CN1644533A - 用于景观水体治理的生态吸附景观浮床 - Google Patents

Abstract

一种用于景观水体治理的生态吸附景观浮床，采用轻质漂浮材料构成浮床的漂浮支撑基板，漂浮支撑基板上设若干个圆孔，各个圆孔下方利用包覆的网袋设置生态吸附层，生态吸附层与景观水面直接接触，其中装填高效磷吸附材料和氨氮吸附材料，也可适当加入一定量的生物陶粒等基质以供微生物挂膜之用，在生态吸附层上种植具有高附加值的水培花卉、观赏性水生植物、经济作物等。本发明不仅能大幅度提高对富营养化景观水体中氮磷的去除速率和去除容量，大大缩短景观水体的治理周期，又为浮床植物特别是水培花卉提供了良好的营养环境，适用于城市景观水体和住宅小区景观水的治理和美化，运行费用和管理费用低廉。

Description

用于景观水体治理的生态吸附景观浮床

技术领域

本发明涉及一种用于景观水体治理的生态吸附景观浮床，在对景观水体污染进行有效治理的同时，可在生态吸附层上种植各种对营养源要求较高的水培花卉、观赏性水生植物等，营造优美和谐的生态浮岛景观。属于环境工程技术领域。

背景技术

随着我国社会的不断发展和人均生活水平的不断提升，城市居民对居住环境的要求越来越高。目前城市内的景观水体如大小湖泊、人工湖、护城河已成为各个城市风景建设的重点内容。建筑师为满足住宅小区居民的“亲水”需求，采用借景和造景，将水景引进生活小区，创造住宅小区幽雅的自然环境。景观水已成为城市风景线的亮点，也成为高档住宅小区的重要卖点。由于景观水多为静止或流动性差的封闭缓流水体，一般具有水域面积小、易污染、水环境容量小、水体自净能力低等特点，管理不好，很容易成为居民生活污水、雨水及垃圾的受纳体，从而导致水体不同程度的污染，严重时会引起水体富营养化，致使水中藻类大量繁殖，水体变黑变臭，严重影响周围的自然环境和居民的生活环境，这已成为城市生态环境建设难题。

现有的景观水处理技术主要分为物化技术和生态技术两大类。物化技术由来已久，多为常规性技术。该类技术以直接投药法和过滤净化法为代表。直接投药法即在蓝绿藻大量生长，景观水体浊度显著上升时投加药剂除藻并沉淀污染物。该方法虽然可以立竿见影，使水质迅速变清，但却不能从根本上去除导致藻类过量生长的氮磷等限制性营养盐，且沉淀的污染物经过一段时间后又会重新释放，危害水体健康；长期用药后，水中还会出现耐药的藻类，这使得投药的周期逐渐缩短，投药量越来越多，药剂的品种也要频繁更换。过滤净化法即将受污染的景观水体抽提起来，利用装填石英砂等填料的过滤设备去除水中的悬浮态固体污染物和少部分藻类。该方法的缺点在于动力消耗较大，运行成本高；且由于大部分藻类的个体都极其微小，去除效果并不明显；同时装置运行一段时间后会发生堵塞现象，必须不断地进行反冲洗，运行管理相对复杂。生态技术基于水生植物对水体的净化作用原理，以人工浮床技术为代表。专利CN1355144A公开了一种利用风能和生物浮床式的污水治理的综合方法。该专利中提出利用“除氮磷的水陆两栖植物，去除污水中的富营养化物质氮磷等”，即在浮床上种植植物，依靠生长于植物和植物根系上的微生物去除一部分氨态氮和COD即化学需氧量，而对于水中的磷以及大部分氨态氮和硝态氮，则主要通过植物自身的同化作用吸收。该方法的缺陷在于由于植物对氮磷的吸收能力很小，如目前氮磷吸附能力最强，危害最重的水葫芦的含磷量也仅仅为湿重的0.022％左右，含氮量为湿重的0.24％左右，即水葫芦吸收10克氮和1克磷的同时，却要产生5千克左右的植物量。故利用植物净化富营养化景观水体，在去除水中氮磷的同时，会产生大量的多余植物量，这些新生的植物量如若处置不当，将成为危害严重的二次污染物。以植物为主的生态技术，其缺陷还表现在植物生长周期长，生态系的成熟较慢，受季节气候影响大，并会不断演替，导致退化失效等。

