植物-微生物复合式水体生态净化浮岛的制作方法

1.本实用新型涉及水处理技术领域，特别涉及植物-微生物复合式水体生态净化浮岛。


背景技术：

2.水体富营养化是全球性的水环境问题，随着社会经济的快速发展，人们向大自然排放的生活废水和工业污水也越来越多。这些废水和污水进入水体后，使得水体内总氮、总磷等营养元素含量过高，导致藻类疯狂繁殖，致使水中生物的种群种类数量发生改变，从而破坏了水体的生态平衡。目前，治理水体富营养化的方法主要有三大类：(1)物理法：如污水分流或改道、换水/稀释、底泥疏浚、过滤除藻、黏土除藻、气浮除藻、曝气增氧等，一方面工程量巨大、运行成本高，另一方面容易使水体环境面临二次污染的风险；(2)化学法：如投放各类药剂或臭氧来进行除藻，虽然能在短期内取得一定的效果，但也存在治理不彻底、成本高的问题；(3)生物-生态法：如放养控藻型动物、构建人工湿地、种植水生植被等，这是当前的研究热点。
3.生态浮床是一项新型的生物生态修复技术，它以水生植物为主体，高分子材料或者无机非金属材料等作为载体，建立高效的人工生态系统，具有净化污染、恢复生态、改善景观等多重功效。现有的生态浮床一般是以高分子材料为载体，人为将挺水植物种植在富营养化的水体表面，通过根系吸收、吸附水体中的氮、磷以及有机物，从而达到净化水质的目的。
4.目前，现有的生态浮床其结构简单，且功能较为单一，虽然能够从根源上解决水体富营养化的问题，但若水体氮磷含量过高的话，仅依靠水生植物是很难有效去除水体中的氮磷污染物。为了进一步研究植物-微生物组合技术带来的效果，突显微生物对脱氮除磷净化效果的优势，提高治理效果，有必要对现有的生态浮床进行改进。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在提供一种植物-微生物复合式水体生态净化浮岛，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
6.根据本实用新型的第一方面实施例的植物-微生物复合式水体生态净化浮岛，包括：
7.浮床，其设有通光孔，所述浮床用于种植挺水植物，所述挺水植物种植在水面上；
8.安装架，其连接在所述浮床的下方，所述安装架内设有用于培养微生物的生物床，所述生物床设有避让于所述通光孔的避让孔；
9.沉床，其连接于所述安装架，所述沉床位于所述生物床的下方，所述沉床用于种植沉水植物，所述沉水植物种植在水中。
10.根据本实用新型实施例的植物-微生物复合式水体生态净化浮岛，至少具有如下有益效果：本实用新型设有浮床和沉床，通过种植水生植物来吸收、吸附、截留水中溶解态
和悬浮态的污染物，且在这两层水生植物之间设有用于培养微生物的生物床，以充分利用水体空间，并对水体进行立体式净化，有效去除水体中的氮磷污染物；除此之外，所述通光孔和所述避让孔的设置，能够为所述生物床上的部分微生物以及所述沉床上的沉水植物提供阳光，以提高其存活率，从而可持续地对水体进行生物净化。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述生物床包括骨架和培养载体，所述骨架安装于所述安装架，所述培养载体设于所述骨架。在所述培养载体上均匀撒下光合细菌、聚磷菌、硝化细菌以及用于培养微生物的营养物质，使得所述生物床能够形成优质的脱氮除磷微生物菌落，水中的浮游生物也可以附着在所述培养载体上，以形成种类丰富的生物层，与此同时，微生物的代谢产物也可以作为水生植物的营养成分，以此促进良好的生态循环。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述生物床的数量为多个，多个所述生物床上下分层设置。这样的设置，能够减少水流对所述生物床的冲击。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述安装架的外周缠绕有防护纱网，所述防护纱网起到缓冲水流和隔离水体动物的作用，以避免急流或者水体动物对所述生物床造成的破坏，从而延长所述生物床的使用寿命。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述植物-微生物复合式水体生态净化浮岛还包括曝气系统，所述曝气系统包括曝气泵和曝气管，所述曝气泵安装在所述浮床的上表面，所述曝气泵与所述曝气管连接，所述曝气管向下延伸至所述沉床，以对所述生物床和所述沉床进行供氧，保证所述植物-微生物复合式水体生态净化浮岛对水体的净化和修复效果。
15.根据本实用新型的一些实施例，为了优化所述植物-微生物复合式水体生态净化浮岛的结构，所述通光孔和所述避让孔统称为阳光孔，所述曝气管位于所述阳光孔内。
