CN114671484B - 一种悬浮式水产养殖生物修复浮床 - Google Patents

Abstract

本发明属于污水处理领域，尤其涉及一种悬浮式水产养殖生物修复浮床，它包括浮箱、滑块A、滑块B、扇贝笼机构、拉绳A、拉绳B、定位锚，其中可减小水流冲击的浮箱的底部沿与水流平行的方向相向或相背滑动有两个滑块A，两个滑块A下方安装有通过变形减小急流冲击的扇贝笼机构；当暴雨发生时，本发明在急流冲击下会自动减小其对流动水体的阻力，减小急流对本发明中扇贝笼机构的冲击和定位帽在急流冲击下承受的拉力，避免定位锚因扇贝笼机构中与浮箱连接的拉绳A或拉绳B因河道水体流速激增而断裂发生丢失，保证本发明在暴雨发生时不会因承受流速激增的水体的冲击而发生损坏。

Description

一种悬浮式水产养殖生物修复浮床

技术领域

本发明属于污水处理领域，尤其涉及一种悬浮式水产养殖生物修复浮床。

背景技术

随着生活质量的提高，环保要求也在提高，河道修复已经成为改善城市、乡村生态面貌的主要因素之一。河道本身通过沉水植物、底泥微生物等具备了显著的自我修复功能，但是一般河道自净能力较弱，净化速度较慢，环境容量较小，当有污染源汇入后很容易造成河道污染。

基于该问题，本行业内提出了大量的生态修复工艺，其中生态浮盆安装快捷、维护方便、外观美观，是目前应用最多的工艺，但是该工艺主要采用植物修复，该技术受季节、温度、水质等影响极大，且修复效果缓慢，后续会产生收割植物的二次垃圾。

基于此，基于生物修复的生态浮盆也应用而生，通过利用螺蛳、扇贝等水产生物净化水体，该方法净化效率相比植物修复生态浮盆有显著的提升，但是生物修复点位小，作用面积小，对于河道流速较快的水体，很难全面作用到。基于此，本专利耦合吸附工艺与生物修复工艺，通过吸附剂将水体中的污染物快速吸附，吸附在表面的污染物逐步通过生物修复工艺转化。

当有暴雨发生时，河道水流加快，修复浮床浮床极易因急流冲击而被损坏或者修复浮床的定位锚因修复浮床在急流强劲冲击作用下被拉断而丢失。

本发明设计一种悬浮式水产养殖生物修复浮床解决如上问题。

发明内容

为解决现有技术中的所述缺陷，本发明公开一种悬浮式水产养殖生物修复浮床，它是采用以下技术方案来实现的。

一种悬浮式水产养殖生物修复浮床，它包括浮箱、滑块A、滑块B、扇贝笼机构、拉绳A、拉绳B、定位锚，其中可减小水流冲击的浮箱的底部沿与水流平行的方向相向或相背滑动有两个滑块A，两个滑块A下方安装有通过变形减小急流冲击的扇贝笼机构；浮箱底部相向或相背滑动有两个与滑块A形成菱形的滑块B；每个滑块B均通过驱动其运动的拉绳A及驱动扇贝笼机构变形的拉绳B与定位锚连接。

所述扇贝笼机构包括隔层机构、笼网、吸附滤料、水产生物，其中若干层可变形隔层机构外套装有一体笼网，笼网中任意相邻两个隔层机构之间的空间内均放置有吸附滤料和水产生物。

所述隔层机构包括连杆、铰接销、板簧、盛放网，其中四个连杆通过铰接销首尾铰接成减小水流冲击的菱形并对称安装有两个对菱形变形复位的板簧；四个连杆之间安装有用来放置吸附滤料及水产生物的盛放网。

