CN113526681A - 一种适用于河道的高低位组合式生态浮床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于河道的高低位组合式生态浮床，包括低位浮床基体，所述低位浮床基体的左右两侧设置有高位浮床基体，所述高位浮床基体位于所述低位浮床基体上方，所述低位浮床基体与所述高位浮床基体之间通过连接机构组合连接，所述低位浮床基体和所述高位浮床基体通过所述连接机构在水流前后方向和垂直方向相对移动，所述低位浮床基体与所述高位浮床基体上设置有水生植物模块，所述高位浮床基体下底面设置有生物填料球模块。本发明提供的一种适用于河道的高低位组合式生态浮床，在综合选用多种水生植物的同时，能够提高污染物去除率和降低浮床阻水效果。

Description

一种适用于河道的高低位组合式生态浮床

技术领域

本发明涉及一种适用于河道的高低位组合式生态浮床，属于水环境治理与保护技术领域。

背景技术

水资源是人们日益关注的重大问题，随着我国社会的飞速发展和农业集约化程度的显著提高，工业废水、农业污水及生活污水对水环境造成了严重的潜在危机，大量未经处理或处理不完全的污水直接排入河湖水体，这会导致河湖水质的迅速恶化。与此同时，水处理技术经过多年的发展，已经从以沉淀、过滤、吸附等物理处理方法为主逐渐发展到高级氧化、膜处理、混凝沉淀等多种技术综合运用的阶段，它们在节能减排和环境保护中发挥了巨大的作用。但是这些水处理方法一般只能有针对性地高效去除某一类污染物，并且实施成本相对较高，因此在野外自然水体中的推广价值并不高。

生物净化技术是指利用生物的生命代谢活动来降低水体污染物的浓度或使其完全无害化，从而使受到污染的水环境能够部分或完全恢复到原初状态的过程。其中，生态浮床作为地表水环境治理的常用技术之一，在富营养化河湖修复及黑臭水体治理中均有广泛应用。生态浮床又称为人工浮床或生态浮岛，它是指人工制造的具有生态修复功能、景观功能和水质净化功能的漂浮于水面上的床体或小岛；它是基于无土栽培技术而构建的装置，能够综合利用水生植物、微生物和水生动物的吸收、降解和捕食等作用削减水体污染负荷，从而实现河湖等地表水体的长期原位净化。此外，由于生态浮床能够长时间漂浮于水面，其布设方式不易河湖底部形态的影响，因此它的适应范围较为广泛。

生态浮床通常由上层水生植物、浮体、栽种基质和下层植物根系组成，其中浮体能够为生态浮床提供足够的福利，栽种基质能够对水生植物起到稳固作用，植物根系能够对水质有直接的净化作用、并为水中微生物提供良好的附着和生长环境，形成具有水质净化功能的生物膜。目前广泛使用的浮床的结构形式、排布方法和外形都有了较大的改进，各种具有强化净化能力的生态浮床也在不断涌现，如有学者将曝气、水循环、缓释碳源等装置和传统浮床组合，以提高浮床的净污能力。但是实际情况选择合适的水生植物非常关键，而目前关于生态浮床的研究大多数只针对单一种类的挺水植物对水体的净化效果，却忽略了多种植物组合与植物生态位的搭配。此外，上述生态浮床大多应用于流速较慢的湖泊水体，当生态浮床应用于河道时，在特定时节较快的流速会使得水生植物与水体中污染物的接触时间大幅度降低，从而降低浮床对污染物的去除效果；在大水流的冲击下生态浮床也易发生阻水作用，从而导致水生植物根系断裂、表面生物膜脱落等现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种在综合选用多种水生植物的同时，能够提高污染物去除率和降低浮床阻水效果的适用于河道的高低位组合式生态浮床。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种适用于河道的高低位组合式生态浮床，包括低位浮床基体，所述低位浮床基体的左右两侧设置有高位浮床基体，所述高位浮床基体位于所述低位浮床基体上方，所述低位浮床基体与所述高位浮床基体之间通过连接机构组合连接，所述低位浮床基体和所述高位浮床基体通过所述连接机构在水流前后方向和垂直方向相对移动，所述低位浮床基体与所述高位浮床基体上设置有水生植物模块，所述高位浮床基体下底面设置有生物填料球模块。

所述连接机构包括上限位板、下限位板和螺杆，所述上限位板和下限位板的横截面均为L形，所述上限位板竖直部的上端与所述高位浮床基体底面固定连接，所述下限位板竖直部的下端与所述低位浮床基体顶面固定连接，所述上限位板水平部上面与所述下限位板水平部下面接触，所述高位浮床基体上开设有上部限位螺孔，所述上限位板水平部上开设有下部限位螺孔，所述下限位板水平部沿其长度方向开设有移动卡槽，所述螺杆从上往下依次穿过所述上部限位螺孔、移动卡槽和下部限位螺孔，所述螺杆上下两端设置有螺纹，所述螺纹上套设有螺母。

