一种复合控藻水体净化修复及生物改底装置的制作方法

1.本实用新型涉及环境保护中水污染修复技术领域，具体涉及一种复合控藻水体净化修复及生物改底装置。


背景技术：

2.我国的流域山水林田湖草浑然一体，是重要的生物基因宝库。然而长期以来，由于不合理的资源开发，大规模围湖造田、过度捕捞、污染排放等活动，导致受污染水体生存环境恶化, 水生生态系统结构和功能丧失,富营养化引发的水华和水生植物不断堆积引起的沼泽化是我国许多淡水水体面临的两大生态难题。目前关于藻类和沼泽化水体的控制主要是用人工收集处理，成本高，效果差。滤食性鱼类、浮游动物、底栖动物以及高等水生植物均能有效控藻，又彼此相互抑制，因此水生生态系统的快速恢复意义重大。
3.环境工程学报第6卷第10期（2012 年10月)刊登的“螺、蚌对污水处理厂再生水环境的改善稳定作用”，其通过选用污水处理厂的一级a标出水和水处理厂外排污泥作为静态实验环境，研究不同混养密度下铜锈环棱螺、椭圆背角无齿蚌对污水处理厂再生水环境的净化性能，筛选出净化效果较好的放养密度。结果表明: 放养30d，铜锈环棱螺、椭圆背角无齿蚌对污水处理厂再生水环境的水质、底均有一定的净化作用，放养螺蚌45d 内水均能清澈见底，透明度均＞70cm，能明显稳定水体透明度，改善水环境。
4.中国专利cn112093906a公开了一种用于自然水体生态修复的螺蚌鱼草立体修复技术，将待修复河段平均分成n段，在这n段中依次循环建立螺草共生段和蚌鱼共生段，螺、蚌、草、鱼构成了立体的生态净化系统，即使是冬天，植物枯萎的时候，螺蚌还能保持一定的净化效果。
5.现有技术中用纯自然养殖螺蚌鱼草来修复水体生态的方法相比化学方法更安全环保，但治理效果不稳定。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种除藻，净水、改底效果更好更持久的复合控藻水体净化修复及生物改底装置。
7.为解决上述技术问题，本实用新型的复合控藻水体净化修复及生物改底装置，包括围网，所述的围网内设有固定框，围网与固定框之间或者在固定框内设有水生植物固定装置，固定框上方与漂浮框连接，所述的漂浮框内设有生物膜为载体的复合微生态制剂带和铁碳基带，所述的水生植物为挺水植物、浮叶植物和沉水植物，沉水植物生长土壤内含有复合微生态制剂，固定框内至少设有两层蚌床，围网与固定框之间养殖鱼类；所述的固定框（1）内的上层蚌床有河蚌类，下层蚌床有螺类；所述的固定框的内部还放置有吸附剂。
8.所述的固定框在水深5～10米处安装扬水曝气筒。
9.所述的固定框内的蚌床层数优选为2～10层，层与层之间距离为0.5～1m。
10.所述的复合微生态制剂带和铁碳基带均匀相间分布，两边均用钢管固定并用浮子
悬挂。
11.所述的固定框和漂浮框的外层有竹柳枝条编织的外框。
12.所述的固定框的上方装置有智能控制系统，该智能控制系统包括光伏发电系统、感光系统、遮荫系统、水质监测装置报警系统、扬水增氧系统、服务器及分析单元、移动终端和补光灯。
13.所述的光伏发电系统包括太阳能板支撑框架，太阳能板支撑框架上设有若干太阳能板旋转轴，每个太阳能板旋转轴上安装两片太阳能板；所述的感光系统安装在太阳能板上；所述的遮荫系统包括遮荫布架，遮荫布架的下端通过遮荫旋转轴与太阳能板支撑框架连接，所述的太阳能板旋转轴和遮荫旋转轴分别由电机驱动；所述的水质监测装置安装在太阳能板支撑框架上。
14.本实用新型通过生态学原理构建复合生物链系统，其中植物净化水体，鱼类控制沉水植物过度繁殖，螺蚌类摄食藻类、有机碎屑、小型无脊椎动物以及水生植物碎片，促进水体净化其分泌物可使水体中的颗粒悬浮物迅速絮凝为团状而沉降,立体结构的加大螺蚌密度，对降低水体悬浮物含量效果更明显；铁碳、微生物、吸附剂的综合使用可以清除水体污染物，改善水体富营养化，对控制藻类，提高水体透明度有更显著作用。
