一种固定绿狐尾藻的浮框及治理富营养化水体的方法与流程

1.本发明涉及水污染治理技术领域，尤其涉及一种固定绿狐尾藻的浮框及治理富营养化水体的方法。


背景技术：

2.水体富营养化(eutrophication)是指在自然和人类活动的影响下，湖泊、河流等地表水体中的氮磷等营养元素的浓度大幅升高，引起藻类及其他浮游生物大量增长繁殖，水体do浓度降低，水质严重恶化，水生植物和动物大量死亡，水生生态系统平衡遭到破坏的现象。氮磷等营养物质的增加是导致水体富营养化的根本原因，水体中氮浓度过高会引起浮游植物及其藻类大量繁殖，覆盖水体，水体透明度下降，阳光难以穿透水层，抑制水生植物的光合作用，破坏水体环境，导致水生生物大量死亡。
3.水体富营养化的修复方法主要包括物理、化学和生物方法。物理方法包括底泥疏浚清除和引水稀释等，底泥疏浚能够在较短的时间为改善水质状况，但需要综合分析水体所处的环境状况，如底泥的基本理化性质、营养元素的浓度等，且易再次造成水体中营养盐浓度和悬浮物增加，水体浑浊，透明度降低。引水稀释能够显著降低水体中营养元素的浓度，但该法需要大量的无污染的淡水，且仅适用于浅水水体。化学方法主要是通过向水体中添加化学试剂，改变水体氧化还原电位，调节水体酸碱度，通过改变营养盐的存在形态，降低营养元素的溶解度，但易破坏水体环境，降低水体生物多样性。物理化学方法虽然能够在短时间内改善水质，但均存在成本高、易造成二次污染的缺点。
4.水生植物修复与物理化学修复相比具有能耗低、经济环保、有利于重建和恢复水生生态系统等优点。水生植物能够有效去除水体中的氮，使水体氮浓度保持在较低的浓度范围内，从而有效控制水体富营养化。
5.绿狐尾藻系多年生沉水或浮水草本植物，下部沉于水中，上部挺出水面，高度一般可达30cm，根状茎匍匐于水下或淤泥中，因其适应环境能力强，生长速度很快，被认为是世界上最重要的水生植物之一。cn 103449607 a公开了采用绿狐尾藻治理平原河网区河道污染的方法，通过在河道设置木桩打入河底，然后在木桩上、下各固定一根横梁，上下横梁之间扎上木条或竹片来固定绿狐尾藻。但是，该固定绿狐尾藻的装置不能移动且位置稳定性差。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种固定绿狐尾藻的浮框及治理富营养化水体的方法，本发明的浮框的位置稳定性好，不容易出现倾覆或者倾斜。
7.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
8.本发明提供了一种固定绿狐尾藻的浮框，包括漂浮底座，所述漂浮底座包括外漂浮支撑体4和内漂浮支撑体2；所述外漂浮支撑体4和内漂浮支撑体2通过连接件5连接；所述内漂浮支撑体2上通过支撑立柱1连接有固定框3；沿所述固定框3和内漂浮支撑体2的外围
围设有拦截网。
9.优选的，所述浮框中外漂浮支撑体4、内漂浮支撑体2、支撑立柱1、固定框3和连接件5的材质独立的包括ppr、pb或pe-rt。
10.优选的，所述浮框一体成型或者经热熔焊接方法制得。
11.优选的，所述外漂浮支撑体4、内漂浮支撑体2、支撑立柱1、固定框3和连接件5的材料为管材；所述连接件5通过三通分别与外漂浮支撑体4和内漂浮支撑体2连接；所述支撑立柱1通过三通分别与内漂浮支撑体2和固定框3连接。
12.优选的，所述三通与其他部件连接处的缝隙中填充有内填物。
13.优选的，所述外漂浮支撑体4和内漂浮支撑体2的形状包括圆形或正方形。
14.优选的，当所述外漂浮支撑体4和内漂浮支撑体2的形状为圆形时，所述外漂浮支撑体4和内漂浮支撑体2呈同心圆状分布。