所述水生植物模块包括沉水植物、挺水植物和浮水植物，所述低位浮床基体与所述高位浮床基体上均开设有种植孔，所述种植孔内放置有种植盆，位于所述高位浮床基体上的所述种植盆内种植有所述挺水植物和浮水植物，位于所述低位浮床基体上的所述种植盆内种植有所述沉水植物。

所述种植盆下底面设置有水生植物保护篮，所述水生植物保护篮为中空的半球形结构，所述水生植物保护篮上面开设有若干小孔。

所述种植盆内从下至上依次装填种植海绵、填料基质和碎石层。

所述沉水植物包括菹草、苦草或者马来眼子菜；所述挺水植物包括芦苇、香蒲、茨菰或者茭草；所述浮水植物包括睡莲或者芡实。

所述生物填料球模块包括挂环，所述挂环固定在所述高位浮床基体下底面，所述挂环连有尼龙绳的上端，所述尼龙绳上等间距固定连接若干个生物填料球。

所述低位浮床基体下底部连有固定绳的上端，所述固定绳的下端连有固定于河床中的固定锚。

本发明的有益效果：

1、本发明采用高位浮床、低位浮床、生物填料球的三维组合结构，可以根据河道的宽度、面积、水深进行横向和纵向组合，适应性强、可以大幅度提高水面利用率；使用水生植物和生物填料球的多重净化作用，能够有效提高水体净化效率。

2、本发明易于组合不同宽度的组合浮床，拆装简单快捷、组合结构稳定可靠，可针对待处理水域进行快速布置和处置，水生植物可以随时取走进行更换和修理。

3、本发明可以用于浮水植物、挺水植物、沉水植物等不同种类水生植物的组合布置和生长，并可以根据水生植物的种植密度调节组合浮床的重量，并进而调节本发明的浸水深度和水体的水力停留时间，从而改善浮床对污染物的去除效果。

4、急流状态下，高位浮床基体可通过限位固定螺杆在低位浮床的卡槽内进行前后滑动，连接方式相对柔性，能够减小植物根部受水流冲刷受到的伤害；此外浮床底部的生物填料球可随水流前后摆动，能够减小对河道水流的阻力。

5、本发明的植物种植基质内从上至下包括砾石层、填料基质层和种植海绵，能在保证水生植物高效生长的同时大幅度提高浮床的污染物去除效果。

附图说明

图1是本发明一种适用于河道的高低位组合式生态浮床的纵向截面图；

图2是本发明中高位浮床俯视角度和仰视角度的结构图；

图3是本发明中低位浮床俯视角度和仰视角度的结构图；

图4是本发明中限位固定螺栓的结构示意图；

图5是本发明中水生植物保护篮的示意图

图6种本发明中植盆的纵剖面示意图；

图7是本发明的俯视图(河道处于小流速状态)；

图8是本发明的俯视图(河道处于急流状态)。

图中附图标记如下：1-水面线；2-高位浮床基体；3-挺水植物；4-种植盆；5-螺杆；6-螺母；7-低位浮床基体；8-沉水植物；9-上限位板；10-挂环；11-水生植物保护篮；12-尼龙绳；13-生物填料球；14-河床；15-固定锚；16-固定绳；17-种植孔；18-床体螺孔；19-高位浮床的上部限位螺孔；20-高位浮床的下部限位螺孔；21-移动卡槽；22-篮体镂空孔；23-保护篮固定螺孔；24-螺纹；25-碎石层；26-填料基质层；27-种植海绵；28-水生植物根茎；29-下限位板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明公开一种适用于河道的高低位组合式生态浮床，包括低位浮床基体7，低位浮床基体7的左右两侧设置有高位浮床基体2，高位浮床基体2位于低位浮床基体7上方，低位浮床基体7处于水面以下10-20cm而高位浮床基体2处于水面1附近。高位浮床基体2和低位浮床基体7均为密闭中空结构，浮床基体的材料为工程塑料、浮床能自由漂浮于水面。

高位浮床基体2和低位浮床基体7的数量比例为2:1，两种浮床基体的尺寸均为长×宽×高＝2m×1.5m×0.2m。高位浮床基体2在低位浮床基体2的两侧对称安装，以使得组合浮床在不同状态下能保持平衡。低位浮床基体7与高位浮床基体2之间通过连接机构组合连接，低位浮床基体7和高位浮床基体2通过连接机构在水流前后方向和垂直方向相对移动。低位浮床基体7与高位浮床基体2上设置有水生植物模块，高位浮床基体2下底面设置有生物填料球模块。

