CN107827242A - 一种用于黑臭水体长效治理的节能景观组合生态浮岛及其建造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于黑臭水体长效治理的节能景观组合生态浮岛，包括浮体和水生植物，浮体上设置有空心内圈，空心内圈中设置有光催化纤维网，浮体上还设有种植篮，水生植物栽培于种植篮中。生态浮岛还包括太阳能曝气机，浮体至少由两个浮体单元组装而成，浮体材质包括聚乙烯和乙烯‑醋酸乙烯共聚物中的一种或两种，光催化纤维网每边距浮体的距离≥20cm，光催化纤维网的材质包括纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米三氧化钨、纳米三氧化二铁、石墨烯改性二氧化钛中的一种或多种，种植篮为多孔篮，多孔篮内填充有颗粒物质，颗粒物质包括陶粒和水性矿物纤维，水生植物包括萼距花、绣球花和高羊茅中的一种或多种。本发明还提供了组合生态浮岛的建造方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种浮岛，特别涉及一种用于黑臭水体长效治理的节能景观组合生态浮岛，本发明还涉及该节能景观组合生态浮岛的建造方法。
背景技术
黑臭水体成因复杂，影响因素众多，是水环境污染治理的难点。采取有效技术措施并进行综合集成和科学实施，短时间内就能消除黑臭现象，但其难点在于治理后的水质的长效改善和保持，保证黑臭不反弹。目前，许多黑臭水体治理工程，因重治理轻保持、重短期轻长效而导致水体返黑，水质反复恶化。黑臭水体的治理应从长远考虑，明确目标、因地制宜，确保水质改善效果长期稳定。
生态浮岛对黑臭水体的净化作用表现在利用植物根系，在水中形成浓密的网状结构，吸附水中大量的悬浮物，并逐渐能在根系表面形成生物膜，膜中微生物可以代谢水中的污染物，使其成为植物的营养物质，促进其生长，最后通过收割浮岛植物减少水中营养盐。此外浮岛上的植物可供鸟类栖息，下部植物根系形成鱼类和水生昆虫生息环境，增强水体生物多样性。然而单靠生态浮岛对黑臭水体进行治理，对水体净化能力有限，并且修复时间长。
光催化技术反应条件温和、选择性好，不受污染物浓度限制，可通过一系列氧化还原手段对水中污染物进行有效降解，并分解水制造氧，增加水体溶解氧量，与其他技术兼容性强，是今年来水体治理领域的新兴技术。
太阳能曝气机是一种适用于水体治理的低能耗高效率鼓风曝气设备及水体循环设备，采用太阳能供电，突破了传统鼓风曝气机的供电瓶颈，具有运行管理费用低、效率高、寿命长、运行噪音低等特征。通过曝气增氧促进好氧生物分解水中污染物，前期能有效防止厌氧消化，控制腐烂恶臭味，后期能建立水体自净的生态平衡。
综上所述，对于黑臭水体，目前尚缺乏一种治理效率高、治理效果长效持久、节能环保、适用性广且成本低的方法。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种能有效治理黑臭水体，且能对治理后的水质进行长效改善和保持、防止水质反复恶化，同时能美化环境的节能景观组合生态浮岛。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于黑臭水体长效治理的节能景观组合生态浮岛，包括浮体和水生植物，所述的浮体上设置有空心内圈，所述的空心内圈中设置有光催化纤维网，所述的浮体上还设有种植篮，所述的水生植物栽培于种植篮中。
优选地，所述的节能景观组合生态浮岛还包括太阳能曝气机。
进一步优选地，所述太阳能曝气机通过牵拉绳固定于钢管上，所述钢管插入水体底泥中固定；或者直接漂浮于水体上。
