一種新型環保溼式人工浮島裝置的製作方法
2023-07-01 00:03:11 1
本發明屬於湖泊、河流、池塘等水域水的環境治理技術領域，尤其涉及一種新型環保溼式人工浮島裝置。
背景技術：
水體富營養化是全球性的水環境問題，我國現有湖泊2 700餘個，總面積達9．1萬km2。根據調查資料和國內外評價湖泊富營養化指標，我國比較典型的37個主要湖泊中，中營養型和中一富營養型的佔55．8%，富營養型的佔14．7%，重富營養型的佔8．8%。中國90%以上的水域汙染是因水體中的N、P含量過高而引起的富營養化造成的，而N、P則是植物生長最基本的必需營養元素。生態浮島技術是以可漂浮材料為基質或載體，將高等水生植物或陸生植物栽植到富營養化水域中，浮島中的水生植物利用自身的根系直接吸收 N、P 等營養物質，然後轉化儲存到植物莖葉，通過多次的植物收割來有效的除去水體中的N、P 等營養物質；同時，水生植物發達的根系，承載著很多活躍的生物群體，通過植物與微生物包括嗜磷、不同氮細菌的協同作用降解轉化水中的N、P 物質；而且浮島植物可以將空氣中的氧通過植物的莖和葉向根區輸送，使根區附近形成好氧、缺氧和厭氧的不同環境，促進硝化、反硝化反應進行，通過植物的根系吸收或吸附作用，削減水體中的氮、磷及有機汙染物質，從而淨化水質的生物防治法，同時通過收穫植物的方法將水體中的富營養物質搬離水體，改善水質，創造良好的水環境。目前一些文獻中出現的「生態浮島」、 「人工浮島」、「人工生物浮床」、「生物浮床」、 「浮床無土栽培」等均為相同或類似的概念。
人工浮島具有可移動式運行、無動力、無維護、使用壽命長等特點，是目前用於富營養化水體水質淨化的一種有效方法。 它是以能漂浮在水面且不易分散的材質為載體，於其表面上人為栽植各種適合水域生長的水生植物或陸生植物的水質淨化系統。 人工浮島可分為乾式和溼式兩種。水和植物接觸的為溼式，不接觸的為乾式。
1、乾式浮島：因植物與水不接觸，可以栽培大型的木本、園藝植物，通過不同木本的組合，構成良好的鳥類生息場所同時也美化了景觀。
2、溼式浮島：大致分為四代技術。
1）第一代，主要以竹子，土工網搭建，具有造價低，效果差，壽命短，無法維護等特點（註：隨著人工成本的提升，目前該方式在造價上也沒有優勢）
2）第二代，主要是泡沫或泡沫加金屬固定件產品，具有造價低，製造工藝簡單等優點，但強度不足，金屬泡沫容易分離，且泡沫本身屬於白色汙染目前基本已經沒有應用（特別是限塑令後基本絕跡）
3）第三代，主要是PE產品，一般9-11個平方，有類似麵包圈的浮體和分體的種植籃，雖然克服以上兩代的缺點，但是不同廠商生產的浮島產品質量和壽命不一，行業標準有待建立。
4）第四代，主要是新材料浮島，植物根系和浮島材料可溶為一體，且材料本身為中空管狀結構，能夠形成很好的水體微動力循環。目前代表產品為美國產品，由於材料專利壁壘，在國內無應用，且目前售價很高。且現有的浮島材料及水生植物對有機汙染物、無機廢水、低濃度可溶性有毒、有害物質的處理效率低。
技術實現要素：
為解決現有技術存在的上述缺陷，本發明的目的在於提供一種新型環保溼式人工浮島裝置，該裝置能夠種多種植物，有效利用水生植物、微生物和基質的淨化效果，美化環境，對水中有機、無機汙染物、有害物質均處理。
為實現上述目的，本發明採用的技術方案：該新型環保溼式人工浮島裝置，包括浮床、配重體及連接體，所述浮床與配重體通過連接體連接，其特徵在於：所述浮床內設有網格隔柵，在浮床底部設有孔網，使浮床內部分割成多個栽培空間，在所述栽培空間內裝填有基質，在所述基質的下部鋪設有防止基質流失的大顆粒填料，所述基質由海泡石20%、白堊土15%、蒙脫石15% 、玉米芯20%和細砂石30%構成，所述浮床的外圍設有防撞護圍，防撞護圍上表塗敷有一層 TiO2光催化材料；所述配重體由空心管連接而成，空心管內填充有配重填料。
所述防撞護圍採用泡沫水泥作為浮島材料。
所述大顆粒填料是具有一定透水性和較大比表面積的顆粒填料。