如图2、图3、图5和图7所示，连接机构包括上限位板9、下限位板29和螺杆5，上限位板9和下限位板29均为L形，高度为0.3m。上限位板9竖直部的上端与高位浮床基体2底面连接，下限位板29竖直部的下端与低位浮床基体7顶面连接。上限位板9的长度与高位浮床基体2的长度相同，下限位板29的长度与低位浮床基体7的长度相同。上限位板9固定连接在高位浮床基体2的左右两侧，下限位板29固定连接在低位浮床基体7的左右两侧。

上限位板9水平部上面与下限位板29水平部下面接触，高位浮床基体2上开设有上部限位螺孔19，上限位板9水平部上开设有下部限位螺孔20，上部限位螺孔19和下部限位螺孔20的中心轴重合，直径均为2cm。下限位板29水平部沿其长度方向开设有移动卡槽21，移动卡槽21为对称的镂空矩形，移动卡槽21的长度和宽度分别为1.6m和1.8cm。螺杆5从上往下依次穿过上部限位螺孔19、移动卡槽21和下部限位螺孔20，螺杆5上下两端设置有螺纹24，螺纹24上套设有螺母6，螺母6通过螺纹24可以螺杆5旋转连接，螺杆5和螺母6均使用45#钢制成。螺杆5的长度为0.45m，是限位板高度的1.5倍，直径为1.5cm，直径尺寸小于移动卡槽21的宽度，螺母6为对边宽度为4cm的六角螺母，螺母6的宽度大于移动卡槽21的宽度。

本发明通过连接机构的设置，能够使高位浮床基体2和低位浮床基体7发生水流前后方向和垂直方向的相对移动。急流状态下，高位浮床基体2可通过螺杆5在移动卡槽21内进行前后滑动，使高位浮床基体2相对低位浮床基体7前后移动；同时高位浮床基体2可以沿着螺杆5方向上下移动，实现高位浮床基体2和低位浮床基体7在垂直方向的相对移动。

本发明中，水生植物模块包括沉水植物、挺水植物和浮水植物，低位浮床基体7与高位浮床基体2的平面上均开设有种植孔17，呈3行×4列排列，总计12个圆形种植孔17，种植孔17的直径为20-30cm。种植孔14内放置有种植盆4，种植盆4的深度为20cm，其顶部横截面的直径为30-35cm、底部横截面的直径为14-20cm。位于高位浮床基体2上的种植盆4内种植有挺水植物3和浮水植物，位于低位浮床基体7上的种植盆4内种植有沉水植物。水生植物的种植密度和种植孔17的数目可以自行调节，并以此影响组合浮床的浸水深度和流经水体的水力停留时间。沉水植物包括菹草、苦草或者马来眼子菜；挺水植物包括芦苇、香蒲、茨菰或者茭草；浮水植物包括睡莲或者芡实。

如图4所示，种植盆4下底面设置有水生植物保护篮11，水生植物保护篮11为中空的半球形结构，水生植物保护篮11上面开设有若干小孔22。篮体的材质为工程塑料，保护篮11可以保护鱼类对水生植物根部的咬食。

如图6所示，种植盆4内从下至上依次装填种植海绵27、填料基质26和碎石层25。种植海绵27的深度为8cm，可以对水生植物根茎28起到稳固作用；填料基质26的深度为8cm，填料基质层由活性炭、陶粒、粉煤灰、锰砂、土壤混合而成，其介质配比(体积比)为2：1：1：1：2；填料基质26可以强化浮床对氮磷营养盐、重金属等污染物的去除，同时也可以为菌群等微生物提供生长载体；所述碎石层25的深度为4cm，碎石粒径为1cm左右，可在起到透水功能的同时起到稳固作用。

如图1所示，生物填料球模块包括挂环10，挂环10固定在高位浮床基体2下底面，挂环10连有尼龙绳12的上端，尼龙绳12上等间距固定连接若干个生物填料球13。生物填料球13的间距为8cm；生物填料球13的数目和间距可根据水深进行调节。优先地，生物填料球13的材质为聚烯烃塑料，外形为镂空的球形，生物填料球内装有聚氨酯基体的生物填料。

