CN112794450A - 一种复合材料组合式生物床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合材料组合式生物床装置包括浮床、浮床支架、沉床、沉床支架、曝气管；浮床由复合材料板组合拼接而成，中部开设透光孔，四角表面设有太阳能电池板；浮床表面除透光孔以及太阳能电池板区域外为种植区，种植区沿中线均匀设有若干种植孔，种植挺水植物；浮床支架一端与浮床连接，另一端支撑在水底；沉床由复合材料板组合拼接而成，表面均匀设有若干种植孔，种植孔内种植沉水植物；沉床支架一端连接固定于透光孔周围，另一端垂直连接固定于沉床四角；曝气管通过曝气管支撑条固定。本装置采用复合材料浮床，通过植物以及微生物的组合净化机制，相互促进，协同吸收处理水体以及淤泥中污染物，有效提高了生物床对污染物的去除效率。

Description

一种复合材料组合式生物床

技术领域

本发明属于水体生态治理领域，具体涉及一种复合材料组合式生物床装置。

背景技术

随着社会经济的不断发展，工农业废水排放量越来越大。传统的水处理方法对废水中氮磷的处理率只能达到30％～50％，大量的氮磷排放到江河湖泊中，使水体富营养化程度越来越严重。据调查数据显示：我国天然湖泊约910万hm²，其中85％有不同程度的富营养化现象，50％的湖面已经为中度以上的富营养化。由富营养化引起的“水华”现象越来越频繁，已经引起一系列的不良后果，如湖泊淤积速度加快，水产资源破坏，水源污染而造成功能性缺水，使水体生态系统受到毁灭性的打击等。

生物床修复技术是指人工把水生植物如挺水植物以及沉水植物栽种到生物床中，生长在生物床中的植物通过根系的吸收能力，将受污染水体中的氮、磷等元素作为营养物质吸收供自身生长发育，能够有效去除水体污染，减轻并消除水体富营养化现象。目前有较多关于生物床去除水体污染的研究，但大多数生物床的床体材料为泡沫以及塑料，易造成水体二次污染，对水体污染物的吸附能力较弱且床体结构单一，去除效率低。因此，研究一种不造成水体二次污染，吸附能力强的组合式生物床装置，提高水体净化效率具有一定的现实意义。

公开日为2020年6月23日的中国实用新型CN210825630U公开了一种生物浮岛，该实用新型包括结构基板、种植结构、鼓风风机、悬浮结构，其中的结构基板呈环形设置，至少开设有一个上下方向贯通的固定孔，种植结构设有与固定孔相对应的种植篮，鼓风风机连接于结构基板并向结构基板几何中心处鼓风，悬浮结构链接结构基板并避让种植篮，用于起浮结构基板。该实用新型能够提高水体净化效率并提高生物浮岛稳定性。其不足之处在于：该装置为单层结构，主要用于净化水体上层污染物净化效率有限，没有较好的固定结构，易被风浪水流扰动发生位移。

公开日为2020年6月23日的中国实用新型CN208279377U公开了一种复合型生物浮岛，该实用新型包括浮岛本体，浮岛本体包括设有中空腔体的浮岛框架，中空腔体内设有复合净化层，复合净化层包括依次自上而下分布的植物净化层、生物净化层和淤泥净化层。采用三层式的复合净化层结构，从多方面对水质进行改善，从河底淤泥到河水中微生物，并且加上植物净化层对整个水生态形成一良好的循环系统，达到从多角度改善环境污染的问题。其不足之处在于：浮岛结构中的生物净化层和淤泥净化层主要靠物生物和生物膜作用净化水体，易受水流冲刷脱落，稳定性不足。且微生物对污染物的负荷不高，适用范围较窄。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种复合材料组合式生物床装置。本装置的床体采用不产生二次污染的复合材料结构，对污染物的吸附能力强，且整体生物床装置有三层结构，包括水面浮床、水下沉床以及水底曝气装置，采用复合材料浮床，通过植物以及微生物的组合净化机制，相互促进，协同吸收处理水体以及淤泥中污染物，有效提高了生物床对污染物的去除效率。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种复合材料组合式生物床装置，包括浮床、浮床支架、沉床、沉床支架、曝气管；所述浮床由第一复合材料板组合拼接而成，在浮床中部开设正方形透光孔，浮床四角表面设有太阳能电池板，浮床表面除透光孔以及太阳能电池板区域外均为种植区；所述种植区沿中线均匀的设有若干种植孔，在所述种植孔中种植有挺水植物；所述浮床支架设有四组，四组浮床支架的一端分别与浮床四角连接，另一端支撑在水底；所述沉床由第二复合材料板组合拼接而成，在沉床表面均匀设有若干种植孔，所述种植孔内种植有沉水植物；所述沉床支架设有四组，四组沉床支架一端分别连接固定于透光孔四角，另一端垂直连接固定于沉床四角；所述曝气管设有四组，曝气管通过曝气管支撑条固定于浮床支架上。

