用於水質淨化的組合式生態浮床的製作方法
2023-06-12 22:08:21
專利名稱：用於水質淨化的組合式生態浮床的製作方法
技術領域：
本發明屬於生態環境工程技術領域，是應用於河道的水質修復技術，具體 的說，涉及一種漂浮於汙染河道水面上具有淨化水質作用的裝置一一用於水質 淨化的組合式生態浮床。
背景技術：
河流水質汙染現象非常嚴重，針對此類現狀，採用的水質改善技術大致分 為物理法、化學法以及生物/生態法。 一般情況下，物理法存在成本高，治標不 治本等問題，化學法存在處理效果不穩定，且處理不當易造成二次汙染等問題， 而生物/生態技術由於具有安全性、經濟性、實用性、系統性等諸多優點成為水 體汙染治理的主要技術手段。其中，生態浮床為近幾年發展起來的一種水質改 善的生態淨化技術，該類技術通過植物吸收、植物根系附著微生物及其水生動 物組成的徼生境，形成一組水汙染生物處理裝置。
經專利檢索以及文獻查閱，國內外已有類似專利及相關文獻報導，如李先 寧等設計的立體型生態浮床，安樹青等設計的竹排式生態浮床，謝丹平等設計 的可調式生態浮床等等，以上技術對汙染水體的水質淨化確實起到了積極的作 用，但仍存在以下缺陷與不足，有待進一步改進。這些缺陷包括(1)現有浮床 主體結構的材料主要為木材、竹材、廢舊輪胎、鋁合金等，其中木材、竹材結
構的浮床易腐爛，且重複利用率差；廢舊輪胎結構的浮床對植物的種類有限制， 且景觀效果差，而鋁合金結構的浮床造價過高。(2)現有浮床的浮體多為聚苯 乙烯塑料泡沬板、苯乙烯塑料泡沬板，這類物質直接接觸水體後，對接觸水體的人們以及水生生物的健康存在很大的危害，且由於其為高分子化合物，不易 分解，造成"白色"汙染。(3)現有浮床的基質(植物載體)主要為泡沫塑料 板和海綿等，浮床基質平鋪在水面上後，嚴重阻斷水體表面與大氣之間的水氣 交換，影響了大氣向水體中泌氧功能，導致泡沬板底部DO濃度非常小，對浮床
淨化能力產生較大的影響。(4)現有浮床的生態功能區較為單一，雖然李先寧
等設計的立體型生態浮床，利用生物多樣性來淨化水質，但其工藝複雜，且籠 養的濾食性水生動物要長期進行人工管理，且不能實現浮床植物的季相銜接與 交替。因此，現有浮床對在淨化工藝中導入和合理構築浮床植物鑲嵌群落結構， 利用浮床植物的空間鑲嵌來實現浮床生態系統的淨化功能以及實現生態功能長 期穩定的研究和開發不夠。
針對現有浮床的缺陷，發明一種可實現浮床植物群落空間鑲嵌的組合式生
態浮床工藝很有必要，且需解決以下問題浮床框架易得、耐用、無汙染；浮 床浮體無汙染；浮床基質可保證大氣的泌氧功能；浮床植物應形成鑲嵌群落結 構，且具有較好的景觀效果。
發明內容
發明針對現有浮床的缺陷，提出了一種用於水質淨化的組合式生態浮床。 該生態浮床既能夠大面積應用以淨化河道水質，有效降低汙染水體中氮、磷以 及C0Dwn含量，又可改善河道汙染水體水面景觀。
本發明解決其技術問題是採用以下技術方案而實現的。本發明用於水質淨 化的組合式生態浮床(簡稱組合式生態浮床)，由內框架和外框架構成，內框架 固定於外框架內；內框架底部設有底部支架，支架上包裹浮床植物生長基質(簡稱基質)，可以選用尼龍網、塑料網或者纖維網；底部支架為內十字菱形，將內 框架分為八個生態功能區，其中位於外圍的四個生態功能區種植禾本科植物，
位於內側的四個生態功能區種植漂浮植物；在內框架和外框架之間均句設置若
幹植物定植杯，用於種植景觀高杆植物。
其使用方法是利用本發明的組合式浮床不同區域處種植的禾本科植物、漂 浮植物、景觀植物等構建浮床群落鑲嵌結構，在浮床系統內鑲嵌種植不同生態 型的植物，利用植物吸收水體氮磷等營養元素，並利用浮床植物發達密集的根
