CN113371839A - 用于水体生态修复的水下森林的构建方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于水体生态修复的水下森林的构建方法，通过在竹框架上铺设多个移植盆，并在移植盆侧壁上开设多个通孔，并在移植盆中填入火山石颗粒，所用火山石颗粒采用聚磷菌菌液浸泡并烘干后，再将沉水植株种植于火山石颗粒中，一方面利用聚磷菌提高对水中磷元素的分解，另一方面采用聚磷菌菌液浸泡后火山石颗粒种植沉水植物能提高植株移植的成活率。采用本申请提供方法移植沉水植物于磷含量为0.395mg/L的水体中，能将水体中磷含量降低至0.115mg/L，沉水植物的总存活率可达95％以上，且能完成沉水植物在硬质底泥上的定殖，同时减少底泥中磷含量，有效降低底泥中磷含量35％以上。

Description

用于水体生态修复的水下森林的构建方法
技术领域
本申请涉及水生态修复技术领域，特别是一种用于水体生态修复的水下森林的构建方法。
背景技术
针对已形成富营养化的水体多采用种植沉水植物进行水质修复。沉水植物不仅是水生生态系统的重要初级生产者，还是水环境的重量调节者，占据了水体生态系统的关键性界面，对水体生态系统中的物质和能量循环起到重要的作用，沉水植物是维持水体生态系统稳定与生态多样性的基础，是水体生态修复的关键与核心。沉水植物可以强化水体杂质沉淀，降低水体浊度，可以有效去除对水体中的富营养化物质，降低浮游植物的生长，沉水植物进行光合作用，为湖泊及水体持续供氧，还能成为鱼类等水生动物的食物。
但对透明度低较低、水体较深、底泥较硬的富营养化水体，直接种植沉水植物其成活率较低。
影响沉水植物存活率的因素很多，如当水体中磷含量较高时，水体整体浊度较高，水体透光率较低，常会导致沉水植物移植后得不到足量光照而无法存活。另一方面沉水植物的生长还受到水深影响，由于所移植沉水植物多为幼苗或种子，植株整体较矮小，对于深度超过50cm以上的水体，沉水植物直接种植于河床上通常无法存活。当水中污染物浓度较高，超过了沉水植物的耐受极限，使之无法存活。
现有技术中多通过排出湖泊内过多水，并在河底土层中种植沉水植物，培育至一定高度后，再增加湖泊内水量。但这会影响河堤及其上建筑物的安全性；同时工作量巨大。
或通过移植具有一定高度的沉水植物植株后定殖于河底，但该方法多通过抛投植株的方式进行定殖，能用于抛投的植株多数高度依然较小，为提高抛投后植株成活率依然需要排出部分湖泊内水。
同时现有方法中多仅采用沉水植物移植方式进行水体净化，不旦受植株成活率影响，无法有效利用其他生物降解作用，加速水体净化。
发明内容
本申请提供了一种用于水体生态修复的水下森林的构建方法，用于解决现有沉水植物移植与富磷水体中后，沉水植株存活率较低，无法有效利用沉水植物净化富磷水体的技术问题。
本申请提供了一种用于水体生态修复的水下森林的构建方法，包括以下步骤：
步骤S100：将聚磷菌菌种加入液体培养基中，在以乙酸钠为碳源、NH4Cl为氮源的LB液体培养基中培养聚磷菌，聚磷菌的培养条件：温度为35℃，摇床转速为100r/min，液体培养基中C/N为3:1，pH为8.0培养24小时后，分离离心菌体后，加水稀释菌体得到菌液，在菌液中加入粒径为30～50mm的火山石颗粒，火山石颗粒吸收菌液后，菌液体积降低为原菌液体积的1/2时取出火山石颗粒，浸泡火山石颗粒时所用菌液量以能淹没火山石颗粒为准；
