CN115745184A - 一种缓流水体污染的生态修复装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及水体治理技术的领域，公开了一种缓流水体污染的生态修复装置及方法，缓流水体污染的生态修复装置包括种植箱、浮板、泵送组件和供电组件，浮板与种植箱固定连接，种植箱用于容纳滤料、土壤和挺水植物的种子，种植箱的一端设为开口端，种植箱的各个箱壁均沿厚度方向贯通开设有透水孔，泵送组件包括漏斗和水泵，供电组件用于为水泵供电，水泵固定设置在种植箱的一侧，漏斗设置于种植箱与水泵之间，漏斗的一端与种植箱的外壁贴合并固定连接，漏斗的另一端与水泵的进水端口连通。本申请的生态修复装置在水体中氮磷污染物相对较少的条件下实现了氮磷污染物的截留和富集，有利于挺水植物充分生长，有助于提高生态修复的效率。

Description

一种缓流水体污染的生态修复装置及方法

技术领域

本申请涉及水体治理技术的领域，特别是涉及一种缓流水体污染的生态修复装置及方法。

背景技术

我国的河流湖泊众多，河流湖泊是重要的水资源，而近些年来由于废水排放、雨水冲刷淋溶、大气沉降等原因，河流湖泊中的氮磷污染物经常出现超标，氮磷污染物的积聚会导致蓝藻爆发，对生态系统造成严重损害。对于缓流水体而言，由于水流的流速相对较低，因此氮磷污染物难以自然消除。目前，行之有效的净化方式是在受到污染的缓流水体中种植水生植物。

相关技术中有一种缓流水体污染的生态修复装置，参照图1，缓流水体污染的生态修复装置包括种植箱1和浮板2，种植箱1的顶端设置为开口端5，种植箱1的箱壁上沿厚度方向贯通开设有多个透水孔7。当需要对缓流水体的污染进行治理时，操作者将土壤和挺水植物的种子装入种植箱1内，然后将种植箱1放置在缓流水体中，种植箱1在浮板2的作用下悬浮在水中。当缓流水体中的水渗入种植箱1后，种子在生长过程中吸收水中的氮磷，从而实现对水体的净化。

针对上述中的相关技术，发明人认为，相关技术中的生态修复装置虽然能够实现对水体的净化，但是挺水植物的根系发达，吸收氮磷污染物的能力较强，对氮磷污染物的需求量也较大。当需要使用相关技术中的生态修复装置对污染程度较轻的缓流水体进行生态修复时，一旦水体中的氮磷浓度不足以维持挺水植物充分生长的需求，就会导致挺水植物生长缓慢，对生态修复效率造成一定的限制。

发明内容

当需要使用相关技术中的生态修复装置对轻微污染的缓流水体进行生态修复时，一旦水体中的氮磷浓度不足以维持挺水植物充分生长的需求，就会导致挺水植物生长缓慢，对生态修复效率造成一定的限制。为了改善这一缺陷，本申请提供一种缓流水体污染的生态修复装置及方法。

第一方面，本申请提供一种缓流水体污染的生态修复装置，采用如下的技术方案得出：

一种缓流水体污染的生态修复装置，包括种植箱、浮板、泵送组件和供电组件，所述浮板与种植箱固定连接，所述种植箱用于容纳滤料、土壤和挺水植物的种子，所述种植箱的一端设为开口端，所述种植箱的箱壁沿厚度方向贯通开设有透水孔，所述泵送组件包括漏斗和水泵，所述供电组件用于为水泵供电，所述水泵固定设置在种植箱的一侧，所述漏斗设置于种植箱与水泵之间，所述漏斗的一端与种植箱的外壁贴合并固定连接，所述漏斗通过透水孔与种植箱连通，所述漏斗的另一端与水泵的进水端口连通。

通过上述技术方案，在本申请的生态修复装置中，供电组件为水泵供电，水泵通过漏斗对种植箱一侧的箱壁抽吸，种植箱内的水经过靠近漏斗一侧的透水孔进入漏斗，然后通过漏斗进入水泵，再被水泵输送到周围的水体中。在水泵抽吸的同时，周围水体中的水通过箱壁上其余的透水孔进入种植箱。在水体中的水经过种植箱的过程中，种植箱内的土壤和滤料对氮磷污染物进行拦截，从而增加了种植箱内的氮磷浓度。因此，在氮磷浓度相对较低的轻度污染水体中，通过本申请的生态修复装置的运行，也能够在种植箱内产生相对较高的氮磷浓度，为挺水植物的生长创造了更加有利的条件，有助于提高生态修复的效率。

