一種太陽能微動力自澆灌乾式生態浮島的製作方法

2023-05-18 17:15:31

一種太陽能微動力自澆灌乾式生態浮島的製作方法
【專利摘要】本發明涉及環境工程和水處理技術，旨在提供一種用於富營養化水體生態修復和園林景觀水體美化的太陽能微動力自澆灌乾式生態浮島。本發明結合微生物技術、生態浮島技術和太陽能技術優勢去除富營養化水體中的有機物和氮磷，同時，太陽能澆灌裝置能增加水體中的溶解氧，增強水體自淨能力，達到更好的水生態修復效果。該乾式浮島可以種植多種類型的植物，對於豐富浮島生態系統、促進鳥類及魚類到浮島棲息有著很好的作用，為浮島轉化為自然化提供了充足的條件且對環境不會產生二次汙染。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及環境工程和水處理技術，旨在提供一種用於富營養化水體生態修復和 園林景觀水體美化的太陽能微動力自澆灌乾式生態浮島。 -種太陽能微動力自澆灌乾式生態淳島

【背景技術】
[0002] 近年來，隨著人們對生活環境問題越來越關心，周邊的自然環境、特別是水環境的 質量和水上自然景觀狀況也得到越來越多的重視。隨著城市綠化美化工作的快速發展，景 觀水體不斷增多，由於新鮮水源不足，一些城市內湖、河流或景觀水體水質不斷惡化，水體 呈現富營養化，引發藻類過量生長、魚類大量死亡，嚴重破壞了水生態環境。
[0003] 生態浮島技術是利用生物治汙的原理，讓植物將水中過剩的營養物質吸收，實現 水質的淨化，同時提供適合其他生物生活的空間，以修復或重建水生生態系統。
[0004] 作為一種新型的環境保護技術，人工生態浮島最早出現在20世紀70年代，由德 國貝斯特曼公司研發。通過搭建一個漂浮於水面的平臺裝置，種植多種挺水植物，利用植物 生長過程對水體中氮、磷等的吸收達到淨化水質的目的。該技術一方面可以淨化水質，為鳥 類提供棲息之地，另一方面則可以改善魚類產卵繁殖環境和增加漁民的經濟收入。
[0005] 其後生態浮島又經歷了幾次大的發展，尤其是日本生態浮島技術的應用，強化了 植物根系對水中有益微生物的促生作用，也大大擴寬了生態浮島的應用範圍，提升了生態 浮島的淨水效果。20世紀80年代，日本開始大規模引進這種技術，對自身水體進行修復， 其中日本的琵琶湖就有當時最大的人工浮島。隨後在1995年的世界湖泊大會上，人工生物 浮島作為一種治理汙水的技術開始被世界公認，韓國、加拿大、英國等相繼開始關注和研究 這項技術。
[0006] 與傳統水汙染治理技術相比，人工生物浮島技術存在著幾項明顯的優點：在汙染 現場進行原位修復，不受水體深度、透光度和富營養化程度的限制，特別適合湖泊河道富營 養化的治理；費用低廉，相對於傳統的治汙技術，該項技術可節省50%以上的建設費用，維 護費用低廉，還可改善景觀。
[0007] 其中，生態浮島對水環境的主要保護機能體現在以下幾點： 1、 水質淨化。依靠浮島上種植生長的植物吸收水體內的氮、磷等營養成分以及依靠那 些附著在植物根部的微生物淨化水體； 2、 創造生物的生息空間。利用浮島的遮蔽作用給魚類等提供繁殖產卵的場所，同時，浮 島也可以給鳥類提供棲息的空間； 3、 改善景觀。浮島上種植的各種植物花卉可以明顯改善水景，通過合理搭配，更能營造 特殊的水上園林景觀； 4、 消波護岸。生態浮島可以對岸基構成保護作用，消減波浪的影響。
[0008] 因此，生態浮島技術在水庫、湖沼、河湧，或是有景觀要求的池塘等封閉性水域得 到廣泛的發展應用。
[0009] 目前我國市場上已有生態浮島產品，這些產品一般以塑料泡沫作為浮島載體，上 開若干孔，將植物"栽種"裡面。這些產品在實際應用中主要有以下缺點： (1) 缺少動力裝置，與水的接觸受到局限，淨化作用不能充分發揮； (2) 僅利用水生植物根系吸收作用，只能降低水中氮、磷，未設置專用的微生物載體，其 生物膜負載量有限，難以降低水中有機汙染物含量，削減COD、BOD等； (3) 不能提高水中溶解氧濃度，難以促進水體的自淨作用和改善水生魚類生存環境； (4) 適種植物種類過於單一，主要集中在一些大型的挺水植物，景觀效果得不到體現， 使得浮島的應用範圍受到一定的限制。
[0010] 在大方向上，生態浮島分為兩類：乾式生態浮島和溼式生態浮島。
[0011] 乾式生態浮島指的是浮島上所種植的植物根系不直接接觸水體的生態浮島，乾式 浮島目前在國內基本沒有應用。溼式生態浮島指的是浮島上所種植的植物根系直接接觸到 水體的生態浮島，這是目前應用最為廣泛的生態浮島類型。
[0012] 目前國內的生態浮島都是溼式浮島，以種植各種水生植物為主。雖然溼式浮島的 淨水效果較好，但是由於植物種類過於單一而使得浮島的景觀效果得不到很好的體現，同 時植物的淨化效果和更換上也很難得到提高，往往只是水處理工程中的附屬品。
[0013] 而乾式浮島則由於植物沒有直接和水體接觸，可以栽培大型的木本、園藝植物，通 過不同的植物組合，構成良好的鳥類、魚類等生物生息場所，同時也極大的美化了景觀，但 乾式浮島也存在一些問題，一是沒有了浮島對水體的淨化功能，二是需要定期的人工澆灌， 以補給植物生長所需的水分，大大增加了後期的人工成本。一般這種大型的乾式浮島是用 混凝土或是聚苯乙烯材料製作而成。


