富营养化水体净化新介质、相应生态浮床及其生产方法和净化水体方法
【专利摘要】本发明涉及一种富营养化水体净化新介质、生产方法及相应生态浮床。现有技术治理富营养化水体，氮、磷等富营养元素不能真正去除。为此，本富营养化水体净化新介质包括挂杆和两个弹性螺旋绳体，两个弹性螺旋绳体顶部弯曲成环扣，并通过该环扣悬持在挂杆上，两个弹性螺旋绳体的螺旋轴线重合，并相对于过螺旋轴线的挂杆垂直平面对称，弹性螺旋绳体上均匀密布柔性空心纤维。本发明还涉及相应的新介质生产方法及生态浮床。本发明利用微生物固集氮、磷等富营养元素，转化为富含氮、磷的生物肥，适用各种水体富营养化治理。
【专利说明】富营养化水体净化新介质、相应生态淳床及其生产方法和 净化水体方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种富营养化水体净化新介质、相应生态浮床及其生产方法和净化水 体方法。
【背景技术】
[0002] 由农业面源、工业点源及生活源排放的富含氨、磷污水已使我国地表水环境严熏 污染，富营养化的水域日渐增多，许多江湖河池等水体生态系统遭到严重破坏。复合型生态 浮床是在传统浮床基础上增加人工介质单元，克服了传统植物浮床生态系统单一的缺点， 近年来在湖泊富营养水体、农业面源污染等水体修复中逐渐应用。
[0003] 人工介质作为复合型生态浮床构建中重要的组成部分之一，人工介质的选择对复 合型生态浮床发挥水质净化效果起到了关键性的作用。目前报道的人工介质主要有无机和 有机两大类。无机类主要有沸石、沙子、陶粒、矿渣、蒙脱石等，但是其密度大，难以悬浮生 长，而且反冲洗需要的动力消耗也大，限制了其应用范围；有机类主要有PVC、PE、PS、PP、各 类树脂、塑料、纤维以及明胶等，因适用于悬浮生长，是构建生态浮床中使用的主要介质，但 在微生物挂膜量等方面存在不足，并且普遍存在用后不易处理、对环境易造成二次污染等 问题。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种富营养化水 体净化新介质、相应生态浮床及其生产方法和净化水体方法。
[0005] 为解决上述技术问题，本富营养化水体净化新介质包括Ω形挂钩和两个弹性螺 旋绳体，两个弹性螺旋绳体顶部弯曲成环扣，并通过该环扣悬持在Ω形挂钩上，两个弹性 螺旋绳体的螺旋轴线重合，并相对于过螺旋轴线的Ω形挂钩垂直平面对称，弹性螺旋绳体 上均匀密布柔性空心纤维，形成弹性螺旋短毛绳。
[0006] 螺旋绳体、柔性空心纤维可选用各种热塑弹性塑料，弹性螺旋绳体提供良好的弹 性，受水波动荡影响，可以不断伸缩动作，加强局部水循环，有效加强柔性空心纤维对有机 残渣的吸附。
[0007] 使用时，将上述Ω形挂钩悬挂在组合浮床下部，Ω形挂钩上的两个弹性螺旋绳体 形成弹性双螺旋结构，柔性空心纤维入水即膨松如毛刺状，比表面积大。同时，空心纤维可 以提供微量氧气，为微生物提供很好的栖息场所，双螺旋结构的绳体之间可以形成生物膜， 加强吸附有机残渣的效果。
[0008] 弹性螺旋绳体上吸附的有机残渣及微生物群落每隔一段时间就会达到高峰，这时 由工作人员将弹性螺旋绳体取出，用手将弹性螺旋绳体吸附的有机残渣及微生物群落等附 着物捋除，所得附着物可用作高档生物有机肥。
[0009] 作为优化，所述柔性空心纤维与多条纵向丝线编织成流苏柔性带，该流苏柔性带 缠绕、固定在弹性螺旋绳体上。柔性带两端系在或粘在或热熔合在弹性螺旋绳体上。如此 设计，结构简单、生产方便。
[0010] 作为优化，其包括夹持刮板，该夹持刮板包括两个刮杆，两个刮杆一端铰接，另一 端为柄部，两个刮杆中部分别开有两个半圆形缺口，半圆形缺口两两相对，形成两个圆形刮 孔，两个圆形刮孔的中心距等于弹性螺旋短毛绳螺旋半径的两倍，两个刮杆可将弹性螺旋 短毛绳夹在半圆形缺口之间。如此设计，比手工桴除，省力方便。
[0011] 本发明前述富营养化水体净化新介质的生产方法，由下述步骤组成：