15.优选的，所述支撑立柱1的高度为30～40cm。
16.本发明还提供了一种采用上述方案所述浮框固定绿狐尾藻来治理富营养化水体的方法，包括以下步骤：
17.1)在待治理的水体中放置所述浮框，外漂浮支撑体4和内漂浮支撑体2接触水面放置；所述浮框在水体中的覆盖度为30％～50％；
18.2)在所述浮框围成区域的水域内种植绿狐尾藻；所述绿狐尾藻的初始覆盖度为30％～60％。
19.本发明提供了一种固定绿狐尾藻的浮框，包括漂浮底座，所述漂浮底座包括外漂浮支撑体4和内漂浮支撑体2；所述外漂浮支撑体4和内漂浮支撑体2通过连接件5连接；所述内漂浮支撑体2上通过支撑立柱1连接有固定框3；沿所述固定框3和内漂浮支撑体2的外围围设有拦截网。本发明漂浮底座包括外漂浮支撑体4和内漂浮支撑体2，外漂浮支撑体4和内漂浮支撑体2起到稳定浮框和增加浮力的作用，使浮框及浮框的固定框3在水体中能够保持相对位置稳定的状态，不容易出现倾覆或者倾斜；固定框3和支撑立柱1在使用时位于水面以上，主起到包围和固定绿狐尾藻的作用。并且，本发明的浮框在使用时，通过绳具与底泥中的锚定件连接，既能保持固定状态，又能够通过调节绳具与锚定件的连接关系来移动浮框的位置。此外，本发明的浮框结构简单、便于制作且能够多次重复利用。基于本发明的固定绿狐尾藻的浮框对富营养化水体进行净化，净化效果好，可使富营养化水体的氮浓度降低40％～60％、磷浓度降低30％～50％、cod浓度降低40％～70％，此外，在水体中安装双管圆形浮框，还可以起到美化整体景观结构的效果。
附图说明
20.图1为实施例1中双管圆形湿地沟渠浮框；
21.图2为实施例1中双管圆形湿地沟渠浮框局部图；
22.图3为实施例2中富营养化水体生态治理工艺流程；
23.图4为实施例2中富营养化水体生态治理工艺中双管圆形湿地沟渠浮框的实物图。
24.图1和图2中，1-支撑立柱、2-内漂浮支撑体、3-固定框、4-外漂浮支撑体、5-连接件。
具体实施方式
25.本发明提供了一种固定绿狐尾藻的浮框，包括漂浮底座，所述漂浮底座包括外漂浮支撑体4和内漂浮支撑体2；所述外漂浮支撑体4和内漂浮支撑体2通过连接件5连接；所述内漂浮支撑体2上通过支撑立柱1连接有固定框3；沿所述固定框3和内漂浮支撑体2的外围围设有拦截网。
26.在本发明中，所述浮框中外漂浮支撑体4、内漂浮支撑体2、支撑立柱1、固定框3和连接件5的材质独立优选的包括ppr、pb或pe-rt，更优选为ppr，因其无毒、卫生、使用寿命长、安装方便、连接可靠。
27.在本发明中，所述外漂浮支撑体4、内漂浮支撑体2、支撑立柱1、固定框3和连接件5的材料优选为管材；所述连接件5优选的通过三通分别与外漂浮支撑体4和内漂浮支撑体2连接；所述支撑立柱1优选的通过三通分别与内漂浮支撑体2和固定框3连接。在本发明中，利用三通连接各个部件能够提高浮框的稳定性和牢固性。在本发明中，所述三通与其他部件连接处的缝隙中优选的填充有内填物，所述内填物优选为碎料泡沫，填充内填物的作用是防治因焊接不牢固引发的局部透水问题。
28.在本发明中，所述浮框优选为一体成型或者经热熔焊接方法制得。
29.在本发明中，所述外漂浮支撑体4和内漂浮支撑体2起稳定浮框和增加浮力的作用；所述固定框3和支撑立柱1组成浮框的水上部分，起到包围和固定绿狐尾藻的作用。
30.在本发明中，所述外漂浮支撑体4的数量优选为1个或者多个。本发明具体实施过程中，所述外漂浮支撑体4的数量为1个，数量少可以节约成本。
