CN115028270A

CN115028270A - 一种适用于雨源型生态受损河道生态修复浮床及应用

Info

Publication number: CN115028270A
Application number: CN202210733143.8A
Authority: CN
Inventors: 刘洋; 陈鸿芳; 张帆; 李芳玲; 韩琦; 杨娜; 余波平; 林武; 王小江; 王伟绵; 曾勇辉; 戴知广
Original assignee: SHENZHEN ACADEMY OF ENVIRONMENTAL SCIENCES
Current assignee: SHENZHEN ACADEMY OF ENVIRONMENTAL SCIENCES
Priority date: 2022-06-27
Filing date: 2022-06-27
Publication date: 2022-09-09

Abstract

本发明公开了一种用于雨源型生态受损河流水质净化及生态修复浮床及应用，其构建包括生态浮床连接块、水生植物种植篮、生物填料模块、仿根生物膜载体、固定及链接件等部分。所述的生态浮床平铺于河道表面，伴随河道水位变化可快速自由起落，抗雨洪水力冲击；所述生态浮床通过浮床连接块组合拼装；所述植物种植篮内置入生态浮体内，并于其上栽种抗水力冲击负荷的水生植物；所述生物填料模块内采用吸附型水质净化填料，生物填料模块下端悬挂仿根生物膜载体，通过对生物的高度富集形成梯级变化。本发明的生态浮床系统，不仅可修复河道，同时，各模块耦合富集微生物，为水生生物提供良好的栖息环境和繁殖场所，实现对雨源型河流的水质净化及受损生态的修复。

Description

一种适用于雨源型生态受损河道生态修复浮床及应用

技术领域

本发明属于河流水质净化及生态修复领域，具体涉及一种用于雨源型生态受损河流水质净化及生态修复浮床及应用。

背景技术

雨源型城市河流缺乏自然生态基流，受雨洪冲击致使水位暴涨暴落，河流生境受损，生态系统遭受破坏，水环境质量下降显著。雨水冲刷地表产生的径流污染随雨水排入河道，引起河道水体及底泥中氮、磷等营养盐大量累积，在河道生态基流匮乏及水体净化微生物遭到冲击破坏的情况下，藻类等初级生产者大量增殖，水体溶解氧下降，最终导致鱼类及其他水生生物大量死亡。

为提高雨源型生态受损河流抗冲击能力、自净能力及生态恢复能力，本发明依据雨源型河流河床和水环境特征，构建适用于雨源型生态受损河流应用场景，强化水质净化效果，优化水生生物栖息地，达到稳定河流生态系统的目的。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于雨源型生态受损河流水质净化及生态修复浮床。

为实现上述功能，本发明通过以下技术方案来实现：

一种用于雨源型生态受损河流水质净化及生态修复浮床，其特征在于，包括生态浮床连接块、水生植物种植篮、生物填料模块、仿根生物膜载体，以及连接各部分固定及链接件，其中，上层为生态浮床连接块，水生植物种植篮内嵌于生态浮床连接块内，中层为生物填料模块，生物填料模块底部悬挂仿根生物膜载体。

可选的，生态浮床连接块采用HDPE板，形状为方形或三角形，因地制宜的在河道局部适宜水面布设，降低雨水冲击影响及对河道坡岸的冲刷强度，对于河床基底和河流坡岸起到良好的保护作用。

可选的，根据浮岛河道放置位置进行拼接组合，靠河岸放置时，拼接组合成梯形体；靠河中心放置时拼接组合成船型，顺流放置，形成不阻水的水流形态，抗雨洪水力冲击，同时不影响河道行洪。

可选的，种植篮内采用生物陶粒填料，植物种植篮表面用绿色PVC网板分隔；种植篮内栽种挺水植物，选自香根草、风车草、美人蕉、水葱、狐尾藻中的一种或者多种。

可选的，中层采用生物填料模块，生物填料堆积密度小，为防止暴雨时河水冲刷流失，将模块顶面以HDPE板及内嵌种植篮封闭，模块四周及底部为PVC穿孔板。

可选的，中层生物填料模块边线采用角钢框架，固定生物填料模块和种植篮。

可选的，中层生物填料模块填料采用活性氧化铝海绵铁填料与多孔生物填料中的一种或者多种，多种时进行混合，多孔生物填料为陶粒、沸石、火山岩中一种或者多种。其中，可选的，活性氧化铝海绵铁填料粒径为8-16mm，多孔生物填料，粒径为16-32mm。

可选的，活性氧化铝海绵铁填料提高载体的吸附脱氮和除磷能力，形成吸附-硝化层、厌氧-反硝化层以及除磷反应层、生态吸附层，使污染物自然、有序的进行渗透、吸附、分解、转化，达到河水净化的目的。

可选的，多孔生物填料构建生物巢穴，为水生生物和微生物提供了一个健康的生长栖息地，构建适宜生物生长繁殖的生态系统，在微生物和水生生物的协同作用下，使污染物得到较好降解。