[0012] ①.加工弹性螺旋绳体：用热塑塑料，通过挤出方式生产弹性长条，挤出的弹性 长条在尚未凝固时，缠绕在一个光滑圆柱上，并在光滑圆柱上冷却定形，然后从光滑圆柱脱 除，然后裁成固定长度，并将其一端弯曲，熔接成环扣，形成弹性螺旋绳体；
[0013] ②.加工流苏柔性带：用热塑塑料，通过拉丝工艺生产柔性空心纤维；以N根纵向 丝线和两根纵向钢丝线作经线，其中N根纵向丝线均匀排布，两纵向钢丝线并拢，一同设置 在纵向丝线一侧，距最近纵向丝线保持5?6cm间距，以柔性空心纤维为纬线，上织机编织， 编织完成后，将两根纵向钢丝线及二者之间柔性空心纤维撑开，并用刀伸入两根纵向钢丝 线之间，将二者之间的柔性空心纤维全部割断，使柔性空心纤维呈流苏状，得流苏柔性带，N 为彡3的正整数；
[0014] ③.将流苏柔性带从织机上取下，使其从一个光滑的辊轴上跨过，该辊轴上方设 置一个热压辊，热压辊从流苏柔性带的编织部上滚过，将柔性空心纤维的根部热压在编织 部的纵向丝线上，得加固流苏柔性带；
[0015] ④.将加固流苏柔性带紧紧缠绕在弹性螺旋绳体上，将其两端热熔合在弹性螺旋 绳体上，形成弹性螺旋短毛绳；
[0016] ⑤.将弹性螺旋短毛绳两两配对，每对弹性螺旋短毛绳配备一个Ω形挂钩，每个 Ω形挂钩两端各挂一条弹性螺旋短毛绳。
[0017] 本生态浮床包括浮床和浮床上的水生植物，所述浮床下均勻固定有多个前述Ω 形挂钩，每个Ω形挂钩悬挂有两个弹性螺旋短毛绳，形成多个富营养化水体净化新介质， 弹性螺旋短毛绳主体浸没在浮床下方的水体内。所述Ω形挂钩插接或者焊接或者通过螺 纹连接安装在浮床上，柔性空心纤维根部固定在弹性螺旋绳体上，浸没在水中的柔性空心 纤维分散分布。
[0018] 普通生态浮床多采用陶粒、砾石、蛭石、麻绳物理吸附氮磷的人工介质，很容易出 现饱和，达到饱和后，对氮磷吸附效果就会降低，甚至失效；同时用后不易处理，氮、磷等富 营养元素得不到真正的去除，易对环境造成二次污染。
[0019] 本生态浮床的弹性螺旋绳体及柔性空心纤维吸附有机残碴，定期刮除并用作有机 月巴，从水体中彻底去除，从而到标本兼治的效果。
[0020] 利用前述富营养化水体净化新介质净化水体的方法，包括下述步骤：
[0021] ①.在待净化水体上设置浮床，并在浮床底部悬挂多个前述Ω形挂钩，并在每个 Ω形挂钩两端分别悬挂一个弹性螺旋短毛绳，形成多个富营养化水体净化新介质，并使弹 性螺旋短毛绳浸没在水中；
[0022] ②.搅动待净化水体底部污泥，使污泥中的有机残渣和微生物泛起，并被弹性螺 旋绳体及其上的柔性空心纤维吸附；
[0023] ③.8-10天后，乘船将弹性螺旋短毛绳逐个取出，用前述夹持刮板，将有机残渣刮 落到船舱内，然后将刮净的弹性螺旋短毛绳重新安装到浮床底部；
[0024] ④.检测水体，如水体水质不达标，重复第②、③步，如水质达标，净化治理结束。
[0025] 本发明富营养化水体净化新介质、相应生态浮床及其生产方法和净化水体方法利 用微生物固集氮、磷等富营养元素，转化为富含氮、磷的生物肥，不断从水体中去除，真正、 彻底地减轻、消除富营养化，适用各种水体富营养化治理。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 下面结合附图对本富营养化水体净化新介质、相应生态浮床及其生产方法和净化 水体方法作进一步说明：
[0027] 图1是本富营养化水体净化新介质的结构示意图（省略柔性空心纤维）；
[0028] 图2是图1中弹性螺旋短毛绳的结构示意图；
[0029] 图3是在水中的弹性螺旋短毛绳的截面示意图；
[0030] 图4是利用夹持刮板刮除本富营养化水体净化新介质上的有机残渣的示意图（省 略柔性空心纤维）；
[0031] 图5是挤出的弹性长条在光滑圆柱上缠绕定形示意图；
[0032] 图6是柔性空心纤维、纵向丝线、纵向钢丝线编织流苏柔性带示意图；