16.根据本实用新型的一些实施例，所述曝气系统还包括位于所述安装架内的溶解氧检测器，所述溶解氧检测器与所述曝气泵电信号连接。一旦所述溶解氧检测器检测到水体净化空间中的含氧量处于低值时，所述溶解氧检测器便向所述植物-微生物复合式水体生态净化浮岛的控制器进行反馈，从而让所述控制器启动所述曝气泵，以增加水体净化空间中的含氧量，直至所述溶解氧检测器检测到水体净化空间中的含氧量处于合理值为止。
17.根据本实用新型的一些实施例，所述植物-微生物复合式水体生态净化浮岛还包括位于所述安装架内的搅动装置，所述搅动装置驱动有可转动的叶轮，所述搅动装置配置有水流检测器。一旦所述水流检测器检测到水体净化空间中的水流处于低值时，所述水流检测器便向所述植物-微生物复合式水体生态净化浮岛的控制器进行反馈，从而让所述控制器间歇性地启动所述搅动装置，避免因水流停滞而降低对水体的净化效率。
18.根据本实用新型的一些实施例，为了降低所述植物-微生物复合式水体生态净化浮岛对市电的依赖，所述浮床的上表面设有光伏发电装置，所述光伏发电装置设有蓄电池。
19.根据本实用新型的一些实施例，为了固定所述植物-微生物复合式水体生态净化浮岛的位置，所述安装架的下端连接有固定锚，所述固定锚可沉入至河床中。
20.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
21.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将
变得明显和容易理解，其中：
22.图1是本实用新型实施例的植物-微生物复合式水体生态净化浮岛的正视图；
23.图2是本实用新型实施例的植物-微生物复合式水体生态净化浮岛的俯视图。
24.附图中：100-浮床、200-生物床、300-沉床、110-通光孔、120-种植孔、800-挺水植物、201-安装架、210-骨架、220-培养载体、230-避让孔、900-沉水植物、202-防护纱网、410-曝气泵、420-曝气管、430-溶解氧检测器、421-开孔塑料管、500-光伏发电装置、510-蓄电池、600-搅动装置、610-叶轮、620-水流检测器、700-固定锚。
具体实施方式
25.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
28.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
29.如图1和图2所示，根据本实用新型的第一方面实施例的植物-微生物复合式水体生态净化浮岛，包括浮床100、生物床200和沉床300，所述浮床100由密度小于水的材料制成，例如高密度聚乙烯，使得所述浮床100能够浮在水面上，所述浮床100设有通光孔110和多个种植孔120，所述通光孔110位于所述浮床100的中心位置，其直径大于所述种植孔120的直径，每个所述种植孔120上均设有定植篮(附图未示出)，所述定植篮用于种植挺水植物800，例如美人蕉、黄花水龙、菖蒲等。为了更好地安装所述定植篮，所述种植孔120的内壁设有内螺纹，而所述定植篮的外壁设有与所述内螺纹匹配连接的外螺纹，以便于对所述定植篮进行装拆。
30.此外，所述浮床100的下底面连接有安装架201，所述安装架201可选由四个pe管组装而成，所述安装架201呈梯形结构，其底部较其顶部更为宽大，以更好地对抗水流的冲击。所述安装架201的内部连接有多个上下分层设置的骨架210，所述骨架210可选为铁丝网，在每层骨架210上均铺设有培养载体220，例如毛绒材料或者人工纤维，并在所述培养载体220上均匀撒下光合细菌、聚磷菌、硝化细菌以及用于培养微生物的营养物质，所述培养载体220能够为所添加的微生物提供良好的生存环境和活动空间，提高生物降解效率及净化效果，此时所述骨架210和所述培养载体220共同构成用于净化水中污染物的所述生物床200。为了向所述生物床200上的光合细菌提供阳光，所有的生物床200均设有避让于所述通光孔110的避让孔230，以提高光合细菌的存活率。经实验探究，所述培养载体220优选为双层毛
绒材料，此时其在抗微生物的降解和生物膜的生成均具有良好的表现，在经过10天的培养当中，生物膜的产量最高可达129.664g/m2，使得所述生物床200能够形成优质的脱氮除磷微生物菌落，水中的浮游生物也可以附着在所述培养载体220上，形成种类丰富的生物层，同时微生物的代谢产物也可以作为水生植物的营养成分，以此促进良好的生态循环。本实用新型采用立体多层生物膜结构，使得生物膜能够大面积地与水体进行接触，以提高水体生态的修复效率。在另一些实施例中，多个所述生物床200还可以竖向并排设置，但这样的设置容易使所述生物床200遭受水流的冲击，且位于中部的生物床200无法被充分利用。
