CN208916915U - 复合纤维单位模块及包含其的浮动湿地 - Google Patents

Abstract

一种复合纤维单位模块及包含其的浮动湿地，复合纤维单位模块包括：位于顶层的第一高分子纤维层，位于底层的第二高分子纤维层以及位于所述第一高分子纤维层和第二高分子纤维层之间的植物纤维层，所述第一高分子纤维层和植物纤维层上具有种植孔，所述种植孔内具有种植物。本实用新型可以用于各类污水处理、生态恢复、藻华防控，并能消除底泥造成的内源性污染。在景观方面，单位模块可以任意切割与拼接，组成众多造型，并且其中的高孔隙率材料可以扩大植物选择范围，从而构建不同的植物密度，同时，可以为两栖动物、鱼类、鸟类等提供稳定安全的栖息地。

Description

复合纤维单位模块及包含其的浮动湿地

技术领域

本实用新型涉及地表水水体净化处理、水上景观构建、两栖动物、鱼类、鸟类等栖息地构建和生态修复技术领域，尤其涉及一种复合纤维单位模块及包含其的浮动湿地。

背景技术

近年来，随着经济的发展，河道、湖泊等水体受到了不同程度的污染，水体问题日益突出。在国家大力推行生态文明建设的背景下，水体问题仍亟待综合治理。水体中氮磷和重金属等污染物的负荷高，水体富营养化的趋势有待遏制。我国对城市河道、湖泊治理理念逐步由工程治理向生物修复和生态修复转变，复合纤维浮动湿地是一种有效改善水质、提高水生态稳定性的重要手段。

目前，生态浮床一般采用聚苯乙烯发泡板、PVC板管、竹子、拼装式浮盘、浮盆及浮岩(火山石)等浮体材料与种植杯(层)构成的产品。这类材料具有比重小、耐腐蚀性高、容易加工等特点。但抗风浪的过程中容易拆解损坏，消波效果差，稳定性与使用寿命方面存在着很大的问题。一般生态浮床植物种植的面积较少，原因是需要一定比例的浮体提供浮力，结果是很大程度上减少了植物生长的空间，这导致植物的生态修复能力与景观效果大打折扣。同时，一般生态浮床的光滑材质使得微生物难以挂膜生长，较少的植物根系也无法提供微生物足够的生长空间，这使得微生物的总量满足不了水质净化的条件和生态系统构建的需求。一般生态浮床选用的材料在结冰的水体中会发生损坏，冬季结冰前需将此类产品移出水体。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

鉴于以上所述现有技术缺点，本实用新型要解决的技术问题在于传统生态浮床植物种植量少，景观效果差，水体净化能力与污染物去除效率低下，无法构建较好的生态系统，构建，材料结构不稳定，有造成二次污染的可能，无法原位越冬等各项问题。

所以，本实用新型提出一种复合纤维单位模块及包含其的浮动湿地以克服现有生态浮床的上述缺陷。

(二)技术方案

本实用新型以复合纤维单位模块组成浮动湿地，浮动湿地上种植一种或多种水生或陆生植物，布置在池塘、湖泊、河流或任何其他水体中以提高水质、增加植物和动物种类和数量，提升生态水平；将接触的污水通过复合纤维材料上附着的微生物和植物水下根系上附着的微生物进行降解，湿地在水体中能够保证植物的密集生长和根系的充分发育，由于其在水中构建，增加了生物膜与水体的接触，能够将每平米产品效能最大化，额生物膜以及附着悬浮物剥落转化为水生动物食料，最终使得水质有所改善。

为达到上述目的，一方面，本法实用新型提供一种复合纤维单位模块，包括：位于顶层的第一高分子纤维层，位于底层的第二高分子纤维层以及位于所述第一高分子纤维层和第二高分子纤维层之间的植物纤维层，所述第一高分子纤维层和植物纤维层上具有种植孔，所述种植孔内具有种植物。

优选地，所述高分子纤维层采用高分子纤维材料制成，所述高分子纤维材料的比表面积介于1∶2000-1∶10000之间，孔隙率介于80-99％之间。

优选地，所述植物纤维层采用植物纤维材料制成，所述植物纤维的比表面积介于1∶1000-1∶2000之间。

优选地，所述植物纤维层、所述第一高分子纤维层和所述第二高分子纤维层的层数分别为一层或多层。

优选地，所述种植物选自地被植物、挺水植物、灌木、乔木中的一种或多种。

优选地，所述种植孔呈矩阵形式分布。

优选地，所述第一高分子纤维层上方还设置有种植土层。

优选地，所述复合纤维单位模块的侧面具有贯穿式孔洞。

优选地，所述复合纤维单位模块还包括定位装置。

另一方面，本法实用新型提供一种浮动湿地，包括多个所述复合纤维单位模块，所述复合纤维单位模块之间相互连接。

(三)有益效果

1、本实用新型成功使用优选纤维填料作为复合纤维浮动湿地载体，集成微生物、植物、生态圈共同作用。其将生态浮床、生物接触氧化法以及人工湿地多种工艺结合在一起，将接触的污水通过复合纤维材料上附着的微生物和植物水下根系上附着的微生物进行降解，湿地在水体中能够保证植物的密集生长和根系的充分发育，由于其在水中构建，增加了生物膜与水体的接触，能够将每平米产品效能最大化，生物膜以及附着悬浮物剥落转化为水生动物食料，最终使得水质有所改善，并提升水生态环境及景观效果。