[0033] 图7是纵向钢丝线撑开后，用刀割断柔性空心纤维示意图；
[0034] 图8是切割好的流苏柔性带结构示意图；
[0035] 图9是利用热压辊加固切割好的流苏柔性带示意图。
[0036] 图中：1为Ω形挂钩、2为弹性螺旋绳体、3为环扣、4为柔性空心纤维、5为纵向丝 线、6为刮杆、7为柄部、8为半圆形缺口、9为过螺旋轴线的Ω形挂钩垂直平面、10为弹性长 条、11为光滑圆柱、12为纵向钢丝线、13为刀、14为辊轴、15为热压辊、16为电加热模块。
【具体实施方式】
[0037] 实施方式一：如图1-3所示，本富营养化水体净化新介质包括Ω形挂钩1和两个 弹性螺旋绳体2,两个弹性螺旋绳体2顶部弯曲成环扣3,并通过该环扣3悬持在Ω形挂钩 1上，两个弹性螺旋绳体2的螺旋轴线重合，并相对于过螺旋轴线的Ω形挂钩1垂直平面9 对称，弹性螺旋绳体2上均匀密布柔性空心纤维4,形成弹性螺旋短毛绳。
[0038] 所述柔性空心纤维4与多条纵向丝线5编织成流苏柔性带，该流苏柔性带缠绕、固 定在弹性螺旋绳体2上。
[0039] 如图4所示，本富营养化水体净化新介质还包括一个或多个夹持刮板，该夹持刮 板包括两个刮杆6,两个刮杆6 -端铰接，另一端为柄部7,两个刮杆6中部分别开有两个半 圆形缺口 8,半圆形缺口 8两两相对，形成两个圆形刮孔，两个圆形刮孔的中心距等于弹性 螺旋短毛绳螺旋半径的两倍，两个刮杆6可将弹性螺旋短毛绳夹在半圆形缺口 8之间。
[0040] 本发明前述富营养化水体净化新介质的生产方法，包括下述步骤：
[0041] ①.加工弹性螺旋绳体：用热塑塑料，通过挤出方式生产弹性长条，挤出的弹性长 条10在尚未凝固时，缠绕在一个光滑圆柱11上，并在光滑圆柱11上冷却定形，如图5所示。 然后从光滑圆柱11脱除，然后裁成固定长度，并将其一端弯曲，熔接成环扣，形成弹性螺旋 绳体2。
[0042] ②.加工流苏柔性带：用热塑塑料，通过拉丝工艺生产柔性空心纤维4 ;以N根纵 向丝线5和两根纵向钢丝线12作经线，其中N根纵向丝线5均匀排布，两纵向钢丝线12并 拢，一同设置在纵向丝线5 -侧，距最近纵向丝线5保持5?6cm间距，以柔性空心纤维4 为纬线，上织机编织，编织完成后，将两根纵向钢丝线12及二者之间柔性空心纤维4撑开， 并用刀13伸入两根纵向钢丝线12之间，将二者之间的柔性空心纤维4全部割断，如图7所 示，使柔性空心纤维呈流苏状，得流苏柔性带，如图8所示（N为> 3的正整数，图6-9中N 取5)。
[0043] ③.将流苏柔性带从织机上取下，使其从一个光滑的辊轴14上跨过，该辊轴14上 方设置一个热压辊15,热压辊15从流苏柔性带的编织部上滚过，将柔性空心纤维4的根部 热压在编织部的纵向丝线5上，如图9所示，得加固流苏柔性带。热压辊15呈圆筒形，其侧 开口，并设有固定不动的电加热模块16。
[0044] 辊轴14与热压辊15将流苏柔性带的编织部夹在中间，并对其进行热滚压。
[0045] ④.将加固流苏柔性带紧紧缠绕在弹性螺旋绳体2上，将其两端热熔合在弹性螺 旋绳体2上，形成弹性螺旋短毛绳，如图2所示。
[0046] ⑤.将弹性螺旋短毛绳两两配对，每对弹性螺旋短毛绳配备一个Ω形挂钩，每个 Ω形挂钩1两端各挂一条弹性螺旋短毛绳。
[0047] 利用前述富营养化水体净化新介质净化水体的方法，由下述步骤组成：
[0048] ①.在待净化水体上设置浮床，并在浮床底部悬挂多个前述Ω形挂钩1，并在每 个Ω形挂钩两端分别悬挂一个弹性螺旋短毛绳，形成多个富营养化水体净化新介质，并使 弹性螺旋短毛绳浸没在水中。浮床还可以种植水生植物。
[0049] ②.搅动待净化水体底部污泥，使污泥中的有机残渣和微生物泛起，并被弹性螺 旋绳体2及其上的柔性空心纤维4吸附；
[0050] ③.8-10天后，乘船将弹性螺旋短毛绳逐个取出，用前述夹持刮板，将有机残渣刮 落到船舱内，然后将刮净的弹性螺旋短毛绳重新安装到浮床底部；
