一种用于开阔水域污水处理的沉水植物承载平台的制作方法

1.本发明涉及开阔水域生态处理技术领域，具体为一种用于开阔水域污水处理的沉水植物承载平台。


背景技术：

2.沉水植物是指植物体全部位于水层下面营固着生存的大型水生植物。它们的根有时不发达或退化，植物体的各部分都可吸收水分和养料，通气组织特别发达，有利于在水中缺乏空气的情况下进行气体交换。这类植物的叶子大多为带状或丝状，如苦草、金鱼藻、狐尾藻、黑藻等。
3.沉水植物通过植物根系对水内的颗粒态氮、磷的吸附、截留和促进沉降等作用，漂浮植物发达的根系与水体接触面积很大，能形成一道密集的过滤层。当水流经过时，不溶性胶体会被根系吸附或截留，与此同时，粘附于根系的细菌在进入内源呼吸阶段后会发生凝聚，把悬浮性的有机物和新陈代谢产物沉降下来。微生物作用植物发达的根系不但为微生物的附着、栖生、繁殖提供了场所，而且还能分泌一些有机物促进微生物的代谢，一方面，微生物能将污水中的有机态氮、磷和非溶解性氮、磷降解成溶解性小分子，继续被植物体吸收利用；另一方面，由于在水生高等植物根系存在富氧与缺氧区，为微生物脱氮过程提供了良好的微环境条件；一部分氨氮和硝态氮直接通过硝化-反硝化过程得以去除。因此，尽管微生物起着直接作用，但植物的生理代谢活动也是不可缺少。 沉水植物一般通过促进湖泊河流水体中含磷物质的沉降和抑制表层沉积物的再悬浮而起到促进磷的沉积，从而降低了水体中磷的含量；将水体中的氮传输到底泥中，这对于降低湖泊河流中水体中的氮磷含量、防止水体富营养化和黑臭具有积极意义。几种非常规的种植方法包括叉子种植法，即一般用一头带叉的竹竿或木杆作工具，作业时，作业人员乘船用叉叉住植株的茎部，叉入水中；抛掷法，包括直接抛掷和包裹无纺布后抛掷入水中；容器育苗种植法，即将沉水植物先栽种在营养钵中，培养高状的植株后种植和悬袋种植法、沉袋种植法等。
4.目前在开阔水域沉水植物的种植中，种植初期沉水植物生长不稳定，沉水植物种植成活率低，造成沉水植物无法进行光合作用，不仅不能净化水质，反而会成为河道污染的源头。
5.经检索，中国专利号：cn206126972u公开了一种安全式浅水湖泊沉水植物种植装置，属于湖泊生态修复领域，其包括了沉水植物种植床，它还包括浮力浮筒层、钢管框架、固定装置、双通铰链、连接绳、石笼拦截渔网、固定绳及锚。该申请文件采用耐腐蚀性材料，可长期稳定放置于原位湖泊水体中。并且通过浮筒与钢架组合建成稳定的浮筒码头，在浮筒围成的水平空间区域内，整体调节种植床放置深度以来满足植物的最佳生长和光合作用生态位，虽然解决了以往沉水植物种植装置在实际原位浅水湖泊中安全稳定性不高、抗风浪性差、实验操作危险性高、平台重复利用率差等缺点，但是不能对沉水植物的种植环境进行调整，不适合水体多变的环境，随着沉水植物的生长，沉水植物根系的长度变长，以往沉水植物种植装置不能根据沉水植物根系的长度来调整水内沉水植物附近的气体含量，影响污
水净化效果，因此，设计一种用于开阔水域污水处理的沉水植物承载平台是很有必要的。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种用于开阔水域污水处理的沉水植物承载平台，以提高沉水植物对污水的净化效果，并方便将种植网筒内的沉水植物移出，进而方便对活性不好的沉水植物进行更换作业。
7.本发明提供如下技术方案：一种用于开阔水域污水处理的沉水植物承载平台，包括平台主体和设在平台主体上的若干个种植网筒，所述平台主体至少设有两个垂直浮筒，所述垂直浮筒上设有连接架，所述连接架上设有支撑板，其中支撑板位于种植网筒下方，且位于所述支撑板上面向种植网筒的一侧设有扰流机构。
8.在进一步的实施例中，所述扰流机构包括设在支撑板上的连接管，所述连接管上设有进气管，所述连接管底端与若干个排气管连接，所述排气管开设有排气孔，所述排气管之间设有用于固定排气管的定位板，所述平台主体上设有鼓风机，所述鼓风机的出风端设有导气软管，所述导气软管与进气管连接。