优选的，所述滑块A上安装有梯形导块A，梯形导块A滑动于浮箱底部的梯形导槽A内；安装于滑块B的梯形导块B滑动于浮箱底部的梯形导槽B内。

优选的，所述浮箱的俯视形状为水滴状；两个滑块A位于浮箱的竖直对称面；顶端隔层机构中两个相对的实心铰接销与两个滑块A一一对应连接；底端隔层机构中两个相对的实心铰接销上分别安装有导套；通过导环A固连的两个同轴线滑杆分别滑动于两个导套内，每个滑杆末端均具有限制其滑动幅度的限位端；安装于浮箱底部的导环B位于由滑块A和滑块B形成的菱形的中心处；位于滑块B内侧的拉绳A依次穿过导环B、隔层机构的盛放网及导环A与定位锚连接；位于滑块B外侧的两个拉绳B分别依次穿过每个隔层机构中相对的两个中空铰接销及导环A与定位锚连接。

优选的，浮箱通过浮力将扇贝笼机构挂载起来。定位锚用于将浮箱及扇贝笼机构固定在河道固定区域，避免浮箱在风和水流的作用下丢失。

优选的，所述的吸附滤料基底为传统的火山石滤料，该滤料具有极大的吸附作用和生物兼容力，可以快速吸附各类大颗粒污染物，并给水产生物提供休憩场地，特别是螺科动物特别喜好吸附在火山石表面，从而为加大滤料与生物修复之间的传递速率。

但是火山石对于磷、氮等无机污染物吸附能力不强，因此本专利对火山石进行修复改性，使其具备高效的磷、氮吸附能力。

所述吸附滤料具体制备方法如下步骤：

步骤1，配置浓度为1.5~4.5 mo/L的亚铁溶液，所述的亚铁包括但不限于硫酸亚铁、氯化亚铁；

步骤2，将成品火山石直接浸没在步骤1配置的亚铁溶液中2-10小时；

步骤3，将火山石取出干燥，而后放置于1~2 mol/L的蔗糖溶液中，浸没0.1-1分钟；

步骤4，将火山石取出干燥，在500-600摄氏度煅烧10-30分钟，得到所述的吸附滤料。

优选的，吸附滤料的投加量为笼网体积的1/3~1/5，投加量过多会导致扇贝笼机构过重，导致浮箱无法承载，投加量过少会导致吸附滤料对水体中污染物的吸附效果及总量不足，降低整体净化效率。

优选的，所述的水产生物可以为扇贝科、蚌科、蚬科、螺科中的一种或多种组合，进一步优选当地的优势水产生物。

优选的，根据水体流动及污染物浓度不同，一套悬浮式水产养殖生物修复浮床的作用水体面积为5-10平米，当水体流速较快或污染物浓度较高时，作用面积较小，当水体流速较慢且污染物浓度较低时，作用面积较大。当水域面积较大时采用多套并联使用。

所述一种悬浮式水产养殖生物修复浮床的使用方法：1、浮箱和扇贝笼机构投入河道水体中，并用定位锚锚将该其固定在稳定位置；2、在扇贝笼机构中被隔层机构分隔的每个空间内投入吸附滤料；3、在扇贝笼机构中被隔层机构分隔的每个空间内投入水产生物苗；4、根据水产生物生长周期，定期取出1/3~1/2的水产生物，再投入新的水产生物苗；5、吸附滤料使用周期为0.5~1年，当达到使用寿命后，取出滤料在500-600摄氏度煅烧10-30分钟，而后再通过吸附滤料具体制备方法再次修饰改性。

相对于传统的水体生物修复浮床，本发明利用扇贝笼机构每层中吸附滤料及水产生物对流动的水体进行有效修复净化，不会产生后续的二次垃圾，无环境风险，且水产生物可以产生二次收益。本发明中的吸附滤料对流动水体中的污染物进行有效充分吸附，从而有效增大本发明对流动水体的修复点位和作用面积，吸附于吸附滤料上的污染物可以被扇贝笼机构中的水产生物进行充分快速有效的吸收，提高流动水体的净化效率。