可选的，植物种植篮内嵌于HDPE板内，种植篮内采用生物陶粒填料，生物陶粒采用粉煤灰、给水厂污泥、牡蛎壳中的一种或者多种，合理配比制备。

可选的，植物种植篮表面用绿色PVC网板分隔，利用种植基质使栽培基质的透水性、透气性等达到最适宜植物生长的状态。

可选的，种植篮内可栽种低矮品种的挺水植物，如香根草、风车草、美人蕉、水葱等，也适于栽种沉水植物狐尾藻中的一种或者多种。

可选的，采用沉水植物狐尾藻，植物根、茎、叶、脉吸附氧化作用下，大部分被矿化成惰性状态的磷酸钙贮存，其余部分通过光合同化为水草本身的有机活性物质状态，从而使磷从水体中去除，对总磷的去除效果较好。

可选的，水生植物及其根系，除了能够吸收水中的有机质外，还能给水中输送充足的氧气，为各种生物、微生物提供适合栖息、附着、繁衍的空间，在水生植物、动物和微生物的吸收、摄食、吸附、分解等功能的共同作用下，使水体污染得以修复，并形成一个良好的自然生态平衡环境。

可选的，生物填料模块底部悬挂仿根生物填料，模拟植物根系，为微生物提供大面积的附着载体，同时使水流沿着设计的流路和运动方式流动，增强了系统对污染物的吸附降解能力，有利于水质、底质的恢复，为实现水生生物的多样性水平创造了良好条件。

可选的，生态浮床边线采用角钢框架，固定各模块和种植篮；生态修复浮床下层框架与固定于河道底部的固定桩通过绳索连接。

综上所述，本发明相对于现有技术的有益技术效果包括：

为提高雨源型生态受损河流抗冲击能力、自净能力及生态恢复能力，依据雨源型河流河床和水环境特征，构建适用于雨源型生态受损河流应用场景，强化水质净化效果，优化水生生物栖息地，达到稳定河流生态系统的目的。

本发明所述的生态浮床平铺于河道表面，伴随河道水位变化可快速自由起落，抗雨洪水力冲击；所述生态浮床通过浮床连接块组合拼装；所述植物种植篮内置入生态浮体内，并于其上栽种抗水力冲击负荷的水生植物；所述生物填料模块内采用吸附型水质净化填料，生物填料模块下端悬挂仿根生物膜载体，通过对生物的高度富集形成梯级变化。

本发明充分利用雨源型河道岸边生态空间搭建可抗暴雨冲击的生态浮床系统，不仅通过种植篮固定多种水生植物修复河道，同时在生态浮床模块载体中加入具有持续水质净化效果的生物填料，以及在模块下端悬挂仿根生物膜载体，通过吸附型水质净化填料、仿根生物膜载体及水生植物根系三者耦合富集微生物，同时为水生生物提供良好的栖息环境和繁殖场所，实现对雨源型河流的水质净化及受损生态的修复。

附图说明

附图1为生态浮床立面图；

附图2为生物浮床上层植物及下层生物膜载体平面图；

附图3为生态浮床平面搭接图；

附图4为生物填料模块连接立体图；

附图5为生态浮床生物填料剖面图。

附图中：1——定植篮，2——上层HDPE浮板，3——生物填料模块，

4——仿根生物膜载体，5——PVC固定网板，6——生物陶粒，

7——链条及连接索具，8——固定桩，9——填料模块框架，

10——连接板，11——植物，12——螺栓，13——穿孔网板，

14——活性氧化铝海绵铁填料，15——多孔生物填料。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步详细说明。

实施例1一种用于雨源型生态受损河流水质净化及生态修复浮床

具体参照图1-图5。

生态浮床为多层结构，从上至下依次为生态浮床连接块2及植物种植篮1、生物填料模块3、仿根生物膜载体4、固定及链接件7等部分组成。

其中，上层为生态浮床连接块，水生植物种植篮内嵌于生态浮床连接块内，中层为生物填料模块，生物填料模块底部悬挂仿根生物膜载体。

具体地，生态浮床连接块2采用厚度100mm HDPE浮板，单块形状为方形或三角形，浮板边长1m*1m，预留连接孔，通过铰链螺栓12将不同形状的HDPE浮板拼装，沿水流方向端头用三角形拼接头尾，形成近流线型水流形态，从结构上减弱雨洪水力冲击。

生态浮床连接块2浮板下端为生物填料模块3，将模块3顶面以HDPE板2及内嵌种植篮1封闭，四周及底部以孔径为

PVC穿孔板13封闭，防止生物填料14、15被水流冲刷流失。

生态浮床的表层浮板2和生物填料模块3四周框架9采用角钢∠50*50*3固定。

生态浮床的生物填料模块3中采用活性氧化铝海绵铁填料14与多孔生物填料15混合填充，填料14粒径为8-16mm，填料15优选陶粒、沸石、火山岩，粒径为16-32mm，填料14、15填充比例为1:1～1:3。