作为优选：所述种植箱内设置有海绵层，所述海绵层与种植箱的内壁贴合。

通过上述技术方案，海绵层能够将土壤中的细小颗粒拦截在种植箱内，减少了土壤的流失，并且还使得土壤颗粒不容易在水泵中积累，减小了水泵堵塞的可能。另外，海绵层也能够对氮磷污染物进行吸附，减少了种植箱内的氮磷污染物在水流的作用下发生流失的可能，有利于维持适宜挺水植物生长的环境。

作为优选：所述泵送组件还包括导水管，所述导水管固定设置在水泵的一侧，所述导水管的一端与水泵的排水端口连通，所述导水管用于沿竖直方向将水输送至种植箱下方的水体中。

通过上述技术方案，在缓流水体中，靠近水面处的水中氧气含量相对较高，导水管能够将水泵抽出的水输送到缓流水体深处，实现了沿竖直方向的水交换，有助于提高缓流水体深处的氧含量，增强了缓流水体的自我净化能力。

作为优选：所述导水管远离水泵的一端固定连接有导流盒，所述导流盒与导水管连通，所述导流盒靠近水泵一侧的盒壁上贯通开设有多个排水孔。

通过上述技术方案，导流盒能够将离开导流管的水流向上方引导，减小了水流在水平方向产生的反作用力，增加了导流盒的稳定性，有助于减少种植箱的漂移。

作为优选：所述供电组件包括基座、环形气囊、防水导线和太阳能电池板，所述水泵通过第一缆绳与基座连接，所述环形气囊套设在基座的周缘，并与所述基座固定连接，所述太阳能电池板与基座固定连接，所述防水导线用于将太阳能电池板的电能输送给水泵。

通过上述技术方案，当需要对水泵供电时，太阳能电池板将光能转化为电能，再由防水导线将电能输送给水泵，从而维持了水泵的运行。环形气囊能够通过浮力支撑基座和太阳能电池板，并且减少了基座受到碰撞的可能，提高了太阳能电池板在水面上的稳定性。

作为优选：所述第一缆绳的长度小于防水导线的长度。

通过上述技术方案，由于第一缆绳的长度小于防水导线的长度，因此当种植箱与基座在水流或风力的作用下互相远离时，第一缆绳能够在防水导线之前绷直，从而减小了防水导线由于承受张力而断裂的可能，有利于维持水泵的正常运行。

作为优选：所述基座的一端固定连接有第二缆绳，所述第二缆绳远离基座的一端固定连接有锚固箱。

通过上述技术方案，在设置太阳能电池板时，操作者将锚固箱沉入水底。当基座产生漂移时，锚固箱能够沿基座漂移的反方向通过第二缆绳对基座进行牵引，直到基座停止漂移，从而限制了基座的移动范围，减少了基座移动到照射不到阳光的区域的可能，有利于维持太阳能电池板和水泵的正常运行。

作为优选：所述锚固箱在远离第二缆绳一侧的箱壁上固定连接有限位柱。

通过上述技术方案，当水底有软质泥沙堆积时，限位柱比锚固箱先接触水底的泥沙。限位柱能够减小泥沙的受力面积，从而增大了泥沙受到的压强，因此限位柱能够比基座更快地下沉。当基座漂移时，限位柱能够受到泥沙沿水平方向的作用力，从而改善了对基座的锚固效果，减少了基座位置的偏移。

作为优选：所述第二缆绳上固定连接有多个限位管，相邻两个所述限位管间隔设置，所述限位管的内壁设有螺纹，所述限位管中穿设有螺栓，所述螺栓与限位管螺纹连接，所述螺栓的长度大于限位管的长度。

通过上述技术方案，当缓流水体的深度较小时，操作者将一个螺栓从限位管中取出，并将相邻的螺栓与此限位管螺纹连接。由于两个限位管原本为间隔设置，因此在螺栓的约束下，两个限位管之间的第二缆绳会发生弯曲，从而减小了第二缆绳的最大伸展距离，限制了基座的活动范围，改善了对基座的锚固效果，减少了基座位置的偏移。