太阳能曝气机是一种适用于水体治理的低能耗高效率鼓风曝气设备及水体循环设备，采用太阳能供电，具有运行管理费用低、效率高、寿命长、运行噪音低等特征。通过曝气增氧促进好氧生物分解水中污染物，前期有效防止厌氧消化，控制腐烂恶臭味，后期建立水体自净的生态平衡。
优选地，所述的浮体至少由两个浮体单元组装而成。
优选地，所述的浮体材质包括聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或两种。
优选地，所述的浮体厚度为10-20cm。
优选地，所述光催化纤维网的材质包括纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米三氧化钨、纳米三氧化二铁、石墨烯改性二氧化钛中的一种或多种。
优选地，所述光催化纤维网与浮板本体间通过牵拉绳连接。
优选地，所述光催化纤维网每边距浮岛单元的距离≥20cm。
光催化纤维网通常制备成正方形形状，用牵拉绳将其与浮板连接，使其漂浮在水面上即可，纤维网与水体接触，在太阳光的照射下发生光催化作用，为避免浮岛上植物遮挡其太阳光，纤维网每边距其外圈浮岛需保持一定距离，通常不小于20cm。
光催化纤维网对水体的净化作用原理为：在可见光催化作用下，纤维网产生氧化性极强的自由氢氧基，对水体中污染物进行有效降解，并且分解水制氧，增加水体溶解氧量，与其他治理技术兼容性强，材料绿色环保，并且可以循环使用。
优选地，所述种植篮为多孔篮，篮内填充有颗粒物质。
进一步优选地，所述颗粒物质包括陶粒、水性矿物纤维。
优选地，所述水生植物包括木本植物萼距花、绣球花和草本植物高羊茅。
萼距花和绣球花属于小型灌木，具有良好的景观效果，花期长，且四季常绿。高羊茅属多年生草本植物，抗寒且耐热，根系发达，生物量大，对水体净化效率高。三种植物均可有效抵抗大风大浪等不利气候条件，且生命周期长，无需经常更换，对其适当收割即可，无残体进入水体造成二次污染，收割后可做动物饲料。
建造所述用于黑臭水体长效治理的节能景观组合生态浮岛，包括以下步骤：
(1)浮岛主体设置：确定浮体单元数量，相邻的浮体单元间通过连接扣相连接；
(2)安装光催化纤维网：通过牵拉绳将光催化网铺展安装于浮体单元空心内圈中；
(3)植物种植：向种植篮内安放水生植物并填充颗粒物质；
(4)设置太阳能曝气机：太阳能曝气机可通过牵拉绳将太阳能曝气机固定于钢管上，再将钢管插入水体底泥中固定，也可直接漂浮于水体上。
需要说明的是，步骤(1)中，如果浮岛主体是放置在河流、大风环境或流动的水环境中，为防止浮岛飘移，需要额外添加锚桩将浮岛和水体连接，锚桩的一端固定于浮岛单元底部，另一端固定于水体底部，两端之间通过牵拉绳连接。
本发明的有益效果
1、本发明提供的景观生态浮岛不仅能有效治理水体，而且能对治理后的水质进行长效改善和保持，防治水体黑臭和反复恶化，同时能美化环境；
2、本发明有效将生物修复、曝气修复与光催化修复联合在一起，既提高了黑臭水体的治理效率，同时还具有良好的景观效果；
3、本发明提供的景观生态浮岛整个治理过程节能环保，通过生物修复、水体曝气增氧及光催化修复，不会对环境造成二次污染；
4、本发明提供的生态浮岛建造成本以及运营成本低，易于维护，适用于大范围黑臭污水处理。
附图说明
图1是仅采用水生植物的组合生态浮岛示意图，
图2是图1的A-A剖面图，
图3是采用了光催化纤维网+水生植物的组合生态浮岛示意图，
图4是采用了水生植物+太阳能曝气机的组合生态浮岛示意图，
图5是采用了光催化纤维网+水生植物+太阳能曝气机的组合生态浮岛示意图。
具体实施方式
实施例1
