水生态修复系统的制作方法

本发明涉及水生态环境保护技术领域，具体涉及一种水生生态修复系统。

背景技术：

水体富营养化是人类面临的主要环境问题之一，也是困扰我国多年的环境问题之一。水体富营养化主要是由点源污染和面源污染中的氮、磷等有机物引起的。点源污染主要是由于目前我国的市政设施还不完善，城市污水处理厂的建设还不能适应经济社会发展的需要，很大一部分未经处理的污水直接排入河流、湖泊等受纳水体中；面源污染主要是由于农业施用的氮肥、磷肥不能完全被植物所利用，在降水过程中随地表径流进入受纳水体中，引起水体氮、磷等有机物浓度升高，导致水体富营养化。

人工浮岛70年代末就开始在做近年来，随着人们对环境问题的越来越关心，周围的自然环境特别是水边的自然景观状况也越来越受到重视。

人工浮岛技术是植物修复技术应用于污水治理的形式之一，即将植物种到水面上。植物浮床在吸收营养物质的同时，为水生昆虫、鱼类和鸟类提供了摄饵、栖息和繁衍的空间。目前应用比较广泛的是泡沫塑料板制作的浮岛，由于泡沫材料的缺陷，使得浮岛制作的工艺性、维护的便利性和使用长效性都难以体现。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的水生生态修复系统通过设置于水底和水面的水生植物对水体中的氮、磷等有机物进行利用，以对生态薄弱的水体环境进行生态修复，达到净化水质的目的。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种水生态修复系统，其包括上层框架和下层框架，上层框架和下层框架通过两侧设置的连接杆固定连接；上层框架的四周和中部的支撑架处安装有若干浮筒，浮筒的上半部分设置有柔性太阳能板；上层框架相邻的两个支撑架之间等间距地设置有若干塑料种植区，每个塑料种植区通过隔板分隔成若干种植格，每个种植格的底部均设置有若干渗水孔；

上层框架沿长度方向的相邻两个塑料种植区之间形成一光源照射入水中的光源通道；上层框架一端沿宽度方向的支撑架上设置有若干推进器，上层框架中部的支撑架上安装有搅拌装置；搅拌装置包括设置于支撑架上的电动机，电动机通过连接轴连接有延伸至水中的搅拌桨叶；电动机、推进器和柔性太阳能板均与上层框架上的安装平台上的蓄电池组连接；

上层框架设置有推进器侧的下表面连接有一漂浮物清除装置，漂浮物清除装置包括设置于上层框架下表面的方形框架，方形框架上连接有盛装漂浮物、且位于上层框架下方的网兜；下层框架上设置有一块塑料种植板，塑料种植板上设置有若干向下凹陷的种植槽和连接轴过孔，种植槽内种植有轮叶黑藻、伊乐藻、红线草和/或小黄草；

连接轴下端穿过连接轴过孔，搅拌桨叶设置于位于下层框架下方的连接轴上；连接杆上开设有卡槽，相邻的两个卡槽内安装有用于阻挡种植槽内植株延伸出下层框架边缘的塑料挡板，挡板设置成网格状。

进一步地，优选位于下层框架上方的连接杆上固定有一块穿过连接轴的网板，网板上的网格尺寸为5cm×5cm，且网板与下层框架的间距为20cm；连接轴距离网板10cm处安装有一切割刀片。

进一步地，优选每个种植槽的底部均开设有一安装孔，安装孔内安装有延伸至塑料种植板下方的深水种植带；深水种植带包括直径大于安装孔的固定块，固定块上设置有种植绳，种植绳上设置有若干碗装种植部，碗装种植部内种植有底栖藻，种植绳的末端设置有配重块；搅拌桨叶位于配重块的下方。

进一步地，优选上层框架上种植的植株的面积为整个水生态修复系统正投影面积的30%~60%；下层框架上种植的植株的面积为整个水生态修复系统正投影面积的60%~80%，深水种植带的数量按照拟处理水体面积的5%~20%配置。

进一步地，优选深水种植带位于塑料种植板下方部分外表面包裹有限制底栖藻漂浮出碗装种植部的塑料网兜。

进一步地，优选连接轴为一根伸缩杆体，其与电动机的动力输出端通过联轴器固定连接。

进一步地，优选塑料种植板上方的连接杆上固定有与蓄电池组电连接的曝气设备。

进一步地，优选蓄电池组的外表面设置有防水涂层。

本发明的有益效果为：在上层框架的塑料种植区内种植的植物及下层框架的种植槽内种植的轮叶黑藻、伊乐藻、红线草和/或小黄草可以直接吸收水体中富裕的氮、磷等有机物，而达到水体中多余氮、磷等有机物的吸收降解。

