一种立体分区组合生态浮床及其应用的制作方法

本发明属于生态修复污染水体的水质净化技术领域，本发明涉及一种立体分区组分生态浮床及其应用，主要应用于富营养化湖泊、水源地以及缓流河道的生态水质改善技术。

背景技术：

目前，许多河道、湖泊富营养化，水质不断恶化，水环境问题越来越受到重视，生态浮床是根据自然生态规律，结合现代农艺以及环境治理工程措施，同时融入景观设计的一种水面人工无土栽培技术。生态浮床不仅具有强可操作性、高效率、少投资、可实现原位修复和控制污染物等特点，而且具有美化水域的特点，使得该技术取得广泛的应用。

技术实现要素：

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种立体分区组合生态浮床。

本发明还要解决的技术问题是提供了立体分区组合生态浮床的应用。

本发明最后要解决的技术问题是通过了一种立体分区组合生态浮床处理污水的方法。

本发明结合生态浮床的优点，发明了一种具有生物多样性的生态浮床工艺，通过浮床的立体分区构造设计，在浮床中建立以水生植物、水生动物及微生物为主的食物链，发挥生态净化功能，同时利用废弃物丝瓜络秸秆等富集微生物，废弃软壳吸附磷，而且同时利用充氧的方法，更多方位的净化水体，有利于难降解性污染物的去除及富营养化的褪去，保证水质改善效果。

技术方案：为了解决上述问题，本发明的技术方案是提供了一种立体分区组合生态浮床，所述浮床分上层的水生植物层和下层的深度处理层；所述水生植物层由多个浮床拼接板构成，每个浮床拼接板上分别安装种植篮，种植篮中种植水生植物，所述深度处理层从外到内分为a处理区、b处理区和c处理区，在深度处理层上方安装有法兰横架，所述a处理区主要由废弃软壳构成，废弃软壳用悬挂支撑a连接在法兰a上，所述b处理区主要由水生动物网笼构成，水生动物网笼中有水生动物，水生动物网笼用悬挂支撑b连接在法兰b上，c处理区主要由人工介质构成，人工介质通过悬挂支撑c连接在法兰c上，法兰a、法兰b和法兰c挂立在法兰横架上，所述浮床由4个固定杆固定，并在横向从上往下依次设有1个支架和两个曝气装置，在浮床底部设有底部支撑，所述浮床还连接有太阳能供电系统，所述太阳能供电系统与曝气装置相连接。

其中，上述浮床拼接板为底面面积为333mm*333mm的正方体。每个正方体拼接板用连接口连接。

作为优选，该浮床拼接板有9个。

其中，上述水生植物为空心菜、水芹或芦苇中的一种或几种。

其中，上述种植篮中内层设有营养土、最外层设有丝瓜络秸秆，两层之间用塑料框相隔。其中营养土给予水生植物营养，帮助水生植物快速成长；丝瓜络秸秆不仅给土著微生物提供栖息地，而且给土著微生物的脱氮菌群等提供碳源，帮助净化污染水体。

作为优选，每个拼接板含一个直径为170mm的种植篮。

其中，上述废弃软壳为鸡蛋壳、贝壳、海虹壳中的一种或几种组成，用于吸附水体中的含磷元素。

其中，上述水生动物为田螺，通过动物内部消化作用即食物链的方法将难降解性污染物分解或者转化。

其中，上述所述人工介质为组合填料，所述组合填料由聚乙烯和涤纶丝制成；框架为聚乙烯，中间纤维为涤纶丝，涤纶丝规格为dn80；用于富集水体中的土著微生物，通过物理化学及生物降解作用，达到水质净化目的。

其中，上述太阳能供电系统包括太阳能板、电线、风机、输出管和曝气管构成，所述太阳能板设置在固定杆上，太阳能板通过电线与风机相连，风机通过输出管与曝气管相连，所述曝气管与曝气装置相连。通过调节固定杆的高度，达到调整浮床浮起高度的目的。通过控制支架，底部支撑，稳定浮床。在60mm的大管径曝气管每隔50mm串联25mm的小管径曝气管，小管径曝气管安装角为在水平位置上方的30°，曝气装置动力由太阳能板提供，由风机引入压缩空气，其曝气将给浮床带来溶解氧，并且带动浮床水体按照一定方向的流动。