步骤S200：浸泡后的火山石颗粒风干后，与泥碳土混合后装填入移植盆中，并在移植盆中种植沉水植物，组装竹框架并在盆体支架上放置多个沉水植物移植盆，移植盆侧壁上对称开设多个通孔，通孔孔径小于火山石颗粒粒径，移植盆底面上开设多个通孔；
步骤S300：将竹框架沉入水体中后固定竹框架在水中深度，沉入深度以沉水植物能进行光合作用为准，沉水植物高度增长一倍后，开启电机将竹框架下沉至沉水植物尖端与水面间隔5～10cm处；
步骤S400：重复步骤S300直至竹框架沉入水体底泥上；
所述竹框架包括：盆体支架、支架，盆体支架上开设多个凹槽，移植盆插入凹槽内设置，移植盆底部伸出盆体支架底面设置；盆体支架的顶面上设置多个挂钩组件；吊绳的一端与挂钩组件相连接，另一端与设置于岸上的绞线组件相连接；绞线组件的出线端与收线盘相连接；收线盘插设于电机的输出端上；支架垂直盆体支架架设于盆体支架上方；生物膜网罩设于支架上；
所述盆体支架包括：第一降解浮板、第二降解浮板和球型填料层，第一降解浮板设置于盆体支架顶面上；第二降解浮板设置于盆体支架底面上；第二降解浮板上开设多个连通孔，连通水体与球型填料层；球型填料层夹设于第一降解浮板和第二降解浮板之间；
所述球型填料层内填充多个塑料浮球，塑料浮球表面开设多个孔，塑料浮球内外壁上均涂设聚磷菌层；
所述生物膜网表面设置聚磷菌层；
所述火山石颗粒表面大量孔洞，孔洞横截面为蜂窝状结构；
所述所用沉水植物选自：黑藻、苦草、马来眼子菜、海菜花中至少任意3种，且选取的沉水植物植株高度为30～60cm；
所述火山石颗粒、聚磷菌、泥炭土的混合质量比为800:200:1。
优选的，所述支架包括：多根横杆、多个多根斜拉杆和多根支杆，多根支杆垂直盆体支架，相互间隔设置于盆体支架顶面上；
所述斜拉杆的一端与一支杆的底部相连接，斜拉杆的另一端与另一支杆的顶部相连接；横杆两端分别与相邻支杆的顶端相连接。
优选的，所述绞线组件包括：第一绞线组件、第二绞线组件、第三绞线组件和第四绞线组件，第一绞线组件、第二绞线组件设置于第一岸上；
所述第三绞线组件和第四绞线组件设置于第二岸上；第一岸与第二岸相对；第一绞线组件与竹框架第一顶角相连接；第二绞线组件与竹框架第二顶角相连接；第三绞线组件与竹框架第三顶角相连接；第四绞线组件与竹框架第四顶角相连接。
优选的，所述电机包括：第一电机、第二电机、第三电机、第四电机；
所述第一绞线组件与第一收线盘通过吊绳连接；第二绞线组件与第二收线盘通过吊绳连接；第三绞线组件与第三收线盘通过吊绳连接；第四绞线组件与第四收线盘通过吊绳连接。
优选的，所述收线盘包括：第一收线盘、第二收线盘、第三收线盘、第四收线盘，所述第一收线盘设置于第一电机的驱动轴上；第二收线盘设置于第二电机的驱动轴上；
所述第三收线盘设置于第三电机的驱动轴上；第四收线盘设置于第四电机的驱动轴上。
优选的，包括：挂钩基座、挂钩环，所述挂钩基座竹框架的各顶角上；
所述挂钩环设置于挂钩基座顶面上；
所述吊绳的第一端与挂钩环相连接。
本申请能产生的有益效果包括：
1)本申请所提供的用于水体生态修复的水下森林的构建方法，通过在竹框架上铺设多个移植盆，并在移植盆侧壁上开设多个通孔，并在移植盆中填入火山石颗粒，所用火山石颗粒采用聚磷菌菌液浸泡并烘干后，再将沉水植株种植于火山石颗粒中，一方面利用聚磷菌提高对水中磷元素的分解，另一方面采用聚磷菌菌液浸泡后火山石颗粒种植沉水植物能提高植株移植的成活率。采用本申请提供方法移植沉水植物于磷含量为0.395mg/L的水体中，能将水体中磷含量降低至0.115mg/L，能降低水体中磷含量3倍左右，且该装置可以用于水体中磷含量为0.5mg/L以上的水体中，同时采用该装置沉水植物的总存活率可达95％以上，且能完成沉水植物在硬质底泥上的定殖，同时减少底泥中磷含量，有效降低底泥中磷含量35％以上。