2、本实用新型中所提供的高分子纤维材料其比表面积介于1∶2000-1∶10000之间，孔隙率介于80-99％之间。植物可在载体上分根与落子生长。使得每平米产品的效能大量提升，可附着的微生物量随之提高。

3、本实用新型中所提供的高分子纤维材料无毒无害，采用食品级材料。植被选择度远远大于一般人工浮岛。栽种物包括地被植物，挺水植物、灌木乔木。多种种植物可吸引不同昆虫，促进并维持昆虫多样性。稳定构建的生境平台，能够为植物、昆虫、鱼类、贝类等提供长期稳定的栖息环境，多年生植物与动物的共同作用固化磷、重金属等污染物质，并最终通过生物链移除水体。

4、通过采用上述技术，复合纤维单位模块所组成浮动湿地的景观效果远高于一般人工浮岛。其一是因为，模块可以任意切割与拼接，组成众多造型，且结构稳定、不易损坏；其二是因为，复合纤维浮动湿地的材料有高孔隙率与一般人工浮岛无法达到的植物选择度，使得植物构建的密度、生长状况都让一般人工浮岛无法匹敌。

5、通过采用上述技术，高分子纤维材料上的植物生长状况优于一般人工浮岛，水下的植物根系的密度和深度达到一般人工浮岛所不能达到水平。大量微生物附着复合纤维材料和植物水下根系，产生的微生物群落远大于其他产品，提升整个水域的生态状态能力更加显著。

6、通过采用上述技术，复合纤维浮动湿地具有一定的抗冰冻压力的能力，它为植被提供了保温抗压的保护，不会因为冰冻挤压出现变形，即在冬季水体结冰的地区可以原位越冬。

7、通过采用上述技术，复合纤维浮动湿地满足在不同水体中构建。特殊设计时，可以以砂石为表面，提供鸟类生息、繁殖的场所，成为水上栖息地。该水上栖息地，生态型更强。高分子纤维材料上的次生生物为鱼群的提供食物来源，吸引来的鱼群为栖息地上的鸟类提供食物来源，形成良好的生态系统。

附图说明

图1为复合纤维单位模块的结构示意图；

图2为复合纤维单位模块的俯视图；

图3为在A-A’处剖取的图2的剖视图；

图4为在B-B’处剖取的图2的剖视图；

图5为复合纤维单位模块增加种植土层的结构图；

图6为复合纤维单位模块之间连接方式的示意图；

图7为复合纤维单位模块的定位示意图；

附图标记说明：

1-第一高分子纤维层；2-第一植物纤维层；3-第二植物纤维层；4-第二高分子纤维层；5-根系；6-种植物；7-种植孔；8-粘合剂；9-高分子纤维材料；10-天然植物纤维材料；11-贯穿式孔洞；12-种植土层；13-钢绞线；14-定位石

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型的保护范围。

图1是本实用新型实施例中复合纤维单位模块的结构示意图，复合纤维单位模块其主体为四层基质与种植物。四层基质自上而下依次为第一高分子纤维层1-第一植物纤维层2-第二植物纤维层3-第二高分子纤维层4，复合纤维单位模块上具有多个竖直方向的种植孔7，种植物部分包括种植物6和其根系5。种植物6可以为地被植物、挺水植物、灌木乔木等。挺水植物可以选自于以下植物中的一种或多种：美人蕉、芦苇、水葱和香蒲等。

复合纤维单位模块的水平截面可以为任意形状，例如正方形、长方形、圆形、椭圆形等，在一个实施例中，复合纤维单位模块为一长方体，水平截面为长宽比为4∶3的长方形。

第一高分子纤维层1和第二高分子纤维层4由高分子纤维材料9制成，其比表面积介于1∶2000-1∶10000之间，孔隙率介于80-99％之间，给微生物提供了大量的生存空间，容易形成生物膜。同时，增加了生物膜与水体的接触面积。第一高分子纤维层1可以为一层或多层，第二高分子纤维层4也可以为一层或多层。

第一植物纤维层2和第二植物纤维层3由天然植物纤维材料10制成，其比表面积介于1∶1000-1∶2000之间。天然植物纤维缓慢的分解于水体中，为复合纤维浮动湿地上的植物提供一定的碳源。

第一高分子纤维层1、第一植物纤维层2、第二植物纤维层3和第二高分子纤维层4可以通过粘合剂8进行粘合。

本实用新型的复合纤维单位模块大约一平方米可提供50kg的浮力，不存在任何的浮球、浮体，其浮力满足栽种所有水生植物、部分乔木和灌木。随着植物6生长，水下大量的根系5也会提供一定的浮力，进而加强复合纤维浮动湿地的承载能力。同时，如若对浮力有特殊要求，可通过增加高分子纤维材料10的层数来加强浮力。