第二方面，本申请提供一种缓流水体污染的生态修复方法，采用如下的技术方案得出：

一种缓流水体污染的生态修复方法，包括以下步骤：

准备好以上任一所述的缓流水体污染的生态修复装置，向生态修复装置的种植箱中装入滤料、土壤和挺水植物的种子，然后将种植箱放置在受污染的缓流水体中，令种植箱在浮板的托举下悬浮在水中；完成种植箱的安放后，供电组件为水泵供电，水泵持续将种植箱中的水输送到水体中，而水体中的水持续进入种植箱，等待挺水植物的种子成长为植株后即可实现对缓流水体的生态修复。

通过上述技术方案，本申请的方法先将滤料、土壤和挺水植物的种子装入种植箱，然后将种植箱放在水中。供电组件提供的电能使水泵运行，进而将水体中的氮磷污染物吸收到了种植箱中，种植箱内的滤料和土壤对氮磷污染物进行过滤和富集，提高了种植箱内部氮磷污染物的含量，不仅改善了对氮磷污染物的捕获效果，而且为挺水植物的生长创造了有利的环境。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请的生态修复装置通过水泵抽取种植箱中的水，同时周围水体中的水也持续向种植箱中流动。种植箱中的土壤和滤料对水中的氮磷污染物进行截留，从而在种植箱内形成了氮磷污染物浓度相对较高的环境，有利于挺水植物充分生长，有助于提高生态修复的效率。

2.本申请的锚固箱通过第二缆绳对基座进行牵引，当基座产生漂移时，锚固箱能够沿基座漂移的反方向通过第二缆绳对基座进行牵引，直到基座停止漂移，从而限制了基座的移动范围，减少了基座移动到照射不到阳光的区域的可能，有利于维持太阳能电池板和水泵的正常运行。

附图说明

图1是相关技术中的缓流水体污染的生态修复装置的结构示意图。

图2是本申请实施例的缓流水体污染的生态修复装置的整体结构示意图。

图3是本申请实施例用于展示泵送组件的结构示意图。

图4是本申请实施例用于展示限位管和螺杆的结构示意图。

附图标记说明：

1、种植箱；2、浮板；3、泵送组件；31、漏斗；32、水泵；4、供电组件；41、基座；42、环形气囊；43、防水导线；44、太阳能电池板；5、开口端；6、海绵层；7、透水孔；8、螺栓；9、导水管；10、导流盒；11、排水孔；12、第一缆绳；13、第二缆绳；14、锚固箱；15、限位柱；16、限位管。

具体实施方式

以下结合附图2-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开了一种缓流水体污染的生态修复装置。参照图2，缓流水体污染的生态修复装置包括种植箱1、浮板2、泵送组件3和供电组件4，种植箱1的顶端设为开口端5，种植箱1的内壁设置有海绵层6，海绵层6与种植箱1的内壁贴合，并在种植箱1内壁的棱角处与种植箱1粘接。种植箱1的底壁和侧壁上均沿厚度方向贯通开设有透水孔7。浮板2共设有两个，两个浮板2相对设置，两个浮板2分别与种植箱1的一个外壁固定连接。

当需要对氮磷污染物浓度相对较低的缓流水体进行生态修复时，操作者将挺水植物的种子、土壤以及滤料（滤料为火山岩滤料）装入种植箱1中，然后将种植箱1投放到水体中。在供电组件4和泵送组件3的配合下，水体中的水持续经过种植箱1，种植箱1中的海绵层6、滤料和土壤共同对水中的氮磷污染物进行截留，从而提高了种植箱1内的氮磷污染物浓度，同时海绵层6还减少了土壤颗粒的流失，有利于挺水植物的充分生长，有助于提高生态修复的效率。

参照图2和图3，泵送组件3包括漏斗31和水泵32，漏斗31口径较大的一端与种植箱1的一个外壁贴合并固定连接，漏斗31口径较小的一端与水泵32的进水端口连通，漏斗31与水泵32固定连接。水泵32的排水端口固定连接有导水管9，导水管9沿竖直方向向下延伸，并与水泵32的排水端口连通。导水管9远离水泵32的一端设置有导流盒10，导流盒10的顶壁与导水管9固定连接，导水管9与导流盒10连通，导流盒10的顶壁上开设有多个排水孔11。

