专利名称：用于水体面源污染治理的复合浮岛系统构建方法及应用的制作方法
技术领域：
本项发明属生态工程技术领域，具体涉及到水体面源污染的治理。
背景技术：
污染面源也叫做水污染非点源，是以面积形式分布和排放污染物而造成水体污染的发生源。坡面径流带来的污染物如沉积物、化肥、农药、废料、致病菌等分散污染源引起的对水层、湖泊、河岸、大气等生态系统的污染，是水体污染的重要来源。随着国家对点源污染治理力度的不断加强，面源污染以量大面广为特点已经成为严重制约生态建设、社会稳定、人居环境水平提高的“瓶颈”之一，治理面源污染已经成为当今治理水体污染的重要任务。
治理面源污染除了提高绿化面积、减少污染物的利用与排放和对污染物进行截留以减少进入水体的量外，还要对已经进入水体的面源污染物进行治理，以减轻水体富营养化程度以及水质。利用人工浮岛种植水生植物来净化水体是当前常用的治理面源污染的措施之一。但是由于普通浮岛存在植物更新困难，功能过于单一，不便于管理，植物残体容易造成二次污染，净化效果不明显等问题一直是困扰人们的难题。
发明内容
(一)本发明需要解决的问题是①普通浮岛净化能力弱、功能较为单一的问题；②普通浮岛一般为固定式，植物直接栽培在浮岛上，植物更换较为困难，给管理带来困难，植物残体不便清除，易造成水体二次污染的问题；③普通浮岛组装和拆卸较为困难，运行成本高；④普通浮岛只有经济投入没有经济产出，如何提高浮岛生态效益和经济效益的问题等。
(二)本发明的具体技术路线如下本发明的技术路线主要包括复合浮岛框架的设计及其制作方法、活动式栽培筐体的设计及其制作方法、无土固体基质栽培、复合浮岛网箱体的设计及其制作方法、复合浮岛框架体连接与组装、动、植物工具种配置和优化等，以达到提高水体净化能力，将构建的复合浮岛系统应用于面源污染水体中来治理水体面源污染，该系统具有更换动、植物工具种简便、便于管理、降低运营成本的特点。
具体方法为(1)复合浮岛框架体的设计根据不同水体大小及形状和便于操作，将复合浮岛框架设计成宽度有2个方格，其长度的方格数分别有2、4、6、8四种规格的框架，几种规格框架结构之间可以根据水体情况进行不同形式的组合，以满足不同水体的需要；复合浮岛框架采用塑料制成中空框架，提高其载重能力；框架体边框上从两顶端开始每隔两各方格处有一个直径1.5cm的圆孔，为连接各框架体和用于固定网箱的结构；(2)复合浮岛活动栽培筐的设计植物栽培筐为方形独立筐体，大小略小于与浮岛框架空方格，筐底部为网筛结构，并有“井”字形加厚部分增加牢固度，筛孔便于植物根系进入水体，提高净化效率；栽培筐坐放在浮岛框架体中的空格内，可在岸上把耐性高净化力强的工具种植物用无土固体基质栽培在筐内后，将栽培筐坐在浮岛框架体中的空格内；栽培采用无土固体栽培防止对水体造成的污染，活动式栽培筐便于植物的栽培、管理和更换；(3)复合浮岛网箱的设计根据浮岛的大小和形状制作与浮岛相匹配的网箱，网箱网孔大小根据所放置的滤食性动物大小设定，以动物不能逃脱为准，网箱体位于浮岛下部，网箱四周固定在浮岛框架体边框四周，浮岛周围的网箱高出浮岛至少30cm，并由插在浮岛边框上的支撑杆支撑；(4)复合浮岛框架体的组装根据具体水体大小和形状将浮岛框架体连接成一定的组合形状；河道水体可将浮岛框架体连接成一或两条长条状；湖泊水体可将浮岛框架体连接成长条、或将其紧密连接成实心的方形、长方形或由长条形浮岛框架体组合成空心的双排形、方形或长方形等形状；(5)动、植物工具种配置浮岛栽培筐内栽种净化能力强和景观效果好的工具种植物，通过植物和共生微生物的作用转化和减少营养元素；浮岛网箱内放置滤食性经济水生动物，控制有机质和藻类；在双排浮岛框架体、空心方形或空心长方形组合浮岛的空间透光部分设置沉水植物放置架，在放置架上放置沉水植物；通过滤食性动物的滤食、水生植物的吸收以及植物根际共生微生物的综合作用，促进污染物的转化、分解和吸收作用，减少水体内已有面源污染物，如果结合控制面源污染物进入水体措施效果会更加明显；另外，滤食性经济动物贝类和鱼类还具有一定的经济效益；(6)浮岛系统的固定与保护浮岛系统完成后在浮岛四周用竹竿等柱状物打入水底基质中，将浮岛固定在立竿上，如果浮岛靠自身浮力能够飘浮，可用绳索将其固定；如果浮岛安装在流动河道内，在浮岛上游1m-2m处要设置一道栏护网，防止异物破坏浮岛系统的网片造成滤食性动物逃逸。