上述的立体分区组合生态浮床在污水处理方面的应用。

一种采用立体分区组合生态浮床处理污水的方法，包括以下步骤：将该立体分区组合生态浮床放置在污染水体中，打开太阳能供电系统，提供能量，吸收空气，进入两个曝气管装置，给浮床提供氧气并让水流沿一定的方向流动，上层污水进入水生植物层，水生植物层将利用丝瓜络秸秆富集微生物对污染物进行去除，水生植物根系过滤去除颗粒性污染物和藻类，同时利用水生植物吸收水中氮磷等营养元素，同时，下层污水依次进入a处理区、b处理区和c处理区，a处理区的废弃软壳富集微生物及微小动物并吸附磷元素，b处理区水生动物通过动物内部消化作用即食物链的方法将难降解性污染物分解或者转化，c处理区的人工介质富集土著微生物，去除水中污染物。污染水体不管从哪个方向流入，都能经过三种不同的处理方式，加深对污水的净化作用。

有益效果：相对于现有技术，本发明具有以下优点：

1)本发明通过构建水生经济植物、滤食性水生动物以及废弃软壳、人工介质四位一体的生态浮床工艺，可有效净化水质，提高难降解性污染物的去除效率，在净化水质的同时产生部分经济效益。该生态浮床采用固定杆和横向支架稳固浮床，使浮床漂浮于水面，为浮床提供了可靠的浮力支持，增强了抵抗风浪的能力。

2)本发明浮床中采用的废弃软壳由含钙量较高的鸡蛋壳、贝壳、海虹壳等组成，吸附水体中的含磷元素；采用的人工介质可以富集水体中的土著微生物，通过物理化学及生物降解作用，达到水质净化目的。浮床中采用种植篮最内层为营养土，最外层为丝瓜络秸秆，两层之间用塑料框相隔，每个正方体拼接板用连接口。其中营养土给予水生植物营养，帮助水生植物快速成长；丝瓜络秸秆不仅给土著微生物提供栖息地，而且给土著微生物的脱氮菌群等提供碳源，帮助净化污染水体。

3)本发明结合了太阳能技术，给浮床充氧提供了新思路，利用太阳能给风机充电，引入压缩空气于曝气装置中，给浮床提供氧气并让水流沿一定的方向流动，利于水体的净化。

附图说明

图1是本发明生态浮床正面图；图中，1、太阳板2、电线3、电线保护框4、曝气管5、风机输出管6、风机7、水芹等水生植物8、固定横架9、法兰横架10、法兰11、曝气管装置12.、废弃软壳13、悬挂支撑14、曝气管装置15、固定杆16、悬挂支撑17、悬挂支撑18、人工介质19、水生动物网笼20、水生植物层21、绳索22、a处理区23、b处理区24、c处理区25、正方体浮床拼接板26、连接口27、pvc板28、底部支撑29、废弃软壳层30、水生动物层31、人工介质层32、底部固定杆33、种植篮内层34、种植篮外层35、种植篮36、小管径曝气管37、大管径曝气管；

图2是生态浮床a-a剖面图；

图3是生态浮床b-b剖面图；

图4是生态浮床顶面图；

图5是生态浮床底层图；

图6是种植篮顶面图；

图7是种植篮c-c剖面图。

图8是曝气管安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

实施例1：

如图1所示，一种立体分区组合生态浮床，该浮床是一种修复污染水体的装置，该立体型生态浮床分i、ii两层，i层为水生植物层，该层由9个333mm*333mm正方体浮床拼接板25组成，每个拼接板含一个直径为170mm的种植篮35，每个种植篮种植水生植物水芹7，种植篮最内层为营养土33，最外层为丝瓜络秸秆34，两层之间用塑料框相隔，每个正方体拼接板用连接口26连接，ii层为深度处理层：该层分为a、b、c处理区，a处理区28为废弃软壳12，废弃软壳12由含钙量较高的鸡蛋壳、贝壳、海虹壳组成，用悬挂支撑13连接在法兰a上；b处理区23为水生动物网笼30，养殖田螺等水生动物，水生动物网笼用悬挂支撑16连接在法兰b上；c处理区30为人工介质18，该人工介质为组合填料，该组合填料由聚乙烯和涤纶丝制成；框架为聚乙烯，中间纤维为涤纶丝，涤纶丝规格为dn80；通过富集微生物，用于净化水，人工介质同样用悬挂支撑17连接在法兰c上，所有法兰挂立在法兰横架9上。整个立体分区组合生态浮床是由4个固定杆15固定，在横向上，设有1个支架8横向支撑，曝气管装置11和曝气管装置14，在底部设有底部支撑28，在60mm的大管径曝气管37每隔50mm串联25mm的小管径曝气管36，小管径曝气管36安装角为在水平位置上方的30°，浮床曝气通过太阳能板1发电，电线2给风机6输电，风机6通过风机输出管5向曝气管4提供能量，吸收空气，进入两个曝气管装置，给浮床提供氧气并让水流沿一定的方向流动。

