一种多功能立体的生态链浮岛的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种多功能立体的生态链浮岛，包括挺水植物种植槽、填料槽和沉水植物种植槽；挺水植物种植槽与填料槽通过尼龙绳与填料槽的上部连接，用于搭配根系发达的挺水植物构成过滤层，填料槽用于填充由3D打印的高比表面积的悬浮填料，沉水植物种植槽通过可拆卸的活动扣与填料槽的下部连接，用于搭配种植沉水植物形成密集的过滤层。本发明为实现城镇污水高效低碳资源化利用，将水环境治理融入生态文明建设，选用新型的3D打印材料作为微生物附着材料，相比传统材料具有更好效果，为生态工程的应用与创新打开新的思路；通过本发明降解了水中的各种污染物质，有效地提高了水体的净化效果。
【专利说明】
一种多功能立体的生态链浮岛
技术领域
[0001]本发明属于水体净化与生态修复工程技术领域，尤其涉及一种多功能立体的生态链浮岛。
【背景技术】
[0002]目前，由于工业生产的日益发展和人口急剧增加，我国水资源正遭受来自生产、生活等各方面的污染，我国城镇污水中污染物种类繁多、资源化利用率低、氮磷污染负荷大，虽然污水会经过城镇污水处理厂处理达标后排放，但是很多排放标准都达不到地表V类水质，处理后的水排放到河流水体，对城镇湖泊和河流的再生利用带来不确定的生态风险，目前城镇污水高效低碳资源化得不到很好的利用。
[0003]鉴于城镇河流多数处于城镇内部与居民区周边，利用生态工程对城镇污水进行深度处理时，除了注重处理效果，还应关注其与周边景观的配置与融入程度。重点突出生态工程植物选用的本土化，注重生态工程与周边景观的合理搭配，将工程本身变身为一种景观单元与组分。
[0004]目前的水体净化与生态修复工程对微生物不能直接起到保护作用，不能减小水力对微生物的冲刷作用，不利于微生物在填料表面生长繁育，而且不能形成生物挂膜。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种多功能立体的生态链浮岛，旨在解决目前的水体净化与生态修复工程对植物生长、微生物降解以及对植物与微生物残体带离水体的净化效果不理想，而且对微生物不能直接起到保护作用，不能减小水力对微生物的冲刷作用，不利于微生物在填料表面生长繁育，而且不能形成生物挂膜的问题。
[0006]本发明是这样实现的，该多功能立体的生态链浮岛包括:挺水植物种植槽、填料槽和沉水植物种植槽；
[0007]所述挺水植物种植槽通过尼龙绳与填料槽的上部连接，用于搭配根系发达的挺水植物构成过滤层；
[0008]填料槽用于填充由3D打印的悬浮填料；
[0009]沉水植物种植槽通过可拆卸的活动扣与填料槽的下部连接，用于搭配种植沉水植物形成密集的过滤层。
[0010]本发明还采取如下技术措施:
[0011]该多功能立体的生态链浮岛还包括风车搅拌器和定位系统，风车搅拌器下部设置的搅拌器插在填料槽内，风车搅拌器上部的风车高出挺水植物种植槽;定位系统与沉水植物种植槽底部连接，用于固定基于3D打印技术的生态浮岛。
[0012]所述挺水植物种植槽由植物种植篮、浮岛载体构成，所述植物种植篮设置在所述浮岛载体上，所述植物种植篮上搭配种植去除营养元素能力强、景观效果好的水生植物。
[0013]所述填料槽设置有带孔且与水体连通的筒体，填料槽底部设置的网格，所述筒体中内置有悬浮填料，网格与沉水植物种植槽顶部连通，可掉落老化生物膜残体进入沉水植物种植槽，为沉水植物提供养分。
[0014]所述沉水植物种植槽由可拆卸的圆筒种植槽及生物基质构成，所述生物基质设置在所述可拆卸的圆筒种植槽中，所述生物基质中搭配种植水生植物。
[0015]所述悬浮填料为采用两种或两种以上材料混合制造的塑料合金丝材，该塑料合金丝材为:通过熔融挤出成型的3D打印技术，制备的高比表面积的生物填料。