作为优选的方案，所述第一复合材料板、第二复合材料板均为三层材料板结构，由上层竹纤维材料板、中层活性炭材料板和下层竹纤维材料板组成，三层材料板通过塑胶粘结工艺组合拼接；所述第一复合材料板底部四角设有第一固定螺丝孔。

作为优选的方案，所述太阳能电池板为长度与种植区宽度相等的正方形；共设有四块太阳能电池板，分别固定于浮床四角表面。

作为优选的方案，所述浮床支架采用硬聚氯乙烯材料制备，浮床支架上均匀设有若干卡扣式调节孔，用于调节浮床高度；浮床支架的一端设有螺丝栓，所述螺丝栓与复合材料板底部的第一固定螺丝孔相连接，浮床支架的另一端固定于水底。

作为优选的方案，所述第二复合材料板顶部四角摄设有第二固定螺丝孔，所述浮床透光孔四角周围设有第三固定螺丝孔。

作为优选的方案，所述沉床支架采用硬聚氯乙烯材料制备，沉床支架上均匀设有若干卡扣式调节孔，用于调节沉床入水深度；沉床支架的两端设有螺丝栓，一端与第二复合材料板顶部四角第二固定螺丝孔连接，另一端与浮床透光孔四角周围的第三固定螺丝孔连接。

进一步的，所述曝气管设有四组，曝气管表面设有若干曝气孔，曝气管通过曝气管支撑条固定。

进一步的，所述曝气管支撑条设有两组，两组曝气管支撑条平行放置，曝气管支撑条的两端分别固定在邻近的两组浮床支架上。

板板本发明的有益效果在于：

(1)本发明装置中的浮床和沉床均采用复合材料板，上下两层的竹炭纤维板具有稀疏多孔的特性，有利于植物根系的呼吸作用以及微生物的附着。中间活性炭层主要用于吸附水体中的污染物质，且颗粒状结构和多孔性质也利于微生物的附着。活性炭与植物根系和微生物之间存在一个污染物的吸附-降解循环。即活性炭吸附污染物质的同时，植物根系以及微生物也在吸收降解污染物质，因此不必更换饱和活性炭，达到循环使用活性炭节约成本的目的。且本复合材料板为天然材料不产生二次污染。

(2)本发明装置分为浮床以及沉床两层种植区，分别栽种挺水植物以及沉水植物，沉床上方开有同等大小的透光孔，不会阻碍沉水植物的光合吸收作用，两种植区植物互不干扰，协同促进水体污染物的降解去除。

(3)本发明装置底部设有曝气管，浮床表面设有太阳能电池板给曝气管提供电能，以确保曝气管的正常运行。底部曝气管提供氧气，有利于微生物的呼吸降解作用。同时能够扰动底泥，释放底泥中的污染物以供植物微生物去除，进一步净化污染水体。

(4)本发明装置中的浮床和沉床的支撑采用可调节支架，支架材料采用硬聚氯乙烯，该材料不易溶出有害物质，安全性高。相较于传统的采用浮性材料使床体悬浮于水体表面的生态浮床装置，本装置具有支撑性能好稳定性高的优点，床体不易受水流扰动以及风力冲击等情况而移位。且支架具有可调节高度的特性，能够适应水体水位以及污染情况合理调节浮床和沉床高度。