31.在本发明中，所述外漂浮支撑体4和内漂浮支撑体2的形状优选的包括圆形或正方形。在本发明中，当所述外漂浮支撑体4和内漂浮支撑体2的形状为圆形时，所述外漂浮支撑体4和内漂浮支撑体2优选的呈同心圆状分布；所述外漂浮支撑体4的直径优选为3～15m；所述内漂浮支撑体2的直径优选为2.7～14.4m。在本发明中，优选的，所述内漂浮支撑体2和固定框3的形状和尺寸相同。
32.在本发明中，所述支撑立柱1的高度优选为30～40cm。
33.在本发明中，所述拦截网的材质优选为尼龙渔网；所述拦截网的网眼孔径优选为2～3cm；所述拦截网的作用是防止绿狐尾藻由支撑立柱1间溢出。
34.本发明还提供了一种采用上述方案所述浮框固定绿狐尾藻来治理富营养化水体的方法，包括以下步骤：
35.1)在待治理的水体中放置所述浮框，外漂浮支撑体4和内漂浮支撑体2接触水面放置；所述浮框在水体中的覆盖度为30％～50％；
36.2)在所述浮框围成区域的水域内种植绿狐尾藻；所述绿狐尾藻的初始覆盖度为30％～60％。
37.本发明首先在待治理的水体中放置所述浮框，外漂浮支撑体4和内漂浮支撑体2接触水面放置；所述浮框在水体中的覆盖度为30％～50％。
38.在本发明中，在待治理的水体中放置所述浮框前，优选的还包括清除待治理的水体中的固体垃圾；在本发明中，所述富营养化水体的氮浓度优选为20～500mg/l，更优选为50～300mg/l，最优选为100～200mg/l；所述富营养化水体的磷浓度优选0.5～50mg/l，更优选为5～30mg/l，最优选为10～15mg/l。本发明对清除待治理的水体中的固体垃圾的方式没
有特殊限制，采用本领域的常规方法即可。在本发明中，所述浮框在水体中的覆盖度优选为35％～45％，更优选为40％。
39.在本发明中，所述浮框通过绳具与底泥中的锚定件连接，对浮框进行固定，以避免浮框到处移动，影响治污效果；所述绳具优选的连接在浮框的内漂浮支撑体2和/或外漂浮支撑体4上。在本发明中，所述绳具优选为4～10mm的尼龙绳；所述锚定件的材质优选为铁。
40.在待治理的水体中放置所述浮框后，本发明在所述浮框围成区域的水域内种植绿狐尾藻；所述绿狐尾藻的初始覆盖度为30％～60％。在本发明中，所述种植绿狐尾藻的方式优选为撒播植株；所述绿狐尾藻的初始覆盖度优选为40％～50％，更优选为45％。
41.本发明所述治理富营养化水体的方法优选的还包括以下步骤：沿富营养化水体的浅层水底铺设砾石以及在砾石的表面覆土，形成生态护岸，在所述生态护岸上种植挺水植物，提高整体治污系统的治污效率；所述生态护岸距离水面的高度优选为20～30cm，更优选为25cm；所述生态护岸的形状优选为“u”型，在本发明中，所述生态护岸优选的采用生态滤床形式，采用杉木桩入土，沿河岸制作成u型木栅篱，所述杉木桩的直径优选为ф6～10cm；所述杉木桩入土的深度优选为0.8～1.2m，更优选为1m；所述生态护岸的宽度优选为1～1.5m；所述生态护岸沿水岸线的构筑的长度比例优选的《20％；所述砾石的厚度优选为2～3cm；所述覆土的厚度优选为15～25cm，更优选为20cm。在本发明中，所述挺水植物优选的种植1～2排；所述挺水植物优选为美人蕉、黄菖蒲、千屈菜、梭鱼草和茭草中的一种或几种；所述的美人蕉、再力花、梭鱼草或茭草的行间距优选为0.5
×
0.5m；所述的黄菖蒲或千屈菜的行间距优选为0.3
×
0.3m。
42.本发明优选的还包括在靠近生态护岸的浅水区种植沉水植物，提高整体治污系统的治污效率；所述浅水区的水深＜1.5m；所述沉水植物优选的选自菹草、伊乐藻、黑藻和苦草中的一种或几种；所述沉水植物的种植密度优选为3～5株/m2，更优选物4株/m2。