参照图2和图3，在修复缓流水体的过程中，水泵32通过漏斗31对种植箱1内的水进行抽吸，种植箱1内的水经过漏斗31的汇聚，并被水泵32输送到导水管9中，再沿着导水管9下沉，并在进入导流盒10之后从排水孔11离开。与此同时，种植箱1周围水体中的水也携带着氮磷污染物进入种植箱1，从而形成了穿过种植箱1的水流。在泵送组件3的作用下，不仅水体中的氮磷污染物会向种植箱1内聚集，而且离开种植箱1的水下沉后为深层水体带去了氧气，并加强了竖直方向上的水分交换，增加了深层水体的含氧量，有利于加强水体的自净能力。

参照图2和图4，供电组件4包括基座41、环形气囊42、防水导线43和太阳能电池板44，基座41设置在环形气囊42中央，环形气囊42与基座41的边缘固定连接，基座41顶端与太阳能电池板44固定连接。基座41与水泵32之间设置有第一缆绳12，第一缆绳12的一端与基座41固定连接，另一端与水泵32固定连接。防水导线43的一端与太阳能电池板44固定连接，另一端与水泵32固定连接，太阳能电池板44与水泵32之间通过防水导线43进行电力传输。防水导线43的长度大于第一缆绳12的长度，以减少防水导线43直接承受张力的可能，有助于维持水泵32的正常运行。

参照图2和图4，当太阳能电池板44将太阳能转化为电能之后，防水导线43将电能输送给水泵32，使水泵32运行。环形气囊42的浮力使基座41和太阳能电池板44漂浮在水面上，同时环形气囊42还稳定了重心，减少了太阳能电池板44失衡落水的可能。

参照图2和图4，基座41底端固定连接有第二缆绳13，第二缆绳13远离基座41的一端固定连接有锚固箱14，锚固箱14底端固定连接有四个限位柱15。当基座41发生漂移时，锚固箱14能够通过第二缆绳13牵引基座41，限制了基座41的移动范围。当水体部分区域有遮挡阳光的障碍物时，锚固箱14能够减少基座41漂移到障碍物下方的可能，有助于保持太阳能电池板44的正常工作。

参照图2和图4，第二缆绳13上固定连接有八个限位管16，八个限位管16沿第二缆绳13的长度方向等间隔设置，限位管16的内壁设置有螺纹。八个限位管16两两分为四组，每组的两个限位管16内共同穿设并螺纹连接有螺栓8。通过限位管16和螺栓8的设置，限制了第二缆绳13的最大伸展距离，进而减小了基座41的活动范围，改善了对基座41的锚固效果，减少了基座41位置的偏移。

本实施例还提供一种缓流水体污染的生态修复方法，包括以下步骤：

准备好上述的缓流水体污染的生态修复装置，向生态修复装置的种植箱1中装入滤料、土壤和挺水植物的种子，然后将种植箱1放置在受污染的缓流水体中，令种植箱1在浮板2的托举下悬浮在水中；完成种植箱1的安放后，供电组件4为水泵32供电，水泵32持续将种植箱1中的水输送到水体中，而水体中的水持续进入种植箱1，等待挺水植物的种子成长为植株后即可实现对缓流水体的生态修复。

在缓流水体污染的生态修复装置的作用下，挺水植物的种子能够在种植箱1中顺利萌发，并利用自身发达的根系吸收种植箱1内的氮磷污染物。由于本申请的生态修复装置对氮磷污染物的截留作用，使得种植箱1内的氮磷污染物浓度高于周围的水体，在水体中氮磷污染物浓度有限的前提下，仍然为挺水植物提供了相对合适的生长环境，有助于提高生态修复的效率。

