专利名称：多功能净水载体系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多功能净水载体系统，属于水污染治理和生态工程技术领域
背景技术：
近十几年来，我国水体污染和富营养化日趋加剧。由水体污染和富营养化引发饮用水安全、生态安全等一系列环境和生态问题已经成为制约我国社会经济发展的瓶颈，所以加强我国江河湖库水资源保护和治理迫在眉睫。目前，湖泊水体的富营养化治理的研究热点集中在对营养盐的控制技术上，例如水生高等植物营养盐吸收修复、固定化微生物技术等。在水生高等植物修复技术中主要采用漂浮植物、挺水植物及沉水植物等当地土著物种，通过植物自身的生长代谢大量吸收氮、磷等水体中的营养物质、吸附悬浮颗粒物、抑制藻类生长、富集重金属。固定化微生物技术是将微生物固定在载体上使其高度密集并保持其生物活性的技术。固定化微生物技术也越来越受到人们的关注。生物膜法原位处理河湖水质和恢复生态系统因为处理效果好，成本低，无二次污染，成为固定化微生物技术中的首选方法。自从有人发现生长在鹅卵石上的生物膜对污染河水具有修复作用开始，生物膜净水技术便进入实质性研究与应用阶段。生态基产品由日本科学家小岛昭教授发明，并于2006年推广应用于世界各地的水生态环境修复和水污染防止领域，是目前世界领先的自然生态性水处理技术产品。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种载体，构成能够在上层进行水生态修复、中层景观美化和下层生态基净水的多功能载体系统。本实用新型的技术方案如下一种多功能净水载体系统，由上至下依次由植被层、栽培层、景观美化层、浮岛层和高分子生态基层五层结构组成；所述栽培层包括聚乙烯网状框架，种植植物的填料填充在聚乙烯框架内；人工把高等水生植物或改良陆生植物种植到栽培层，构成植被层；各种 PU材料做成的仿真花卉如仿真荷花、仿真睡莲等构成了景观美化层；所述的浮岛层为PU材料或聚乙烯制成。所述的植被层和栽培层，以浮岛层作为支撑。人工把高等水生植物或改良陆生植物种植到栽培层，生长在富营养化水体的水面。植被层通过植物根部的吸收、吸附和根际微生物对污染物的分解、矿化以及植物同化作用，削减富营养化水体中的氮、磷等营养盐和有机物，抑制藻类生长，净化水质。既美化水面景观，又在一定的区域内恢复湖泊水库生态系统，起到生态修复、去除各种污染物的作用。所述的栽培层为石子、土壤、陶粒等各类填料和聚乙烯框架构成，这些填料固定在聚乙烯框架里。如在栽培层填入石英白石子，可防止浇水时将植株溅上泥浆，影响美观；防止病害；白石子反光能力强，可在一定程度上加强光照；减缓土壤水分蒸发，有利于土壤和花卉根部通风和排水。景观美化层为各种PU材料做成的仿真花卉如仿真睡莲、仿真荷花、仿真水禽。在植被层枯萎时，景观美化层仍可以起到美化水面景观的效果。所述的浮岛层为PU材料或聚乙烯制成。一般为多边形，优选六边型。所述的浮岛层有连接小孔。通过浮岛的拼接，可以进行各种水景设计，可以组成各种大型水上图案。所述的生态基层为高分子纤维生态基，由微细高分子纤维丝集束而成，聚酯、聚酰胺、聚丙烯晴、聚丙烯、聚乙烯醇缩醛等通过碳化、活化、生物改性合成纤维丝制成生态基。高分子生态基层与浮岛层连接，通过巨大比表面积吸附营养物，吸引水中各种水生生物到其表面，生态基表面会生成动态生物膜，附着生长微生物和藻类，这些微生物和藻类促进富营养化水体进行生物过滤和生物转换从而起到生物修复的作用。纤维材料提供了巨大的比表面积。其外表面积大量微孔都开口在纤维表面，在吸附和解析过程中，分子吸附途径短，吸附质可以直接进入微孔，这为纤维快速吸附，有效利用微孔提供了条件；另一个特点是孔径狭窄，孔径分布均勻，暴露在纤维表面的是20A左右微孔，因此，比表面积大，细孔发达，吸附性能高，脱附速度快，可反复使用十多年。生态基每克纤维可以为水中微生物和藻类等的生长、繁殖最高能提供约950 1500平方米的附着表面积，从而实现高效微生物群落的基础条件。这种高分子纤维生态基在水中不生锈、不发霉和不腐烂，且与微生物具有亲和性，是修复污染水生态环境的良好材料。将纤维生态基放置于水中，吸附水中各种水生生物到其表面，随着时间的推移生态基表面会附着生长微生物和藻类，这些微生物和藻类对于富营养化水体起到生物过滤和生物转换的关键作用。附着生长微生物和藻类分解水体中的有机污染物并为浮游植物光和作用提供C源，促进浮游植物快速繁殖同时吸收利用水体中大量的N、P元素，从而达到减少水中营养盐含量，减轻水体富营养化的目的。依靠微生物的硝化和反硝化作用、植物的吸收和生态基基质吸附水体中氮、重金属元素、有毒物等，可用于BOD、COD、T0C、氮、磷、颜色、臭味、油、苯酚、有毒物、余氯、重金属等的去除，起到净化水质作用。本实用新型具有结构简单，易操作，可移动性强，不同尺度水域、污水处理系统、家庭养鱼缸均可使用，经久耐用，抗倾倒性强、浮力好，美观以及成本低等特点。采用生态浮岛与碳纤维生态基相结合的技术，在水处理方面的应用非常广阔。可用于BOD、COD、T0C、氮、 磷、颜色、臭味、油、苯酚、有毒物、余氯、重金属等的去除，是流域水污染控制和湖泊富营养化防治的优先选择。