低位浮床基体7下底部连有固定绳16的上端，固定绳16的下端连有固定于河床14中的固定锚15，以使得高位浮床基体2发生前后移动时，组合浮床不至于发生倾翻。

本发明的工作过程：如图7所示，在非汛期低水位和小流速的情况下，高位浮床基体2与低位浮床基体7不发生水流方向的前后移动，此时本发明可以形成高位浮床基体2、低位浮床基体7、生物填料球13的三维组合结构，发挥水生植物和生物填料球的多重净化作用、有效提高水体净化效率。在此过程中，可以根据水质目标选择合适的水生植物组合，以使水生植物充分发挥相互依存和相互补充的关系，并促进本发明在不同季节均能保持较高的净水效率；低位浮床基体7的上方无遮蔽，不会影响沉水植物的光利用和氧气利用过程。如图8所示，在河道流速较快的情况下，高位浮床基体2可通过限位固定螺杆在移动卡槽21内进行前后滑动，从而减小本发明对水流的刚性阻碍，这能够减小植物根部28受水流直接冲刷受到的伤害；与此同时，低位浮床基体7上的沉水植物8能够使水体形成绕流、降低流速、提高污染物去除效果，浮床底部的生物填料球13也可随水流前后摆动，并通过一定的阻水作用使得水流在经过浮床时流速降低，延长了净化区域的水力停留时间、提高净化效率。在此过程中可以根据河道宽度、河道深度、污染物去除要求等实际情况，自行调节组合浮床宽度、植物种植密度、生物填料球的数目，并以此影响组合浮床的浸水深度和景观效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种适用于河道的高低位组合式生态浮床，其特征在于：包括低位浮床基体(7)，所述低位浮床基体(7)的左右两侧设置有高位浮床基体(2)，所述高位浮床基体(2)位于所述低位浮床基体(7)上方，所述低位浮床基体(7)与所述高位浮床基体(2)之间通过连接机构组合连接，所述低位浮床基体(7)和所述高位浮床基体(2)通过所述连接机构在水流前后方向和垂直方向相对移动，所述低位浮床基体(7)与所述高位浮床基体(2)上设置有水生植物模块，所述高位浮床基体(2)下底面设置有生物填料球模块。

2.根据权利要求1所述的一种适用于河道的高低位组合式生态浮床，其特征在于：所述连接机构包括上限位板(9)、下限位板(29)和螺杆(5)，所述上限位板(9)和下限位板(29)均为L形，所述上限位板(9)竖直部的上端与所述高位浮床基体(2)底面连接，所述下限位板(29)竖直部的下端与所述低位浮床基体(7)顶面连接，所述上限位板(9)水平部上面与所述下限位板(29)水平部下面接触，所述高位浮床基体(2)上开设有上部限位螺孔(19)，所述上限位板(9)水平部上开设有下部限位螺孔(20)，所述下限位板(29)水平部沿其长度方向开设有移动卡槽(21)，所述螺杆(5)从上往下依次穿过所述上部限位螺孔(19)、移动卡槽(21)和下部限位螺孔(20)，所述螺杆(5)上下两端设置有螺纹(24)，所述螺纹(24)上套设有螺母(6)。

3.根据权利要求1所述的一种适用于河道的高低位组合式生态浮床，其特征在于：所述水生植物模块包括沉水植物、挺水植物和浮水植物，所述低位浮床基体(7)与所述高位浮床基体(2)上均开设有种植孔(14)，所述种植孔(14)内放置有种植盆(4)，位于所述高位浮床基体(2)上的所述种植盆(4)内种植有所述挺水植物(3)和浮水植物，位于所述低位浮床基体(7)上的所述种植盆(4)内种植有所述沉水植物(8)。

4.根据权利要求3所述的一种适用于河道的高低位组合式生态浮床，其特征在于：所述种植盆(4)下底面设置有水生植物保护篮(11)，所述水生植物保护篮(11)为中空的半球形结构，所述水生植物保护篮(11)上面开设有若干小孔(22)。

5.根据权利要求3所述的一种适用于河道的高低位组合式生态浮床，其特征在于：所述种植盆(4)内从下至上依次装填种植海绵(27)、填料基质(26)和碎石层(25)。

6.根据权利要求3所述的一种适用于河道的高低位组合式生态浮床，其特征在于：所述沉水植物(8)包括菹草、苦草或者马来眼子菜；所述挺水植物(3)包括芦苇、香蒲、茨菰或者茭草；所述浮水植物包括睡莲或者芡实。

7.根据权利要求1所述的一种适用于河道的高低位组合式生态浮床，其特征在于：所述生物填料球模块包括挂环(10)，所述挂环(10)固定在所述高位浮床基体(2)下底面，所述挂环(10)连有尼龙绳(12)的上端，所述尼龙绳(12)上等间距固定连接若干个生物填料球(13)。

8.根据权利要求1所述的一种适用于河道的高低位组合式生态浮床，其特征在于：所述低位浮床基体(7)下底部连有固定绳(16)的上端，所述固定绳(16)的下端与固定于河床(14)中的固定锚(15)连接。

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