CN113735271B - 一种利用农林废弃物制作生态浮床的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用农林废弃物制作生态浮床的方法，包括以下步骤：S1、制作浮板单元；S1.1、收集秸秆或植物杆，除去秸秆或植物杆中的髓芯后，通过自然晾晒或烘干进行干燥；S1.2、对秸秆或植物杆进行整理，采用草帘编织的方法编织成的浮板单体，将浮板单体按照编织方向交错的方式进行叠置，将相邻的浮板单体通过胶粘剂进行连接，形成浮板中间体；S1.3、用热压机对浮板中间体进行压制；S1.4、采用打孔设备对浮板单元进行均匀打孔，形成种植孔；S2、对浮板单元进行捆绑；S3、制作菌棒载体；S4、悬挂菌棒载体；将菌棒载体悬挂于悬挂节点处；S5、安装生态浮床。本发明制作的生态浮床结构简单，可通过工厂预制，现场拼装，工序简单，施工速度快。

Description

一种利用农林废弃物制作生态浮床的方法
技术领域
本发明涉及环境治理技术领域，特别是涉及一种利用农林废弃物制作生态浮床的方法。
背景技术
随着我国农业和农村经济的快速发展，化肥、农药、地膜等农用化学品投入逐年增加，养殖数量和规模不断扩大，农业投入品利用率低、种养殖废弃物处理滞后，导致农业面源污染问题日益突出，成为社会和公众关注的热点问题。其中，农田是最大的农业面源，2017年，农业种植产生的水污染物排放量中，氨氮、总氮、总磷分别占农业源水污染物排放量的38%、51%、36%。经农业灌溉、汛期地表径流等产生的农田退水则是水污染物排放的主要形式，其含有较高浓度的氮、磷、矿质等养分及少量有机物，这些污染物质易流入农田周边水系进而污染水体，形成水体富营养化。
生态浮床是一种针对富营养化的水质，降解水中的有机物、氮、磷等含量的人工浮岛。它以水生植物为主体，运用无土栽培技术原理，以高分子材料等为载体和基质，应用物种间共生关系，充分利用水体空间生态位和营养生态位，从而建立高效人工生态系统，用以削减水体中的污染负荷，提高水体透明度，改善水质指标，同时可对藻类生长起到一定的抑制效果。由于生态浮床还具有美化景观的效果，近年来该项技术广泛应用于城镇河流、湖泊、池塘等污染水体，但鲜有其对受农业面源污染的农村水体治理的相关研究和应用。
生态浮床技术虽已成为我国水环境治理中的一项常用技术措施，但其常规形式仍存在一些问题，诸如：1、浮板材料为高密度聚乙烯浮板、聚苯乙烯发泡板等，框架材料为聚乙烯管，这些塑料材质具有结构稳定、坚固耐用、浮力大等优点，但其难以降解，所含成分有潜在危害，且易造成“视觉污染”。2、浮床的载体需由多个浮板单元组连接，再用框架在浮床四周进行加固，组装操作较为繁琐。3、浮板多用作固定植物的载体，冬季植物枯萎后浮板裸露，对于水体基本无直接净化作用。4、在低温区域或环境下，浮板对植物无保温作用；在低污染水体中，浮板对植物初期生长无积极作用。5、仅利用植物的同化能力以及其根系上微生物膜的生物降解作用，对水体水质净化的效果欠佳。6、富营养化水体具有低碳氮比的特点，要实现较好的脱氮效果，往往需要补充额外碳源，而投加甲醇、乙酸、葡萄糖、面粉等有机化合物费用高、污染风险大，无法在河湖中实施等。如何实现浮床各组件的净水多功性以及加强净化效果值得深入研究。
农作物秸秆是农业面源污染主要来源之一，据统计，2017年我国秸秆产生量为8.05亿吨，部分未被利用的秸秆，随意丢弃或露天焚烧，既污染了环境，又浪费了资源。秸秆是重要的生物质资源，含有大量有机质和少量矿物质及水，且其容积相对密度低、堆体孔隙率大等优点。近年来，农业农村部会同有关部门，积极推进农林废弃物资源化利用工作。综上，探索利用就地取材的农林废弃物制作生态浮床以削减农业面源污染，可为废弃物资源化利用提供一种新型思路，也可为其他“以废治污”技术的研究与开发提供参考借鉴。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用农林废弃物制作生态浮床的方法，用于解决现有技术中农业面源污染治理效果差、农林废弃物利用效率低的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种利用农林废弃物制作生态浮床的方法，包括以下步骤：