2)本申请所提供的用于水体生态修复的水下森林的构建方法，通过将竹框架逐次下沉入水体中，使沉水植物在移植初期处于水体上层，便于接受日照，进行光合作用，促进沉水植物生长待其生长至移植高度的2倍后，下沉竹框架，无需排出湖泊中水体即可完成对。
3)本申请所提供的用于水体生态修复的水下森林的构建方法，通过设置下沉机构便于根据沉水植物的生长情况，实现定时自动下沉竹框架，从而提高沉水植物的存活率，并提高对水体的处理效率。同时在竹框架底部设置双层降解浮板，并在双侧降解浮板间设置球形填料层，并在球形填料层内装填聚磷菌，一方面便于提高竹框架在水体中的受力均匀性，避免受到风浪冲击后侧翻；另一方面能对竹框架底部的水质通过聚磷菌进行有效降解，提高水质处理效率。
4)本申请所提供的用于水体生态修复的水下森林的构建方法，通过将移植盆插设于盆体支架上，并保持移植盆底部在水体中外露，能利用沉水植物的根系对水体中所含污染物进行有效吸附和分解，实现充分利用沉水植物分解能力的效果，提高处理效率。
附图说明
图1为本申请提供的用于水体生态修复的水下森林竹框架主视安装状态示意图；
图2为本申请提供的主框架俯视结构示意图；
图3为本申请提供的挂钩主视结构示意图；
图4为本申请提供的盆体支架局部剖视放大结构示意图；
图5为本申请实施例1中装置按该实施例中提供方法用于滇池流域马村湾段水体中COD值变化曲线图；
图6为本申请实施例1中装置按该实施例中提供方法用于滇池流域马村湾段水体中磷含量变化曲线图；
图7为本申请实施例1中所得装置用于马村湾水域处理前后对比图；a)为处理前现场照片；b)为处理后现场照片；
图8为本申请实施例1中所得装置用于福保塘水域处理前后对比图；a)为处理前现场照片；b)为处理后现场照片；
图例说明：
10、水面；111、第一电机；112、第二电机；121、第一绞线组件；122、第二绞线组件；131、第一收线盘；132、第二收线盘；20、支架；201、生物膜网；202、支杆；203、斜拉杆；21、盆体支架；22、移植盆；221、通孔；231、第一降解浮板；232、第二降解浮板；233、球型填料层；241、挂钩基座；242、挂钩环；243、吊绳。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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1～4申请提供的用于水体生态修复的水下森林的构建方法，包括以下步骤：
步骤S100：将聚磷菌菌种加入液体培养基中，在以乙酸钠为碳源、NH4Cl为氮源的LB液体培养基中培养聚磷菌，聚磷菌的培养条件：温度为35℃，摇床转速为100r/min，液体培养基中C/N为3:1，pH为8.0培养24小时后，分离离心菌体后，加水稀释菌体得到菌液，在菌液中加入粒径为30～50mm的火山石颗粒，火山石颗粒吸收菌液后，菌液体积降低为原菌液体积的1/2时取出火山石颗粒，浸泡火山石颗粒时所用菌液量以能淹没火山石颗粒为准；