另一方面，近年来水培花卉在国内外发展较快。水培花卉是无土栽培中的一种特殊形式，又称为“水耕”，是以水为介质，将花卉直接栽养在盛水的透明器皿中，并施以生长所需的营养元素，以供居室绿化美化装饰的一种栽培方法。若能将具有高附加值的水培花卉引入景观水体的水面绿化之中无疑将获得良好的经济效益和环境效益。但由于水培花卉对水中氮磷等营养盐的要求很高，如世界著名的通用型营养液配方“英国洛桑试验站a”中规定水培液中氮浓度为9.89mmol/L，即138.46mg/L；磷浓度为3.70mmol/L，即114.7mg/L，远远高于自然水体中的氮磷浓度，即使是富营养化现象严重的水体也不能满足其需求。由此可见，氮磷等营养盐的不足是水培花卉难以在景观水面生长繁殖的最主要原因。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于景观水体治理的生态吸附景观浮床，将物化技术与生态技术相结合，不仅能对污染的景观水体进行有效治理，还能利用生态吸附层中的氮磷等丰富营养盐种植各种水培花卉、观赏性水生植物，形成优美和谐的生态浮岛景观，具有成本低廉，管理简单，与水环境和谐统一等优势。

为实现这样的目的，本发明在景观水体中设置若干座生态吸附景观浮床，浮床采用轻质漂浮材料如塑料泡沫构成漂浮支撑基板，漂浮支撑基板上设若干个圆孔用于安放生态吸附层及扦插植物苗。在浮床底部，每个圆孔的下方包覆一个网袋，网袋可以是塑料网或渔网，利用圆孔外周的直径大于圆孔直径的塑料圈将网袋固定在漂浮支撑基板上，网袋内充填颗粒态高效氮磷吸附材料，如造粒粉煤灰，沸石，人工沸石、蛭石等，也可适当加入一定量的生物陶粒等基质以供微生物挂膜之用，从而形成生态吸附层。生态吸附层与景观水面直接接触，生态吸附层上可种植各种具有高附加值的水培花卉、观赏性水生植物、经济作物等，植物根系深入生态吸附层并与景观水体直接接触。

本发明生态吸附层中装填的高效氮磷吸附材料具有快速大量吸附氮磷的功能，如造粒粉煤灰的磷吸附速率可达30-70mg/(kg×d)，为水葫芦的三十余倍以上，磷吸附容量可达10000mg/kg，约为水葫芦的500倍；而沸石的氨氮吸附容量可达20000mg/kg以上，约为水葫芦的100倍。故此生态吸附层能在极短的时间内强化净化富营养化水体。此外，由于富营养化景观水体中的微囊藻等有害藻类大都悬浮于水体表面，而高效氮磷吸附材料装填于在浮床底部，也与景观水体表面直接接触，这样吸附材料就与有害藻类竞争吸附营养盐，由于所采用的吸附材料对氮磷的吸附速率和吸附容量远高于有害藻类，有害藻类在营养盐竞争中处于劣势，故其活性将受到抑制，从而逐渐消亡。

浮床上可种植具有高附加值的水培花卉、经济作物等，植物的根系穿过浮床中的圆孔深入生态吸附层内，并能与水体直接接触。由于在该生态吸附层中装填的高效氮磷吸附材料具有快速并大量吸附氮磷的功能，当其富集了足量的氮磷之后就成为了提供植物生长所需营养盐的“养料库”。浮床上的高等植物适应生态吸附层的生长环境之后，会通过根系分泌出许多能促进材料释放氮磷及其它有用营养盐的化学物质，并利用根系迅速吸收之。这样生态吸附层就发挥出类似于“缓释肥料”的效应，浮床上的植物就可通过密布在生态吸附层内的根系不断吸收积累于高效氮磷吸附材料表面和内部的氮磷，以供自身生长所需。正是由于生态吸附层内能提供营养盐相当稳定充足的生长环境，使得以往一些只能在高营养盐浓度的培养液中存活的水培花卉等高附加值植物能顺利成长。