系過濾去除顆粒性汙染物以及藻類；浮床植物形成鑲嵌群落後，浮床系統生物 多樣性提高，利用其生境的異質性，形成好氧-厭氧-好氧的微生境，為氨化菌、 硝化菌、亞硝化菌、反硝化菌等功能群微生物提供生存的空間，同時植物根系 為土著徽型生物提供載體，浮床系統內構成了以植物、動物及徵生物等為主的 食物鏈結構，系統內各種生物通過同化吸收或選擇性鋪食，使得氮、磷等營養 元素在營養級中自下而上進行傳遞，即通過各種黴型生物的生物降解作用，達 到水質淨化目的。本發明的浮床植物鑲嵌結構使浮床保持較好的景觀效果。 本發明相對於現有技術，具有下述有益效果
(1) 、本發明是一種可實現浮床物種空間鑲嵌的組合式生態浮床。
(2) 、本發明中浮床植物生長基質的選擇更為合理，基質採用塑料網或者 纖維網，不會阻礙大氣向水體中的泌氧功能，可最大程度的實現浮床系統淨化 水質的生態功能。
一 (3)、本發明可實現浮床植物的空間鑲嵌，浮床植物空間鑲嵌後，導致浮 床生態系統微生境出現異質性，根系周圍形成好氧-厭氧-好氧區，浮床系統內 功能群徼生物分布呈梯度變化，浮遊生物得以生存，顯著提高了浮床生態系統的生物多樣性，增強了浮床系統抗幹擾能力，保證浮床生態系統結構和功能長 期維持穩定。
(4)、本發明的生態浮床可形成較好的景觀環境，對日益嚴重的"荒漠化" 河道起到較好的美化作用。
下面結合附圖對本發明進行進一步說明。
圖1是本發明用於水質淨化的組合式生態浮床俯視示意圖； 圖中結構、部位及編號依次為外框架l;內框架2;底部支架3;植物定 植杯5;掛繩6;尼龍扎帶7;彎頭接頭9;三通10;生態功能區I14;生態功 能區II 15;生態功能區III 16;生態功能區IV 17;生態功能區V 18;生態 功能區VI 19;生態功能區VII 20;生態功能區VIII 21。 圖2是圖1的A-A剖面示意圖。
五具體實施方案
下面結合附圖和實施例對本發明一種用於水質淨化的組合式生態浮床的結
構、製作、安裝、植物配置以及使用做進一步說明。
組合式生態浮床的製作，以及前面所述技術方案逐步製作完成 第一步製作外框架，在6根長lm、 4根長0. 75m的公稱外徑75咖的PVC管
內填充聚乙烯塑料泡沬，填充量為管道體積的80-90%，後用四組彎頭接頭以及
6組三通將PVC管連接成附圖1所示的長方形，彎頭接頭以及三通連接處用膠密
封，保證不透水。第二步製作內框架在2根長1.0m、 4根長0.75m、 4根長0.5m的公稱外 徑75ram的PVC管內填充聚乙烯塑料泡沬，填充量為管道體積的80-90%，後用四 組彎頭接頭以及6組三通將PVC管連接成附圖4所示的長方形，彎頭接頭以及 三通連接處用膠密封，保證不透水。
第三步製作底部支架將一根長2.6m， 一根長l. lm、四根長1. 35m的毛竹 按圖l所示結構擺放，分別用8號鐵絲將毛竹交叉處固定。
第四步連接內框架與底部支架將底部支架放置於內框架之上，用8號鐵 絲分別將底部支架固定與內框架上。
第五步基質的安裝將長2. 7ra、寬l. lm，網眼尺寸為20咖X20mm的尼龍 網覆蓋於第四步完成的底部支架之上(稱為覆網)，用尼龍扎帶伸入到靠近毛竹 周邊的網眼中，將尼龍網紮緊到支架上，同時將網的四邊在內框架上包裹後用 扎帶伸入網眼中固定於內框架上。底部支架的內十字菱形結構，將內框架分為 八個生態功能區，其中生態功能區I、生態功能區IV、生態功能區V、生態功能
區vni種植禾本科植物，生態功能區n、生態功能區in、生態功能區vi、 生態功能區vn種植漂浮植物。
第六步連接內框架以及外框架將外框架擺放到平整地面上，後將第五步 完成覆網的內框架擺放到外框架中間(注內框架覆網面朝上)，然後將6根公 稱外徑75mm的20cm長的PVC管分別連接內外框架三通，連接後將連接處用膠 密封，保證不透水。
第七步安裝植物定植杯用8號鐵絲將若干植物定植杯均勻固定在內、外 框架間。其中框架長邊安裝6組植物定植杯、寬邊安裝2組植物定植杯，用於 種植景觀高杆植物。第八步安裝桂繩在組合式生態浮床四個直角處分別系一根尼龍繩，尼龍