15.因此，本实用新型具有以下有益效果：1、相比化学方法更安全环保，相比其他处理方法，除藻，净水、改底效果更好更持久。2、能消除或减轻水体污染，达到原有的水体自净能力，恢复生物多样性水平，并保持其长久稳定。3、打造生态浮岛，可种植多种水生植物，不仅可吸收水中的n、p等富营养化物质，而且可形成水上景观和水上氧吧，为水生动物提供一个免受干扰的栖息乐园。
附图说明
16.图1是本实用新型复合控藻水体净化修复及生物改底装置的立体结构示意图；
17.图2是图1所示实施方式的正面结构示意图；
18.图3是本实用新型复合控藻水体净化修复及生物改底装置中另一种固定框结构示意图。
具体实施方式
19.参见图1和图2，本实用新型的复合控藻水体净化修复及生物改底装置，包括围网1，该围网1内设有固定框2，围网1与固定框2之间设有水生植物固定装置3，固定框1上方与漂浮框4连接，漂浮框4体内设有以生物膜为载体的复合微生态制剂带5和铁碳基带15，就是生物膜上散布复合微生态制剂和铁碳基。水生植物为挺水植物9、浮叶植物10和沉水植物11，沉水植物生长基质内含有微生物，固定框1内至少设有一层蚌床6，根据水深可以设置两层或者两层以上的蚌床6，蚌床6养殖螺蚌类7，其中上层蚌床6养殖蚌，蚌具有直接滤食悬浮颗粒物及藻类；下蚌床6层养殖螺类，螺通过刮食沉水植物吸附的悬浮颗粒物，促进水体悬浮颗粒物沉降。围网1与固定框2之间还养殖鱼类8。
20.参见图3，固定框另一种结构是将水生植物固定装置3设在固定框2内，即固定框2内单独设置一格挺水植物9，一格浮叶植物10，一格蚌床6，一格沉水植物11，可以以四格重复多次。
21.本实用新型整个装置可单独使用也可联合使用，拆装方便。长宽至少为4～30m；深度至少为5m，优选为5～10m；也可根据河湖大小适当增加装置长宽和深度，蚌床至少为2层，优选层数为2～10层，层与层之间距离为0.5～1m，增加立体螺蚌量，吸附悬浮物效果更好。
22.挺水植物9为芦苇、荻、再力花、千屈菜、香蒲、水葱、菖蒲、花叶芦竹、花蔺、慈姑、蕹菜、水芹、美人蕉、梭鱼草等中的至少两种栽种在内网格中；浮叶植物10为芡实、睡莲、萍蓬草、荇菜、荷花、水鳖、浮萍等中的至少两种；沉水植物11为菹草、竹叶眼子菜、苦草、篦齿眼子菜、狐尾藻、黄花狸藻、轮叶黑藻、大刺藻等中的至少两种；为实现植物多样性，所述挺水植物、浮叶植物和沉水植物数量比例为1.5～2︰1︰2～3，密度为4～25株/m2。将沉水植物盖度控制在50%，可有效平衡草型湖泊生态系统的稳定性，使水质状况效果最佳。
23.本实用新型筛选出的复合微生态制剂能够加快水域应用物质的快速分解，促进物质循环和能量流动，改善水域底质环境。所述的微生物为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、脱氮硫杆菌、纤维化诺卡氏菌、植物乳杆菌、产朊假丝酵母配合多聚糖苷、活性炭、sp改良剂按重量计各一份组成，使用在沉水植物生长土壤内和抛洒在河湖底泥里，按每亩水体100～200克，每3～5天使用一次，连用3～5次；也可直接抛洒投放到重度污染区，每亩水体使用150-200克，每2～3天使用一次，连用3～5次。
24.sp改良剂是环境微生物的特殊营养剂，含有极微量的微生物活性化关键物质，在其中添加的fe等无机物能辅助好氧微生物生长。通过调节促进自然环境的有益微生物的种类与数量来最终促进生物处理反应，安全有效。特别是好氧环境（接触氧化池，a/o的o段，mbr，氧化沟等）能大大提高污水处理效力，减少污泥产量，降低运营成本，而且其能动员加速微生物终极无害处理污染的土壤环境。与传统处理相比，不但成本低，而且有效地恢复自然环境。