有效利用火山石颗粒的多孔结构，将菌液中菌体吸附于孔洞结构中，当后续将其状态后，放入水中能有效发挥其吸收分解水中磷元素的作用。同时聚磷菌能在厌氧条件下释放所吸附磷元素，由于火山石用于固定沉水植物，沉水植物的根系在火山石颗粒中生长，并将氧气从上部输送到根部使植物根部区域形成好氧环境，从而促进水体中有机物质的分解和消化细菌的生长。提高水中溶解氧含量，减少水体中磷释放，避免在水体中形成厌氧环境。同时所装填的聚磷菌能在好氧环境中，储存水中磷元素，达到除去会中磷元素的作用。
随着对水质的净化，当水中磷元素含量降低至0.1mg/L以下后，大量聚磷菌在火山石颗粒中的呼吸作用会使得该区域形成厌氧环境，同时在缺磷环境中，聚磷菌能再次将贮存于异染颗粒中的磷元素释放，供沉水植物生长消耗，从而促进沉水植物的生长。释放磷元素的聚磷菌能进入高效吸收磷元素的生长阶段，从而实现对不同深度水体中磷元素的综合吸收利用和富集吸收。
尤其对于底泥释放磷具有较高的吸收利用效果，沉水植物无需定殖于湖底淤泥中即可实现对底泥释放磷元素进行有效吸收，一方面促进沉水植物的生长，同时利于对底泥中磷元素的吸收利用。
步骤S200：浸泡后的火山石颗粒风干后，与泥碳土混合后装填入移植盆22中，并在移植盆22中种植沉水植物，组装竹框架并在盆体支架21上放置多个沉水植物移植盆22，移植盆22侧壁上对称开设多个通孔221，通孔221孔径小于火山石颗粒粒径，移植盆22底面上开设多个通孔221；
步骤S300：将竹框架沉入水体中后固定竹框架在水中深度，沉入深度以沉水植物能进行光合作用为准，沉水植物高度增长一倍后，开启电机将竹框架下沉至沉水植物尖端与水面间隔5～10cm处；
步骤S400：重复步骤S300直至竹框架沉入水体底泥上；
上述步骤重复利用了沉水植物的水质净化能力，并对水体进行逐层净化，从而逐步提高水体透光性，同时在水体中完成沉水植物的栽培全过程，无需多次移植或排出水体，提高水体净化工程的安全可靠性，同时能有效提高沉水植物的成活率，减少植物体的反复多次移动，或无法在底泥上定殖导致植物无法存活的问题。竹框架全体采用可降解材料制成，当竹框架沉底后，框架整体可自然分解，无需对培养装置进行二次处理，提高水体净化效率。种植基质，具有比表面积大、吸附能力强、有利于微生物附着固定，不仅能促进沉水植物的生长，还能提升水体的净化速度。根据水体透明度的高低，可以任意调节种植床的种植深浅，有利于水生植物的生长，提高其成活率。
参见图1，竹框架包括：盆体支架21、支架20，盆体支架21顶面上开设多个凹槽，移植盆22底部伸出盆体支架21底面设置，移植盆22插入凹槽内设置；盆体支架21盆体支架21的顶面上设置多个挂钩组件；吊绳243的一端与挂钩组件相连接，另一端与设置于岸上的绞线组件相连接；绞线组件的出线端与收线盘相连接；收线盘插设于电机的输出端上；支架20垂直盆体支架21架设于盆体支架21上方；生物膜网201罩设于支架20上；
盆体支架21包括：第一降解浮板231、第二降解浮板232和球型填料层233，第一降解浮板231设置于盆体支架21顶面上；第二降解浮板232设置于盆体支架21底面上；第二降解浮板232上开设多个连通孔221，连通水体与球型填料层233；球型填料层233夹设于第一降解浮板231和第二降解浮板232之间；球型填料层233内填充多个塑料浮球，塑料浮球表面开设多个孔，塑料浮球内外壁上均涂设聚磷菌层；
生物膜网201表面设置聚磷菌层；
火山石颗粒表面大量孔洞，孔洞横截面为蜂窝状结构；
所用沉水植物选自：黑藻、苦草、马来眼子菜、海菜花中至少任意3种，且选取的沉水植物植株高度为30～60cm；