附图说明

图1是本发明装置整体结构示意图。

图2是本发明浮床的俯视图。

图3是本发明床体材料结构截面示意图。

图4是本发明浮床支架结构示意图。

图5是本发明沉床支架结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。在本发明的描述中，还需要说明的是：术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语如“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。本发明中除非另有明确的规定和限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1-2，一种复合材料组合式生物床装置，包括浮床1、浮床支架2、沉床3、沉床支架4、曝气管5；所述浮床1由第一复合材料板111组合拼接而成，在浮床1中部开设正方形透光孔12，浮床1四角表面设有太阳能电池板13，浮床1表面除透光孔12以及太阳能电池板13区域外均为种植区14，种植区14沿中线均匀设有若干种植孔15，所述种植孔15中种植有挺水植物7；所述浮床支架2设有四组，四组浮床支架2一端分别与浮床1四角连接，另一端支撑在水底；所述沉床3由第二复合材料板112组合拼接而成，在沉床3表面均匀设有若干种植孔31，所述种植孔31内种植沉水植物8；所述沉床支架4设有四组，沉床支架4一端分别连接固定于透光孔14四角，另一端垂直连接固定于沉床3四角；所述曝气管5设有四组，曝气管5通过曝气管支撑条6固定于浮床支架2上。

参见图3，本实例中，所述第一复合材料板111、第二复合材料板112均为三层材料板结构，由上层竹纤维材料板16、中层活性炭材料板17和下层竹纤维材料板18组成，三层材料板通过塑胶粘结工艺组合拼接，第一复合材料板11底部四角设有第一固定螺丝孔19。

本实例中，所述种植孔15沿种植区14中线均匀布设，种植孔15深度为复合材料11板厚度的三分之一到二分之一，种植孔14内所种挺水植物的高度不会将透光孔12遮挡，植株高度较高的挺水植物种植在种植区15外侧，以免遮挡阳光。

参见图2，本实例中，所述太阳能电池板13为长度与种植区14宽度相等的正方形；共设有四块太阳能电池板13，分别固定于浮床1四角表面。

本实例中，太阳能电池板为防水结构并带有蓄电池，用于储存电能，保证阴雨天气时为曝气管5持续供电。

参见图4，本实例中，所述浮床支架2采用硬聚氯乙烯材料制备，浮床支架2上均匀设有若干卡扣式调节孔21，用于调节浮床1高度，浮床支架2的一端设有螺丝栓22，螺丝栓22与复合材料板11底部侧第一固定螺丝孔19相连接，浮床支架2的另一端固定于水底。

本实例中，第二复合材料板112顶部四角摄设有第二固定螺丝孔31，所述浮床1透光孔14四角周围设有第三固定螺丝孔。

参见图5，本实例中，所述沉床支架4采用硬聚氯乙烯材料制备，沉床支架4上均匀设有若干卡扣式调节孔41，用于调节沉床3入水深度，沉床支架4两端设有螺丝栓42，一端与第二复合材料板112顶部四角第二固定螺丝孔31连接，另一端与浮床1透光孔14四角周围的第三固定螺丝孔连接。