25.上层蚌床6有猪耳丽蚌、背瘤丽蚌、巨首楔蚌、鱼尾楔蚌、圆顶珠蚌、橄榄蛏蚌、三角帆蚌、褶纹冠蚌、圆头楔蚌、洞穴丽蚌、扭蚌、射线裂脊蚌、背角无齿蚌中的一种或多种河蚌类，下层蚌床6有田螺、萝卜螺、环棱螺中的一种或多种；螺蚌密度为300～950g/m3。
26.所述的鱼类8为鲴、草、鲤、鳙、鲢、鲫、鳑鲏、麦穗鱼、翘嘴红鲌、餐条等上层、中层、底层鱼至少两种组合使用，投放密度为50～350 g/m3。为了有效控制草型湖区沉水植物的大量生长，主要通过释放草食性鱼类控草，主要释放鱼类有草鱼、鲤鱼等。草鱼可有效控制草型湖区沉水植物的过度繁殖，达到有选择性的对不同区域沉水植物进行控制。利用细鳞斜颌鲴控制水体富营养化，鲴鱼属于中小型、杂食性鱼类，以水中浮游生物、有机碎屑为食，喜生活在水体中下层，被称为水中“清道夫”。肉食性鱼类（例如鲌属鱼类）、偏肉食性杂食性鱼类（如黄颡鱼等）和其他小型鱼类对沉水植物影响不大，可放宽管理。
27.固定框2的内部还放置有吸附剂12，吸附剂为活性炭、黏土、石英砂、陶粒、铁碳的组合使用，重量比例为1～3︰1～1.5︰1～2︰1︰2。
28.固定框2在水深5～10米处安装扬水曝气筒13。固定框2的上方装置有智能控制系统，该智能控制系统包括光伏发电系统、感光系统20、遮荫系统、水质监测装置23报警系统、扬水增氧系统、服务器及分析单元、移动终端和补光灯16。
29.光伏发电系统包括太阳能板支撑框架17，太阳能板支撑框架17上设有若干太阳能板旋转轴18，每个太阳能板旋转轴上安装两片太阳能板19；所述的感光系统20安装在太阳能板19上；所述的遮荫系统包括遮荫布架21，遮荫布架21的下端通过遮荫旋转轴22与太阳
能板支撑框架17连接，所述的太阳能板旋转轴18和遮荫旋转轴22分别由电机驱动；所述的水质监测装置23安装在太阳能板支撑框架17上。
30.由于污染水体透明度不高，沉水植物经常因得不到充足的光照而不能正常生长，故本装置特别设置了补光系统，当水体透明度低，水质分析系统会将信息传达给服务器，从而打开补光灯，持续补光。
31.挺水植物、浮叶植物幼苗期和蚌需要遮阴，光照过高时，感光装置会将数据传给服务器，服务器将自动启动遮阴系统。与主控板连接的水质监测装置监测到的水质信息通过第一通讯单元传送至服务器；服务器包括分析单元，所述分析单元将接收到的水质信息进行分析，如果水质数据不符合设定值，服务器向扬水增氧泵发出信号，开启后加快植物生长，螺蚌类活动，并向手机或电脑终端发出报警，调节微生物，铁碳等的含量，有效改善底泥发臭，水质缺氧发黑，有害物质超标，藻类富集等水质问题。
32.固定框2最外层四周，漂浮框4外框用竹柳枝条编织，可以萌发柳芽和气生根，增加净水效果，营造鱼类产卵栖息地，利用水生高等植物的化感抑制作用控制藻类的存在。
33.所选取的鱼类为滤食性水生生物，可以吞食大量藻类、浮游生物和部分水生植物，使浮游生物量特别是藻类数量明显减少，达到抑制藻类和沉水植物过度繁殖，并可以通过鱼产量的途径削减水体中氮、磷等营养物质。
34.所选取的螺蚌类对水体和河道底泥中的铝、铬等有毒有害物质也有很强的吸收固化作用，是环境修复的优选品种。淡水贝类中最常见的就是蚌类、螺类等，它们是淡水食物链的关键组成部分，对于维持水体生态系统平衡和生物多样性有着至关重要的作用。淡水贝类在水域中，是一些特定种群鱼类幼崽寄主，贝类数量多少，对这些鱼类繁衍产生决定性作用。螺类通过摄食藻类、有机碎屑、小型无脊椎动物以及高等水生植物碎片从而促进水体净化；其的分泌物可使水体中的颗粒悬浮物迅速絮凝为团状而沉降,对降低水体悬浮物含量、提高水体透明度有着显著作用。研究表明，淡水贝类对氨氮的平均去除率为38.05%；亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐、总氮（tn）、总磷（tp）和化学需氧量cod(mn)的平均去除率分别为26.93%、34.75%、36.50%、29.66%、32.49%和41.21%，同时对水中固体悬浮物去除率为47.97%～91.87%。