(三)本发明与现有技术比较，其显著性进步为本发明所构建的复合浮岛生态系统通过植物、动物和微生物的协调作用，具有净化能力强、系统稳定性好、更换植物方便易行、管理方便和净化效果明显等特点，并且可以根据水体形状和大小进行组合，操作灵活方便，克服了普通浮岛净化能力弱、功能较为单一、组装、拆卸困难、易产生二次污染以及只有投入没有产出等问题。
四
图1示2格长框架体宽2个方格、长2个方格的方形浮岛框架体；图2示4格长框架体宽2个方格、长4个方格的长方形浮岛框架体；图3示内为空心的浮岛框架体的框；图4示6格长框架体宽2个方格、长6个方格的长方形浮岛框架体；图5示8格长框架体宽2个方格、长8个方格的长方形浮岛框架体；图6示方形栽培筐，底部为网筛结构，并有“井”字形加厚部分，增加牢固度；图7示长方形浮岛框架体连接成的长条状框体架组合；图8示浮岛框架体连接成的实心长方形框架体组合；图9示岛框架体连接成的空心长方形框架体组合；图10示长条状双排浮岛框架体，两排中间有空间；图11示浮岛框架体连接成的空心方形框架体组合，浮岛间有空间；1浮岛框架体边框上的孔眼，具有连接框架体组合、固定网箱等作用；2浮岛框架体边框，其上有孔；3浮岛框架体内支持框；
4浮岛框架内空格，是安装栽培筐的地方；5栽培筐底部筛孔，植物的根通过筛空进入水体；6浮岛框架体组合间透光的空间，其空间内可以放置沉水植物。
五具体实施例方式
(1)复合浮岛框架体的设计根据不同水体大小及形状和便于操作，将复合浮岛框架统一设计成宽度为1.8m有2个方格，每一个方格为70cm×70cm，框架体的边框的宽度为15cm，高度为15cm；框架体的框内支持框的宽度为10cm，高度为15cm，不同框架体的长度设计成四种规格分别为2格长框架体、4格长框架体、6格长框架体和8格长框架体。各种规格的框架体间可以进行组合，通过框架体边框上的联接孔进行固定连接；复合浮岛框架体为密封中空框架，可以提高其载重能力；(2)复合浮岛活动栽培筐的设计及应用将植物栽培筐设计成与浮岛框架空格配套的活动式栽培装置，栽培筐底部为网筛结构，并有“井”字形加厚部分增加牢固度，筛空便于植物根系进入水体，提高净化效率，具体设计为植物栽培筐筐口为正方形，筐的高度(深度)25cm-30cm，栽培筐的外径尺寸为69.5cm，筐体上口四周有2cm宽的沿；在岸上把耐性高净化力强的工具种植物用无土固体基质栽培在筐内后，将栽培筐安装在浮岛框架体中的空格内；栽培采用无土固体栽培既固定植物体，又防止土壤营养对水体造成的污染，活动式栽培筐便于植物的栽培、管理和更换；(3)复合浮岛网箱的设计根据浮岛大小、形状制作与浮岛大小形状相匹配的网箱，网箱片的网眼尺寸以放置的最小滤食性动物不能逃脱为限，网箱的深度根据水体深度和透光度可在0.6m-2m间调整；网箱上部边缘和腰部设有固定绳，可将网箱固定在浮岛框架的边框上，当需要提升网箱高度时，用网箱腰部固定绳进行固定，腰部固定绳以上网片外翻下垂即可；(4)复合浮岛框架体的组装将栽有净化力强景观好的挺水植物的栽培筐安装到浮岛框架后，根据具体水体要求将其联接成一定的组合形状，再设计安装与之匹配的网箱置于浮岛底部，使浮岛四周的网箱高出浮岛至少30cm；在河道水体设置浮岛时，将框架体连接成一或两条长条状；在湖泊水体设置浮岛时，将框架体连接成长条、或将其紧密连接成实心的方形、长方形或由长条形浮岛框架体组合成空心的双排形、方形或长方形等形状；(5)动、植物工具种配置浮岛栽培筐内栽种净化能力强和景观效果好的工具种植物，通过植物和共生微生物的作用转化和减少营养元素；浮岛网箱内放置滤食性经济水生动物，控制有机质和藻类；在双排浮岛框架体、空心方形或空心长方形组合浮岛的空间透光部分设置水生植物放置架，在放置架上放置沉水植物；通过滤食性动物的滤食、水生植物的吸收以及微生物对污染物的转化和分解等作用减少水体内已有面源污染物，结合控制面源污染物进入水体措施，逐渐使水质好转，滤食性经济动物还具有一定的经济效益。
