专利名称：用于城市河湖水质净化的景观式模块化多层组合生物浮岛的制作方法
技术领域：
本发明涉及城市河湖水质净化和水环境生态修复技术领域，具体为一种用于城市 河湖水质净化的景观式模块化多层组合生物浮岛。
背景技术：
生物浮岛是一种漂浮在水体上的类似筏子的人工浮体，又名人工浮床、生态岛、生 态浮岛等，营造生物浮岛最主要的功能是净化水体，为鱼类、鸟类和浮游动物创建生境以及 增加景观效应。生物浮岛是德国的BESTMAN公司于二十世纪开发出来的，随后许多国家也 展开了研究，尤其是日本、美国等发达国家。早期用于水处理的生物浮岛大都采用单一的 水生植物或者多种水生植物进行水质净化，1979年德国建造了最早的用于水处理的生物浮 岛，二十世纪90年代中期人工浮岛被日本学者广泛认识，并应用于湖泊治理。我国污染水域主要以有机污染物和氨氮污染为主，90%以上是因水体中N、P含量 过高引起的水体富营养化，并且不同水体有机污染物、N和P的分配不同，导致水体污染类 型不同。河湖水污染实质上是生态系统退化问题，必须以生态的理念、思路、方法来探索切 实有效的河湖污染水域治理的新途径。生物浮岛的总体思路是采用浮床陆生植物作为先 锋植物种植于河湖水面，通过其对湖水中P、N等营养盐的吸收利用，大幅度减少水体中的 过剩营养物，以控制浮游植物的过量繁殖，使水体透明度得到大幅度提高，水质得到改善， 从而为水生动植物的自然恢复、人工补种补养，为保证其正常生育和繁衍营造一个良好的 水环境条件，使一部分水生动植物得以自然恢复，一部分得到补充，最终使水生态系统得到 全面修复。现有技术中的生物浮岛，一般采用浮床载体式浮岛，由浮岛框架、浮体或者载体、 植物及浮岛固定件等部分组成，生物浮岛的浮体多采用泡沫板，并人为地在泡沫板上钻出 若干个小孔，将植物栽种在小孔里面。中国专利200620071112. 7公开了“一种多功能真空提水面水生植物种植浮 床”，这种浮岛具有结构简单，可任意组合的优点。但单个浮体面积小，仅由植物吸收净 化效果受限，浮岛水下部分长期运行后会进入缺氧状态，影响水质净化效果。中国专利 200520011391. 3公开了“多功能生物浮岛水质净化装置”，这种浮岛具有综合利用植物的吸 收、吸附，生物浮岛的过滤吸附、接触氧化等技术，微生物调控技术及水循环技术等的集成 优点。但由于水面植物覆盖率的限制，导致单位水面范围内水质净化效果有限。因此，亟待提供一种针对由有机污染物、N和P的分配不同所导致的不同污染类型 水体，具有净化效率高、比表面积大的模块化多层组合生物浮岛。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一种针对由有机污染物、氮 和磷的分配不同所导致的不同污染类型水体，具有净化效率高、比表面积大的景观式模块 化多层组合生物浮岛。
本发明的目的通过以下技术措施实现本发明是一种用于城市河湖水质净化的景观式模块化多层组合生物浮岛，其中包 括组合生物浮岛和水力提升装置，其中所述组合生物浮岛分为上层生物浮岛和下层生物浮 岛两部分，中间由支架连接组成。上、下两层生物浮岛的箱体中均填充悬浮生物填料，并种 植水生植物。下层生物浮岛上装有浮体。安装在下层中的潜水泵将水提升到上层，利用喷 头形成景观跌水，上层净化后的水通过跌水喷头形成自然跌水进入下层，对水体进行循环 净化。本发明将植物净化、生物膜和跌水复氧技术相结合，对城市河湖水体进行净化，可以 有效削减水体中的COD、氨氮和磷酸盐，同时改善景观。上述的一种用于城市河湖水质净化的景观式模块化多层组合生物浮岛，其特征在 于生物浮岛分为上下两层，下层漂浮于水面，上层通过高度为30cm的支架与下层链接，置 于下层生物浮岛顶部，上下两层面积比为1 3。