所述火山石颗粒、聚磷菌、泥炭土的混合质量比为800:200:1。
通过采用第一、第二降解浮板232，并在其中夹设球型填料层233，提高聚磷菌与水体的接触面积，从而提高对富营养化水体中磷的有效吸收。降低磷元素含量后，能有效减少水体中藻类含量，从而有效提高水体透光率，进而促进沉水植物生长，从而提高沉水植物对水体的净化效率。
同时球型填料内氧气含量较少，当水体中磷元素含量降低后，球型填料中聚磷菌能将所吸附磷元素再次释放，以供给沉水植物的生长所需，从而进一步促进沉水植物的生长。
生物膜网201能为聚磷菌的生长提供支撑，提高聚磷菌在水体中的生长繁殖。同时在净化初期，水体中磷含量过高，通过设置生物膜网201，能提高净化初期对水中磷的吸收作用，从而快速降低水体中浊度，利于沉水植物生长。
通过将移植盆22底部伸出盆体支架21底面设置，能便于沉水植物根系伸出盆体外生长，实现对沉水植物的全面利用，保证对污水的净化效率和效果。
采用该孔洞结构的火山石颗粒有益微生物菌接种于火山石，使有益微生物在水体中不易散失，发挥作用时间长。蜂窝状结构孔洞对附着的微生物起到屏蔽保护，使其免受水力剪切的冲刷作用。同时配合泥碳土，能减小火山石颗粒表面孔洞直径，在保证火山石孔洞进水量的同时，避免水流过大将火山石颗粒孔洞内菌体冲散，提高聚磷菌发挥作用的有效时长。
通过将以上至少3种沉水植物组合后种植，能有效提高对水体的净化效率。
优选的，支架20包括：多根横杆、多个多根斜拉杆203和多根支杆202，多根支杆202垂直盆体支架21，相互间隔设置于盆体支架21顶面上；斜拉杆203的一端与一支杆202的底部相连接，斜拉杆203的另一端与另一支杆202的顶部相连接；横杆两端分别与相邻支杆202的顶端相连接。
按此设置支架20能为生物膜网201提供有效支撑，同时设置大量通孔221，利于增加流过生物膜网201内的水流量，提高对水体的处理效率。
优选的，绞线组件包括：第一绞线组件121、第二绞线组件122、第三绞线组件和第四绞线组件，第一绞线组件121、第二绞线组件122设置于第一岸上；第三绞线组件和第四绞线组件设置于第二岸上；第一岸与第二岸相对；第一绞线组件121与竹框架第一顶角相连接；第二绞线组件122与竹框架第二顶角相连接；第三绞线组件与竹框架第三顶角相连接；第四绞线组件与竹框架第四顶角相连接。
按此设置多个绞线组件，能提高对竹框架的提升或下沉过程的平稳性，避免对沉水植物的损伤，提高水体净化效率的同时提高沉水植物的存活率。
优选的，电机包括：第一电机111、第二电机112、第三电机、第四电机；收线盘包括：第一收线盘131、第二收线盘132、第三收线盘、第四收线盘，第一绞线组件121与第一收线盘131通过吊绳243连接；第二绞线组件122与第二收线盘132通过吊绳243连接；第三绞线组件与第三收线盘通过吊绳243连接；第四绞线组件与第四收线盘通过吊绳243连接；第一收线盘131设置于第一电机111的驱动轴上；第二收线盘132设置于第二电机112的驱动轴上；第三收线盘设置于第三电机的驱动轴上；第四收线盘设置于第四电机的驱动轴上。
按此设置能实现对竹框架的升降有效控制。
参见图3，优选的，包括：挂钩基座241、挂钩环242，挂钩基座241竹框架的各顶角上；挂钩环242设置于挂钩基座241顶面上；吊绳243的第一端与挂钩环242相连接。按此设置能提高吊绳243与竹框架的连接可靠性。
本申请中所用降解浮板、塑料浮球均为可降解塑料制成。聚磷菌的培养条件中未详述内容，按现有常用培养条件设置，在此不累述。