【發明內容】

[0014] 為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種太陽能微動力自澆灌乾式生態浮 島，該型乾式浮島加載有生物填料過濾系統和太陽能微動力澆灌系統，不僅繼承了傳統幹 式浮島在植物種植種類上更加豐富的優勢，又彌補了傳統乾式浮島在給水需求、淨水功能 方面的缺陷，同時，太陽能微動力澆灌系統還能促進水體循環，增加水體溶解氧，具有植物 多樣、景觀美好、淨水有效的特點。
[0015] 本發明的技術解決方案是：一種太陽能微動力自澆灌乾式浮島，包括浮體層（1)、 過濾層（4)、隔土層（5)、覆土層（6)、太陽能微動力澆灌系統（7)和植物（12)，其特徵在於： 浮體層（1)、過濾層（4)、隔土層（5)、覆土層（6)自下而上依次設置，植物（12)種植在覆土層 (6)中，浮體層（1)中央設有管道通孔（2)，太陽能微動力澆灌系統（7)的輸水管（10)從浮 體層（1)的管道通孔（2)、過濾層（4)、隔土層（5)、覆土層（6)穿出至植物（12)高度以上。
[0016] 所述浮體層（1)的浮體製作材料採用PE、EPE或EVA發泡板材中的一種，浮體表面 環繞中央的管道通孔設有若干通氣透水小孔。
[0017] 所述過濾層（4)的過濾填料採用聚氨酯生化棉。
[0018] 所述隔土層（5)的隔土材料採用聚丙烯無紡布。
[0019] 所述覆土層（6)的覆土選用有機腐殖質土壤。
[0020] 所述太陽能微動力澆灌系統（7)主要含太陽能電池板（8)、水泵（9)、輸水管（10) 和噴頭（11)組件，太陽能電池板（7)的支撐架裝載在浮體層（1)的浮體上面，水泵（9)懸固 在浮體層（1)的浮體下方，輸水管（10 ) -端與水泵（9 )接通，另一端接通噴頭（11)。
[0021] 依據本發明上述方案能取得的有益效果：依據本發明技術方案製作的生態浮島可 用於各種類型的自然或者人工景觀水體，可以種植陸生植物以及水生植物，有效促進區域 內水體循環、增加水中溶解氧，有效降低COD、BOD、SS、TN、TP等，豐富景觀的同時達到淨水 的效果。
[0022] 採用本發明上述方案製作的太陽能微動力自澆灌乾式浮島可達到以下有益效 果： 該型乾式浮島實現了植物栽培系統、填料過濾系統和噴泉澆灌系統的組合一體化，在 景觀效果上，植物園藝和噴泉水景相得益彰，在淨水功能上，植物吸收和填料過濾協同並 重。
[0023] (1)該型乾式浮島加載了太陽能微動力自澆灌系統，其動力源自太陽光轉化，節約 能源；其形成的噴泉式出水，增強了浮島的水景效果，而且在功能上，以提水、噴灌的方式， 將本不與乾式浮島上植物接觸的水體轉移到植物根系表面，既滿足了植物正常生長所需的 水分補給，又對水體中的氮磷等汙染元素進行了吸附、吸收淨化； (2) 該型乾式浮島加載了生物填料過濾系統，填料過濾區能增加生物接觸氧化的表面 積，為多種微生物的生存提供適宜的環境，促進微生物種群的生長繁殖，加速汙染物質的分 解。這也使得自覆土層滲流到過濾層的水體進一步得到淨化，提升了浮島淨水效應； (3) 該型乾式浮島繼承了傳統乾式浮島的優勢，可同時栽培水生植物和陸生植物，尤其 是可栽培大型木本園藝植物，豐富了植物多樣性，增強了浮島景觀性，通過不同季節優勢植 物的組合種植，強化了浮島的淨水效果，提高了浮島的生物穩定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0025] 圖1是本發明的應用例剖面結構示意圖。
[0026] 圖2是本發明的應用例俯視結構示意圖。
[0027] 圖3是本發明的應用例仰視結構示意圖。
[0028] 圖中1-浮體層，2-管道通孔，3-通水透氣孔，4-過濾層，5-隔土層，6-覆土層， 7_太陽能微動力澆灌系統，8-太陽能電池板，9-水泵，10-輸水管，11-噴頭，12-植物。