本实例中，所述沉床3复合材料板11表面四角设有螺丝孔31与沉床支架4一端垂直连接。

参见图1，本实例中，所述曝气管5设有四组，曝气管5表面设有若干曝气孔51，曝气管5通过曝气管支撑条6固定。

本实例中，所述曝气管支撑条6设有两组，两组曝气管支撑条6平行放置，曝气管支撑条6的两端分别固定在邻近的两组浮床支架2上。

本发明的使用过程：

将多组本发明装置按需组合拼装，布设于待修复的污染水体中。调节浮床支架高度，使浮床保持在水面，浮床支架另一端固定在水底，浮床种植区种植高度合适的不会产生遮挡的植株，使阳光从透光孔穿过射入水底。按照水体污染情况、水位高低以及所种沉水植物的株高等因素调节沉床支架，使沉床保持在合适高度，与浮床协同作用修复水体。底部曝气管提供氧气，有利于微生物的呼吸降解作用。同时能够扰动底泥，释放底泥中的污染物以供植物微生物去除，进一步净化污染水体。本发明装置的床体材料具有吸附能力强，不产生二次污染的特性，且使用可调节支架支撑床体，具有稳定性强、抗风浪以及操作灵活方便的优点，其中床体材料与植物根系之间的吸附-降解循环过程，有效提高了水体污染物的去除效率。本装置分为上中下三层结构，浮床、沉床以及曝气管的有机结合，互不干扰且相互促进，起到充分利用阳光、分层修复水体的作用，大大提高了修复效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种复合材料组合式生物床装置，其特征在于：包括浮床(1)、浮床支架(2)、沉床(3)、沉床支架(4)、曝气管(5)；所述浮床(1)由第一复合材料板(111)组合拼接而成，在浮床(1)中部开设正方形透光孔(12)，浮床(1)四角表面设有太阳能电池板(13)，浮床(1)表面除透光孔(12)以及太阳能电池板(13)区域外均为种植区(14)；所述种植区(14)沿中线均匀的设有若干种植孔(15)，在所述种植孔(15)中种植有挺水植物(7)；所述浮床支架(2)设有四组，四组浮床支架(2)的一端分别与浮床(1)四角连接，另一端支撑在水底；所述沉床(3)由第二复合材料板板(112)组合拼接而成，在沉床(3)表面均匀设有若干种植孔(31)，所述种植孔(31)内种植有沉水植物(8)；所述沉床支架(4)设有四组，四组沉床支架(4)一端分别连接固定于透光孔(14)四角，另一端垂直连接固定于沉床(3)四角；所述曝气管(5)设有四组，曝气管(5)通过曝气管支撑条(6)固定于浮床支架(2)上。

2.根据权利要求1所述的复合材料组合式生物床装置，其特征在于：所述第一复合材料板(111)、第二复合材料板(112)均为三层材料板结构，由上层竹纤维材料板(16)、中层活性炭材料板(17)和下层竹纤维材料板(18)组成，三层材料板通过塑胶粘结工艺组合拼接；所述第一复合材料板(111)底部四角设有第一固定螺丝孔(19)。

3.根据权利要求2所述的复合材料组合式生物床装置，其特征在于：所述太阳能电池板(13)为长度与种植区(14)宽度相等的正方形；共设有四块太阳能电池板(13)，分别固定于浮床(1)四角表面。

4.根据权利要求2所述的复合材料组合式生物床装置，其特征在于：所述浮床支架(2)采用硬聚氯乙烯材料制备，浮床支架(2)上均匀设有若干卡扣式调节孔(21)，用于调节浮床(1)高度；浮床支架(2)的一端设有螺丝栓(22)，所述螺丝栓(22)与复合材料板(11)底部的第一固定螺丝孔(19)相连接，浮床支架(2)的另一端固定于水底。

5.根据权利要求1所述的复合材料组合式生物床装置，其特征在于：所述第二复合材料板(112)顶部四角设有第二固定螺丝孔(31)，所述浮床(1)透光孔(14)四角周围设有第三固定螺丝孔。

6.根据权利要求5所述的复合材料组合式生物床装置，其特征在于：所述沉床支架(4)采用硬聚氯乙烯材料制备，沉床支架(4)上均匀设有若干卡扣式调节孔(41)，用于调节沉床(3)入水深度；沉床支架(4)的两端设有螺丝栓(42)，一端与第二复合材料板(112)顶部四角第二固定螺丝孔(31)连接，另一端与浮床(1)透光孔(14)四角周围的第三固定螺丝孔连接。

7.板根据权利要求1所述的复合材料组合式生物床装置，其特征在于：所述曝气管(5)设有四组，曝气管(5)表面设有若干曝气孔(51)，曝气管(5)通过曝气管支撑条(6)固定。

8.根据权利要求1所述的复合材料组合式生物床装置，其特征在于：所述曝气管支撑条(6)设有两组，两组曝气管支撑条(6)平行放置，曝气管支撑条(6)的两端分别固定在邻近的两组浮床支架(2)上。

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