9.在进一步的实施例中，所述鼓风机的出风端设有循环风架，所述循环风架内形成循环风道，所述循环风架上位于循环风道边缘处开设有排风口，所述导气软管设在排风口处。
10.在进一步的实施例中，所述垂直浮筒上设有升降装置，所述升降装置根据设定的沉水植物根系的长度，通过驱动机构的电源频率的调整对扰流机构与种植网筒之间的距离进行调节。
11.在进一步的实施例中，所述升降装置包括设在平台主体上的驱动机构，所述驱动机构包括设在平台主体上的驱动电机，所述驱动电机的输出端与驱动轮连接，所述驱动轮下方设有若干个由上至下依次通过传动轴安装的传动轮，其中传动轮之间相互啮合，位于下部的所述传动轮下方通过从动轴安装有从动轮，其中驱动轮与上部的传动轮相互啮合，从动轮与下部的传动轮相互啮合，所述从动轴端部与第一锥齿轮连接，所述连接架上设有螺杆，所述螺杆与第二锥齿轮连接，且第二锥齿轮与第一锥齿轮相互啮合，所述螺杆上螺纹连接有滑块，所述支撑板与滑块连接。
12.在进一步的实施例中，根据设定的沉水植物根系的长度，通过驱动机构的电源频率的调整对扰流机构与种植网筒之间的距离进行调节，即调整支撑板移动的距离，支撑板移动的距离的表达式为：；式中：l为支撑板移动的距离；f为电源频率；p为驱动电机旋转磁场的极对数；m为螺杆螺距；λ为齿轮传动比；t为驱动电机工作时间；
ω为电源频率变化系数。
13.在进一步的实施例中，所述垂直浮筒上设有放线电机，所述放线电机的输出端伸入到垂直浮筒内与绕线轮连接，所述绕线轮上绕设有连接线，位于所述连接线端部设有固定锚。
14.在进一步的实施例中，所述平台主体上设有种植区，所述种植区设有若干个种植网架，所述种植网筒一一对应设在种植网架内。
15.在进一步的实施例中，所述平台主体上设有定位网架，所述定位网架上设有用于抬升种植网筒的抬升机构，所述抬升机构包括设在平台主体上的固定框架，相邻所述种植网筒之间通过连接杆连接，所述固定框架通过导杆与种植网筒连接，所述固定框架上设有齿条，所述定位网架设有抬升电机，所述抬升电机的输出端与驱动杆连接，所述驱动杆上设有与齿条相互啮合的抬升齿轮，所述种植网架上开设有与连接杆相配合的移动槽，所述平台主体上开设有与导杆和齿条相配合的移动孔。
16.在进一步的实施例中，所述平台主体设有浮板，位于所述浮板上设有太阳能板，位于所述浮板上还设有用于监控沉水植物的监控主体。
17.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：1.通过鼓风机进行鼓风，实现对沉水植物根部区域的水进行扰流作业，压缩空气与水体充分混合，加速气体扩散到水体中，进而提高水内沉水植物根系附近的气体含量；2.通过驱动电机带动驱动轮转动，进而通过传动轮带动从动轮转动，进而通过第一锥齿轮和第二锥齿轮相配合，带动螺杆转动，使得滑块带动支撑板上移，调整扰流机构与沉水植物根系的距离，进而根据沉水植物根系的长度来调整水内沉水植物附近的气体含量，提高污水净化效果；3.通过监控主体对沉水植物进行实时监控，当需要对活性不好的沉水植物进行更换时，通过抬升电机带动通过驱动杆转动，进而带动抬升齿轮转动，进而通过齿条带动种植网筒上移，方便将种植网筒内的沉水植物移出，进而方便对活性不好的沉水植物进行更换作业；4.通过放线电机带动绕线轮转动，进而通过连接线将固定锚放置在水底，对种植有沉水植物的平台主体进行定位，保证平台主体稳定。
附图说明