实施例
如无特别说明，本申请的实施例中所用原料和植物均通过商业途径购买，其中聚磷菌为市售菌株。
实施例1水体净化
包括以下步骤：
步骤S100：将聚磷菌菌种加入液体培养基中，在以乙酸钠为碳源、NH4Cl为氮源的LB液体培养基中培养聚磷菌，聚磷菌的培养条件：温度为35℃，摇床转速为100r/min，液体培养基中C/N为3:1，pH为8.0培养24小时后，分离离心菌体后，加水稀释菌体得到菌液，在菌液中加入粒径为30～50mm的火山石颗粒，火山石颗粒吸收菌液后，菌液体积降低为原菌液体积的1/2时取出火山石颗粒，浸泡火山石颗粒时所用菌液量以能淹没火山石颗粒为准；
步骤S200：浸泡后的火山石颗粒风干后，与泥碳土混合后装填入移植盆22中，并在移植盆22中种植沉水植物，组装竹框架并在竹框架盆体支架21上放置多个沉水植物移植盆22，移植盆22侧壁上对称开设多个通孔221，通孔221孔径小于火山石颗粒粒径，移植盆22底面上开设多个通孔221；
步骤S300：将竹框架沉入水体中后固定竹框架在水中深度，沉入深度以沉水植物能进行光合作用为准，沉水植物高度增长一倍后，开启电机将竹框架下沉至沉水植物尖端与水面间隔5～10cm处；
步骤S400：重复步骤S300直至竹框架沉入水体底泥上；
所述竹框架包括：盆体支架21、支架20，盆体支架21顶面上开设多个凹槽，移植盆22插入凹槽内设置；盆体支架21的顶面上设置多个挂钩组件；吊绳243的一端与挂钩组件相连接，另一端与设置于岸上的绞线组件相连接；绞线组件的出线端与收线盘相连接；收线盘插设于电机的输出端上；支架20垂直盆体支架21架设于盆体支架21上方；生物膜网201罩设于支架20上；
盆体支架21包括：第一降解浮板231、第二降解浮板232和球型填料层233，第一降解浮板231设置于盆体支架21顶面上；第二降解浮板232设置于盆体支架21底面上；第二降解浮板232上开设多个连通孔221，连通水体与球型填料层233；球型填料层233夹设于第一降解浮板231和第二降解浮板232之间；球型填料层233内填充多个塑料浮球，塑料浮球表面开设多个孔，塑料浮球内外壁上均涂设聚磷菌层；
生物膜网201表面设置聚磷菌层；
火山石颗粒表面大量孔洞，孔洞横截面为蜂窝状结构；
所用沉水植物为：黑藻、苦草、马来眼子菜，且选取的沉水植物植株高度为30cm；
所述火山石颗粒、聚磷菌、泥炭土的混合质量比为800:200:1。
本实施例中，竹框架的底部采用缅甸实心竹围成框架，所用降解浮板为聚对苯二甲酸乙二醇酯制成；
盆体支架21周缘采用缅甸实心竹围成，竹子的直径：50mm。所用生物膜网201的孔径：100*100mm，丝径：5mm。移植盆22尺寸：外径170mm×内径135mm×高度100mm。
实施例2
与实施例1的区别在于：所用沉水植物为：苦草、马来眼子菜、海菜花，且选取的沉水植物植株高度为60cm；盆体支架21周缘采用缅甸实心竹围成，竹子的直径：50mm。
对比例1
与实施例1的区别在于：所用沉水植物选自：黑藻、苦草，未使用聚磷菌。
将实施例1～2及对比例1中所得竹框架，按上述方法放入磷元素含量为0.5mg/L的水体中，过3个月后对水质及底泥中磷含量进行检测，所得结果如下表所示。
底泥中磷含量降低率＝(初始底泥含量量-处理后底泥含量量)/初始底泥含量量*100％
Figure BDA0003106800110000121