[0016]两种材料一种成分为具有抗形变能力且具有保持生物填料的物理外形的不溶于水的基体塑脂;另一种材料为具有生物相溶性和自降解性的材料，此种材料进入水中，就会发生溶水与降解，当它溶解后，剩下的基体塑脂就是一个高比表面积的填料，这样产生的填料比表面积会更大，更有利于生物挂膜，适合好氧、兼氧和厌氧的微生物生长。
[0017]本发明为实现城镇污水高效低碳资源化利用，将水环境治理融入生态文明建设，选用新型的3D打印材料作为微生物附着材料，相比传统材料具有更好效果，为生态工程的应用与创新打开新的思路；
[0018]本发明将挺水植物种植槽、沉水植物种植槽、填料槽成高中低层错开排列，挺水植物种植槽通过尼龙绳与填料槽的上部连接，沉水植物种植槽通过可拆卸的活动扣与填料槽的下部连接，在挺水植物种植槽及沉水植物种植槽中选择不同空间生态位的植物，填料槽中放入采用3D打印技术加工而成的高比表面积悬浮填料;通过植物搭配的选择可降低河湖水体的水流速度，挺水植物发达的根系与沉水植物可形成密集的过滤层，将流水中不溶性的胶体等悬浮物吸附并沉降到填料槽；同时利用塑料合金丝材原料制造的悬浮填料，微生物易于附着，挂膜速度较快，通过植物水生植物向水中输氧，构建起不同氧气含量的“根际区”，为生物链浮岛中的好氧、兼氧和厌氧微生物提供各自的小生境，有利于硝化菌、反硝化菌和聚磷微生物分别在适宜的根际区大量繁殖，降解水中的各种污染物质，并通过对有机污染物的矿化作用为植物提供生长所需的无机养料，进一步去除水中的N、P等元素，有效地提高了水体的净化效果。
【附图说明】
[0019]图1是本发明实施例提供的多功能立体的生态链浮岛结构示意图。
[0020]图中:1、挺水植物种植槽;2、沉水植物种植槽;3、填料槽;4、尼龙绳；5、风车搅拌器;6、悬浮填料;7、可拆卸活动扣;8、定位系统。
【具体实施方式】
[0021]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0022]下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0023]如图1所示:一种多功能立体的生态链浮岛包括:挺水植物种植槽1、沉水植物种植槽2和填料槽3，
[0024]挺水植物种植槽I包括:植物种植篮与环形浮岛载体，搭配种植去除N、P等营养元素能力较强、景观效果好的植物;沉水植物种植槽2包括:可拆卸的圆筒型的种植槽与生物基质，搭配种植沉水水生植物;填料槽3设置带孔的筒体，能与水体连通，内置悬浮填料6与风车搅拌器5;挺水植物种植槽I通过尼龙绳4与填料槽3连接，所述填料槽底部设置有网格与沉水植物种植槽2顶部连通，可掉落老化生物膜残体进入沉水植物种植槽2，为沉水植物提供养分。
[0025]沉水植物种植槽2通过可拆卸活动扣7与填料槽3底部连接，挺水植物种植槽1、沉水植物种植槽2与填料槽3成高中低层错开排列;整个浮岛通过定位系统8在水中固定位置。
[0026]本发明多功能立体的生态链浮岛的挺水植物种植槽1、沉水植物种植槽2和填料槽3，选择不同空间生态位的植物，在挺水植物种植槽I中搭配种植美人蕉、黄菖蒲、鸢尾等，在沉水植物种植槽2中搭配种植狐尾藻、苦草、菹草等水生植物，填料槽3中放入采用3D打印技术加工而成的高比表面积悬浮填料6。通过植物搭配的选择可以降低河湖水体的水流速度，挺水植物发达的根系与沉水植物可以形成密集的过滤层，将流水中不溶性的胶体等悬浮物吸附并沉降到填料槽3;同时利用塑料合金丝材原料制造的悬浮填料6，比表面积以及粗糙度高于普通接触氧化挂膜填料，微生物易于附着，挂膜速度较快，通过植物水生植物向水中输氧，构建起不同氧气含量的“根际区”，为生物链浮岛中的好氧、兼氧和厌氧微生物提供各自的小生境，有利于硝化菌、反硝化菌和聚磷微生物等分别在适宜的根际区大量繁殖，降解水中的各种污染物质，并通过对有机污染物的矿化作用为植物提供生长所需的无机养料，同时填料上的挂膜脱落后进入沉水植物种植槽2，为沉水植物提供营养物质，并可通过定期取出沉水槽，带走生物膜脱落物与沉水植物残体，进一步去除水中的N、P等营养元素，提高水体的净化效果。