35.为了避免沼泽化，当优势种群植物过度发育，超过装置范围2～3米时，装置会自动将信息传给移动终端报警，提醒人们将框架整体移动到岸上，安装上自动刀片收割系统，就可将其从茎基部进行刈割。如整个生长期都未长出生长范围，秋冬季也要及时的收割植物，植物从水中吸收到氮磷等有害物质必须在秋冬季移除出水面，避免植物腐烂再次将有害物质释放到水体中。如芦苇、荻、荷花、香蒲等可以用于经济加工；收上来繁殖的贝类，重新放到新的装置内，反复使用，繁殖的鱼类放入江河中，增加生物量。围网1网孔可让小鱼透过，游到水里。本实用新型通过合理搭配水生植物种植模式，实现了植物种类和空间结构上的优化，不仅美化环境，净化水质，同时修复水体和底泥，使修复更加彻底有效。
36.智能调控太阳能板改善水下光照条件，遮光技术主要是通过在湖面覆盖部分遮光板，控制全湖藻类的增殖。实践显示，平均水深超过1om的，使用扬水曝气筒控制藻类繁殖有良好的效果；平均水深为5～10m的，蓝藻繁殖及嗅味得到控制。每5～10万m3设置一个扬水曝气筒装置。
37.本实用新型在水面上增加挺水、浮叶植物，在水体光照较差、水深较深的水体中利
用补光灯和复合营养土提高沉水植物成活率，增加生物多样性，构建健康、稳定、高效的近自然水生植物群落，提升景观效果。为有效控制植物大量生长，本装置针对性的设计了用鱼控制水生植物及随时监控植物生长，并及时收割的技术。
38.钢管固定生物膜带，圆球浮子下悬挂复合微生态制剂带和铁碳基带。利用生物膜带内藏结构，可以缓慢释放。铁碳微电解反应产生的[h]和[o]与水体中的许多组分发生氧化还原反应，使水体中的cod大幅度降低。复合微生态制剂对水体中tn的浓度有消减作用，生物膜能在表面形成好氧区，内部形成厌氧区，因为氧只能渗透到生物膜外层，即外层为好氧层，内层为缺氧层，促进氮的消化-反硝化作用。同时，铁碳在水体形成原电池结构，促进硝酸盐的还原反应，其生成的亚铁离子和三价铁离子的吸附作用也是去除氮的主要因素。
[0039]
经过螺、蚌、草、鱼构成的立体的生态净化系统、生物膜水质修复和铁碳微电解技术对受污染水体中的n、p、cod等各项污染指标进行了有效的分解，水质指标得到明显改善。
[0040]
采用国标法测定投放螺类和蚌类底质的营养盐与有机碎屑含量、水质理化参数、浮游生物和底栖动物等指标。作为判定生态修复结果的依据。结果表明，在投放本装置后，do值呈现下降趋势，悬浮物和叶绿素a浓度短时间内降低。底泥氮磷（总氮、总磷）与有机碎屑含量明显降低，底泥环境得以改善，有机碎屑被分解，生态系统的物质循环过程加快，水质得到明显改善。投放河蚌净化水质可附带生产珍珠，从而充分发挥水域生态系统的物质生产服务功能。不仅可以有效治理该地区富营养化问题，还可以有一定的经济产出，形成生态效益和经济效益双赢的格局。
[0041]
采用培育植被系统、螺蚌修复水体，铁碳微电解技术，微生态制剂等复合生态性水体治理维护技术。具有安全无污染、效果持久、实施简单、运费低廉，同时可以保持水体良好的景观效果的优点。本实用新型装置打造生态浮岛，可种植多种水生植物，不仅可吸收水中的n、p等富营养化物质而且可形成美妙的水上景观，打造一处水上氧吧。浮岛可自由移动位置，改变整体外观，光合作用制造氧气，使空气清新，调节小气候，为水生动物提供一个免受干扰的栖息乐园。
[0042]
以上所述，仅是本实用新型的实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效方法的变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。