多功能生态净化墙系统及其应用
【专利摘要】多功能生态净化墙系统及其应用，本发明属于水体环境修复领域，它要解决现有地表自然水体水质普遍超标而自净能力低下的问题。该生态净化墙系统以支撑梁作为骨架通过铁丝网围成，在墙体的底部间隔平行设置有第一层铁丝网和第二层铁丝网，在第一层铁丝网与墙底铁丝网之间填充有卵砾石，在第一层铁丝网与第二层铁丝网之间形成沉水植物和浮石区，在墙体顶部间隔设置有多个挺水植物模块，在沉水植物定植区与挺水植物功能区之间为生物飘带区，在生物飘带区中均匀悬挂有多个飘带。本发明由多种生物组分和功能单元形成立体式生物净化墙系统，充分发挥多介质和多生物组分净化水体功能，实现污染水体的快速原位净化，促进生态系统健康的恢复。
【专利说明】
多功能生态净化墙系统及其应用
技术领域
[0001]本发明属于水体环境修复领域，涉及一种可原位净化自然水体的多功能生态净化墙系统，并针对不同水文及污染特征水体提供不同空间组合应用方法。
【背景技术】
[0002]目前我国地表水环境污染问题日益严重，自然水体普遍面临污染超标、自净能力低下的问题，急需安全、有效的原位修复净化技术手段。现有常规生物处理方法手段单一，生态浮岛等技术的实施会因对沉水植物的荫蔽而导致沉水植物死亡和底栖生物生境破坏。微生物净化技术面临菌剂原位难以固定、生物膜与水体接触面积有限、水文停留时间过短，净化效能低下。人工湿地等技术改变自然水文流态和生物栖息地，影响原生生态系统健康。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是要解决现有地表自然水体水质普遍超标而自净能力低下的问题，而提供一种多功能生态净化墙系统。
[0004]本发明多功能生态净化墙系统是以支撑梁(架)作为骨架通过铁丝网围成，在墙体的底部间隔平行设置有第一层铁丝网和第二层铁丝网，在第一层铁丝网与墙底铁丝网之间填充有卵砾石形成砾石床，在第一层铁丝网与第二层铁丝网之间形成沉水植物和浮石区，沉水植物和浮石区是沿墙体的水平方向由多个沉水植物定植单元和多个浮石单元相互交替组成，沉水植物定植单元和浮石单元之间通过铁丝网格相隔，在沉水植物定植单元中种植有沉水植物，在浮石单元中填充有浮石，沿墙体的水平方向在墙体顶部间隔设置有多个挺水植物模块形成挺水植物功能区，每两个挺水植物模块之间的间隔区域形成空窗模块，其中挺水植物模块是在铁丝网栏中嵌有种植有挺水植物的圆形植物定植篮，挺水植物模块沿墙体垂直向下对应浮石单元，空窗模块沿墙体垂直向下对应沉水植物定植单元，在沉水植物和浮石区与挺水植物功能区之间为生物飘带区，在生物飘带区中均匀悬挂有多个飘带，单个飘带的一端悬挂在墙顶铁丝网上，飘带的另一端连接到第二层铁丝网上。
[0005]本发明多功能生态净化墙系统的应用是将多个多功能生态净化墙系统的墙面相互紧邻置于水体中，水流方向与多功能生态净化墙系统的墙面垂直。
[0006]本发明多功能生态净化墙系统的应用是将多个多功能生态净化墙系统平行间隔排列置于水体中，水流方向与多功能生态净化墙系统的墙面垂直。
[0007]本发明多功能生态净化墙系统的应用是将6个多功能生态净化墙系统置于池塘或小型湖泊中，在俯视方向上将每个多功能生态净化墙系统的短边作为多边形的一条边围成六边形。
