一種用於護坡的農業廢棄物混合固定化脫氮菌的生態袋及系統的製作方法
2023-10-05 10:21:14 2
本發明涉及生態護坡領域，具體涉及一種用於護坡的農業廢棄物混合固定化脫氮菌的生態袋及系統。
背景技術：
目前，生態袋護坡技術的研究主要停留在兩個方面：一是出於其護坡的安全穩定性方面的研究，比如土工格柵反包生態袋、生態袋在堆放時每層都設有三維排水連接扣將生態袋體聯結成整體，形成穩定的三角內摩擦緊鎖結構；二是生態袋的景觀綠化效果及植物修復淨化水體的研究，為了使生態袋護坡植物生長茂密，以期取得較好的水體淨化效果，主要開發在袋體表面塗抹草籽，在生態袋內填充植物草種，活枝插播種植技術三種方式。但是這些研究對於汙染水體的淨化處理效果不是特別理想。為了提高傳統生態袋護坡技術對於汙染水體的淨化作用，本發明擬採用生態袋與農業廢棄物混合固定化脫氮菌群聯合使用的技術，不僅解決了目前農業廢棄物極大浪費的問題，而且為脫氮菌群提供了生物載體和新型碳源，同時利用了生態袋中植物及微生物生態淨水水質的作用，有效解決水體的汙染，並且改進提升生態袋護坡技術的功能多樣性，提高其對受汙染地表水體的水質淨化效果研究。
技術實現要素：
針對以上缺陷，本發明的目的是克服已有技術之不足，提供一種改進的用於護坡的農業廢棄物混合固定化脫氮菌的生態袋及系統。本發明結構簡單，加工方便，同時可提高植物種子的利用率和成活率。
本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的：
一種用於護坡的農業廢棄物混合固定化脫氮菌的生態袋，包括袋體(5)，所述袋體(5)內主要裝有農業廢棄物、植物種子(2)和植生土(3)，所述農業廢棄物上固定有脫氮菌(1)，所述植生土(3)中加入了中砂和粗砂，所述袋體(5)的一側栽有植物(4)。
進一步的，所述農業廢棄物、植物種子(2)、植生土(3)以及脫氮菌(1)按以下體積進行配比：
所述農業廢棄物的體積為生態袋總容積的10％-15％；
所述脫氮菌(1)的體積為生態袋總容積的5％-20％；
所述植物種子(2)的體積為生態袋總容積的5％-15％；
所述植生土的體積為生態袋總容積的80％-90％，其中所述中砂和粗砂的總體積為混合後植生土總體積的20％-40％。
進一步的，所述農業廢棄物包括稻草、玉米芯、絲瓜絡或秸稈。
進一步的，將農業廢棄物切割成小型的碎基質，農業廢棄物碎基質經過鹼處理後，加入硝化反硝化菌的富集培養基中，待培養到可以觀察到農業廢棄物碎基質上均有微生物附著跡象，基質由原來的顏色的淺黃色變為棕褐色，並粘附著薄薄的結構緊密、淡黃色的菌膜，即脫氮菌成功固定在農業廢棄物碎基質上。
一種用於護坡的農業廢棄物混合固定化脫氮菌的生態袋的系統，包括混凝土層(8)，所述混凝土層(8)下端固定有基礎梁(9)，其中所述生態袋分為兩類，分別為生態袋一(51)和生態袋二(52)；所述生態袋的袋體(5)由上袋體和下袋體組合而成，所述生態袋一(51)的袋體包括上袋體一(511)和下袋體一(512)，所述生態袋二(52)的袋體包括上袋體二(521)和下袋體二(522)；所述生態袋一(51)的上袋體一(511)主要由熨燙針刺無紡布構成，生態袋一(51)的下袋體一(512)主要由人造鹿皮構成，所述生態袋二(52)的上袋體二(521)和下袋體二(522)均主要由熨燙針刺無紡布構成；
所述上袋體一(511)和上袋體二(521)上均栽有植物，而所述下袋體一(512)和下袋體二(522)上均未栽有植物；