S1、制作浮板单元；
S1.1、收集秸秆或植物杆，除去秸秆或植物杆中的髓芯后，通过自然晾晒或烘干进行干燥；
S1.2、对秸秆或植物杆进行整理，采用草帘编织的方法编织成的浮板单体，将浮板单体按照编织方向交错的方式进行叠置，将相邻的浮板单体通过胶粘剂进行连接，形成浮板中间体；
S1.3、用热压机对浮板中间体进行压制；
S1.4、采用打孔设备对浮板单元进行均匀打孔，形成种植孔；
S2、对浮板单元进行捆绑；采用横向捆绑绳、纵向捆绑绳对浮板单元进行捆绑，横向捆绑绳与纵向捆绑绳的交点处、横向捆绑绳及纵向捆绑绳与浮板单元的边缘接触处形成悬挂节点；
S3、制作菌棒载体；
S4、悬挂菌棒载体；将菌棒载体悬挂于悬挂节点处；
S5、安装生态浮床。
作为优选的技术方案，所述横向捆绑绳设置为2扎，所述纵向捆绑绳设置为5扎。
作为优选的技术方案，所述步骤S3具体包括以下步骤：
S3.1、收集与选取形状完好的玉米芯或高粱穗，用质量分数为1.5%的氢氧化钠溶液进行浸泡，浸泡24小时后用流水清洗干净，使其表面无氢氧化钠残留；
S3.2、将预处理后的玉米芯、高粱穗置于40摄氏度的烘箱中烘干、冷却；
S3.3、用直径为2.2毫米的铁丝穿过玉米芯或用直径为2.2毫米的铁丝捆绑高粱穗，2-3根玉米芯或高粱穗为一簇，形成菌棒载体。
作为优选的技术方案，所述步骤S4具体为：将三叉尼龙绳的一端固定在悬挂节点处，将菌棒载体上的铁丝悬挂于三叉尼龙绳的吊装环上，每个悬挂节点处设置3根首尾依次连接的三叉尼龙绳。
作为优选的技术方案，同一悬挂节点处相邻的菌棒载体之间的距离为20厘米，三叉尼龙绳之间通过铁丝连接。
作为优选的技术方案，所述步骤S5具体包括以下步骤：
S5.1、对施工现场进行勘察，根据湖泊参数确定浮板单元的数量及放置位置；
S5.2、对浮板单元进行适当裁剪，使其线条吻合湖泊岸线；
S5.3、选择适当数量的浮板单元进行拼接，利用连接钢丝绳固定相邻的浮板单元；
S5.4、洗净水生植物的根部，用海绵条包裹水生植物的根茎部并放置于种植孔内，每个种植孔内种植1-3株。
作为优选的技术方案，所述步骤S5.4中，水生植物选自菰、慈姑、水芹、空心菜、包菜中的一种或两种。
作为优选的技术方案，所述步骤S1.1中，秸秆或植物杆的含水量低于6%。
作为优选的技术方案，所述步骤S1.2中，浮板单体的长度为2米、宽度为1米、厚度为0.01-0.03米；胶粘剂的厚度为0.5毫米。
作为优选的技术方案，所述步骤S1.3中，加压温度为100-120摄氏度，加压时间为30-50秒，形成浮板单元的厚度为0.1米。
如上所述，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明制作的生态浮床具有可生物降解性、结构简单、成本低廉、功能多样的特点，通过经济型水生植物同化与根系微生物作用，辅以秸秆浮板以及玉米芯、高粱穗良好的吸附挂膜性能、缓慢释碳补碳能力，使该浮床系统具有优于传统浮床的净水效果，适用于一般城镇河湖、景观水体的水质提升外，对低碳高氮水体脱氮、富营养化河湖治理、农业面源污染控制的效果尤佳。
（2）本发明制作的生态浮床结构简单，可通过工厂预制，现场拼装，工序简单，施工速度快。
（3）本发明的浮板单元自身具有水质净化能力，其孔隙率为25%-45%，具有一定的比表面积，有利于生物膜在浮板中形成，对水体可起到较好的净化效果，农作物秸秆制作的浮板单元在环境温度较低时，对植物具有一定的保温效果，有利于植物的生长。
（4）本发明制作的生态浮床无需使用种植盆，水生植物用海绵条包裹其根颈部并固定于种植孔内，保护幼苗植株的同时给予植株充足的水分营养。