上层框架上设置的光源通道能够确保有大量的光源照射入水中，以给下层框架上的植物提供快速生长的光源，从而保证了植物对水体中氮、磷等有机物的快速吸收，以达到缩短水体净化时间的目的。

搅拌装置的设置，可以每隔一段时间通过柔性太阳能板产生的电能，带动位于最底端的搅拌桨叶运动，搅拌桨叶高速旋转过程中能够使沉淀于水底的污泥进行水体中，而使污泥中携带的大量氮、磷等有机物物质进入水体中供上层框架和下层框架上种植的植物快速生长，从而保证了水体得到快速的净化。

若干推进器的设置，可以待水生态修复系统在同一水体位置停留一段时间后，带动水生态修复系统进入水体中的另一位置，以扩充同一水生态修复系统对水体的修复面积。

上层框架下表面的漂浮物清除装置能够在水生态修复系统移动过程中对水面上漂浮物进行收集，从而降低人工打捞水中漂浮物的劳动强度。

附图说明

图1为水生态修复系统的主视图。

图2为水生态修复系统的俯视图。

图3为水生态修复系统中下层框架的俯视图。

图4为深水种植带的结构示意图。

其中，1、上层框架；11、支撑架；12、浮筒；13、塑料种植区；131、种植格；14、光源通道；2、搅拌装置；21、电动机；22、联轴器；23、连接轴；24、切割刀片；25、搅拌桨叶；3、推进器；4、蓄电池组；5、塑料挡板；6、网板；7、下层框架；71、种植槽；72、连接轴过孔；8、深水种植带；81、种植绳；82、碗装种植部；83、配重块；9、漂浮物清除装置。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1和图2所示，该水生态修复系统包括上层框架1和下层框架7，上层框架1和下层框架7通过两侧设置的连接杆固定连接；上层框架1的四周和中部的支撑架11处安装有若干浮筒12，浮筒12的上半部分设置有柔性太阳能板。

设置的多个浮筒12可以使水生态修复系统不需要采用泡沫材质制成就可以漂浮于水面上，从而提高了整个水生态修复系统在水中的使用寿命。柔性太阳能板的采用，可以使其包裹于浮筒12位于水面上部分，从而提高了阳光照射于柔性太阳能板上的面积。

如图2所示，上层框架1相邻的两个支撑架11之间等间距地设置有若干塑料种植区13，每个塑料种植区13通过隔板分隔成若干种植格131，每个种植格131的底部均设置有若干渗水孔。

渗水孔的设置，能够使水体中的水通入其渗入种植格131内，以供植物生长消耗掉水体中的氮、磷等有机物物质。种植格131可以根据水生态修复系统的安装场所，种植上观赏性植物或者供动物/鱼类食用的植物。

上层框架1沿长度方向的相邻两个塑料种植区13之间形成一光源照射入水中的光源通道14。光源通道14设置后，其能够确保有大量的光源照射入水中，以给下层框架7上的植物提供快速生长的光源，从而保证了植物对水体中氮、磷等有机物的快速吸收，以达到缩短水体净化时间的目的。

如图1和图2所示，上层框架1一端沿宽度方向的支撑架11上设置有若干推进器3，若干推进器3的设置，可以待水生态修复系统在同一水体位置停留一段时间后，带动水生态修复系统进入水体中的另一位置，以扩充同一水生态修复系统对水体的修复面积。

如图2所示，上层框架1中部的支撑架11上安装有搅拌装置2，搅拌装置2包括设置于支撑架11上的电动机21，电动机21通过连接轴23连接有延伸至水中的搅拌桨叶25。

搅拌装置2的设置，可以每隔一段时间通过柔性太阳能板产生的电能，带动位于最底端的搅拌桨叶25运动，搅拌桨叶25高速旋转过程中能够使沉淀于水底的污泥进入水体中，而使污泥中携带的大量氮、磷等有机物物质进入水体中供上层框架1和下层框架7上种植的植物快速生长，从而保证了水体得到快速的净化。

实施时，本方案优选连接轴23为一根伸缩杆体，其与电动机21的动力输出端通过联轴器22固定连接。这样设置之后，可以根据水体的深度对连接轴23长度进行调节，以确保搅拌桨叶25更邻近水底的污泥。

电动机21、推进器3和柔性太阳能板均与上层框架1上的安装平台上的蓄电池组4连接。由于电动机21、推进器3只是隔一段时间才启动一小段时间，其不需要每时每刻运作，这样其在工作时所需的电能完全可以由柔性太阳能板产生的电能提供，保证了水生态修复系统所需能源的自给自足。

