CN110745960A - 一种多功能漂浮湿地模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能漂浮湿地模块，包括模块箱、漂浮材料、水生植物模块、基质模块；水生植物模块位于模块箱内，两者间填充有漂浮材料，基质模块位于模块箱下方，与水生植物模块悬挂连接；所述模块箱是带有上开口、外轮廓为长方体的框架结构；所述水生植物模块包括植物筐、水生植物，所述水生植物种植于植物筐内，植物筐从下往上依次填充有粗填料、中粗填料、细填料；所述基质模块包括基质装配笼、炭基材料，所述炭基材料置于多孔的基质装配笼内，炭基材料表面附着有微生物。该多功能漂浮湿地装置易于建造和维护，缩短了相关工程的建设周期，结合微生物及吸附材料共同处理水质，提高了水质净化能力，具有良好的推广使用价值。

Description

一种多功能漂浮湿地模块
技术领域
本发明属于生态浮床技术领域，具体涉及一种多功能漂浮湿地模块，既可用于河道、湖泊的生态修复，又可用于人工湿地的快速组建。
背景技术
人类文明大多起源于江河湖泊，河湖是陆地生态系统的重要组成部分。然而，由于人类工业化进程的加快，水域环境富营养化近年来呈现加速恶化的趋势，湖泊生态系统和水体功能受到破坏，因此，寻求有效手段对水体富营养化进行控制和治理以保障水生态系统的循环运作势在必行。
近年来，利用水生、陆生植物进行水体修复的浮床系统得到广泛关注。生态浮床系统是运用无土栽培技术，以高分子材料为载体和基质，采用现代农艺和生态工程措施综合集成的水面无土种植植物技术。通过植物在生长过程中对水体中氮磷等植物必需元素的吸收利用及植物根系和浮床基质等对水体中悬浮物的吸附作用，富集水体中的有害物质，与此同时，植物根系释放出大量能降解有机物的分泌物，加速有机污染物的分解，使水质得到改善。
虽然经过长期发展，生态浮床技术得到了极大完善，但事实上生态浮床仍处于试验和示范阶段，并且在使用中存在一些问题和不足：(1)生态浮床的日常管理均在水面进行，目前大多采用人工管理，需经常对浮床植物进行采收，其管理养护成本大，无法实现大面积推广；(2)目前大多数生态浮床采用现场制作及现场种植的模式，其制作施工周期较长，很难实现工业化；(3)多数生态浮岛支撑结构仅有平台床体，其上种植的水生植物难以抵抗大风、大雨及大浪。
发明内容
本发明的目的在于克服现有生态浮床的技术缺陷，并提供一种多功能漂浮湿地模块。
本发明所采用的具体技术方案如下：
一种多功能漂浮湿地模块，包括模块箱、漂浮材料、水生植物模块、基质模块；所述水生植物模块位于模块箱内，两者间填充有漂浮材料，基质模块位于模块箱下方，与水生植物模块悬挂连接；所述模块箱是带有上开口、外轮廓为长方体的框架结构，包括前、后、左、右的侧板及底部的底板，所述侧板采用镂空设计，所述底板上设有若干定位孔；所述水生植物模块包括植物筐、水生植物，所述水生植物种植于植物筐内，植物筐安装于底板上的定位孔中，植物筐从下往上依次填充有粗填料、中粗填料、细填料，植物筐底部具有供植物根系伸出模块箱底部的贯通孔；所述基质模块包括基质装配笼、炭基材料，所述炭基材料置于多孔的基质装配笼内，炭基材料表面附着有脱氮除磷微生物。
作为优选，所述植物筐是具有上开口、上底面直径大于下底面直径的圆台状中空结构，所述上开口罩有上盖板，植物筐1侧面、底面、上盖板设有若干通孔。
作为优选，所述底板上的定位孔贯通板体，植物筐一一对应安装固定于定位孔中，以使底板在固定植物筐的同时不影响水生植物根系向下生长。
作为优选，其特征在于，所述底板与侧板间通过榫卯连接。
作为优选，所述底板与侧板间通过螺栓组或抱箍连接。
作为优选，所述粗填料包括卵石、碎石、漂石，直径为30-60mm；所述中粗填料包括沸石、火山岩、陶粒，直径为10-30mm；所述细填料包括蛭石、石英砂、高岭土，直径为3-10mm。
进一步的，所述粗填料占总填料的50％质量份，中粗填料占总填料的20％质量份，细填料占总填料的30％质量份。
作为优选，所述漂浮材料包括泡沫材料、木材、树脂材料。
作为优选，所述漂浮材料与模块箱采之间用可拆卸连接方式。