[0008]本发明所述的多功能生态净化墙系统由多种生物组分和功能单元形成立体式生物净化墙系统，利用水生生物生态位优化组合，扩大功能单元与水体接触界面面积，充分发挥多介质和多生物组分净化水体功能，可在保证水文过程通畅的同时，显著提高自然水体的净化能力，丰富水生态系统生物多样性及功能，实现污染水体的快速原位净化，促进生态系统健康的恢复。同时，为排污口、黑臭河道和水质恶化的池塘、湖泊等多种水生环境提供净化墙单元不同空间组合的应用方法。
【附图说明】
[0009]图1为多功能生态净化墙系统的俯视图；
[0010]图2为多功能生态净化墙系统的主视图；
[0011 ]图3为挺水植物模块的结构示意图；
[0012]图4为生物飘带铺设的局部示意图，其中箭头代表水流方向；
[0013]图5为【具体实施方式】八中多个多功能生态净化墙系统的排列示意图；
[0014]图6为【具体实施方式】九中多个多功能生态净化墙系统的排列示意图；
[0015]图7为【具体实施方式】十中多个多功能生态净化墙系统的排列示意图。
【具体实施方式】
[0016]【具体实施方式】一:本实施方式多功能生态净化墙系统是以支撑梁(架)作为骨架通过铁丝网围成，在墙体的底部间隔平行设置有第一层铁丝网I和第二层铁丝网2，在第一层铁丝网I与墙底铁丝网之间填充有卵砾石形成砾石床3，在第一层铁丝网I与第二层铁丝网2之间形成沉水植物和浮石区，沉水植物和浮石区是沿墙体的水平方向由多个沉水植物定植单元4和多个浮石单元5相互交替组成，沉水植物定植单元4和浮石单元5之间通过铁丝网格相隔，在沉水植物定植单元4中种植有沉水植物4-1，在浮石单元5中填充有浮石，沿墙体的水平方向在墙体顶部间隔设置有多个挺水植物模块7形成挺水植物功能区，每两个挺水植物模块7之间的间隔区域形成空窗模块8，其中挺水植物模块7是在铁丝网栏中嵌有种植有挺水植物7-1的圆形植物定植篮7-2，挺水植物模块7沿墙体垂直向下对应浮石单元5，空窗模块8沿墙体垂直向下对应沉水植物定植单元4，在沉水植物和浮石区与挺水植物功能区之间为生物飘带区6，在生物飘带区6中均匀悬挂有多个飘带6-1，单个飘带6-1的一端悬挂在墙顶铁丝网上，飘带6-1的另一端连接到第二层铁丝网2上。
[0017]本实施方式中的生物飘带区可随水位调节。
[0018]本实施方式所述生态墙的顶层为挺水植物功能区，挺水植物模块与空窗模块镶嵌交替分布，其空窗模块对应底层沉水植物定植模块，以避免顶层光线遮蔽对底层沉水植物生长的妨害。挺水植物可根据水体功能需求栽植不同的景观型和功能型水生植物。挺水植物种植栏为镂空用以垂落植物根系，同时因光照良好和植物根区复氧环境可作为光合细菌和好氧微生物菌剂固着载体。顶层功能区可同时发挥挺水植物的根系过滤和功能微生物的降解功能。
[0019]生态墙的底层由浮砾石床和沉水植物定植模块镶嵌组成。浮砾石床双层网格结构，砾石床用于墙体骨架固定及厌氧微生物菌剂挂膜;上层由浮石笼和沉水植物定植单元交替镶嵌分布，大孔隙轻质浮石可吸附水中悬浮颗粒及污染物，同时浮石区接受植物根系和沉水植物叶片补氧，挂膜好氧微生物菌剂。浮烁石床在起到固定功能的同时，还起到过滤、阻止泥沙扰动引起的浊度降低，固着微生物和底栖生物的功能。
[0020]沉水植物定植模块用于定植沉水植物，单个模块由铁丝网格组成，网格网眼大小为6?Scm2，网格内放置沉水植物繁殖器官及包埋物，用以阻隔沉水植物漂浮并保证沉水植物营养构件上下均可穿透。该模块可同时为鱼类及底栖生物提供栖息地和产卵场，保持生态系统健康。
[0021]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是沉水植物定植单元4中种植的沉水植物4-1为轮叶黑藻、苦草或金鱼藻。