18.图1是本发明的整体结构示意图；图2是本发明的平台主体结构示意图；图3是本发明的循环风架结构示意图；图4是本发明的循环风架剖视图；图5是本发明的导气软管结构示意图；图6是本发明的抬升机构结构示意图；附图标记为：平台主体1、种植区2、种植网架3、种植网筒4、连接杆5、浮板6、太阳能板7、监控主体8、垂直浮筒9、驱动电机10、绕线轮11、传动轮12、从动轮13、从动轴14、第一锥齿轮15、连接架16、螺杆17、第二锥齿轮18、滑块19、支撑板20、鼓风机21、循环风架22、导气软管23、循环风道24、排风口25、排气孔26、定位板27、连接线28、固定锚29、定位网架30、抬
升电机31、齿条32、驱动杆33、抬升齿轮34、连接管35、进气管36、排气管37。
具体实施方式
19.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
20.经过申请人的研究分析，现有的沉水植物种植平台在种植初期沉水植物生长不稳定，不能对沉水植物的种植环境进行调整，不适合水体多变的环境，随着沉水植物的生长，沉水植物根系的长度变长，现有的沉水植物种植装置不能根据沉水植物根系的长度来调整水内沉水植物附近的气体含量，影响污水净化效果。
21.本发明通过将待种植的沉水植物放置在种植网筒中，确保沉水植物的种植密度，通过扰流机构对种植网筒中的沉水植物进行扰流作业，压缩空气与水体充分混合，加速气体扩散到水体中，进而提高水内沉水植物根系附近的气体含量，提高沉水植物对污水的净化效果；通过放线电机带动绕线轮转动，进而通过连接线将固定锚放置在水底，对种植有沉水植物的平台主体进行定位，保证沉水植物生长稳定；当需要根据沉水植物根系的长度来调整水内沉水植物附近的气体含量时，通过驱动电机带动驱动轮转动，进而通过传动轮带动从动轮转动，进而通过第一锥齿轮和第二锥齿轮相配合，带动螺杆转动，使得滑块带动支撑板上移，调整扰流机构与沉水植物根系的距离；通过抬升机构配合监控主体，对沉水植物进行实时监控，方便将种植网筒内的沉水植物移出，进而方便对活性不好的沉水植物进行更换作业，防止沉水植物失活影响净化水质的效果。
22.请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种用于开阔水域污水处理的沉水植物承载平台，包括平台主体1和设在平台主体1上的若干个种植网筒4，平台主体1至少设有两个垂直浮筒9，垂直浮筒9上设有连接架16，连接架16上设有支撑板20，其中支撑板20位于种植网筒4下方，且位于支撑板20上面向种植网筒4的一侧设有扰流机构。
23.通过上述技术方案，通过将待种植的沉水植物放置在种植网筒4中，通过扰流机构对沉水植物根部区域的水进行扰流作业，进而方便调整水内沉水植物根系附近气体含量，提高沉水植物对污水的净化效果。
24.在进一步的实施例中，扰流机构包括设在支撑板20上的连接管35，连接管35上设有进气管36，连接管35底端与若干个排气管37连接，排气管37开设有排气孔26，排气管37之间设有用于固定排气管37的定位板27，平台主体1上设有鼓风机21，鼓风机21的出风端设有导气软管23，导气软管23与进气管36连接。
25.通过上述技术方案，通过鼓风机21进行鼓风作业，吹出的气流通过导气软管23导向进气管36，气流通过进气管36进入连接管35内并吹向排气管37，然后通过排气孔38排出，实现对沉水植物根部区域的水进行扰流作业。
26.在进一步的实施例中，鼓风机21的出风端设有循环风架22，循环风架22内形成循环风道24，循环风架22上位于循环风道24边缘处开设有排风口25，导气软管23设在排风口25处。
27.通过上述技术方案，鼓风机21吹出气流，循环风架22内形成循环风道24，使得气流
充满循环风架22内的循环风道24，其中前端狭窄后端宽厚的循环风架22会使得气流朝着后端更宽阔的循环风道24运动，进而从排风口25排出，加强吹出的气流速度，提高对沉水植物根部区域水的扰流作业。
28.在进一步的实施例中，垂直浮筒9上设有升降装置，升降装置根据设定的沉水植物根系的长度，通过驱动机构的电源频率的调整对扰流机构与种植网筒4之间的距离进行调节。