由上可见，采用本申请提供方法处理后，水体中磷含量、底泥中磷含量能有效降低，且降低比例比较高；同时沉水植物在水体中的存活率得到有效提高，且延长处理时间后，可实现沉水植物在硬质底泥上的有效定殖。
在具体使用实例中，将实施例1中所述该装置按上述方法运用于滇池流域马村湾段水体处理中，处理前水体中化学需氧量为105mg/L、总磷量为0.395mg/L、总氮量为5.88mg/L、溶解氧量为10.92mg/L。处理20个月后水体中化学需氧量为34mg/L、总磷量为0.115mg/L、总氮量为2.05mg/L、溶解氧量为9.78mg/L。该水域水体处理前后对比照片，参见图7，由图7a)、b)可知，处理会水体存在肉眼可见改观。
该马村湾段水体处理前，水体为绿色，表面漂浮藻类已无法看到水体本身，且局部生长水葫芦等植物。处理后，水体可见，且水体纯净。
马村湾段水体处理过程中，水体COD值变化参见图5，由图可见，处理初期即可实现对水体中COD的有效降解，当水体中COD降低至60mg/L后，下降速度降低，但通过延长处理时间，能有效降低该值。
该水体中总磷量变化参见图6，水体中磷含量，可实现持续降低，从而有效降低水体中磷元素含量，说明采用该装置能有效且持续的降低水体中的磷含量。
在具体使用实例中，将实施例1中所述该装置按上述方法运用于滇池流域福保塘水体处理中，处理前水体中化学需氧量为77mg/L、总磷量为0.347mg/L、总氮量为4.51mg/L。处理20个月后水体中化学需氧量为32mg/L、总磷量为0.136mg/L、总氮量为2.46mg/L。该水域水体处理前后对比照片，参见图8，由图8a)、b)可知，处理会水体存在肉眼可见改观。
该福保塘水体处理前，水体为绿色，表面漂浮藻类已无法看到水体本身，且局部生长水葫芦等植物。处理后，水体可见，且水体纯净。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于水体生态修复的水下森林的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S100：将聚磷菌菌种加入液体培养基中，在以乙酸钠为碳源、NH4Cl为氮源的LB液体培养基中培养聚磷菌，聚磷菌的培养条件：温度为35℃，摇床转速为100r/min，液体培养基中C/N为3:1，pH为8.0培养24小时后，分离离心菌体后，加水稀释菌体得到菌液，在菌液中加入粒径为30～50mm的火山石颗粒，火山石颗粒吸收菌液后，菌液体积降低为原菌液体积的1/2时取出火山石颗粒，浸泡火山石颗粒时所用菌液量以能淹没火山石颗粒为准；
步骤S200：浸泡后的火山石颗粒风干后，与泥碳土混合后装填入移植盆(22)中，并在移植盆(22)中种植沉水植物，组装竹框架并在盆体支架(21)上放置多个沉水植物移植盆(22)，移植盆(22)侧壁上对称开设多个通孔(221)，通孔(221)孔径小于火山石颗粒粒径，移植盆(22)底面上开设多个通孔(221)；
步骤S300：将竹框架沉入水体中后固定竹框架在水中深度，沉入深度以沉水植物能进行光合作用为准，沉水植物高度增长一倍后，开启电机将竹框架下沉至沉水植物尖端与水面间隔5～10cm处；
步骤S400：重复步骤S300直至竹框架沉入水体底泥上；