当暴雨发生时，本发明在急流冲击下会自动减小其对流动水体的阻力，减小急流对本发明中扇贝笼机构的冲击和定位帽在急流冲击下承受的拉力，避免定位锚因扇贝笼机构中与浮箱连接的拉绳A或拉绳B因河道水体流速激增而断裂发生丢失，保证本发明在暴雨发生时不会因承受流速激增的水体的冲击而发生损坏。

本发明操作简单方便，无需安装，直接投入河道即可。本发明结构简单，具有较好的使用效果。

附图说明

图1是本发明及其两个视角的整体剖面示意图。

图2是浮箱、两个滑块B、两个拉绳B、两个拉绳A及扇贝笼机构剖面示意图。

图3是扇贝笼机构中隔层机构与两个拉绳B及两个拉绳A配合剖面示意图。

图4是浮箱、两个滑块A及扇贝笼机构配合剖面示意图。

图5是扇贝笼机构中隔层机构与拉绳A配合剖面示意图。

图6是隔层机构示意图。

图7是浮箱示意图。

图中标号名称：1、浮箱；2、梯形导槽A；3、梯形导槽B；4、滑块A；5、梯形导块A；6、滑块B；7、梯形导块B；8、隔层机构；9、连杆；10、铰接销；11、板簧；12、盛放网；13、笼网；14、导套；15、滑杆；16、限位端；17、导环A；18、拉绳A；19、导环B；21、拉绳B；22、定位锚；23、吸附滤料；24、水产生物；25、扇贝笼机构。

具体实施方式

附图均为本发明实施的示意图，以便于理解结构运行原理。具体产品结构及比例尺寸根据使用环境结合常规技术确定即可。

如图1、2所示，它包括浮箱1、滑块A4、滑块B6、扇贝笼机构25、拉绳A18、拉绳B21、定位锚22，其中如图1、4所示，可减小水流冲击的浮箱1的底部沿与水流平行的方向相向或相背滑动有两个滑块A4，两个滑块A4下方安装有通过变形减小急流冲击的扇贝笼机构25；如图1、2所示，浮箱1底部相向或相背滑动有两个与滑块A4形成菱形的滑块B6；每个滑块B6均通过驱动其运动的拉绳A18及驱动扇贝笼机构25变形的拉绳B21与定位锚22连接。

如图1、5所示，所述扇贝笼机构25包括隔层机构8、笼网13、吸附滤料23、水产生物24，其中若干层可变形隔层机构8外套装有一体笼网13，笼网13中任意相邻两个隔层机构8之间的空间内均放置有吸附滤料23和水产生物24。

如图6所示，所述隔层机构8包括连杆9、铰接销10、板簧11、盛放网12，其中四个连杆9通过铰接销10首尾铰接成减小水流冲击的菱形并对称安装有两个对菱形变形复位的板簧11；四个连杆9之间安装有用来放置吸附滤料23及水产生物24的盛放网12。

如图4、7所示，所述滑块A4上安装有梯形导块A5，梯形导块A5滑动于浮箱1底部的梯形导槽A2内；如图2、7所示，安装于滑块B6的梯形导块B7滑动于浮箱1底部的梯形导槽B3内。

如图1、4、7所示，所述浮箱1的俯视形状为水滴状；两个滑块A4位于浮箱1的竖直对称面；顶端隔层机构8中两个相对的实心铰接销10与两个滑块A4一一对应连接；如图3、5所示，底端隔层机构8中两个相对的实心铰接销10上分别安装有导套14；通过导环A17固连的两个同轴线滑杆15分别滑动于两个导套14内，每个滑杆15末端均具有限制其滑动幅度的限位端16；如图2、3、4所示，安装于浮箱1底部的导环B19位于由滑块A4和滑块B6形成的菱形的中心处；位于滑块B6内侧的拉绳A18依次穿过导环B19、隔层机构8的盛放网12及导环A17与定位锚22连接；位于滑块B6外侧的两个拉绳B21分别依次穿过每个隔层机构8中相对的两个中空铰接销10及导环A17与定位锚22连接。