本申请实施例一种缓流水体污染的生态修复装置的实施原理为：在修复水体的过程中，太阳能电池板44向水泵32供电，水泵32抽取种植箱1内的水，并形成穿过种植箱1的水流，种植箱1内的土壤、滤料和海绵层6共同对水中的氮磷污染物进行截留，在种植箱1内提高了氮磷污染物的浓度，为挺水植物的种子提供了合适的生长环境。同时，本申请的泵送组件3还能够促进竖直方向的水循环，为深层水体带去了更多氧气，有助于提高水体的自净能力。通过使用本申请的生态修复装置，即使在水体中氮磷污染物浓度有限的前提下，仍然能够为挺水植物提供相对合适的生长环境，有助于提高生态修复的效率。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种缓流水体污染的生态修复装置，其特征在于：包括种植箱(1)、浮板(2)、泵送组件(3)和供电组件(4)，所述浮板(2)与种植箱(1)固定连接，所述种植箱(1)用于容纳滤料、土壤和挺水植物的种子，所述种植箱(1)的一端设为开口端(5)，所述种植箱(1)的箱壁沿厚度方向贯通开设有透水孔(7)，所述泵送组件(3)包括漏斗(31)和水泵(32)，所述供电组件(4)用于为水泵(32)供电，所述水泵(32)固定设置在种植箱(1)的一侧，所述漏斗(31)设置于种植箱(1)与水泵(32)之间，所述漏斗(31)的一端与种植箱(1)的外壁贴合并固定连接，所述漏斗(31)通过透水孔(7)与种植箱(1)连通，所述漏斗(31)的另一端与水泵(32)的进水端口连通。

2.根据权利要求1所述的缓流水体污染的生态修复装置，其特征在于：所述种植箱(1)内设置有海绵层(6)，所述海绵层(6)与种植箱(1)的内壁贴合。

3.根据权利要求1所述的缓流水体污染的生态修复装置，其特征在于：所述泵送组件(3)还包括导水管(9)，所述导水管(9)固定设置在水泵(32)的一侧，所述导水管(9)的一端与水泵(32)的排水端口连通，所述导水管(9)用于沿竖直方向将水输送至种植箱(1)下方的水体中。

4.根据权利要求3所述的缓流水体污染的生态修复装置，其特征在于：所述导水管(9)远离水泵(32)的一端固定连接有导流盒(10)，所述导流盒(10)与导水管(9)连通，所述导流盒(10)靠近水泵(32)一侧的盒壁上贯通开设有多个排水孔(11)。

5.根据权利要求1所述的缓流水体污染的生态修复装置，其特征在于：所述供电组件(4)包括基座(41)、环形气囊(42)、防水导线(43)和太阳能电池板(44)，所述水泵(32)通过第一缆绳(12)与基座(41)连接，所述环形气囊(42)套设在基座(41)的周缘，并与所述基座(41)固定连接，所述太阳能电池板(44)与基座(41)固定连接，所述防水导线(43)用于将太阳能电池板(44)的电能输送给水泵(32)。

6.根据权利要求5所述的缓流水体污染的生态修复装置，其特征在于：所述第一缆绳(12)的长度小于防水导线(43)的长度。

7.根据权利要求5所述的缓流水体污染的生态修复装置，其特征在于：所述基座(41)的一端固定连接有第二缆绳(13)，所述第二缆绳(13)远离基座(41)的一端固定连接有锚固箱(14)。

8.根据权利要求7所述的缓流水体污染的生态修复装置，其特征在于：所述锚固箱(14)在远离第二缆绳(13)一侧的箱壁上固定连接有限位柱(15)。

9.根据权利要求8所述的缓流水体污染的生态修复装置，其特征在于：所述第二缆绳(13)上固定连接有多个限位管(16)，相邻两个所述限位管(16)间隔设置，所述限位管(16)的内壁设有螺纹，所述限位管(16)中穿设有螺栓(8)，所述螺栓(8)与限位管(16)螺纹连接，所述螺栓(8)的长度大于限位管(16)的长度。

10.一种缓流水体污染的生态修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

准备好权利要求1-9任一所述的缓流水体污染的生态修复装置，向生态修复装置的种植箱(1)中装入滤料、土壤和挺水植物的种子，然后将种植箱(1)放置在受污染的缓流水体中，令种植箱(1)在浮板(2)的托举下悬浮在水中；完成种植箱(1)的安放后，供电组件(4)为水泵(32)供电，水泵(32)持续将种植箱(1)中的水输送到水体中，而水体中的水持续进入种植箱(1)，等待挺水植物的种子成长为植株后即可实现对缓流水体的生态修复。

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