所述竹框架包括：盆体支架(21)、支架(20)，盆体支架(21)上开设多个凹槽，移植盆(22)插入凹槽内设置，移植盆(22)底部伸出盆体支架(21)底面设置；盆体支架(21)的顶面上设置多个挂钩组件；吊绳(243)的一端与挂钩组件相连接，另一端与设置于岸上的绞线组件相连接；绞线组件的出线端与收线盘相连接；收线盘插设于电机的输出端上；支架(20)垂直盆体支架(21)架设于盆体支架(21)上方；生物膜网(201)罩设于支架(20)上；
所述盆体支架(21)包括：第一降解浮板(231)、第二降解浮板(232)和球型填料层(233)，第一降解浮板(231)设置于盆体支架(21)顶面上；第二降解浮板(232)设置于盆体支架(21)底面上；第二降解浮板(232)上开设多个连通孔(221)，连通水体与球型填料层(233)；球型填料层(233)夹设于第一降解浮板(231)和第二降解浮板(232)之间；
所述球型填料层(233)内填充多个塑料浮球，塑料浮球表面开设多个孔，塑料浮球内外壁上均涂设聚磷菌层；
所述生物膜网(201)表面设置聚磷菌层；
所述火山石颗粒表面大量孔洞，孔洞横截面为蜂窝状结构；
所述所用沉水植物选自：黑藻、苦草、马来眼子菜、海菜花中至少任意3种，且选取的沉水植物植株高度为30～60cm；
所述火山石颗粒、聚磷菌、泥炭土的混合质量比为800:200:1。
2.根据权利要求1所述的用于水体生态修复的水下森林的构建方法，其特征在于，所述支架(20)包括：多根横杆、多个多根斜拉杆(203)和多根支杆(202)，多根支杆(202)垂直盆体支架(21)，相互间隔设置于盆体支架(21)顶面上；
所述斜拉杆(203)的一端与一支杆(202)的底部相连接，斜拉杆(203)的另一端与另一支杆(202)的顶部相连接；横杆两端分别与相邻支杆(202)的顶端相连接。
3.根据权利要求2所述的用于水体生态修复的水下森林的构建方法，其特征在于，所述绞线组件包括：第一绞线组件(121)、第二绞线组件(122)、第三绞线组件和第四绞线组件，第一绞线组件(121)、第二绞线组件(122)设置于第一岸上；
所述第三绞线组件和第四绞线组件设置于第二岸上；第一岸与第二岸相对；第一绞线组件(121)与竹框架第一顶角相连接；第二绞线组件(122)与竹框架第二顶角相连接；第三绞线组件与竹框架第三顶角相连接；第四绞线组件与竹框架第四顶角相连接。
4.根据权利要求3所述的用于水体生态修复的水下森林的构建方法，其特征在于，所述电机包括：第一电机(111)、第二电机(112)、第三电机、第四电机；
所述第一绞线组件(121)与第一收线盘(131)通过吊绳(243)连接；第二绞线组件(122)与第二收线盘(132)通过吊绳(243)连接；第三绞线组件与第三收线盘通过吊绳(243)连接；第四绞线组件与第四收线盘通过吊绳(243)连接。
5.根据权利要求4所述的用于水体生态修复的水下森林的构建方法，其特征在于，所述收线盘包括：第一收线盘(131)、第二收线盘(132)、第三收线盘、第四收线盘，所述第一收线盘(131)设置于第一电机(111)的驱动轴上；第二收线盘(132)设置于第二电机(112)的驱动轴上；
所述第三收线盘设置于第三电机的驱动轴上；第四收线盘设置于第四电机的驱动轴上。
6.根据权利要求1所述的用于水体生态修复的水下森林的构建方法，其特征在于，包括：挂钩基座(241)、挂钩环(242)，所述挂钩基座(241)竹框架的各顶角上；
所述挂钩环(242)设置于挂钩基座(241)顶面上；
所述吊绳(243)的第一端与挂钩环(242)相连接。
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