图1多功能载体系统整体结构示意图，图中，1——植被层，2——栽培层，3——景观美化层，4——浮岛层，5——高分子生态基层。图2景观美化层和浮岛层结构示意图。
具体实施方式
[0024]本实用新型的净水多功能载体系统，结构上由植被层、栽培层、景观美化层、浮岛层和高分子生态基层五层组成。其中所述栽培层的聚乙烯网为植物的成长起到了扶植的作用，提高水生植物幼苗的成活率。所述栽培层填加石英白石子填料和土壤，防止浇水时将植株溅上泥浆，影响美观； 防止病害；白石子反光能力强，可在一定程度上加强光照；减缓土壤水分蒸发，有利于土壤和花卉根部通风和排水。所述的景观美化层和浮岛层由聚氨酯做成。景观美化层的仿真花卉材料主要为柔性树脂、固化剂、混合剂和着色剂。浮岛层的大小以达到本实用新型的载体系统能漂浮或悬浮为标准。本实用新型的净水多功能载体系统，生态修复部分，通过植物的吸收作用，根区微生物的降解作用，植物的吸附、过滤和沉淀，植物抑制藻类生长、作为生态系统的生产者来调节其他生物种类和数量等作用来完成对富营养化水体的净化。本实用新型载体系统中高分子生态基层构成了生物修复部分，由经过活化和微生物改性的纤维生态基组成。纤维生态基技术是以高效微生物载体为核心，同步净化水质与建立水体生态系统的生物多样性。纤维生态基一旦放置于水中，立即会吸附水中各种水生生物到其表面，随着时间的推移生态基表面会附着生长微生物和藻类，这些微生物和藻类对于富营养化水体起到生物过滤和生物转换的关键作用。它的原理及作用过程为其采用具有较大比表面积和容积利用率的生态基作为生物载体，对湖水中的土著微生物(细菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物等)进行有效富集，构成复杂的生态系统。利用微生物的硝化——反硝化作用，去除部分氮磷营养元素，将原有的以水-土界面为主的好氧-厌氧、硝化-反硝化条件扩大到整个水体。从而逐步恢复水体的良好生态系统，长期维护水质于健康的状态。微生物体系通过自身的新陈代谢分解水中的有机物，纤维生态基上生长的微生物可吸附水体中的富营养成分，并将氮、磷、硫、 碳等富营养成分富集，通过不同的微生物作用，转化成为二氧化碳、水和氮气等，从而夺取了蓝绿藻生长所需的营养物质，抑制了蓝绿藻的滋生，水质逐渐得到改善。实施例1以东湖水果湖为例，湖泊富营养化治理具体的实施方法步骤(1)湖泊水深、流速测量；(2)设计载体布置方案；(3)生产载体；(4)组装载体与生态基组合系统；(5)选择植物种类，在载体上种植植物花卉等；(6)设计和布置多种图案于被修复水体；(7)安装曝气充氧设备为微生物和水质净化提供氧源；(8)定期检测被修复水体与未修复水体的水质、水文和生物多样性；(9)分析、评价湖泊富营养化治理和促进生物多样性的效果。本方案实施以后，在没有新的污染源输入前提下，3 6个月时间可以使有机污染、富营养化水体水质从原水水质提高一个等级。有毒物和重金属去除20%。实施例2以家庭养鱼缸为例，家庭养鱼实施方法步骤[0043](1)购买家庭养鱼缸(1. 5长*0. 75深*0. 5宽)和观赏鱼多种类型，同时购买简易的充氧器并安装在缸壁上；(2)设计和生产载体，净水系统由美化层、浮岛层、生态基组成，或由植被层、栽培层、景观美化层、浮岛层和高分子生态基层五层组成；(3)投放1 2个净水载体产品于家庭养鱼缸；(4)隔天喂养一次观赏鱼；(5)与小型充氧器联合使用；(5)进行水质变化检测和观查；(6)查看鱼的活性。本方案实施以后，养鱼缸基本不用换水，可有效保持鱼类活性，节约水资源，减少劳动成本和节省用水费用。
权利要求1.一种多功能净水载体系统，由上至下依次由植被层、栽培层、景观美化层、浮岛层和高分子生态基层五层结构组成；所述栽培层包括聚乙烯网状框架，种植植物的填料填充在聚乙烯框架内；人工把高等水生植物或改良陆生植物种植到栽培层，构成植被层；PU材料做成的仿真花卉构成景观美化层；所述的浮岛层为PU材料或聚乙烯制成。
2.根据权利要求1所述的载体系统，其特征在于，所述的浮岛层为多边形。
3.根据权利要求2所述的载体系统，其特征在于，所述的浮岛层为六边型。
4.根据权利要求1所述的载体系统，其特征在于，所述的浮岛层有连接小孔。
5.根据权利要求1所述的载体系统，其特征在于，所述的生态基层为高分子纤维生态基，由高分子纤维丝集束而成。
专利摘要本实用新型涉及一种多功能净水载体系统。由上至下依次由植被层、栽培层、景观美化层、浮岛层和高分子生态基层五层结构组成。功能上由上层的生态修复、中层景观美化层和下层的生物修复三部分构成。具有结构简单，易操作，可移动性强，不同尺度水域、污水处理系统、家庭养鱼缸均可使用。
文档编号C02F3/32GK202322497SQ20112033633
公开日2012年7月11日 申请日期2011年9月8日 优先权日2011年9月8日
发明者李兰 申请人:武汉大学