生态浮床植物种植篮1内嵌于连接块2HDPE板内，种植篮1为圆柱形，直径200mm，高100mm，内部以生物陶粒6作为种植基质，生物陶粒6为粉煤灰、给水厂污泥、牡蛎壳配比制备。生物陶粒6对植物进行固定保护，使植物根系穿过填料空隙深入水体。

生态浮床植物种植篮1内栽种环境适应能力强、根状茎及根系发达且低矮品种的挺水植物11，如香根草、风车草、美人蕉、水葱等，也适于栽种沉水植物11狐尾藻，植物种植篮1表面用绿色PVC网板5分隔，使栽培基质的透水性、透气性达到最适宜植物生长的状态。根据植物11生长状态，每年收割1-2次，枯萎枝叶定期清理，防止植物11枯枝落叶有机体返回水体。

生态浮床中层生物填料模块3底部悬挂仿根生物填料4，丙纶材质，单根长度根据河道常水位深度确定，一般为0.3-0.6m，悬挂间距150mm。仿根生物填料4为微生物提供大面积的附着载体，挂膜量20-30g/L，结构紧密，抗水流冲击能力强，填料强度高。

生态浮床下层框架9与固定于河道底部的固定桩8通过绳索7连接，固定桩8采用工字钢钢板桩，顶部开孔

实施例2

在本专利的一个实施例中，河道长约100m，平均宽度6m，深约1.2m，水流流速平均为0.1m/s，浮床占河道水面面积20％。浮床上栽种美人蕉、风车草2种植物，浮床填料采用氧化铝海绵铁和火山岩组合填料，填料粒径为8-16mm，填料14、15填充比例为1:2。

河道进水NH₄ ⁺-N浓度为1.42mg/L，出水NH₄ ⁺-N浓度为1.11mg/L，浮床对NH₄ ⁺-N平均去除率可达21.6％左右；河道进水TP浓度为0.31mg/L，出水TP浓度为0.20mg/L，对TP平均去除率可达到35％左右，河水经生态浮床净化后水质得到一定程度的提升。在暴雨水力冲击下，浮床伴随河道水位变化可快速自由起落，抗雨洪水力冲击，为水生生物提供避难场所。

生态浮床组成的生态系统，在植物和生物填料协同作用下，形成硝化反硝化、除磷反应层、生态吸附层，增强环境微生物群落功能，使水体污染得以修复；同时植物根系与仿根及多孔填料结合构建生物巢穴，为水生生物提供了生长栖息地，构建适宜生物生长繁殖的生态系统，在水生植物、动物和微生物的吸收、摄食、吸附、分解等功能的共同作用下，使生态系统趋于稳定，形成自然生态平衡环境。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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

1.一种用于雨源型生态受损河流水质净化及生态修复浮床，其特征在于，包括生态浮床连接块、水生植物种植篮、生物填料模块、仿根生物膜载体，以及连接各部分固定及链接件，其中，上层为生态浮床连接块，水生植物种植篮内嵌于生态浮床连接块内，中层为生物填料模块，生物填料模块底部悬挂仿根生物膜载体。

2.如权利要求1所述的一种用于雨源型生态受损河流水质净化及生态修复浮床，其特征在于，生态浮床连接块采用HDPE板，形状为方形或三角形。

3.如权利要求1或2所述的一种用于雨源型生态受损河流水质净化及生态修复浮床，其特征在于，生态浮床连接块靠河岸放置时，拼接组合成梯形体；生态浮床连接块靠河中心放置时拼接组合成船型，顺流放置。

4.如权利要求1所述的一种用于雨源型生态受损河流水质净化及生态修复浮床，其特征在于，种植篮内采用生物陶粒填料，植物种植篮表面用绿色PVC网板分隔；种植篮内栽种挺水植物，选自香根草、风车草、美人蕉、水葱、狐尾藻中的一种或者多种。

5.如权利要求1所述的一种用于雨源型生态受损河流水质净化及生态修复浮床，其特征在于，生物填料模块顶面以HDPE板及内嵌种植篮封闭，模块四周及底部为PVC穿孔板；生物填料为氧化铝海绵铁填料和多孔生物填料中的一种或者多种，活性氧化铝海绵铁填料粒径为8-16mm，多孔生物填料，粒径为16-32mm。

6.如权利要求4所述的一种用于雨源型生态受损河流水质净化及生态修复浮床，其特征在于，多孔生物填料为陶粒、沸石、火山岩中一种或者多种。

7.如权利要求1所述的一种用于雨源型生态受损河流水质净化及生态修复浮床，其特征在于，生物填料模块底部悬挂仿根生物填料，挂膜量20-30g/L，模拟植物根系结构。

8.如权利要求1所述的一种用于雨源型生态受损河流水质净化及生态修复浮床，其特征在于，生态浮床边线采用角钢框架，固定各模块和种植篮。

9.如权利要求1所述的一种用于雨源型生态受损河流水质净化及生态修复浮床，其特征在于，生态浮床下层框架与固定于河道底部的固定桩通过绳索连接。