整个生态浮床利用吸附作用、植物作用、微生物作用以及水生动物作用净化水，以及充氧的作用，达到修复污染水体的作用。

本发明的装置放置在污染水体中，上层水通过流动进入水生植物层20，经过水生植物根系微环境的截留、吸附、吸收、降解以去除水中的有机物、氮磷等污染物。同时在水生植物层将利用丝瓜络秸秆34富集的微生物对污染物进行去除。同时，下层水将依次进入生态浮床废弃软壳层29、水生动物层30、人工介质层31、水生动物层30、废弃软壳层29。废弃软壳层通过悬挂支撑13悬挂装裹在仿工布袋里的废弃软壳，废弃软壳12以富集微生物及微小动物对水中污染物进行进一步的生物降解，还能利用自身对磷等元素的吸附左右净化水。水生动物18笼养田螺等水生动物，通过动物内部消化作用即食物链的方法将难降解性污染物分解或者转化，帮助净化水体。人工介质18通过富集微生物，利用微生物的作用，净化水。

本发明联用了水生植物、水生动物、废弃软壳三种在净水中的组合效果；在浮床i层种植水生植物，利用水生植物的根系过滤去除颗粒性污染物和藻类，同时利用水生植物收水中氮磷等营养元素；浮床ii层养殖田螺等水生动物，通过动物内部消化作用即食物链的方法将难降解性污染物分解或者转化，不仅悬挂废弃软壳，利用鸡蛋壳、贝壳等含钙量高的废弃软壳吸附磷元素，而且悬人工介质，富集土著微生物，去除水中污染物。

实施例2：

与实施例1基本相同，所不同的在于，所述水生植物为空心菜和芦苇，所述废弃软壳为鸡蛋壳。

实施例3：

与实施例1基本相同，所不同的在于，所述废弃软壳为贝壳。

实施例4

与实施例1基本相同，所不同的在于，所述废弃软壳为海虹壳。

实验例：

采用本发明的实施例2的生态浮床进行人工配水的污水处理。

进水参数设计：采用人工配水的方式，将进水数据设置cod：50mg/l；氨氮：7mg/l；有机氮：3mg/l；总磷：1mg/l。

反应器方案设计：实验水槽为塑料水箱，体积为1.0m×0.8m×0.7m，实验有效体积为0.4m³，即400l。实验设置4组：1组和2组设置为本发明实施例2中的立体浮床装置，3组和4组设置为正常普通浮床，只种植植物，作为对照实验组。所选的浮床植物全部为空心菜(高度15-25cm)、芦苇(高度25-35cm)。

实验间歇进水周期为16d，平均测样间隔为2d，每4天进行水样的更换，记录每次的原水数据和出水结果数据。间歇进水后，实验进行停留时间为8h的连续进水实验，实验周期为30d，平均测样间隔为2d。实施例2的立体浮床在间歇进水实验期间，cod去除率达到68.32％，比正常浮床43.10％高出25％左右，tp去除率达到54.90％，比正常浮床23.52％高出32％左右，tn去除率达到56.40％，比正常浮床21.80％高出35％左右，nh4⁺-n去除率达到76.81％，比正常浮床40.70％高出36％左右。连续进水30d，cod的去除率达到85％以上，tp去除率达到78％以上，tn去除率达到75％以上，nh4⁺-n去除率达到83％以上。

本发明实施例1、3、4同样进行了污水处理，其处理效果同实施例2基本一样。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。