如图1所示，浮箱1通过浮力将扇贝笼机构25挂载起来。定位锚22用于将浮箱1及扇贝笼机构25固定在河道固定区域，避免浮箱1在风和水流的作用下丢失。

如图1所示，所述的吸附滤料23基底为传统的火山石滤料，该滤料具有极大的吸附作用和生物兼容力，可以快速吸附各类大颗粒污染物，并给水产生物24提供休憩场地，特别是螺科动物特别喜好吸附在火山石表面，从而为加大滤料与生物修复之间的传递速率。

但是火山石对于磷、氮等无机污染物吸附能力不强，因此本专利对火山石进行修复改性，使其具备高效的磷、氮吸附能力。

所述吸附滤料23具体制备方法如下步骤：

步骤1，配置浓度为1.5~4.5 mo/L的亚铁溶液，所述的亚铁包括但不限于硫酸亚铁、氯化亚铁；

步骤2，将成品火山石直接浸没在步骤1配置的亚铁溶液中2-10小时；

步骤3，将火山石取出干燥，而后放置于1~2 mol/L的蔗糖溶液中，浸没0.1-1分钟；

步骤4，将火山石取出干燥，在500-600摄氏度煅烧10-30分钟，得到所述的吸附滤料23。

如图1所示，吸附滤料23的投加量为笼网13体积的1/3~1/5，投加量过多会导致扇贝笼机构25过重，导致浮箱1无法承载，投加量过少会导致吸附滤料23对水体中污染物的吸附效果及总量不足，降低整体净化效率。

如图1所示，所述的水产生物24可以为扇贝科、蚌科、蚬科、螺科中的一种或多种组合，进一步优选当地的优势水产生物24。

如图1所示，根据水体流动及污染物浓度不同，一套悬浮式水产养殖生物修复浮床的作用水体面积为5-10平米，当水体流速较快或污染物浓度较高时，作用面积较小，当水体流速较慢且污染物浓度较低时，作用面积较大。当水域面积较大时采用多套并联使用。

所述一种悬浮式水产养殖生物修复浮床的使用方法：1、浮箱1和扇贝笼机构25投入河道水体中，并用定位锚22锚将该其固定在稳定位置；2、在扇贝笼机构25中被隔层机构8分隔的每个空间内投入吸附滤料23；3、在扇贝笼机构25中被隔层机构8分隔的每个空间内投入水产生物24苗；4、根据水产生物24生长周期，定期取出1/3~1/2的水产生物24，再投入新的水产生物24苗；5、吸附滤料23使用周期为0.5~1年，当达到使用寿命后，取出滤料在500-600摄氏度煅烧10-30分钟，而后再通过吸附滤料23具体制备方法再次修饰改性。

本发明的主要作用原理为：

1、水产生物24生产繁殖过程中，吞食水体中的藻类、浮游生物、悬浮物、有机物等污染物，从而净化水体水质，提高澄清度。

2、水产生物24吸收污染物总量虽然较多，但是吸附速率非常慢，且仅能吸收附近少量区域，作用面积小。因此与吸附滤料23耦合后，当河水流经吸附滤料23后，吸附滤料23可以快速吸附水体中各类污染物（有机物、氮、磷等），吸附在表面的污染物逐步释放给水产生物24，被水产生物24吞食，使得吸附滤料23能够持续吸附水体污染物。