上述的一种用于城市河湖水质净化的景观式模块化多层组合生物浮岛，其特征在 于上层生物浮岛由顶部敞开式轻质水箱构成，下层生物浮岛由耐水材料网箱构成，轻质水 箱和网箱中填充比重小于1的悬浮生物填料为生物膜提供载体。上述的一种用于城市河湖水质净化的景观式模块化多层组合生物浮岛，其特征在 于水力提升装置置于下层生物浮岛网箱内，其出水口置于上层生物浮岛顶部，通过跌水实 现富氧效果，实现了水体的三维流动和交换。上述的一种用于城市河湖水质净化的景观式模块化多层组合生物浮岛，其特征在 于浮岛中种植美人蕉、芦苇、千屈菜、水葫芦等水生植物。针对由有机污染物、氮和磷的分 配不同所导致的不同污染类型水体，选择不同植物构建模块化浮岛，增加生物浮岛净化功 能的选择性。上述的一种用于城市河湖水质净化的景观式模块化多层组合生物浮岛，其特征在 于将植物净化、生物膜和跌水复氧技术相结合，对水体进行净化。上述的一种用于城市河湖水质净化的景观式模块化多层组合生物浮岛，其特征在 于水生植物可以作为饲料、肥料和燃料等加以回收利用。本发明与现有技术相比具有以下优点1、本发明将生物浮岛分为上下两层，在不影响其稳定性的前提下，充分利用空间， 减少水面覆盖率，提高了比表面积和净化效率。2、本发明生物浮岛由填充悬浮生物填料的轻质水箱和耐水材料网箱构成，为生物 膜提供了载体，强化了微生物净化效果。3、本发明在生物浮岛中安装了水力提升装置，使水体进入上层生物浮岛，然后再 进入下层生物浮岛，实现了水体的三维流动和交换，实现了跌水复氧，达到提高水体溶解氧 的目的。4、本发明针对由有机污染物、氮和磷的分配不同所导致的不同污染类型水体，选 择不同植物构建模块化浮岛，增加了生物浮岛净化功能的选择性。5、本发明实现了植物净化、生物膜和跌水复氧等多项技术的集成。
附图是本发明的一种用于城市河湖水质净化的景观式模块化多层组合生物浮岛的平面结构示意图附图中的标号说明如下1-下层生物浮岛，2-上层生物浮岛，3-潜水泵，4-输水管，5-悬浮生物填料，6_网 箱，7-浮体，8-跌水喷头，9-喷泉喷头，10-水箱。
具体实施例方式本发明是一种用于城市河湖水质净化的景观式模块化多层组合生物浮岛，其中包 括组合生物浮岛和水力提升装置，其中所述组合生物浮岛分为上层生物浮岛2和下层生物 浮岛1两部分，中间由高度为30cm的支架连接组成。上层生物浮岛2由顶部敞开式轻质水 箱10构成，水箱10中填充比重小于1的悬浮生物填料5，下层生物浮岛1由耐水材料网箱 6构成，网箱6中填充悬浮生物填料5，下层生物浮岛1上装置浮体7使组合生物浮岛总体 比重小于1，让组合生物浮岛能够浮在水中。下层生物浮岛中安装潜水泵3用于水力提升， 通过输水管4提升到上层生物浮岛2，利用喷头9形成景观跌水。上层生物浮岛2净化后的 水体通过跌水喷头8形成自然跌水效果，并进入下层生物浮岛3中，对水体进行循环净化。实施例1 利用上述实施方式净化模拟河水。组合生物浮岛尺寸为上层生物浮岛为 Φ 10cm，hl5cm的圆柱水箱；下层生物浮岛为棱长为30cm的正方体塑料网箱，有效容积为 34L。在水力停留时间为24h，温度24 32°C。在以上条件下净化COD浓度为85 124mg/ L,氨氮浓度为12 16mg/L，总磷浓度为2. 8 3. 2mg/L的模拟河水。种植美人蕉的多层组 合生物浮岛对COD的去除效果最好，去除率可达65%左右；种植芦苇的多层组合生物浮岛 对氨氮的去除效果最好，去除率可达60%左右，种植千屈菜的多层组合生物浮岛对总磷的 去除效果最好，去除率可达15%左右。实施例2 利用上述实施方式净化河水。组合生物浮岛尺寸为上层生物浮岛为Φ 10cm， hl5cm的圆柱水箱；下层生物浮岛为棱长为30cm的正方体塑料网箱，有效容积为34L。在水 力停留时间为24h，温度为23 30°C的条件下净化COD浓度为75 92mg/L，氨氮浓度为 2. 5 4. 5mg/L,总磷浓度为0. 34 0. 88mg/L的河水。种植美人蕉的多层组合生物浮岛对 COD的去除效果最好，去除率可达54%左右；种植芦苇的多层组合生物浮岛对氨氮的去除 效果最好，去除率可达51%左右，种植千屈菜的多层组合生物浮岛对总磷的去除效果最好， 去除率可达12%左右。