採用上述技術方案的有益效果：該新型環保溼式人工浮島裝置的浮床形成多個柵格種植空間，可根據造型設計在一個浮島上種植不同的植物，造型設計更靈活，不同的植物相互配合，利於促其生長，並達到組合的處理水質的效果。植物種植的基質中有海泡石、白堊土和離子交換樹脂，其中，海泡石是一種具層鏈狀結構的含水富鎂矽酸鹽黏土礦物，乾燥狀態下性脆。收縮率低, 可塑性好，比表面大, 具有非金屬礦物中最大的比表面積，可達≥ 500m2/g（氮化法測定），吸附性強，吸收大於自身重量100% 的水，保水效果好，且具有分散性，可電離Mg、SiO、Ca。具有穩定和提高、平衡土壤的物理機能，降低和吸附殘餘農藥，有效地改善土質，加快植物的生長，活化礦物質。白堊土質地柔軟，具有很多分散性，作為填充劑即可改善、增強海泡石的吸水性，也可增加水糊化性能。蒙脫石(Montmorillonite) 是由顆粒約0.2 ～ 1 微米極細的含水鋁矽酸鹽構成的疊層狀礦物，具有較高的吸水膨脹能力，具膠體分散特性，其水含量因環境溼度而變化極大，當溫度升高時，蒙脫石中的水分子會逐漸跑掉，失水後的蒙脫石還可以重新吸收水分子或其他極性分子，吸水後其體積膨脹而增大幾倍至十幾倍。具很強的吸附力和陽離子交換性能，能有效置換重金屬離子，將其置換成羥基水，利於質基提高膠質價增粘保水。空心管內填充有配重填料，可很好的控制浮島沒入水漂浮的情況，利於植物生長。泡沫水泥構成的防撞護圍，因為泡沫水泥具有良好的保暖隔熱性( 隔熱係數為0.09w/mp，保暖效果是非發泡水泥的20-30 倍)、輕質性( 容重300kg/ 立方米，可浮在水上)、隔音隔振抗衝擊性( 非發泡水泥的5 倍)、以及防水抗滲性( 是非發泡水泥的20-30倍)。
在浮島上採用了光催化材料，光催化氧化技術是高級氧化工藝(AOPs) 的一種在此工藝中, 光子的能量大於半導體催化劑的能帶隙, 從而在半導體液體表面產生強氧化性的電子空穴。在這些空穴中, 催化劑與廢水發生作用, 將有機汙染物氧化成為CO2和簡單的化合物。在此最高活性的催化劑是以銳鈦礦形式存在的TiO2,這種催化劑需要在低能紫外光範圍內的光子的協同作用。使TiO2活躍起來所需的能量為3.2eV, 甚至更高。具有此範圍的充足能量的普通太陽輻射使廢水的自然光催化氧化具有可行性, 從而省掉了放射性資源傳送過程中的浪費，被認為是廢水處理尤其是工業廢水處理中最有有前途的催化氧化技術之一。
TiO2光催化氧化法具有以下優點：1)氧化能力強，·OH的氧化能力要大大高於普通化學氧化劑；2）能耗低，在常溫常壓下即可進行；3）反應速度快，有機汙染物可以在幾分鐘到數小時內完全被破壞，這種方法避免了聚環產物的生成；4）降解沒有選擇性，幾乎能降解任何有機物；5）有機物可被礦化為二氧化碳和水，不產生二次汙染，並可利用清潔能源-太陽能，是現代生產的清潔工藝。
附圖說明
下面結合附圖對發明的具體實施方式作進一步詳細的說明。
圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
如圖1所示的新型環保溼式人工浮島裝置，包括浮床4、配重體1及連接體3，所述浮床4與配重體1通過連接體3連接，所述浮床內設有網格隔柵7，在浮床底部設有孔網10，使浮床內部分割成多個栽培空間，在所述栽培空間內裝填有基質8，在所述基質的下部鋪設有防止基質流失的大顆粒填料9，所述基質由海泡石20%、白堊土15%、蒙脫石15% 、玉米芯20%和細砂石30%構成，所述大顆粒填料是具有一定透水性和較大比表面積的顆粒填料。所述浮床的外圍設有防撞護圍5，防撞護圍上表塗敷有一層 TiO2光催化材料6，所述防撞護圍沒入水體表面；所述配重體1由空心管連接而成，空心管內填充有配重填料2。
採用泡沫水泥作為浮島材料的防撞護圍。「泡沫水泥」是指這樣一種水泥，在這種水泥中均勻分布一個個獨立封閉互不相通的細小空氣泡沫，其結構和性質類似於泡沫塑料。通過採用高壓空氣將發泡劑發泡產生的氣泡加入到水泥漿中混合攪拌而製成泡沫水泥。本發明之所以採用泡沫水泥作為浮島材料的主體部分，是因為泡沫水泥具有良好的保暖隔熱性( 隔熱係數為0.09w/mp，保暖效果是非發泡水泥的20-30 倍)、輕質性( 容重300kg/ 立方米，可浮在水上)、隔音隔振抗衝擊性( 非發泡水泥的5 倍)、以及防水抗滲性( 是非發泡水泥的20-30倍)。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發明技術方案的保護範圍。