在本发明的一个实施例中，蓄电池组4的外表面设置有防水涂层。这样设置后，可以避免水溅湿蓄电池组4，影响蓄电池组4使用寿命和正常工作，保证了用电部件的安全性。

上层框架1设置有推进器3侧的下表面连接有一漂浮物清除装置9，漂浮物清除装置9包括设置于上层框架1下表面的方形框架，方形框架上连接有盛装漂浮物、且位于上层框架1下方的网兜。

漂浮物清除装置9的引入，可以在水生态修复系统移动过程中对水面上漂浮物进行收集，可以降低人工打捞水中漂浮物的劳动强度。另外，由于网兜设置于上层框架1的下方，可以避免水生态修复系统移动过程水中植株缠绕住网兜，影响水生态修复系统的正常移动。

如图3所示，下层框架7上设置有一块塑料种植板，塑料种植板上设置有若干向下凹陷的种植槽71和连接轴过孔72，种植槽71内种植有轮叶黑藻、伊乐藻、红线草和/或小黄草。

在上层框架1的塑料种植区13内种植的植物及下层框架7的种植槽71内种植的轮叶黑藻、伊乐藻、红线草和/或小黄草可以直接吸收水体中富裕的氮、磷等有机物，而达到水体中多余氮、磷等有机物的吸收降解。

连接轴23下端穿过连接轴过孔72，搅拌桨叶25设置于位于下层框架7下方的连接轴23上；连接杆上开设有卡槽，相邻的两个卡槽内安装有用于阻挡种植槽71内植株延伸出下层框架7边缘的塑料挡板5，挡板设置成网格状。

由于种植槽71内种植的轮叶黑藻、伊乐藻、红线草和/或小黄草距离污泥较近，水中的营养物质丰富，其在大量氮、磷等有机物作用下快速生长会到处蔓延至水体中，影响水体中自身生态体系，设置塑料挡板5后，可以避免种植槽71内种植的植物到处蔓延影响水体生态环境，同时也方便后续对种植槽71内种植的植物的清理。

在本发明的一个实施例中，位于下层框架7上方的连接杆上固定有一块穿过连接轴23的网板6，网板6上的网格尺寸为5cm×5cm，且网板6与下层框架7的间距为20cm；连接轴23距离网板610cm处安装有一切割刀片24。

切割刀片24的设置，可以每隔一段时间，对长势比较好的轮叶黑藻、伊乐藻、红线草和/或小黄草进行修剪，之后通过连接杆上开设的卡槽，将塑料挡板5卸下，方便对修剪掉的茎叶进行清理。

网板6、切割刀片24和卡槽的独特设置可以对较高的植物的修剪，避免了每次植株长得过分茂盛后就需要更换植株，从而节约了水体净化过程的处理成本。

在本发明的一个实施例中，每个种植槽71的底部均开设有一安装孔，安装孔内安装有延伸至塑料种植板下方的深水种植带8；深水种植带8包括直径大于安装孔的固定块，固定块上设置有种植绳81，种植绳81上设置有若干碗装种植部82，碗装种植部82内种植有底栖藻，种植绳81的末端设置有配重块83；搅拌桨叶25位于配重块83的下方。

底栖藻由于适合生长在深水环境，且其在富营养化的水体中生长迅速，从而提高了水体中营养物质的充分利用。

在本发明的一个实施例中深水种植带8位于塑料种植板下方部分外表面包裹有限制底栖藻漂浮出碗装种植部82的塑料网兜。这样可以避免底栖藻在生长繁殖过程中进入水体环境中，破坏水体环境的生态平衡。

如图4所示，实施时，本方案优选，上层框架1上种植的植株的面积为整个水生态修复系统正投影面积的30%~60%；下层框架7上种植的植株的面积为整个水生态修复系统正投影面积的60%~80%，深水种植带8的数量按照拟处理水体面积的5%~20%配置。这样设置后，可以使水体植物充分匹配待处理的水体面积，确保水体中的氮、磷等有机物被充分吸收。

实施时，本方案优选塑料种植板上方的连接杆上固定有与蓄电池组4电连接的曝气设备。曝气设备引入和给水体中植物提供充分的氧气，加快的水体中氮、磷等有机物的降解。

综上所述，本方案的水生态修复系统能够对生态薄弱的水体环境进行生态修复，对河流、湖泊等富营养化地表水体进行处理，能取得高效脱氮、除磷、修复水生态的效果，而且具有运行稳定、使用灵活、投资运行费用低、管理方便、美观实用等优点，能够降低水环境中的营养物质负荷，减轻富营养化水平，同时构建水体生态系统多样化。