[0051] ④.检测水体，如水体水质不达标，重复第②、③步，如水质达标，净化治理结束。
[0052] 实施方式二：本发明生态浮床包括浮床，其特征在于：所述浮床下均匀固定有多 个实施方式一所述Ω形挂钩1，每个Ω形挂钩1悬挂有两个弹性螺旋绳体2,形成多个富 营养化水体净化新介质，弹性螺旋短毛绳主体浸没在浮床下方的水体内，图略。
【权利要求】
1. 一种富营养化水体净化新介质，其特征在于：包括Ω形挂钩和两个弹性螺旋绳体， 两个弹性螺旋绳体顶部弯曲成环扣，并通过该环扣悬持在Ω形挂钩上，两个弹性螺旋绳体 的螺旋轴线重合，并相对于过螺旋轴线的Ω形挂钩垂直平面对称，弹性螺旋绳体上均匀密 布柔性空心纤维，形成弹性螺旋短毛绳。
2. 如权利要求1所述的富营养化水体净化新介质，其特征在于：所述柔性空心纤维与 多条纵向丝线编织成流苏柔性带，该流苏柔性带缠绕、固定在弹性螺旋绳体上。
3. 如权利要求1或2所述的富营养化水体净化新介质，其特征在于：其包括夹持刮板， 该夹持刮板包括两个刮杆，两个刮杆一端铰接，另一端为柄部，两个刮杆中部分别开有两个 半圆形缺口，半圆形缺口两两相对，形成两个圆形刮孔，两个圆形刮孔的中心距等于弹性螺 旋短毛绳螺旋半径的两倍，两个刮杆可将弹性螺旋短毛绳夹在半圆形缺口之间。
4. 权利要求2所述富营养化水体净化新介质的生产方法，包括下述步骤： ① .加工弹性螺旋绳体：用热塑塑料，通过挤出方式生产弹性长条，挤出的弹性长条在 尚未凝固时，缠绕在一个光滑圆柱上，并在光滑圆柱上冷却定形，然后从光滑圆柱脱除，然 后裁成固定长度，并将其一端弯曲，熔接成环扣，形成弹性螺旋绳体； ② .加工流苏柔性带：用热塑塑料，通过拉丝工艺生产柔性空心纤维；以Ν根纵向丝线 和两根纵向钢丝线作经线，其中Ν根纵向丝线均匀排布，两纵向钢丝线并拢，一同设置在纵 向丝线一侧，距最近纵向丝线保持5?6cm间距，以柔性空心纤维为纬线，上织机编织，编 织完成后，将两根纵向钢丝线及二者之间柔性空心纤维撑开，并用刀伸入两根纵向钢丝线 之间，将二者之间的柔性空心纤维全部割断，使柔性空心纤维呈流苏状，得流苏柔性带，N为 彡3的正整数； ③ .加固流苏柔性带：将流苏柔性带从织机上取下，使其从一个光滑的辊轴上跨过，该 辊轴上方设置一个热压辊，热压辊从流苏柔性带的编织部上滚过，将柔性空心纤维的根部 热压在编织部的纵向丝线上，得加固流苏柔性带； ④ .将加固流苏柔性带紧紧缠绕在弹性螺旋绳体上，将其两端热熔合在弹性螺旋绳体 上，形成弹性螺旋短毛绳； ⑤ .将弹性螺旋短毛绳两两配对，每对弹性螺旋短毛绳配备一个Ω形挂钩，每个Ω形 挂钩两端各挂一条弹性螺旋短毛绳。
5. -种生态浮床，包括浮床，其特征在于：所述浮床下均匀固定有多个权利要求1所 述Ω形挂钩，每个Ω形挂钩悬挂有两个弹性螺旋短毛绳，形成多个富营养化水体净化新介 质，弹性螺旋短毛绳主体浸没在浮床下方的水体内。
6. 利用权利要求3所述富营养化水体净化新介质净化水体的方法，由下述步骤组成： ① .在待净化水体上设置浮床，并在浮床底部悬挂多个权利要求1所述Ω形挂钩，并 在每个Ω形挂钩两端分别悬挂一个弹性螺旋短毛绳，形成多个富营养化水体净化新介质， 并使弹性螺旋短毛绳浸没在水中； ② .搅动待净化水体底部污泥，使污泥中的有机残渣和微生物泛起，并被弹性螺旋绳 体及其上的柔性空心纤维吸附； ③ .8-10天后，乘船将弹性螺旋短毛绳逐个取出，用权利要求3所述夹持刮板，将有机 残渣刮落到船舱内，然后将刮净的弹性螺旋短毛绳重新安装到浮床底部； ④ .检测水体，如水体水质不达标，重复第②、③步，如水质达标，净化治理结束。
【文档编号】C02F3/10GK104192992SQ201410491608
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日
【发明者】杜兴华, 段登选, 许国晶, 张明磊, 刘飞 申请人:山东省淡水渔业研究院