生態袋一(51)和生態袋二(52)錯位鋪砌在混凝土層(8)上，且上袋體一(511)和上袋體二(521)均朝上，且相鄰層位的生態袋之間錯位半個袋寬，每層生態袋和每兩個生態袋中間都夾有粗棉繩(7)，同一層的生態袋一(51)之間置有軟性材料墊(6)。
進一步的，所述生態袋一(51)內添加的脫氮菌(1)體積為生態袋一(51)總容積的5％—10％，所述生態袋二(52)內添加的脫氮菌(1)體積為生態袋二(52)總容積的15％—20％。
進一步的，所述軟性材料墊(6)包括海綿、棉氈、稻草墊或秸稈墊。
本發明的有益效果為：
1.與現有技術僅僅在生態袋內填充植物草種不同，本發明填充固定化脫氮菌，通過固定化脫氮菌的可生物降解農業廢棄物碎基質，不僅有助於植物種子的發芽和生長，而且有助於水體的淨化作用。其中可生物降解農業廢棄物不僅可以為脫氮微生物菌群提供附著生長的重要載體，還可以作為新型無汙染碳源，即微生物的緩釋碳源，為脫氮微生物的生長提供充足的碳源。
2.本發明利用植物的輸氧功能，為脫氮菌群等微生物的生長提供必要的氧分，微生物的生長過程能降解一些難以被植物體吸收的有機大分子物質，使其轉化為易於被植物體吸收的有機營養物質。當以脫氮菌富集培養，獲得很好的生長狀態，穩固後期植物與微生物群落的共生體系，利用植物根系截留、吸收水體中汙染物質及微生物對於水體中有機物質的降解消化，最大限度的淨化水體水質。
3.本發明充分利用可生物降解農業廢棄物，節約資源、經濟安全，有效的克服了現有技術綠化效果差還有水質淨化效果不佳的缺點。同時，本發明利用人造鹿皮、粗棉繩超強的毛細吸水作用，在雨水豐沛的時候，儲存大量的水分，當天氣乾旱時，放出水分，同時利用浸沒在河水裡的粗棉繩吸水，供生態袋植物以及各種生物用水所需。
4.本發明變廢為寶，將農業廢棄物加以資源化利用，並聯合固定化脫氮菌群，強化水生植物與微生物的水質淨化功能，促進水環境生態恢復。同時集成利用粗棉繩的毛細作用和軟性材料墊的吸水性能，蓄水滿足乾旱天氣生態袋生物所需，經濟實用。
附圖說明
圖1是本發明一種用於護坡的農業廢棄物混合固定化脫氮菌的生態袋側面示意圖；
圖2是本發明一種用於護坡的農業廢棄物混合固定化脫氮菌的生態袋護坡系統的主視示意圖；
圖3是本發明一種用於護坡的農業廢棄物混合固定化脫氮菌的生態袋護坡系統的生態袋一立體示意圖；
圖4是本發明一種用於護坡的農業廢棄物混合固定化脫氮菌的生態袋護坡系統的生態袋二立體示意圖；
圖5是本發明的軟性材料墊示意圖；
圖6是本發明的粗棉繩示意圖。
附圖標記說明
1-脫氮菌、2-植物種子、3-植生土、4-植物、5-袋體、51-生態袋一、52-生態袋二、511-上袋體一、512-下袋體一、521-上袋體二、522-下袋體二、6-軟性材料墊、7-粗棉繩、8-混凝土層、9-基礎梁。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護範圍。
如圖1所示，一種用於護坡的農業廢棄物混合固定化脫氮菌的生態袋，包括袋體5，袋體5主要由透氣和透水的材料組成。袋體5內主要裝有農業廢棄物、植物種子2、植生土3和保水劑，農業廢棄物上固定有脫氮菌1。農業廢棄物主要為稻草、玉米芯、絲瓜絡或秸稈等可生物降解的農業廢棄物，其中，稻草、絲瓜絡、秸稈修剪成6mm-8mm長度的碎基質，玉米芯修剪成5×5×5mm3體積的小立方體碎基質，且農業廢棄物的體積為生態袋總容積的10％-15％，脫氮菌1的體積為生態袋總容積的5％-20％。將農業廢棄物碎基質經過鹼處理後，加入硝化反硝化菌的富集培養基中，待培養到可以觀察到農業廢棄物碎基質上均有微生物附著跡象，基質由原來的顏色的淺黃色變為棕褐色，並粘附著薄薄的結構緊密、淡黃色的菌膜，即脫氮菌成功固定在農業廢棄物碎基質上。