权利要求
1.一种用于城市河湖水质净化的景观式模块化多层组合生物浮岛，通过以下技术措施 实现本发明包括组合生物浮岛和水力提升装置，其中所述组合生物浮岛分为上层生物浮 岛和下层生物浮岛两部分，中间由支架连接组成。上、下两层生物浮岛的箱体中均填充悬浮 生物填料，并种植水生植物。下层生物浮岛上装有浮体。安装在下层中的潜水泵将水提升 到上层，利用喷头形成景观跌水，上层净化后的水通过跌水喷头形成自然跌水进入下层，对 水体进行循环净化。本发明将植物净化、生物膜和跌水复氧技术相结合，对城市河湖水体进 行净化，可以有效削减水体中的COD、氨氮和磷酸盐，同时改善景观。
2.根据权利要求1所述的一种用于城市河湖水质净化的景观式模块化多层组合生物 浮岛，其特征在于生物浮岛分为上下两层，下层漂浮于水面，上层通过高度为30cm的支架 与下层链接，置于下层生物浮岛顶部，上下两层面积比为1 3。
3.根据权利要求1、2所述的一种用于城市河湖水质净化的景观式模块化多层组合生 物浮岛，其特征在于上层生物浮岛由顶部敞开式轻质水箱构成，下层生物浮岛由耐水材料 网箱构成，轻质水箱和网箱中填充比重小于1的悬浮生物填料为生物膜提供载体。
4.根据权利要求1、2、3所述的一种用于城市河湖水质净化的景观式模块化多层组合 生物浮岛，其特征在于水力提升装置置于下层生物浮岛网箱内，其出水口置于上层生物浮 岛顶部，通过跌水实现富氧效果，实现了水体的三维流动和交换。
5.根据权利要求1、2、3、4所述的一种用于城市河湖水质净化的景观式模块化多层组 合生物浮岛，其特征在于浮岛中种植美人蕉、芦苇、千屈菜、水葫芦等水生植物。针对由有 机污染物、氮和磷的分配不同所导致的不同污染类型水体，选择不同植物构建模块化浮岛， 增加生物浮岛净化功能的选择性。
6.根据权利要求1、2、3、4、5所述的一种用于城市河湖水质净化的景观式模块化多层 组合生物浮岛，其特征在于将植物净化、生物膜和跌水复氧技术相结合，对水体进行净化。
7.根据权利要求1、2、3、4、5、6所述的一种用于城市河湖水质净化的景观式模块化多 层组合生物浮岛，其特征在于水生植物可以作为饲料、肥料和燃料等加以回收利用。
全文摘要
本发明涉及一种用于城市河湖水质净化的景观式模块化多层组合生物浮岛，组合生物浮岛分为上、下两层，中间由支架连接。上、下两层生物浮岛的箱体中均填充比重小于1的悬浮生物填料，并种植水生植物。下层生物浮岛上装有浮体。安装在下层中的潜水泵将水提升到上层，利用喷头形成景观跌水，上层净化后的水通过跌水喷头形成自然跌水进入下层，对水体进行循环净化。本发明将植物净化、生物膜和跌水复氧技术相结合，对城市河湖水体进行净化，可以有效削减水体中的COD 54％、氨氮51％、磷酸盐12％左右，该浮岛构建灵活，可用于城市河流、湖泊的水质净化，同时改善河流、湖泊的景观。
文档编号C02F3/34GK102001755SQ20101056563
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者刘文杰, 叶捷, 姜超, 宋永会, 彭剑峰, 王鲁萍, 高红杰 申请人:中国环境科学研究院