[0027]为了解决现有技术中的不足和缺陷，本发明提供了具有本地特色的水生植物进行合理搭配，突出植株的彩化、美化功能，有机的融入周围景观，将浮岛自身打造为形成整体效果一种景观资源。选用新型膜材料，悬挂于浮岛下方，打造“水下森林”，形成立体浮岛。微生物附着生长于膜材料表面，与植物根系的泌氧作用形成良性互动，在微生物与植物的双重作用下达到水体深度处理的效果。
[0028]本发明应用3D打印技术能够制备出相比普通填料的表面粗糙度较高、结构复杂的悬浮填料6，可对微生物直接直到保护作用，减小水力对微生物的冲刷作用，有利于微生物在悬浮填料6表面生长繁育，形成生物挂膜。该技术以两种或两种以上成分按一定比例制造的塑料合金丝材，通过熔融挤出成型(FDM)的3D打印技术，制备高比表面积的悬浮填料6。该悬浮填料6具有以下两个特点，其中一种成分为基体塑脂，具有抗形变能力，保持生物填料的物理外形；另一种材料具有生物相溶性和自降解性，有利于生物挂膜。此种材料进入水中，就会发生溶水与降解的材料，当它溶解后，剩下的基体塑脂就是一个高比表面积的填料，这样产生的填料比表面积会更大，更有利于生物挂膜，适合好氧、兼氧和厌氧的微生物生长，至今还未见有采用3D打印技术加工制作的悬浮填料6用于生态浮岛污水生物处理的技术。
[0029]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种多功能立体的生态链浮岛，其特征在于，该多功能立体的生态链浮岛包括:挺水植物种植槽、填料槽和沉水植物种植槽； 所述挺水植物种植槽通过尼龙绳与填料槽的上部连接，用于搭配根系发达的挺水植物构成过滤层； 填料槽用于填充由3D打印的悬浮填料； 沉水植物种植槽通过可拆卸的活动扣与填料槽的下部连接，用于搭配种植沉水植物形成密集的过滤层。2.权利要求1所述的多功能立体的生态链浮岛，其特征在于，该多功能立体的生态链浮岛还包括风车搅拌器和定位系统，风车搅拌器下部设置的搅拌器插在填料槽内，风车搅拌器上部的风车高出挺水植物种植槽;定位系统与沉水植物种植槽底部连接，用于固定基于3D打印技术的生态浮岛。3.权利要求1所述的多功能立体的生态链浮岛，其特征在于，所述挺水植物种植槽由植物种植篮、浮岛载体构成，所述植物种植篮设置在所述浮岛载体上，所述植物种植篮用于搭配种植水生植物。4.权利要求1所述的多功能立体的生态链浮岛，其特征在于，所述填料槽设置有带孔且与水体连通的筒体，填料槽底部设置的网格，所述筒体中内置有悬浮填料，网格与沉水植物种植槽顶部连通。5.权利要求1所述的多功能立体的生态链浮岛，其特征在于，所述沉水植物种植槽由可拆卸的圆筒种植槽及生物基质构成，所述生物基质设置在所述可拆卸的圆筒种植槽中，所述生物基质中搭配种植水生植物。6.权利要求4所述的多功能立体的生态链浮岛，其特征在于，所述悬浮填料为采用两种或两种以上材料混合制造的塑料合金丝材，该塑料合金丝材为:通过熔融挤出成型的3D打印技术，制备的高比表面积的生物填料。
【文档编号】C02F3/34GK105884032SQ201610420991
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】姜毅, 黎静, 吴胜军, 王雨, 易雪梅, 陈春娣, 马茂华, 吕明权
【申请人】中国科学院重庆绿色智能技术研究院