作为优选，每个植物筐底部悬挂连接有3-5个串接的基质模块。
本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
(1)漂浮湿地装置中植物模块培育不受工程建设时间限制，主要构件均可工业化批量生产加工，大大缩短了工程建设周期；
(2)漂浮湿地装置平台基底悬挂的炭基材料，既可以为植物根系生长提供有机碳源，还能为微生物的生长提供附着载体，从而增加植物根系微生物群落多样性，在促进水生植物生长的同时，提高水体净化效果；
(3)漂浮湿地装置的支撑结构为立体筐架状，增加了装置稳定性，使其上种植的水生植物具有更好生长环境，延长了使用寿命；
(4)该装置即可用于河道湖泊，又可用于人工湿地。
附图说明
图1为本发明使用时的示意图；
图2为图1中植物筐的局部放大图；
图3为本发明的俯视图；
图中：图中：植物筐1，模块箱2，侧板21，底板22，漂浮材料3，基质装配笼4，炭基材料5，水生植物6，粗填料7，中粗填料8，细填料9。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
如图1所示，一种多功能漂浮湿地模块，包括模块箱2、漂浮材料3、水生植物模块、基质模块。其中水生植物模块位于模块箱2内，水生植物模块与模块箱之间空隙位置填充有漂浮材料3，基质模块位于模块箱2下方，与水生植物模块悬挂连接。漂浮材料3包括泡沫、木材、树脂等密度小于水的材料，可根据需要进行选择，其填充量应当使整个湿地模块能够漂浮在水上。漂浮材料3与模块箱2之间采用可拆卸连接方式，使漂浮材料3固定于模块箱2内的同时方便更换。模块箱2是上部开口、外轮廓为长方体的框架结构，包括前、后、左、右的四块侧板21及底部的底板22。每个水生植物模块包括植物筐1、水生植物6，水生植物6种植于植物筐1内，植物筐1从下往上依次填充有粗填料7、中粗填料8、细填料9。每个基质模块包括基质装配笼4、炭基材料5，炭基材料5置于多孔的基质装配笼4内，炭基材料5表面附着有脱氮除磷微生物。
模块箱2的侧板21设有若干通孔实现镂空，侧板21设置通孔的目的是为了减少模块箱自重、节约成本，更利于漂浮。而模块箱2的底板22上则开设若干贯通板体的定位孔，定位孔的直径大于植物筐1下底面直径、小于植物筐1的上顶面直径，每个定位孔中放置一个植物筐1，使得植物筐1放置于底板22通孔中时可以被固定于底板22上，且不影响植物筐1中种植的水生植物6根系生长。模块箱2的侧板21顶部最好需要伸出水面。模块箱2由于采用具有一定高度的长方体的框架结构，因此能够增加装置在水中的稳定性。
在本实施例中，如图3所示，底板22与侧板21的连接方式可以采用榫卯连接，即板与板接触部分采用凹凸结合的连接方式，在两板上对应设置榫头和榫眼使其吻合密封连接，该连接方式无需其余金属组件配合，不易生锈腐蚀而发生断裂；底板22与侧板21间还可以通过螺栓组或抱箍连接，该种连接方式工艺简单，可大批量完成装配。
在本实施例中，如图2所示，水生植物模块的植物筐1是具有上开口、上底面直径大于下底面直径的圆台状中空结构。植物筐1的上开口罩有上盖板，上盖板设有若干通孔以便植物茎叶穿出。植物筐1侧面、底面同样设有若干通孔，用以节约成本提高浮力同时使水流与根系、填料充分接触。植物筐1内从下往上依次填充的粗填料7、中粗填料8、细填料9中，粗填料7可以是卵石、碎石或漂石，直径为30-60mm，中粗填料8可以是沸石、火山岩或陶粒，直径为10-30mm；细填料9可以是蛭石、石英砂、高岭土，直径为3-10mm。具体的类型和用量可以根据需要调配，本实施例中粗填料7占总填料的50％质量份，中粗填料8占总填料的20％质量份，细填料9占总填料的30％质量份。植物筐1内填料主要起到净化水质、固定水生植物6的作用：粗填料7用于初步截流水中大粒径杂质，中粗填料8用于吸附水中氮磷等污染物，细填料9用于进一步过滤截流杂质；各部分填料所截流的污染物又可为植物根系提供营养，促进其生长。