43.本发明优选的还包括对绿狐尾藻和挺水植物进行刈割；所述黄菖蒲、千屈菜、梭鱼草和茭草的刈割的频率优选为每年2～3次；更优选为7～8月份刈割一次和10～11月份刈割一次；所述绿狐尾藻刈割的频率优选为每年8～10次；所述美人蕉刈割的频率优选为每年3～4次；所述刈割的作用是防止绿狐尾藻和挺水植物生长过密而影响其生长率及净化效果，且避免冬季挺水植物残体造成二次污染。
44.本发明的方法可以自然进行，不需要电力支持，且只需一次性种植绿狐尾藻，无需后期更新或补充耗材，故运行成本低，且同时避免二次污染，优于化学净化方法；其次，本发明的方法工程量小，成本低，且治污彻底，优于与物理净化方法(如护岸加高加固、底泥疏浚和调水冲释等)；另外，本发明的方法见效快、在时空尺度上应用范围广，优于与生物-生态技术(如河岸带湿地修复、河道浮水植物和沉水植物恢复)。
45.绿狐尾藻常年生长、生物量大，收获指数高(8～10次/年)，并且绿狐尾藻植株粗蛋白含量22.0％左右，赖氨酸、苏氨酸、谷氨酸、天冬氨酸等氨基酸含量显著高于三叶草(一种优质牧草)，富含ca、mg、zn、fe、mn等微量元素，有害物质(如重金属)积累量较低，收获后可用于养殖饲料加工、有机绿肥等，经济效益的潜力大。
46.下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属
于本发明保护的范围。
47.实施例1：
48.一种双管圆形浮框固定绿狐尾藻的装置(参见图1、图2和表1)，包括外漂浮支撑体4、内漂浮支撑体2、支撑立柱1和固定框3，双管圆形浮框直径10m，由ppr管和三通直接备件通过热熔连接而成，内漂浮支撑体2和外漂浮支撑体4通过连接件5连接；固定框3和支撑立柱1组成浮框的水面以上部分，固定框3通过支撑立柱1与内漂浮支撑体2连接，支撑立柱1高30cm；采用用网眼为3cm的尼龙渔网包裹浮框。
49.表1直径为10米的双管圆形湿地沟渠浮框规格与材料
[0050][0051]
实施例2：
[0052]
长沙县开慧乡葛家山斯洛特湖富营养化水体治理：
[0053]
流程图参见图3。
[0054]
一种采用实施例1的双管圆形浮框固定绿狐尾藻治理富营养化水体的方法，其步骤是：
[0055]
1、首先清除斯洛特湖中的固体垃圾：
[0056]
2、安装固定双管圆形浮框：采用ppr材料制作双管圆形浮框，浮框直径设计为5m和10m两种，并用网眼为2～3cm的尼龙渔网包裹，无盖，形成高30cm的框架。在湖四周安装8个木桩，楔入地下0.6米深，用于固定水体中的浮框。每个浮框通过三根塑料绳与岸边的木桩固定。
[0057]
3、种植绿狐尾藻：双管圆形浮框覆盖32％富营养化水面，浮框中绿狐尾藻放养初始覆盖度为60％。
[0058]
4、种植具有景观效果的挺水植物：
[0059]
(1)生态护岸采用生态滤床形式，即用ф6～10cm杉木桩入土1.0m，沿河岸制作成u型木栅篱，生态护岸构建宽度1.0～1.5m，沿河岸线构筑比例10％，填充2～3cm厚的砾石，表层覆土20cm，整个生态滤床的表面位于水面下20～30cm，砾石床上种植美人蕉、黄菖蒲、梭鱼草，密度为15～20株/m2；
[0060]
(2)种植沉水植物：选种伊乐藻、黑藻、或苦草，密度为3～5株/m2。
[0061]
5、系统运行与管理：系统自然运行两年时间，双管圆形湿地沟渠浮框实物图参见图4。治理前水体中铵态氮为125mg/l、总磷为13mg/l和cod为210mg/l，治理后水体中的铵态氮为41mg/l、总磷5mg/l和cod 90mg/l，且水体透明度增加一倍以上。
[0062]
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。