使用时，将未投种植物的生态吸附景观浮床移入富营养化景观水体，约一到二周以后，生态吸附层中物化吸附材料吸附足量氮磷，富营养化景观水体的水质开始好转，此时可在生态吸附景观浮床上投种植物。此后，生态吸附景观浮床在景观水中长期运行，期间可任意采摘水生花卉及经济作物，修剪植物枝节。约半年后更换出生态吸附层中约一半的物化吸附材料，该材料所含的营养盐极其丰富，可作为人工基质用于无土栽培。

本发明的创新之处在于用装填高效物化吸附材料的生态吸附层替代传统的水生植物浮床，从而大幅度地提高对富营养化景观水体中氮磷的去除速率和去除容量，大大缩短了景观水体的治理周期。不仅如此，吸附了大量的氮磷的生态吸附层又为浮床植物特别是水培花卉提供了良好的营养环境，使得原本只能在人工培养液中存活的水培花卉能够在景观水体中正常生长，这为城市和住宅小区景观水体的美化绿化开辟了新路。

本发明适用于城市景观水体和住宅小区景观水的治理和美化，既快速有效地降低水中的营养盐，去除富营养化因子，又将水处理装置融入水面绿化造景之中。本发明不需动力，无耗电，运行简单，运行费用和管理费用低廉，是符合我国的实际情况的景观水体治理的有效手段。

附图说明

图1为本发明中浮床结构示意图。

图1中，1为漂浮支撑基板，2为固定塑料圈，3为生态吸附层安放圆孔。

图2为本发明的生态吸附景观浮床整体结构组成示意图。

图2中，1为漂浮支撑基板，2为固定塑料圈，4为景观水体，5为网袋，6为氮磷吸附材料，7为植物。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。

本发明中浮床结构如图1所示，浮床采用轻质漂浮材料如聚乙烯泡沫塑料板构成漂浮支撑基板1，长1-3m，宽0.5-1.5m，厚1-5cm。漂浮支撑基板1上设若干个直径为3cm-10cm的圆孔3，各个圆孔3外周采用固定塑料圈2来固定安放生态吸附层的网袋。

图2为本发明的生态吸附景观浮床整体结构组成示意图。如图2所示，在景观水体4中设置的浮床采用轻质漂浮材料作漂浮支撑基板1，漂浮支撑基板1上设若干个圆孔，每个圆孔的下方包覆一个网袋5，网袋5可以是塑料网或渔网，利用直径大于圆孔直径的塑料圈2将网袋5固定在漂浮支撑基板1上，网内充填颗粒态高效氮磷吸附材料6，如造粒粉煤灰，沸石，人工沸石、蛭石等，从而形成生态吸附层，生态吸附层上可种植各种生态植物7。

本发明中生态吸附层中装填的高效氮磷吸附材料6具有快速大量吸附氮磷的功能，故能在极短的时间内强化净化富营养化水体。生态吸附层上可种植具有高附加值的水培花卉、经济作物等，植物的根系穿过浮床中的圆孔3深入生态吸附层内，并能与水体直接接触，生态吸附层中装填的高效氮磷吸附材料富集了足量的氮磷之后就成为了提供植物生长所需营养盐的“养料库”。浮床上的植物7就可通过密布在生态吸附层内的根系不断吸收积累于高效氮磷吸附材料表面和内部的氮磷，以供自身生长所需。