（5）本发明的菌棒载体选用玉米芯或高粱穗，玉米芯及高粱穗是可行天然的固体碳源材料，可以持续释碳以增加水中碳含量，提高微生物量，有利于实现硝化与反硝化过程。
附图说明
图1显示为本发明生态浮床的俯视图。
图2显示为本发明生态浮床的纵向剖视图。
图3显示为本发明中菌棒载体的结构示意图。
其中，附图标记具体说明如下：浮板单元1、种植孔2、水生植物3、海绵条4、钢丝绳5、横向捆绑绳6、纵向捆绑绳7、悬挂节点8、尼龙绳9、菌棒载体10。
实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明提供一种利用农林废弃物制作生态浮床的方法，本发明制作得到的生态浮床主要由浮板单元1、水生植物3及菌棒载体10三部分组成。浮板单元1由农林废弃物（秸秆或植物杆）经压裂、编织、涂胶、叠压、打孔、捆绑等制成。水生植物3种植于浮板单元1上均匀分布的种植孔2内。浮板单元1的下方悬挂节点8处悬挂有若干个菌棒载体10，作为挂膜载体并缓释碳源。
本发明包括以下步骤：
S1、制作浮板单元1。
S1.1、收集秸秆或植物杆（稻、麦、玉米、高粱、山茅草等），除去秸秆或植物杆中的髓芯后，通过自然晾晒或烘干进行干燥，确保秸秆或植物杆的含水量低于6%。
S1.2、对秸秆或植物杆进行整理，采用草帘编织的方法编织成的浮板单体，将其编织成长为2米、宽为1米、厚度为0.01-0.03米的块状结构，在浮板单体的表面刷涂一层厚度约为0.5毫米厚的胶粘剂（环保型胶粘剂聚氨酯胶、单组份湿气固化聚氨酯胶粘剂），将8-10层浮板单体按照编织方向交错的方式进行叠置，将相邻的浮板单体通过胶粘剂进行连接，形成浮板中间体。
S1.3、用热压机对浮板中间体进行压制，根据不同的农田废弃物配比，调节压力，加压温度一般为100-120摄氏度，加压时间为30-50秒，浮板单元1成品厚度约为0.1米，浮板单元1的自身密度为0.70-0.85克/立方厘米，孔隙率约为25-45%。
S1.4、采用打孔设备对浮板单元1进行均匀打孔，形成种植孔2。一个浮板单元1上一般设18个种植孔2，孔径为90毫米，种植孔2之间的间距约33cm。可根据实际需求，适当增加种植孔2，一个浮板单元1最多可设32个种植孔2。
S2、对浮板单元1进行捆绑；采用横向捆绑绳6、纵向捆绑绳7对浮板单元1进行捆绑，形如网格状，横向捆扎绳设置为2扎，纵向捆扎绳设置为5扎，横向捆绑绳6与纵向捆绑绳7的交点处、横向捆绑绳6及纵向捆绑绳7与浮板单元1的边缘接触处形成悬挂节点8。本实施例中，悬挂节点8有24个，随着捆绑扎数的增加，悬挂节点8的数量相应增加。捆绑的步骤，不仅使得浮板单元1的结构更加牢靠，同时提供了菌棒载体10安装时的悬挂节点8。
S3、制作菌棒载体10。
S3.1、收集与选取形状完好的玉米芯或高粱穗，用质量分数为1.5%的氢氧化钠溶液进行浸泡，浸泡24小时后用流水清洗干净，使其表面无氢氧化钠残留；
S3.2、将预处理后的玉米芯、高粱穗置于40摄氏度的烘箱中烘干、冷却；
S3.3、用直径为2.2毫米的铁丝穿过玉米芯或用直径为2.2毫米的铁丝捆绑高粱穗，2-3根玉米芯或高粱穗为一簇，形成菌棒载体10。
S4、悬挂菌棒载体10；将三叉尼龙绳9的一端固定在悬挂节点8处，将菌棒载体10上的铁丝悬挂于三叉尼龙绳9的吊装环上，每个悬挂节点8处最多设置3根首尾依次连接的三叉尼龙绳9。同一悬挂节点8处相邻的菌棒载体10之间的距离为20厘米，即每根三叉尼龙绳9的长度约为20厘米，三叉尼龙绳9之间通过铁丝连接。
S5、安装生态浮床。
S5.1、生态浮床安装前，先对施工现场进行勘察，包括河湖功能定位、面积、水深、水流速度、岸线情况等，制定生态浮岛设计及施工方案。
S5.2、对浮板单元1进行适当裁剪，使其线条吻合湖泊岸线。
S5.3、选择适当数量的浮板单元1进行拼接，在浮板单元1的四个端点处穿直径为9.3毫米的连接钢丝绳5，利用连接钢丝绳5固定相邻的浮板单元1，使整体牢靠。