[0022]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是挺水植物模块7中种植的挺水植物7-1为芦苇、千屈菜、鸢尾或美人蕉。
[0023]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是在定植篮7-2中填充有聚氨酯块料7-3以辅助固定挺水植物7-1支撑器官。
[0024]本实施方式的聚氨酯块料同时还可固定挂膜微生物菌剂。
[0025]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是所述的卵砾石和浮石的粒径为6?8 cm ο
[0026]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是烁石床3的高度为20cm。
[0027]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是各飘带6-1柔性悬挂在墙顶铁丝网的端面在水体流向方向上呈“Z”型断续排列。
[0028]本实施方式飘带的排列示意图如图4所示，单个柔性飘带的宽度为6cm，材质为碳纤维或无纺布材料，纤维直径为7-ΙΟμπι，依箱笼网格骨架“Z”型断续排列，促使全部水流曲径通过反应区，增加水体的流动性及停留时间;飘带长度按功能区实际水位1.2倍柔性分散于水体中形成对水流的切割及对气泡的滞留，促进复氧过程，提高溶氧效率，同时由于挺水植物根系通气组织和沉水植物光合作用，促进飘带表层好氧层结构生物膜的形成。
[0029]【具体实施方式】八:本实施方式多功能生态净化墙系统的应用是将多个多功能生态净化墙系统的墙面相互紧邻置于排污口处，水流方向与多功能生态净化墙系统的墙面垂直。
[0030]【具体实施方式】九:本实施方式多功能生态净化墙系统的应用是将多个多功能生态净化墙系统平行间隔排列置于小型非航运河道中，水流方向与多功能生态净化墙系统的墙面垂直。
[0031]【具体实施方式】十:本实施方式本实施方式多功能生态净化墙系统的应用是将6个多功能生态净化墙系统置于池塘或小型湖泊中，在俯视方向上将每个多功能生态净化墙系统的短边作为多边形的一条边围成六边形。
[0032]本实施方式多功能生态净化墙的一端用以围成六边形，另一端呈散射状。
[0033]实施例:本实施例多功能生态净化墙系统是以支撑梁作为骨架通过铁丝网围成，在墙体的底部间隔平行设置有第一层铁丝网I和第二层铁丝网2，在第一层铁丝网I与墙底铁丝网之间填充有粒径为6?8cm的卵砾石形成砾石床3，在第一层铁丝网I与第二层铁丝网2之间形成沉水植物和浮石区，沉水植物和浮石区是沿墙体的水平方向由多个沉水植物定植单元4和多个浮石单元5相互交替组成，沉水植物定植单元4和浮石单元5之间通过铁丝网格相隔，在沉水植物定植单元4中种植有沉水植物4-1，在浮石单元5中填充有粒径为6?8cm的浮石，沿墙体的水平方向在墙体顶部间隔设置有多个挺水植物模块7形成挺水植物功能区，每两个挺水植物模块7之间的间隔区域形成空窗模块8，其中挺水植物模块7是在铁丝网栏中嵌有种植有挺水植物7-1的圆形植物定植篮7-2，定植篮7-2的篮底镂空，挺水植物模块7沿墙体垂直向下对应浮石单元5，空窗模块8沿墙体垂直向下对应沉水植物定植单元4，在沉水植物和浮石区与挺水植物功能区之间为生物飘带区6，在生物飘带区6中均匀悬挂有多个飘带6-1，单个飘带6-1的一端悬挂在墙顶铁丝网上，飘带6-1的另一端连接到第二层铁丝网2上。
