沉床系统2的空心框架内灌水的多少和调节连接绳7的长度来调解沉床在水体中的垂直深度，实现随水体透明度不同来调解该深度以满足不同沉水植物的生长要求。

本发明中沉水植物14的选择，可以根据地域的不同及处理水体水质的不同进行合理的选择和搭配，随着水体透明度的提高，通过控制向沉床主体2内灌水的多少和调节绳7的长度调解沉床在水体中的垂直深度，使沉床处于沉水植物最佳生长和光合作用的生态位，解决了沉水植物修复过程中透明度、光补偿点及水质变化对沉水植物生长的限制，使沉水植物安全存活和生长，形成稳定的水下植被，不断净化水质，进而改善水体的生态环境，恢复原有的生态系统，恢复水体的自净能力。优选的沉水植物14为本地耐污种，取植株顶端10～15cm进行种植，水质净化效果与种植密度有关，优选的种植密度为0.5～1kg/m³。

综上，本发明装置通过在沉床系统外围添加了浮床系统提供区，通过外围独立的浮床系统，控制整个装置的系统平衡，增强了床体的稳定性，从而削弱环境因素对沉床、浮床的影响。借用沉床内部灌水和抽水及调节绳的作用调节沉水植物在水中的水位，本装置通过控制沉水植物在水中的生长位置，以实现沉水植物在水中有一个最适宜的生长水位，并最大限度模拟自然环境。沉水植物和挺水植物相结合，能最大限度的利于水体生态系统的恢复。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (5)

1.一种可升降双浮力调节的沉床-浮床水质净化装置，包括浮床系统(1)和沉床系统(2)；

所述浮床系统(1)包括由UPVC管材制作的支撑框架(4)，所述支撑框架(4)内部由两条平行的水平直管分成并列的三个区域，两侧的区域相对支撑框架(4)的中线对称，两侧的区域内均嵌装有可拼接的浮床浮块(11)，每个浮床浮块(11)的中央位置设有贯通的孔道，孔道中嵌装有塑料种植盆(13)，每个塑料种植盆(13)种植有挺水植物(12)；

所述沉床系统(2)包括由UPVC管材制作的沉床水位调节框架(5)，所述沉床水位调节框架包括形状相同的上矩形框(9)、下矩形框(10)和连接在所述上矩形框(9)和下矩形框(10)之间的多条垂直的连接管(18)；所述下矩形框(10)内设有网格状的连接管，网格状连接管的网格空间内设有泡沫托板(21)，所述泡沫托板(21)上面固定有沉水植物种植盆(23)，所述沉水植物种植盆(23)内种植有沉水植物(14)；所述上矩形框(9)、下矩形框(10)、网格状的连接管和多条垂直的连接管(18)内部形成一连通的空间；所述下矩形框(10)上设有一进水口(18)，所述上矩形框上设有一出气口(20)，所述进水口(19)和出气口(20)处均分别设有阀门；

其特征在于：

所述沉床水位调节框架(5)中上矩形框(9)的外围紧密的固定有一圈由UPVC管材制作的外矩形框架(6)，所述外矩形框架(6)上设有出气口(20)和进水口(19)，所述进水口(19)和出气口(20)处均分别设有阀门；

所述沉床系统(2)放置于所述浮床系统(1)内轮廓的中央处；

所述浮床系统(1)与沉床系统(2)之间使用可调节的连接绳(7)连接；

通过向所述沉床水位调节框架(5)和外矩形框架(6)中注水，使沉床系统达到定植水位或生长水位。

2.根据权利要求1所述一种可升降双浮力调节的沉床-浮床水质净化装置，其特征在于，所述沉床水位调节框架(5)中上矩形框(9)和与外围紧密固定的外矩形框架(6)构成了一整体框架，该整体框架外轮廓的水平投影小于浮床系统(2)中间部位的区域；四周的间距为66cm。

3.根据权利要求1所述一种可升降双浮力调节的沉床-浮床水质净化装置，其特征在于，所述UPVC管材包括PVC管(17)、UPVC弯头(15)和UPVC三通(16)。

4.根据权利要求2所述一种可升降双浮力调节的沉床-浮床水质净化装置，其特征在于，所述可调节的连接绳(7)有四根、且分别连接于沉床系统(2)的整体框架与浮床系统(1)中间区域的四角处。

5.根据权利要求1所述一种可升降双浮力调节的沉床-浮床水质净化装置，其特征在于，所述支撑框架(4)与泡沫托板(21)之间采用1cm宽的塑料线扎(3)捆绑。