种植孔7的数量可以根据复合纤维单位模块的大小以及种植物的种类来确定，多个种植孔7可以矩阵的形式均匀分布在复合纤维单位模块上。如图1、图2和图3所示，在一个实施例中，每个复合纤维单位模块上方均匀分布着63个种植孔7，种植孔7的深度为10cm，以7*9的矩阵均匀分布。每个种植孔7可栽种1株种植物6，其种植物可选择一种或多种水生或陆生植物。随着植物的更替繁衍，植物会分根与落籽生长在高分子纤维材料9与天然植物纤维材料10上。

复合纤维单位模块可布设种植土层12，且复合纤维单位模块可以为种植土层提供一定固定能力，抵抗水土流失。若增加种植土层，其结构图为图5，自上而下的结构为种植物6-种植土层12-高分子纤维层1-植物纤维层2-植物纤维层3-高分子纤维层4的多层叠加结构。

复合纤维单位模块可以单独使用，也可以互相连接形成一个浮动湿地。在一个实施例中，多个复合纤维单位模块互相连接形成一个浮动湿地，其中，首先将单元模块以钢绞线贯穿，连接并拼接成一定的形状；然后将植物栽培在该复合纤维浮动湿地的种植孔内；最后将拼接完成的浮动湿地放置在需治理的水体中，并用绳索拉伸于定位石上。

如图1和图4所示，在一个实施例中，复合纤维单位模块的每一侧都存在2个贯穿式孔洞11，其贯穿式孔洞11用于单位模块的连接与固定。图6是复合纤维单位模块之间连接方式的示意图，将钢绞线13穿过贯穿式孔洞11把复合纤维单位模块紧密的拼凑在一起。复合纤维单位模块可以在竖直方向切割成任意形状，同时单位模块可相互连接成任意规模的浮动湿地，进而可以满足任何规模、形状的浮动湿地。

复合纤维浮动湿地的表面部分可以提供稳定的两栖类、鸟类的栖息地。水下部分的大量根系，确保了适于产卵特性的产卵场所。所述后期维护时，可在需要时定期对植物进行修剪，春季缓苗期时在必要区域少量不重植物，除此之外，基本无需后期维护。

如图7所示，复合纤维单位模块还可以通过重物固定法来进行固定。例如，将钢绞线13连接在定位石14与复合纤维单位模块之间，根据水利条件可增加定位石的重量数量来加大抗冲击能力。

本实用新型优于任何现有的人工浮岛、生态浮床技术，因为其提供一种优越的植物生长环境。高孔隙率提供植物充足的生存空间，也为植物根系提供保护；高孔隙率与高密度的根系为微生物提供了足够的生存条件；复合纤维浮动湿地水下部分为鱼、虾等生物提供安全的生活环境，同时水上岛体为两栖动物给予休养生息的场所。其设计极大的丰富生物链，提升生态水平。

本实用新型在安装上不需要对布设的水体进行任何的抽水、调水、改变水下结构以及干扰现有的生态群落。同时，其设计能够漂浮在一定位置的水面上，并随着水位变化而变化。

本实用新型可适应不同水深，可应用于各类污水处理、生态恢复、藻华防控，并能消除底泥造成的内源性污染。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合纤维单位模块，其特征在于，包括：位于顶层的第一高分子纤维层，位于底层的第二高分子纤维层以及位于所述第一高分子纤维层和第二高分子纤维层之间的植物纤维层，所述第一高分子纤维层和植物纤维层上具有种植孔，所述种植孔内具有种植物。

2.根据权利要求1所述的复合纤维单位模块，其特征在于，所述高分子纤维层采用高分子纤维材料制成，所述高分子纤维材料的比表面积介于1∶2000-1∶10000之间，孔隙率介于80-99％之间。

3.根据权利要求1所述的复合纤维单位模块，其特征在于，所述植物纤维层采用植物纤维材料制成，所述植物纤维的比表面积介于1∶1000-1∶2000之间。

4.根据权利要求1所述的复合纤维单位模块，其特征在于，所述植物纤维层、所述第一高分子纤维层和所述第二高分子纤维层的层数分别为一层或多层。

5.根据权利要求1所述的复合纤维单位模块，其特征在于，所述种植物选自地被植物、挺水植物、灌木、乔木中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的复合纤维单位模块，其特征在于，所述种植孔呈矩阵形式分布。

7.根据权利要求1所述的复合纤维单位模块，其特征在于，所述第一高分子纤维层上方还设置有种植土层。

8.根据权利要求1所述的复合纤维单位模块，其特征在于，所述复合纤维单位模块的侧面具有水平方向的贯穿式孔洞。

9.根据权利要求1所述的复合纤维单位模块，其特征在于，所述复合纤维单位模块还包括定位装置。

10.一种浮动湿地，其特征在于，包括多个权利要求1-9中任一项所述复合纤维单位模块，所述复合纤维单位模块之间相互连接。