具体实施例方式将滤食性水生动物蚌、鲢鱼等类按照一定的密度投放到浮岛网箱内，如将中等大小的三角帆等蚌类等按照20只/cm3、二龄鲢鱼黄鲢、白鲢2条/cm3，滤食性动物可过滤悬浮物质、摄食藻类、碎屑、浮游动物等，其分泌物有絮凝作用，鱼类的活动扰动水体，可以起到增加氧气作用；在栽培筐内栽种净化能力强和景观效果好的工具种植物如狭叶香蒲、美人蕉、黄花鸢尾、伞草、香根草、狐米草等；如果采用双排浮岛框架体，在两框架体之间的透光部分一定深度的水体内(根据水体透光度定)设置沉水植物台架，放置无土固体基质固着的金鱼藻、黑藻、马来眼子菜等；通过水体内滤食性动物的滤食、水生植物的吸收以及微生物对污染物的转化和分解作用等，使得水质逐渐好转；(6)浮岛系统的固定与保护浮岛系统完成后在浮岛四周用竹竿等柱状物打入水底基质中，将浮岛固定在立竿上，如果浮岛靠自身浮力能够飘浮，可用绳索将其固定；为了保护浮岛运行安全，在其上游2m处要设置栏护网，防止异物破坏浮岛系统的网片。
权利要求
1.用于水体面源污染治理的复合浮岛系统构建方法，其特征是(1)复合浮岛框架体的设计根据不同水体大小及形状和便于操作，将复合浮岛框架设计成宽度有2个方格，其长度的方格数分别有2、4、6、8四种规格的框架，几种规格框架结构之间可以根据水体情况进行不同形式的组合，以满足不同水体的需要；复合浮岛框架采用塑料制成中空框架，框架体边框上从两顶端开始每隔两各方格处有一个直径1.5cm的圆孔；(2)复合浮岛活动栽培筐的设计植物栽培筐为方形独立筐体，大小略小于与浮岛框架空方格，筐底部为网筛结构，并有“井”字形加厚部分增加牢固度；栽培筐坐放在浮岛框架体中的空格内，采用无土固体栽培植物；(3)复合浮岛网箱的设计根据浮岛的大小和形状制作与浮岛相匹配的网箱，网箱网孔大小根据所放置的滤食性动物大小设定，以动物不能逃脱为准，网箱体位于浮岛下部，网箱四周固定在浮岛框架体边框四周，浮岛周围的网箱高出浮岛至少30cm，并由插在浮岛边框上的支撑杆支撑；(4)复合浮岛框架体的组装根据具体水体大小和形状将浮岛框架体连接成一定的组合形状；(5)动、植物工具种配置浮岛栽培筐内栽种净化能力强和景观效果好的工具种植物狭叶香蒲、美人蕉、黄花鸢尾、伞草、香根草、狐米草，浮岛网箱内放置滤食性经济水生动物蚌和鲢鱼，组合浮岛的空间透光部分设置沉水植物；(6)浮岛系统的固定与保护浮岛系统完成后在浮岛四周用竹竿等柱状物打入水底基质中，将浮岛固定在立竿上，在浮岛上游1m-2m处要设置栏护网。
2.根据权利要求1所述构建的用于水体面源污染治理的复合浮岛系统在治理面源污染水体中的应用。
全文摘要
本项发明属于生态工程技术领域。本发明所构建的复合浮岛生态系统以及应用于水体面源污染治理，通过植物、动物和微生物的协调作用，具有净化能力强、系统稳定性好、更换植物方便易行、管理方便和净化效果明显等特点，并且可以根据水体形状和大小进行组合，操作灵活方便，克服了普通浮岛净化能力弱、功能较为单一、组装、拆卸困难、易产生二次污染以及只有投入没有产出等问题。
文档编号C02F3/32GK101045584SQ20071002062
公开日2007年10月3日 申请日期2007年3月16日 优先权日2007年3月16日
发明者钦佩, 王光, 席运官, 万树文 申请人:南京大学