3、吸附滤料23具有非常优异的生物兼容性，非常适合作为水产生物24的栖息场所。

4、因吸附滤料23的生物兼容性，也非常容易在吸附滤料23表面形成微生物膜，该微生物膜可以为在吸附污染物繁殖的基础上，也可作为水产生物24的食物。

通过如下步骤将本发明投入河道：

1、将本发明投入河道水体中，并用定位锚22将该本发明固定在稳定位置。

2、在扇贝笼中被隔层机构8分隔的全部空间内均投入吸附滤料23。

3、在扇贝笼中被隔层机构8分隔的全部空间内均投入水产生物24苗。

本发明投入河道水体5、10、15天后，试验水体的水质有显著的提升效果，从劣V类水质提升到IV类，详见下表。

表1 生态浮盆处理效果

	0天	5天	10天	15天
					COD<sub>Mn</sub>	14.6	11.7	10.2	8.9
氨氮	2.2	1.54	1.23	1.16
					总磷	0.49	0.35	0.28	0.21
溶解氧	2.2	2.7	3.0	3.5

本发明投入河道水体并通过定位锚22实现位置定位后，因导环B19位于浮箱1粗端中心轴线且浮箱1的重心偏离其粗端中心线并靠近其细端，所以浮箱1在水流作用下保持固定位置，水流由浮箱1的粗端向其细端流动且浮箱1对水流的阻力较小，水流在浮箱1的细端不会形成涡流，两个滑块A4所在的直线与水流平行，两个滑块B6的连线与水流垂直。

如果河道水体处于正常流速，那么，扇贝笼机构25在两个滑块B6作用下而不会在水流冲击下与浮箱1发生相对于运动，扇贝笼机构25中的隔层机构8中的板簧11处于压缩状态，两个拉绳B21和两个拉绳A18均处于绷紧状态，两个滑块B6之间的间距小于隔层机构8中两个中空铰接销10的间距。

当暴雨发生时，河道内的水体流速激增，浮箱1在急流冲击下与定位锚22产生相对于位移，拉绳A18和拉绳B21均同步被拉动，定位锚22通过两个拉绳B21拉动两个滑块B6相向滑动，两个拉绳A18被同步拉动，同时，两个滑块B6同时通过相应拉绳A18将每个隔层机构8中的两个中空铰接销10相向运动，使得每个隔层机构8中的四个连杆9发生摆动，隔层机构8中的四个连杆9中中空铰接销10所在的夹角增大，两个实心铰接销10所在的夹角减小，隔层机构8带动外侧的笼网13进行自适应形变，使得扇贝笼机构25迎向水流的夹角减小，从而使得扇贝笼机构25对急流的阻力有效减小，每个隔层机构8中的两个板簧11被进一步压缩，顶端隔层机构8中的两个实心铰接销10带动两个滑块A4相背滑动。

扇贝笼机构25在急流冲击下的变形有效减小其对水流形成的阻力，有效避免扇贝笼机构25在暴雨急流冲击下发生损坏，同时避免定位锚22因拉绳A18和拉绳B21在急流冲击下发生断裂而丢失。

当暴雨过后，随着水体流速逐渐减小，扇贝笼机构25在其内各个隔层机构8中的板簧11复位作用下恢复原状，两个滑块A4和两个滑块B6随之在浮箱1上回滑复位。

综上所述，本发明的有益效果为：本发明利用扇贝笼机构25每层中吸附滤料23及水产生物24对流动的水体进行有效修复净化，不会产生后续的二次垃圾，无环境风险，且水产生物24可以产生二次收益。本发明中的吸附滤料23对流动水体中的污染物进行有效充分吸附，从而有效增大本发明对流动水体的修复点位和作用面积，吸附于吸附滤料23上的污染物可以被扇贝笼机构25中的水产生物24进行充分快速有效的吸收，提高流动水体的净化效率。

当暴雨发生时，本发明在急流冲击下会自动减小其对流动水体的阻力，减小急流对本发明中扇贝笼机构25的冲击和定位帽在急流冲击下承受的拉力，避免定位锚22因扇贝笼机构25中与浮箱1连接的拉绳A18或拉绳B21因河道水体流速激增而断裂发生丢失，保证本发明在暴雨发生时不会因承受流速激增的水体的冲击而发生损坏。

本发明操作简单方便，无需安装，直接投入河道即可。

Claims (6)