一种用于黑臭水体长效治理的节能景观组合生态浮岛，如图1所示，包括浮体单元1、水生植物2和浮体单元空心内圈3，相邻的浮体单元两两相连，中间形成浮岛内圈4。图2为浮体剖面示意图。
本实施例含有十个浮体单元，浮体单元的材质是聚乙烯泡沫板，厚度为10cm，在浮体和空心内圈之间设有种植篮，种植篮为多孔篮，篮内从下到上填充有陶粒和水性矿物纤维，水生植物为萼距花、绣球花和高羊茅，通过陶粒和水性矿物纤维将根部固定于种植篮中。
本实施例生态浮岛的建造方法具体包括以下步骤：
(1)浮岛主体设置：将相邻的浮体单元间通过连接扣相连接固定，形成浮岛主体；
(2)植物种植：在种植篮内安放萼距花、绣球花和高羊茅，并填充陶粒和水性矿物纤维将植物固定。
实施例2
一种用于黑臭水体长效治理的节能景观组合生态浮岛，如图3所示，包括浮体单元1、水生植物2、浮体单元空心内圈3、光催化纤维网5，光催化纤维网和浮体单元间通过牵拉绳4连接，相邻的浮体单元两两相连，中间形成浮岛内圈6。
本实施例含有十个浮体单元，浮体单元的材质是聚乙烯泡沫板，厚度为10cm，在浮体和空心内圈之间设有种植篮，种植篮为多孔篮，篮内从下到上填充有陶粒和水性矿物纤维，水生植物为萼距花、绣球花和高羊茅，通过陶粒和水性矿物纤维将根部固定于种植篮中。光催化纤维网为石墨烯改性的二氧化钛纤维网。
本实施例生态浮岛的建造方法具体包括以下步骤：
(1)浮岛主体设置：将相邻的浮体单元间通过连接扣相连接固定，形成浮岛主体；
(2)安装光催化纤维网：通过牵拉绳，将光催化网铺展安装于浮体单元空心内圈中；
(3)植物种植：向种植篮内安放萼距花、绣球花和高羊茅并填充颗粒物质。
实施例3
一种用于黑臭水体长效治理的节能景观组合生态浮岛，如图4所示，包括浮体单元1、水生植物2、浮体单元空心内圈3和太阳能曝气机5，相邻的浮体单元两两相连，中间形成浮岛内圈4。
本实施例含有十个浮体单元，浮体单元的材质是聚乙烯泡沫板，厚度为10cm，在浮体和空心内圈之间设有种植篮，种植篮为多孔篮，篮内从下到上填充有陶粒和水性矿物纤维，种植植物为萼距花、绣球花和高羊茅，通过陶粒和水性矿物纤维将根部固定于种植篮中。
本实施例生态浮岛的建造方法具体包括以下步骤：
(1)浮岛主体设置：将相邻的浮体单元间通过连接扣相连接固定，形成浮岛主体；
(2)设置太阳能曝气机：通过牵拉绳将太阳能曝气机固定于钢管上，再将钢管插入水体底泥中固定；
(3)植物种植：向种植篮内安放萼距花、绣球花和高羊茅，并填充颗粒物质。
实施例4
一种用于黑臭水体长效治理的节能景观组合生态浮岛，如图5所示，包括浮体单元1、水生植物2、浮体单元空心内圈3、光催化纤维网4、连接光催化网和空心内圈的牵拉绳5和太阳能曝气机7，相邻的浮体单元两两相连，中间形成浮岛内圈6。
本实施例含有十个浮体单元，浮体单元的材质是聚乙烯泡沫板，厚度为10cm，在浮体和空心内圈之间设有种植篮，种植篮为多孔篮，篮内从下到上填充有陶粒和水性矿物纤维，种植植物为萼距花、绣球花和高羊茅，通过陶粒和水性矿物纤维将根部固定于种植篮中。光催化纤维网为石墨烯改性的二氧化钛纤维网。
本实施例生态浮岛的建造方法具体包括以下步骤：
(1)浮岛主体设置：确定浮体单元数量，相邻的浮体单元间通过连接扣相连接；
(2)安装光催化纤维网：通过牵拉绳将光催化网铺展安装于浮体单元空心内圈中；
(3)植物种植：向种植篮内安放萼距花、绣球花和高羊茅，并填充颗粒物质；
(4)设置太阳能曝气机：通过牵拉绳将太阳能曝气机固定于钢管上，将钢管插入水体底泥中固定。
实施例5
本实施例选择了四个污水试验塘，水体感官差，黑臭现象明显，经检测水质为劣V类，将实施例1-4分别应用于四个污水试验塘中，六周后检测水质，结果如表1所示。