在本实施例中，基质模块的炭基材料5置于基质装配笼4内，炭基材料5表面附着有脱氮除磷微生物。基质装配笼4为多孔中空的球状或水滴状结构，基质装配笼4悬挂连接于植物筐1底部，每个植物筐1底部悬挂连接有3-5个基质装配笼。本实施例中，炭基材料5为粒径2-5cm的块状生物炭质材料。植物筐1中水生植物的根系在向下生长过程中，会逐渐延伸至下方悬挂的基质模块附近。因此，该炭基材料5既可以吸附水中杂质，还可以为植物根系生长提供有机碳源、为微生物的生长提供附着载体，从而增加植物根系微生物群落多样性，在促进水生植物生长的同时，提高水体净化效果。
需要说明的是，炭基材料5中的脱氮除磷微生物可以在长期浸泡于水体的过程中自然附着形成，也可以通过向炭基材料5掺杂活性污泥的方式形成。为了提高脱氮除磷的效果，炭基材料5表面涂覆的微生物质涂层优选需要进行驯化筛选，步骤如下：从城镇污水处理厂提取活性污泥，在河湖水质条件下并施加一定电压，培养一星期；待出水水质稳定后，从中挑选脱氮除磷处理效果好的优势菌群，将其掺杂涂覆到炭基材料5表面，提高优势菌群在炭基材料5中的占比。
本发明中的多功能漂浮湿地模块的各部件均采用模块化拼接而成，可以批量定制组装，具有极大的灵活性，施工时间短，能够快速投入使用。综合而言，该多功能漂浮湿地装置易于建造和维护，缩短了相关工程的建设周期，结合微生物及吸附材料共同处理水质，提高了水质净化能力，具有良好的推广使用价值。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多功能漂浮湿地模块，其特征在于，包括模块箱(2)、漂浮材料(3)、水生植物模块、基质模块；所述水生植物模块位于模块箱(2)内，两者间填充有漂浮材料(3)，基质模块位于模块箱(2)下方，与水生植物模块悬挂连接；所述模块箱(2)是带有上开口、外轮廓为长方体的框架结构，包括前、后、左、右的侧板(21)及底部的底板(22)，所述侧板(21)采用镂空设计，所述底板(22)上设有若干定位孔；所述水生植物模块包括植物筐(1)、水生植物(6)，所述水生植物(6)种植于植物筐(1)内，植物筐(1)安装于底板(22)上的定位孔中，植物筐(1)从下往上依次填充有粗填料(7)、中粗填料(8)、细填料(9)，植物筐(1)底部具有供植物根系伸出模块箱(2)底部的贯通孔；所述基质模块包括基质装配笼(4)、炭基材料(5)，所述炭基材料(5)置于多孔的基质装配笼(4)内，炭基材料(5)表面附着有脱氮除磷微生物。
2.如权利要求1所述的多功能漂浮湿地模块，其特征在于，所述植物筐(1)是具有上开口、上底面直径大于下底面直径的圆台状中空结构，所述上开口罩有上盖板，植物筐(1)侧面、底面、上盖板设有若干通孔。
3.如权利要求1所述的多功能漂浮湿地模块，其特征在于，所述底板(22)上的定位孔贯通板体，植物筐(1)一一对应安装固定于定位孔中，，以使底板(22)在固定植物筐(1)的同时不影响水生植物(6)根系向下生长。
4.如权利要求1所述的多功能漂浮湿地模块，其特征在于，所述底板(22)与侧板(21)间通过榫卯连接。
5.如权利要求1所述的多功能漂浮湿地模块，其特征在于，所述底板(22)与侧板(21)间通过螺栓组或抱箍连接。
6.如权利要求1所述的多功能漂浮湿地模块，其特征在于，所述粗填料(7)为卵石、碎石、漂石，直径为30-60mm；所述中粗填料(8)为沸石、火山岩、陶粒，直径为10-30mm；所述细填料(9)为蛭石、石英砂、高岭土，直径为3-10mm。
7.如权利要求6所述的多功能漂浮湿地模块，其特征在于，所述粗填料(7)占总填料的50％质量份，中粗填料(8)占总填料的20％质量份，细填料(9)占总填料的30％质量份。
8.如权利要求1所述的多功能漂浮湿地模块，其特征在于，所述漂浮材料(3)包括泡沫材料、木材、树脂材料。
9.如权利要求1所述的多功能漂浮湿地模块，其特征在于，所述漂浮材料(3)与模块箱(2)之间采用可拆卸连接方式。
10.如权利要求1所述的多功能漂浮湿地模块，其特征在于，每个植物筐(1)底部悬挂连接有3-5个串接的基质模块。
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