使用时，将未投种植物的生态吸附景观浮床移入富营养化景观水体，一到二周后，生态吸附层中的氮磷吸附材料6吸附足量氮磷，富营养化景观水体的水质开始好转，此时可在生态吸附景观浮床上投种植物。此后，生态吸附景观浮床在景观水中长期运行，期间可任意采摘水生花卉及经济作物，修建植物枝节。约半年后更换出生态吸附层中约一半的物化吸附材料，该材料所含的营养盐极其丰富，可作为人工基质用于无土栽培。

实施例

浮床以长为2米，宽为1米，厚为5cm的聚乙烯泡沫塑料板为漂浮支撑基板，按株间距15cm打圆孔3×6个，圆孔直径约8cm，用于扦插植物苗。在各个圆孔下方包覆网目为18目的渔网，网上端用直径为10cm的塑料圈固定。每个渔网内装填颗粒粒径大于2cm的混合高效氮磷吸附材料，其中造粒粉煤灰1.5kg，沸石1.5kg，蛭石2kg，造粒粉煤灰用于吸附磷，沸石用于吸附氮，蛭石用于同步吸附氮磷，因其成分中含约13％的钾盐，必要时可为植物提供钾源。总计单座浮床中含造粒粉煤灰27kg，沸石27kg，蛭石36kg。

将该生态吸附景观浮床共7座投入某小区的景观湖中。该湖总面积500m³，水深1m，夏季该湖中藻类大量繁殖，湖水呈浓绿色，伴有藻腥臭味，湖水水质：氨氮为0.9mg/L，磷为0.3mg/L，COD为8mg/L，浊度为70°，透明度0.25m。

投入浮床10天后该湖水质明显提高，藻类消亡，湖水水质提高为：氨氮为0.2mg/L，磷为0.08mg/L，COD为1mg/L，浊度为20°，透明度0.8m。

在第10天将多年生草本花卉—大花美人蕉移植入1号浮床的圆孔内，其根系伸入由混合高效氮磷吸附材料构建的生态吸附层，共9株；将多年生宿根草本花卉—萱草移植入2号浮床的圆孔内，其根系深入由混合高效氮磷吸附材料构建的生态吸附层，共12株；将蔬菜—水蕹菜种苗移植入3号浮床的圆孔内，其根系深入由混合高效氮磷吸附材料构建的生态吸附层，共18株。一个月后花卉生长良好，水蕹菜收获共15公斤。

实验表明，本发明引入了装填高效氮磷吸附材料的生态吸附层，可以达到快速直接吸附水中的氮磷等富营养化限制性元素目的，与植物吸收作用相比，该生态吸附层的除氮磷的效率大大提高；同时由于生态吸附层中氮磷等营养盐丰富，故可在生态吸附层上种植各种对营养源要求较高，原本难以直接在景观水体中培养的水培花卉、观赏性水生植物、经济作物，从而能在水面上形成一片优美和谐的生态浮岛景观。本发明不仅具有常规物化技术对氮磷等富营养化限制性元素去除效率高，见效快的特点，也具备生态技术成本低廉，管理简单，与水环境和谐统一等优势。

Claims (4)

1、一种用于景观水体治理的生态吸附景观浮床，其特征在于采用轻质漂浮材料构成漂浮支撑基板(1)，漂浮支撑基板(1)上设若干个圆孔(3)，每个圆孔(3)的下方包覆一个网袋(5)，利用圆孔(3)外周的固定塑料圈(2)将网袋(5)固定在漂浮支撑基板(1)上，网袋(5)内充填颗粒态氮磷吸附材料(6)形成生态吸附层，生态吸附层上种植各种生态植物(7)。

2、根据权利要求1的用于景观水体治理的生态吸附景观浮床，其特征在于所述氮磷吸附材料(6)采用造粒粉煤灰、沸石、人工沸石和蛭石。

3、根据权利要求1的用于景观水体治理的生态吸附景观浮床，其特征在于所述网袋(5)为塑料网或渔网。

4、根据权利要求1的用于景观水体治理的生态吸附景观浮床，其特征在于所述漂浮支撑基板(1)尺寸为长1-3m，宽0.5-1.5m，厚1-5cm，所述圆孔(3)直径为3cm-10cm。

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