29.通过上述技术方案，通过升降装置对扰流机构与种植网筒4之间的距离进行调节，通过改变驱动机构的电源频率实现根据不同的沉水植物根系长度进行距离调节。
30.在进一步的实施例中，升降装置包括设在平台主体1上的驱动机构，驱动机构包括设在平台主体1上的驱动电机10，驱动电机10的输出端与驱动轮连接，驱动轮下方设有若干个由上至下依次通过传动轴安装的传动轮12，其中传动轮12之间相互啮合，位于下部的传动轮12下方通过从动轴14安装有从动轮13，其中驱动轮与上部的传动轮12相互啮合，从动轮13与下部的传动轮12相互啮合，从动轴14端部与第一锥齿轮15连接，连接架16上设有螺杆17，螺杆17与第二锥齿轮18连接，且第二锥齿轮18与第一锥齿轮15相互啮合，螺杆17上螺纹连接有滑块19，支撑板20与滑块19连接。
31.通过上述技术方案，通过驱动电机10带动驱动轮转动，进而通带动传动轮12转动，进而通过从动轮13带动从动轴14转动，进而通过相互啮合的第一锥齿轮15和第二锥齿轮18，使得螺杆17转动，使得滑块19在螺杆17上升降，进而对支撑板20高度的调整。
32.在进一步的实施例中，根据设定的沉水植物根系的长度，通过驱动机构的电源频率的调整对扰流机构与种植网筒4之间的距离进行调节，即调整支撑板20移动的距离，支撑板20移动的距离的表达式为：；式中：l为支撑板20移动的距离；f为电源频率；p为驱动电机10旋转磁场的极对数；m为螺杆17螺距；λ为齿轮传动比；t为驱动电机10工作时间；ω为电源频率变化系数。
33.通过上述技术方案，根据沉水植物根系的长度来调整水内沉水植物附近的气体含量，进而调整支撑板20上移的高度，进而实现对扰流机构上移的高度进行调整，进而保证沉水植物根系附近的气体含量充足，提高沉水植物污水处理效果，其中通过实验观察沉水植物长度进而对驱动机构的电源频率进行变化，在平台主体1可设置逆变器和变频器，通过逆变器将太阳能板7将太阳能板7输出的直流电转变成交流电，输出的交流电通过变频器来调整频率，进而方便根据不同的沉水植物根系长度对支撑板20移动的距离l进行适时调整。
34.在进一步的实施例中，垂直浮筒9上设有放线电机，放线电机的输出端伸入到垂直浮筒9内与绕线轮11连接，绕线轮11上绕设有连接线28，位于连接线28端部设有固定锚29。
35.通过上述技术方案，通过放线电机带动绕线轮11转动，进而通过连接线28将固定
锚29放置在水底，进而对平台主体1进行定位。
36.在进一步的实施例中，平台主体1上设有种植区2，种植区2设有若干个种植网架3，种植网筒4一一对应设在种植网架3内。
37.通过上述技术方案，通过将若干个沉水植物种植在种植区2上的种植网架3内的种植网筒4内，实现对沉水植物一一分开种植，方便后续对沉水植物的更换处理。
38.在进一步的实施例中，平台主体1上设有定位网架30，定位网架30上设有用于抬升种植网筒4的抬升机构，抬升机构包括设在平台主体1上的固定框架，相邻种植网筒4之间通过连接杆5连接，固定框架通过导杆与种植网筒4连接，固定框架上设有齿条32，定位网架30设有抬升电机31，抬升电机31的输出端与驱动杆33连接，驱动杆33上设有与齿条32相互啮合的抬升齿轮34，种植网架3上开设有与连接杆5相配合的移动槽，平台主体1上开设有与导杆和齿条32相配合的移动孔。
39.通过上述技术方案，通过抬升电机31带动通过驱动杆33转动，进而带动抬升齿轮34转动，进而通过齿条32带动固定框架上移，进而带动种植网筒4整体上移，方便将种植网筒4内的沉水植物移出，进而方便对活性不好的沉水植物进行更换作业，其中，两个抬升电机31通过同步传动机构进行同步驱动作业，通过连接杆5与移动槽相配合，方便种植区2上的若干个种植网架3内的种植网筒4同步移出，通过移动孔的设置使得齿条32带动固定框架移动稳定。