[0034]本实施例多功能生态净化墙系统的厚度为400mm，净化墙的整体高度为1000?2000mm。第一层铁丝网和第二层铁丝网的网眼大小为6?8cm2，烁石床3的高度为20cm，沉水植物定植区的高度为20cm，单个沉水植物定植单元4是尺寸为40 X 40 X 20cm的铁丝网笼。单个飘带的宽度为6cm，在墙体的顶部依箱笼网格骨架“Z”型断续排列，可根据水深来调节生物飘带区的高度。
【主权项】
1.多功能生态净化墙系统，其特征在于该多功能生态净化墙系统是以支撑梁作为骨架通过铁丝网围成，在墙体的底部间隔平行设置有第一层铁丝网(I)和第二层铁丝网(2)，在第一层铁丝网(I)与墙底铁丝网之间填充有卵砾石形成砾石床(3)，在第一层铁丝网(I)与第二层铁丝网(2)之间形成沉水植物和浮石区，沉水植物和浮石区是沿墙体的水平方向由多个沉水植物定植单元(4)和多个浮石单元(5)相互交替组成，沉水植物定植单元(4)和浮石单元(5)之间通过铁丝网格相隔，在沉水植物定植单元(4)中种植有沉水植物(4-1)，在浮石单元(5)中填充有浮石，沿墙体的水平方向在墙体顶部间隔设置有多个挺水植物模块(7)形成挺水植物功能区，每两个挺水植物模块(7)之间的间隔区域形成空窗模块(8)，其中挺水植物模块(7)是在铁丝网栏中嵌有种植有挺水植物(7-1)的圆形植物定植篮(7-2)，挺水植物模块(7)沿墙体垂直向下对应浮石单元(5)，空窗模块(8)沿墙体垂直向下对应沉水植物定植单元(4)，在沉水植物和浮石区与挺水植物功能区之间为生物飘带区(6)，在生物飘带区(6)中均匀悬挂有多个飘带(6-1)，单个飘带(6-1)的一端悬挂在墙顶铁丝网上，飘带(6-1)的另一端连接到第二层铁丝网(2)上。2.根据权利要求1所述的多功能生态净化墙系统，其特征在于沉水植物定植单元(4)中种植的沉水植物(4-1)为轮叶黑藻、苦草或金鱼藻。3.根据权利要求1所述的多功能生态净化墙系统，其特征在于挺水植物模块(7)中种植的挺水植物(7-1)为芦苇、千屈菜、鸢尾或美人蕉。4.根据权利要求1所述的多功能生态净化墙系统，其特征在于在定植篮(7-2)中填充有聚氨酯块料(7-3)以辅助固定挺水植物(7-1)支撑器官。5.根据权利要求1所述的多功能生态净化墙系统，其特征在于所述的卵砾石和浮石的粒径为6?8cm。6.根据权利要求1所述的多功能生态净化墙系统，其特征在于砾石床(3)的高度为20cm。7.根据权利要求1所述的多功能生态净化墙系统，其特征在于各飘带(6-1)悬挂在墙顶铁丝网的端面在水体流向方向上呈“Z”型断续排列。8.如权利要求1所述的多功能生态净化墙系统的应用，其特征在于将多个多功能生态净化墙系统的墙面相互紧邻置于排污口处，水流方向与多功能生态净化墙系统的墙面垂直。9.如权利要求1所述的多功能生态净化墙系统的应用，其特征在于将多个多功能生态净化墙系统平行间隔排列置于小型非航运河道中，水流方向与多功能生态净化墙系统的墙面垂直。10.如权利要求1所述的多功能生态净化墙系统的应用，其特征在于将6个多功能生态净化墙系统置于池塘或小型湖泊中，在俯视方向上将每个多功能生态净化墙系统的短边作为多边形的一条边围成六边形。
【文档编号】C02F3/32GK105948263SQ201610330907
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】王立, 赵忠明, 马放, 朱世殊, 董静
【申请人】哈尔滨工业大学