31.如图1所示，所述沉床300通过绳索连接在所述安装架201的下方，此时所述沉床300位于所述生物床200的下方，由于所述安装架201为梯形结构，因此所述沉床300的尺寸大小大于所述浮床100的尺寸大小，所述沉床300内填充有填料，所述填料用于种植沉水植物900，例如苦草、金鱼藻、狐尾藻、黑藻、轮叶黑藻等。为了向所述沉床300上的沉水植物900提供阳光，所述避让孔230的直径不小于所述通光孔110的直径，在本实施例中，所述通光孔110和所述避让孔230统称为阳光孔，所述沉床300上的沉水植物900通过所述阳光孔来获取外界的阳光，以提高沉水植物900的存活率。通过上述的结构，本实用新型能够在水面和水中分别种植有挺水植物800和沉水植物900，以吸收、吸附、截留水中溶解态和悬浮态的污染物，且在这两层水生植物之间设有用于培养微生物的生物床200，以充分利用水体空间，并对水体进行立体式净化，有效去除水体中的氮磷污染物。
32.在本实用新型的一些实施例中，所述安装架201的外周缠绕有防护纱网202，所述防护纱网202起到缓冲水流和隔离水体动物的作用，以避免急流或者水体动物对所述生物床200造成的破坏，从而延长所述生物床200的使用寿命；与此同时，还可以延长水体经过所述生物床200时的水力停留时间，从而让水体与生物膜上的微生物进行充分地接触，以达到较好的脱氮除磷效果。
33.如图1和图2所示，在本实用新型的一些实施例中，为了促进所述生物床200上的好氧微生物的繁殖和促进所述沉床300上的沉水植物900的生长，所述植物-微生物复合式水体生态净化浮岛还包括曝气系统，所述曝气系统包括曝气泵410、曝气管420和溶解氧检测器430，所述曝气泵410安装在所述浮床100的上表面，所述曝气泵410与所述曝气管420连接，所述曝气管420位于所述阳光孔内，所述曝气管420外套有用于控制曝气范围的开孔塑料管421，所述开孔塑料管421由所述骨架210所固定，所述曝气管420向下延伸至所述沉床300，以保证所述植物-微生物复合式水体生态净化浮岛对水体的净化和修复效果。此外，为了控制水体净化空间中的含氧量，所述溶解氧检测器430安装在所述开孔塑料管421上，所述溶解氧检测器430与所述曝气泵410电信号连接。一旦所述溶解氧检测器430检测到水体净化空间中的含氧量处于低值时，所述溶解氧检测器430便向所述植物-微生物复合式水体生态净化浮岛的控制器进行反馈，从而让所述控制器启动所述曝气泵410，以增加水体净化空间中的含氧量，直至所述溶解氧检测器430检测到水体净化空间中的含氧量处于合理值为止。
34.如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，所述开孔塑料管421上安装有搅动装置600，所述搅动装置600驱动有可转动的叶轮610，以加快水体净化空间中的水流流速，避免因水流停滞而降低对水体的净化效率。为了提高所述植物-微生物复合式水体生态净化浮岛的智能化，所述搅动装置600配置有水流检测器620，一旦所述水流检测器620检测到水
体净化空间中的水流处于低值时，所述水流检测器620便向所述植物-微生物复合式水体生态净化浮岛的控制器进行反馈，从而让所述控制器间歇性地启动所述搅动装置600，直至水体净化空间中的常规水流高于低值为止。
35.在本实用新型的一些实施例中，所述安装架201的下端连接有固定锚700，所述固定锚700可沉入至河床中，当所述固定锚700沉入河床中时，其提供强大的抓力，使所述植物-微生物复合式水体生态净化浮岛能够固定悬停在水体相应的位置上，不易移位或散架，抗风浪能力更强。
36.在本实用新型的一些实施例中，由于所述植物-微生物复合式水体生态净化浮岛的浮床100是位于水面上，其光照条件较好，因此为了降低所述植物-微生物复合式水体生态净化浮岛对市电的依赖，所述浮床100的上表面设有光伏发电装置500，所述光伏发电装置500设有蓄电池510，所述蓄电池510与所述控制器进行电性连接。一旦所述蓄电池510蓄满电时，所述控制器则切换至与所述蓄电池510进行电性连接，一旦所述蓄电池510的蓄电量过低时，所述控制器则重新切换至与市电进行电性连接，以节省用电成本。
37.上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。