S5.4、洗净水生植物3的根部，用海绵条4包裹水生植物3的根茎部并放置于种植孔2内，每个种植孔2内种植1-3株，水生植物3选自菰、慈姑、水芹、空心菜、包菜中的一种或两种，水生植物3的根茎需要用长度为70-80厘米的海绵条4包裹其根茎部再放置于种植孔2内。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种利用农林废弃物制作生态浮床的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制作浮板单元；
S1.1、收集秸秆或植物杆，除去秸秆或植物杆中的髓芯后，通过自然晾晒或烘干进行干燥；
S1.2、对秸秆或植物杆进行整理，采用草帘编织的方法编织成的浮板单体，将浮板单体按照编织方向交错的方式进行叠置，将相邻的浮板单体通过胶粘剂进行连接，形成浮板中间体；
S1.3、用热压机对浮板中间体进行压制得到浮板单元；
S1.4、采用打孔设备对浮板单元进行均匀打孔，形成种植孔；
S2、对浮板单元进行捆绑；采用横向捆绑绳、纵向捆绑绳对浮板单元进行捆绑，横向捆绑绳与纵向捆绑绳的交点处、横向捆绑绳及纵向捆绑绳与浮板单元的边缘接触处形成悬挂节点；
S3、制作菌棒载体；
S3.1、收集与选取形状完好的玉米芯或高粱穗，用质量分数为1.5％的氢氧化钠溶液进行浸泡，浸泡24小时后用流水清洗干净，使其表面无氢氧化钠残留；
S3.2、将预处理后的玉米芯、高粱穗置于40摄氏度的烘箱中烘干、冷却；
S3.3、用直径为2.2毫米的铁丝穿过玉米芯或用直径为2.2毫米的铁丝捆绑高粱穗，2-3根玉米芯或高粱穗为一簇，形成菌棒载体；
S4、悬挂菌棒载体；将菌棒载体悬挂于悬挂节点处；
S5、安装生态浮床。
2.如权利要求1所述的一种利用农林废弃物制作生态浮床的方法，其特征在于，所述横向捆绑绳设置为2扎，所述纵向捆绑绳设置为5扎。
3.如权利要求1所述的一种利用农林废弃物制作生态浮床的方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：将三叉尼龙绳的一端固定在悬挂节点处，将菌棒载体上的铁丝悬挂于三叉尼龙绳的吊装环上，每个悬挂节点处设置3根首尾依次连接的三叉尼龙绳。
4.如权利要求3所述的一种利用农林废弃物制作生态浮床的方法，其特征在于，同一悬挂节点处相邻的菌棒载体之间的距离为20厘米，三叉尼龙绳之间通过铁丝连接。
5.如权利要求1所述的一种利用农林废弃物制作生态浮床的方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括以下步骤：
S5.1、对施工现场进行勘察，根据湖泊参数确定浮板单元的数量及放置位置；
S5.2、对浮板单元进行适当裁剪，使其线条吻合湖泊岸线；
S5.3、选择适当数量的浮板单元进行拼接，利用连接钢丝绳固定相邻的浮板单元；
S5.4、洗净水生植物的根部，用海绵条包裹水生植物的根茎部并放置于种植孔内，每个种植孔内种植1-3株。
6.如权利要求5所述的一种利用农林废弃物制作生态浮床的方法，其特征在于，所述步骤S5.4中，水生植物选自菰、慈姑、水芹、空心菜、包菜中的一种或两种。
7.如权利要求1所述的一种利用农林废弃物制作生态浮床的方法，其特征在于，所述步骤S1.1中，秸秆或植物杆的含水量低于6％。
8.如权利要求1所述的一种利用农林废弃物制作生态浮床的方法，其特征在于，所述步骤S1.2中，浮板单体的长度为2米、宽度为1米、厚度为0.01-0.03米；胶粘剂的厚度为0.5毫米。
9.如权利要求1所述的一种利用农林废弃物制作生态浮床的方法，其特征在于，所述步骤S1.3中，加压温度为100-120摄氏度，加压时间为30-50秒，形成浮板单元的厚度为0.1米。
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