40.在进一步的实施例中，平台主体1设有浮板6，位于浮板6上设有太阳能板7，位于浮板6上还设有用于监控沉水植物的监控主体8。
41.通过上述技术方案，通过浮板6的设置使得平台主体1稳定浮在水面上，通过太阳能板7将太阳能转换为电能，方便进行供能作业，通过监控主体8对沉水植物进行实时监控，方便对活性不好的沉水植物及时的进行更换，其中监控主体8可为监控相机。
42.工作原理：通过将待种植的沉水植物放置在种植网架3内的种植网筒4中，将平台主体1放置在开阔水域表面，通过放线电机带动绕线轮11转动，进而通过连接线28将固定锚29放置在水底，进而对平台主体1进行定位，在平台主体1定位时，通过驱动电机10带动驱动轮转动，进而通带动传动轮12转动，进而通过从动轮13带动从动轴14转动，进而通过相互啮合的第一锥齿轮15和第二锥齿轮18，使得螺杆17转动，进而带动滑块19在螺杆17上移动，实现对支撑板20高度的调整，进而方便调整扰流机构与沉水植物根系之间的距离，通过鼓风机21进行扰流作业，可通过循环风架22内形成循环风道24，使得气流充满循环风架22内的循环风道24，其中前端狭窄后端宽厚的循环风架22会使得气流朝着后端更宽阔的循环风道24运动，进而从排风口25排出，加强吹出的气流通过导气软管23导向进气管36，气流通过进气管36进入连接管35内并吹向排气管37，然后通过排气孔38排出，实现对沉水植物根部区域的水进行扰流作业，也可通过气体从导气软管23的进口端26进入，大部分气流在主导流管内流动，小部分气流分流至副导流管，从副导流管流出的气流汇入主导流管，推动气流流动，进而加速气流的速度，加快从出口端27排出的气流速度，根据沉水植物根系的长度来调整水内沉水植物附近的气体含量，进而调整支撑板20上移的高度，进而实现对扰流机构上移的高度进行调整，进而保证沉水植物根系附近的气体含量充足，提高沉水植物污水处理效果，其中通过实验观察沉水植物长度进而对驱动机构的电源频率进行变化，在平台主体1可设置逆变器和变频器，通过逆变器将太阳能板7将太阳能板7输出的直流电转变成交流
电，输出的交流电通过变频器来调整频率，进而方便根据不同的沉水植物根系长度对支撑板20移动的距离l进行适时调整；通过抬升电机31带动通过驱动杆33转动，进而带动抬升齿轮34转动，进而通过齿条32带动固定框架上移，进而带动种植网筒4整体上移，方便将种植网筒4内的沉水植物移出，进而方便对活性不好的沉水植物进行更换作业，其中，两个抬升电机31通过同步传动机构进行同步驱动作业，通过连接杆5与移动槽相配合，方便种植区2上的若干个种植网架3内的种植网筒4同步移出，通过移动孔的设置使得齿条32带动固定框架移动稳定。
43.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、
ꢀ“
中央”、“两端”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发明和简化描述，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发明的限制。
44.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能 理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
45.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、
ꢀ“
固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
47.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。