袋體5的一側栽有植物4。袋體內的植物種子2為具有淨化水質功能的、當地優勢水生植物的種子，例如適應性和淨水效果較強的狗牙根等，能夠淨化水質，且植物種子2的體積為生態袋總容積的5％-15％。袋體上的植物4包括具有淨化水質功能、容易適應環境、當地的優勢植物，例如蘆葦等。植物4與植物種子2長出的矮草叢系列構建了植物體系，交錯的根部為微生物的繁殖生長輸送氧氣、提供棲息地，能夠促進微生物的，生長繁殖，更利於水質的淨化。
植生土3中加入了中砂和粗砂，植生土的體積為生態袋總容積的80％-90％，中砂和粗砂的總體積為混合後植生土總體積的20％。其充分發揮了當地植生土的作用，更利於植物的生長和適應，同時中砂和粗砂保證了一定雨水的滲透率，空氣流通的孔隙度，利於袋體5內的微生物菌群生活。且植生土3中加有保水劑，保水劑可以為粒狀海綿與紙張的調和物。
本發明中可生物降解的農業廢棄物可以是稻草基質、絲瓜絡基質或玉米芯基質等。這些基質不僅價格廉價，取材方便，而且是亟待開發的新型碳源。避免了農業廢棄物的浪費，並充分地作為反硝化碳源的備選材料，安全性極好，持續供碳能力強，適合反硝化。本發明的可生物降解農業廢棄物的存在形式為：經過細裁剪處理的，基本長度在6mm-8mm之間或者基本體積在5×5×5mm3左右的碎基質。
如圖2至圖6所示，一種用於護坡的農業廢棄物混合固定化脫氮菌的生態袋的系統，包括混凝土層8，混凝土層8下端固定有基礎梁9，其中生態袋分為兩類，分別為生態袋一51和生態袋二52。生態袋的袋體5由上袋體和下袋體組合而成，生態袋一51的袋體包括上袋體一511和下袋體一512，生態袋二52的袋體包括上袋體二521和下袋體二522。生態袋一51的上袋體一511主要為由聚丙烯PP或者聚酯纖維PET為原材料製成的熨燙針刺無紡布，具有抗紫外，抗老化、無毒、不助燃、裂口不延伸的特點。生態袋一51的下袋體一512主要由人造鹿皮構成，具有超強的吸水能力。生態袋一51內添加的農業廢棄物碎基質為500g，且固定在農業廢棄物碎基質的脫氮菌為生態袋一51總容積的5％—10％。
生態袋二52的上袋體二521和下袋體二522都是由聚丙烯PP或者聚酯纖維PET為原材料製成的熨燙針刺無紡布，具有耐酸鹼、抗腐蝕、抗凍融、抗老化、裂口不延伸的特點。生態袋二52內添加的農業廢棄物碎基質為1000g，且固定在農業廢棄物碎基質的脫氮菌為生態袋二52總容積的15％—20％。
上袋體一511和上袋體二521上均栽有植物，而下袋體一512和下袋體二522上均未栽有植物。生態袋一51和生態袋52內添加的植物種子2均為50g。
對生態袋一51和生態袋二52進行填充完畢後，均勻攪拌，裝置在袋體中。現場裝置後用手提縫紉機縫合或用扎口袋等其他方法縫合起來，也可以在工廠裝土後封合。植物種子可根據不同季節、地域、溫度或其他需要自由調配。
採用水泥石柱作為基礎梁9打好基地，澆灌混凝土層8，用於保證生態袋護坡的基地穩定性。在混凝土層8上，錯位鋪砌生態袋，且上袋體一511和上袋體二521均朝上，每兩個生態袋首尾接縫位置裝配聯接扣，相鄰層位的生態袋之間錯位半個袋寬。每層生態袋和每兩個生態袋中間都夾有粗棉繩7。粗棉繩7主要由棉花組成，毛細現象極好，能夠充分吸收水體，並且有粗棉繩7浸入河流水體中，用於枯水位時吸水作用。同一層的生態袋一51之間，縱向夾著軟性材料墊6，用以增強生態袋的蓄水能力。粗棉繩7直徑在20-30mm之間，用於毛細吸水，當天氣乾旱時，給各生態袋提供水分。常水位以上安置生態袋一51，常水位以下安置生態袋二52。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。