1.一种悬浮式水产养殖生物修复浮床，其特征在于：包括浮箱、滑块A、滑块B、扇贝笼机构、拉绳A、拉绳B、定位锚，其中可减小水流冲击的浮箱的底部沿与水流平行的方向相向或相背滑动有两个滑块A，两个滑块A下方安装有通过变形减小急流冲击的扇贝笼机构；浮箱底部相向或相背滑动有两个与滑块A形成菱形的滑块B；每个滑块B均通过驱动其运动的拉绳A及驱动扇贝笼机构变形的拉绳B与定位锚连接；

所述扇贝笼机构包括隔层机构、笼网、吸附滤料、水产生物，其中若干层可变形隔层机构外套装有一体笼网，笼网中任意相邻两个隔层机构之间的空间内均放置有吸附滤料和水产生物；

所述隔层机构包括连杆、铰接销、板簧、盛放网，其中四个连杆通过铰接销首尾铰接成减小水流冲击的菱形并对称安装有两个对菱形变形复位的板簧；四个连杆之间安装有用来放置吸附滤料及水产生物的盛放网；

所述浮箱的俯视形状为水滴状；两个滑块A位于浮箱的竖直对称面；顶端隔层机构中两个相对的实心铰接销与两个滑块A一一对应连接；底端隔层机构中两个相对的实心铰接销上分别安装有导套；通过导环A固连的两个同轴线滑杆分别滑动于两个导套内，每个滑杆末端均具有限制其滑动幅度的限位端；安装于浮箱底部的导环B位于由滑块A和滑块B形成的菱形的中心处；位于滑块B内侧的拉绳A依次穿过导环B、隔层机构的盛放网及导环A与定位锚连接；位于滑块B外侧的两个拉绳B分别依次穿过每个隔层机构中相对的两个中空铰接销及导环A与定位锚连接；

所述滑块A上安装有梯形导块A，梯形导块A滑动于浮箱底部的梯形导槽A内；安装于滑块B的梯形导块B滑动于浮箱底部的梯形导槽B内。

2.根据权利要求1所述的一种悬浮式水产养殖生物修复浮床，其特征在于：所述吸附滤料具体制备方法如下：

步骤1，配置浓度为1.5~4.5 mo/L的亚铁溶液，所述的亚铁包括但不限于硫酸亚铁、氯化亚铁；

步骤2，将成品火山石直接浸没在步骤1配置的亚铁溶液中2-10小时；

步骤3，将火山石取出干燥，而后放置于1~2 mol/L的蔗糖溶液中，浸没0.1-1分钟；

步骤4，将火山石取出干燥，在500-600摄氏度煅烧10-30分钟，得到所述的吸附滤料。

3.根据权利要求1所述的一种悬浮式水产养殖生物修复浮床，其特征在于：所述吸附滤料的投加量为笼网体积的1/3~1/5。

4.根据权利要求1所述的一种悬浮式水产养殖生物修复浮床，其特征在于：所述的水产生物为扇贝科、蚌科、蚬科、螺科中的一种或多种组合。

5.根据权利要求1所述的一种悬浮式水产养殖生物修复浮床，其特征在于：单套所述悬浮式水产养殖生物修复浮床的作用水体面积为5-10平米，当水域面积较大时采用多套并联使用。

6.权利要求2所述的一种悬浮式水产养殖生物修复浮床的使用方法，其特征在于：步骤1、浮箱和扇贝笼机构投入河道水体中，并用定位锚将其固定在稳定位置；步骤2、在扇贝笼机构中被隔层机构分隔的每个空间内投入吸附滤料；步骤3、在扇贝笼机构中被隔层机构分隔的每个空间内投入水产生物苗；步骤4、根据水产生物生长周期，定期取出1/3~1/2的水产生物，再投入新的水产生物苗；步骤5、吸附滤料使用周期为0.5~1年，当达到使用寿命后，取出滤料在500-600摄氏度煅烧10-30分钟，而后再通过吸附滤料具体制备方法再次修饰改性。

Images