表1实施例1-4水质净化结果对比
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 试验前水质 | 劣V类 | 劣V类 | 劣V类 | 劣V类 |
| 六周试验后水质 | Ⅳ类 | Ⅲ类 | Ⅲ类 | Ⅲ类 |
从表1可以看出，采用了太阳能曝气机+生态浮岛(实施例3)、采用光催化纤维网+生态浮岛(实施例2)和光催化纤维网+太阳能曝气机+生态浮岛(实施例4)的实施例，试验后水质均达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的Ⅲ类水体标准，仅使用生态浮岛(实施例1)的实施例试验后水质为Ⅳ类标准。
试验过程中发现，光催化纤维网+太阳能曝气机+生态浮岛组合的净化效率最高，三周后检测水质就达到了Ⅲ类水体标准；净化效率居第二位的组合是光催化纤维网+生态浮岛，四周后水质达到Ⅲ类水体标准；净化效率居第三位的是太阳能曝气机+生态浮岛组合，近五周时检测发现水质达到Ⅲ类水体标准；仅使用生态浮岛的净化效率最低，六周后检测水质仍为Ⅳ类标准。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于黑臭水体长效治理的节能景观组合生态浮岛，包括浮体和水生植物，其特征是：所述的浮体上设置有空心内圈，所述的空心内圈中设置有光催化纤维网，所述的浮体上还设有种植篮，所述的水生植物栽培于种植篮中。
2.根据权利要求1所述的用于黑臭水体长效治理的节能景观组合生态浮岛，其特征是：所述的生态浮岛还包括太阳能曝气机。
3.根据权利要求1或2所述的用于黑臭水体长效治理的节能景观组合生态浮岛，其特征是：所述的浮体至少由两个浮体单元组装而成。
4.根据权利要求1或2所述的用于黑臭水体长效治理的节能景观组合生态浮岛，其特征是：所述的浮体材质包括聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或两种。
5.根据权利要求1或2所述的用于黑臭水体长效治理的节能景观组合生态浮岛，其特征是：所述的光催化纤维网每边距浮体的距离≥20cm。
6.根据权利要求1或2所述的用于黑臭水体长效治理的节能景观组合生态浮岛，其特征是：所述光催化纤维网的材质包括纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米三氧化钨、纳米三氧化二铁、石墨烯改性二氧化钛中的一种或多种。
7.根据权利要求1或2所述的用于黑臭水体长效治理的节能景观组合生态浮岛，其特征是：所述的种植篮为多孔篮，所述的多孔篮内填充有颗粒物质。
8.根据权利要求7所述的用于黑臭水体长效治理的节能景观组合生态浮岛，其特征是：所述颗粒物质包括陶粒和水性矿物纤维。
9.根据权利要求1或2所述的用于黑臭水体长效治理的节能景观组合生态浮岛，其特征是：所述水生植物包括萼距花、绣球花和高羊茅中的一种或多种。
10.一种用于黑臭水体长效治理的节能景观组合生态浮岛，包括浮体、水生植物、光催化纤维网、种植篮和太阳能曝气机，其特征是：建造方法包括以下步骤：
(1)浮岛主体设置：确定浮体单元数量，相邻的浮体单元间通过连接扣相连接；
(2)安装光催化纤维网：通过牵拉绳将光催化网铺展安装于浮体单元空心内圈中；
(3)植物种植：将种植篮安放于浮体上，向种植篮内栽培水生植物并填充颗粒物质；
(4)设置太阳能曝气机：通过牵拉绳将太阳能曝气机固定于钢管上，再将钢管插入水体底泥中固定；或直接漂浮于水体上。
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