繩直徑為20mm，長度lm，同在一邊的兩根尼龍繩分別與另一組浮床相連，連接 時保證兩組組合式生態浮床之間的尼龍繩〉0. 5m，比避免水流所引起的相互碰 撞。同時，在外框架的寬邊中間系一根尼龍繩，直徑20mm，長度4-5m，該繩的 另一端待組合式浮床放入水體後固定於河道岸邊。
第九步栽種浮床植物經篩選，選定美人蕉+蘇丹草+空心菜(夏季物種) 以及酸模+水芹+黑麥草(冬季物種)鑲嵌組合，其中美人蕉、酸模為景觀植物、 高杆植物，種植於定植杯中，空心菜、水芹為可漂浮植物，種植於區域II、 III、 VI、 VII內，蘇丹草、黑麥草為禾本科植物，種植於區域I、 IV、 VI、 VIII內， 以上植物去汙能力強，長勢美觀，綠化效果好。該發明中浮床植物需進行人工 管理，即在夏季植物(冬季植物)生長季結東後，人工收割以上植物，同時在 相應區域栽種冬季植物(夏季植物)，通過以上方式，可實現組合式生態浮床常 年均有植物的生長，即可實現組合式生態浮床植物的季相交替。
將該組合式生態浮床用於南京市仙林大學城三用河南京師範大學段的水質 淨化實驗
該段河流的主要汙染源為仙林大學城生活汙水，水質汙染情況如表所示， 屬於劣V類水體。
在該河流段選擇約100米長的河段，河段16m，水深約1.6m，靠河岸均勻 放置10組本發明的組合式生態浮床，每個浮床彼此用掛繩6相連。 所種植的禾本科植物與漂浮植物區域的面積之比為1:1。 實驗從2007年7月開始，至2008年9月結束。組合式浮床中植物美人蕉+ 空心菜+蘇丹草以及酸模+水芹+黑麥草能正常生長，保證了浮床系統內周年植物的正常生長。實驗過程中，河流水體的水質情況如表所示，與實驗前相比較，
TN、 NH;-N、 TP、 CODnn濃度分別降低了 24.25%、 21.13%、 20.90%、 42.20%。通過 本發明的處理，河流水質有了十分顯著的改善，惡臭氣味明顯減弱，該河流段 上的景觀環境也得到了極大的改觀。
表實驗前後河流水質的平均值變化
項目TN麗4+-NTPC0DMn
處理前平均值 (mg/L)22. 7218. 452.2024. 62
處理後平均值 (mg/L)17. 21 '14. 521. 7414. 23
降低百分數(％)24. 2521. 1320. 9042.20
權利要求
1、一種用於水質淨化的組合式生態浮床，由內框架和外框架構成，內框架固定於外框架內；其特徵是內框架底部設有底部支架，支架上包裹浮床植物生長基質；底部支架為內十字菱形，將內框架分為八個生態功能區，其中位於外圍的四個生態功能區種植禾本科植物，位於內側的四個生態功能區種植漂浮植物；在內框架和外框架之間均勻設置若干植物定植杯，用於種植景觀高杆植物。
2、 根據權利要求1所述用於水質淨化的組合式生態浮床，其特徵是所述 浮床植物生長基質為尼龍網、塑料網或者纖維網。
全文摘要
本發明公開了一種用於水質淨化的組合式生態浮床，由內框架和外框架構成，內框架固定於外框架內；其特徵是內框架底部設有底部支架，支架上包裹浮床植物生長基質；底部支架為內十字菱形，將內框架分為八個生態功能區，其中位於外圍的四個生態功能區種植禾本科植物，位於內側的四個生態功能區種植漂浮植物；在內框架和外框架之間均勻設置若干植物定植杯，用於種植景觀高杆植物。本發明結構簡單，成本低廉。可使浮床物種空間鑲嵌，導致浮床生態系統微生境出現異質性，根系周圍形成好氧-厭氧-好氧區，浮床系統內功能群微生物分布呈梯度變化，浮遊生物得以生存，提高了浮床生態系統的生物多樣性和抗幹擾能力，保證浮床生態系統結構和功能長期維持穩定。
文檔編號C02F3/10GK101544424SQ20091002673
公開日2009年9月30日 申請日期2009年5月5日 優先權日2009年5月5日
發明者周曉紅, 王國祥 申請人:南京師範大學