【具體實施方式】
[0029] 本發明是一種太陽能微動力自澆灌乾式生態浮島，以圓形外觀造型為例，具體實 施方式如下： 首先，採用PE、EPE或EVA發泡板材中的一種，製作直徑lm、厚度10cm的圓形浮體，作 為浮體層（1 )，在浮體中央處開設一個直徑5cm的管道通孔（2)，環繞管道通孔（2)在浮體表 面開設若干個直徑2cm的通氣透水孔。浮體層（1)上貼合性布設採用聚氨酯生化棉製作的 過濾填料，作為過濾層（4)，在聚氨酯生化棉過濾填料中央出開設聚氨酯生化棉直徑5cm的 管道通孔（2)，聚氨酯生化棉因其疏鬆多孔的結構而有利於氣液交換，能促進有益微生物的 生長繁殖，分解流經水體中的有機物等汙染物質。過濾層（4)上貼合性布設採用聚丙烯無 紡布製作的隔土材料，作為隔土層（5)，在聚丙烯無紡布隔土材料中央出開設直徑5cm的管 道通孔（2)，用於防止覆土流失至過濾層（4)引起聚氨酯生化棉過濾填料堵塞。隔土層（5) 上鋪設有機腐殖質土壤，作為覆土層（5)，其作用一是為植物提供肥力和養料，二是固著植 物根系使其直立生長。太陽能微動力澆灌系統（7)主要含太陽能電池板（8)、水泵（9)、輸水 管（10)和噴頭（11)組件，太陽能電池板（7)的支撐架固定在浮體層（1)的浮體上面，水泵 (9)懸固在浮體層（1)的浮體下方，輸水管（10)從浮體層（1)的管道通孔（2)、過濾層（4) 的管道通孔（2)、隔土層（5)的管道通孔（2)、覆土層（6)依次穿出至植物（12)高度以上，其 一端與水慄（9)接通，另一端接通嗔頭（11 )。然後，將植物（12)栽培在覆土層（6)中，就此 形成了一個植物浮島單元。最後，將一個個植物浮島單元連接成片，並通過牽拉、打樁或拋 錨等方式將成片植物浮島固定布置在目標水域，當太陽能微動力澆灌系統（7)中的太陽能 電池板（7)吸收太陽光轉化電力驅動水泵（9)工作，目標水域中的水經水泵（9)提水、輸水 管（10)輸水送至噴頭（11)噴出，形成景觀噴泉，接著噴頭（10)出水回落至覆土層（6)，植物 (12)根系吸收水分以滿足自身生長所需，同時對水中的汙染元素進行吸附、吸收淨化，未被 植物（12)利用的餘水自覆土層（6)滲流到過濾層（4)，經過過濾層（4)中過濾填料的截留、 過濾又得到進一步淨化，淨化後的水最終會通過浮體層（1)中浮體的通水透氣孔（3)回流 至目標水域。
【權利要求】
1. 一種太陽能微動力自澆灌乾式生態浮島，包括浮體層（1)、過濾層（4)、隔土層（5)、 覆土層（6)、太陽能微動力澆灌系統（7)和植物（12)，其特徵在於：浮體層（1)、過濾層（4)、 隔土層（5)、覆土層（6)自下而上依次設置，植物（12)種植在覆土層（6)中，浮體層（1)中央 設有管道通孔（2)，太陽能微動力澆灌系統（7)的輸水管（10)從浮體層（1)的管道通孔（2)、 過濾層（4)、隔土層（5)、覆土層（6)穿出至植物（12)高度以上。
2. 根據權利要求1所述的一種太陽能微動力自澆灌乾式生態浮島，其特徵在於：所述 浮體層（1)的浮體製作材料採用PE、EPE或EVA發泡板材中的一種，浮體表面環繞中央的管 道通孔（2)設有若干通氣透水小孔（3)。
3. 根據權利要求1所述的一種太陽能微動力自澆灌乾式生態浮島，其特徵在於：所述 過濾層（4)的過濾填料採用聚氨酯生化棉。
4. 根據權利要求1所述的一種太陽能微動力自澆灌乾式生態浮島，其特徵在於：所述 隔土層（5)的隔土材料採用聚丙烯無紡布。
5. 根據權利要求1所述的一種太陽能微動力自澆灌乾式生態浮島，其特徵在於：所述 覆土層（6)的覆土選用有機腐殖質土壤，覆土厚度以蓋住植物根部為宜。
6. 根據權利要求1所述的一種太陽能微動力自澆灌乾式生態浮島，其特徵在於：所述 太陽能微動力澆灌系統（7)主要含太陽能電池板（8)、水泵（9)、輸水管（10)和噴頭（11)組 件，太陽能電池板（7)的支撐架裝載在浮體層（1)的浮體上面，水泵（9)懸固在浮體層（1) 的浮體下方，輸水管（10 ) -端與水泵（9 )接通，另一端接通噴頭（11)。
【文檔編號】A01G9/02GK104098187SQ201410384552
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年8月7日 優先權日:2014年8月7日
【發明者】袁建波 申請人:崑山瀚潮環保科技有限公司