一种基于减污降碳的生物质炭复合生态浮床系统

1.本实用新型属于生态修复技术领域，具体涉及一种基于减污降碳的生物质炭复合生态浮床系统。


背景技术：

2.随着社会经济的发展和人民生活水平的提升，废污水排放量居高不下，大量的氮磷排放到江河湖泊中，使水体富营养化程度越来越严重，调查显示我国天然湖泊中85％存在不同程度的富营养化现象，削减水体污染迫在眉睫。同时在2021年两会政府工作报告中，“做好碳达峰、碳中和工作”被列为2021年重点任务之一；主席在4月22日应对气候变化的气候峰会上再次强调2030年前中国将实现碳达峰，2060年前实现碳中和。实现减污降碳，维护水环境质量，助力双碳目标，推动生态环境向好发展是实现绿色发展的重要要求。
3.中国专利cn113896327a公开了一种河道水体生态修复系统，该系统通过在生态浮岛上种植水生植物，在生态浮岛的底部设置碳纤维草作为微生物菌种的载体，并在水体内投放专用培养基，同时通过在河道的底部设置曝气装置，激活底部土壤中固有的土族微生物，从而实现了水面植物、水中微生物和底泥内的土族微生物协同作用，对水体环境产生良好处理效果，提高处理效率。中国专利cn113860506a公开了一种农村中小河道生态修复系统，该实用新型通过悬挂填料的方式增强了系统透气性，有利于大气复氧过程，为植物生长提供更大更稳定的空间、为微生物生长提供更大空间，提高了对氮磷、有机物的吸收作用，提升深层净化效果。中国专利cn113924962a公开了一种可人工升降的沉水植物人工浮床，该系统通过弹簧和卡槽，实现了随水面高度调节浮床本体深度，以此满足植物的深度需求。
4.在以往对于生态浮床的研究中，多只侧重其对水体本身污染物的净化功能，而不能最大化地发挥系统的效果，实现碳源回用、兼顾减污降碳的要求。因此急需一种基于减污降碳的生物质炭复合生态浮床系统，用于改善基础环境、恢复水生植物，达到减污降碳、提高水体自净能力的目的。


技术实现要素：

5.本实用新型针对现有技术中的不足，提供一种基于减污降碳的生物质炭复合生态浮床系统。
6.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种基于减污降碳的生物质炭复合生态浮床系统，包括自上而下依次设置的浮板层、填料层和微纳米曝气层；
8.所述浮板层位于待处理污染水体的水面上，浮板层内设置有开孔，开孔内设置有网兜，网兜内种植有莎草科植物，利用莎草科植物作为c4植物能够高强度吸收co2的特性，起到降碳的作用；同时，莎草科植物能够吸收水体中的氮磷营养物质起到净化污染水体的作用；
9.所述填料层包括六面牛筋网、生物质炭填料；所述六面牛筋网固定连接在浮板层
的下方；所述牛筋水箱底部开口，所述生物质炭填料填充在六面牛筋网内；生物质炭填料独特的多孔结构有利于微生物的附着，同时还具有优异的吸附净化功能，对包括重金属、有机物、无机盐等诸多污染物均有显著去除效果，生物质炭填料及其附着的微生物协同净化污染水体，有效提高了生物质炭复合生态浮床系统对污染物的去除效率；所述生物质炭填料首年通过对外购买或收集的植物残体为原材料制备，后续通过收割网兜内的莎草科植物制备；
10.所述微纳米曝气层包括牛筋水箱、排水口、电磁式交流空气泵以及橡胶曝气管；所述牛筋水箱固定连接在六面牛筋网的下方；所述排水口设置在牛筋水箱的一侧；所述电磁式交流空气泵安装在六面牛筋网内；所述橡胶曝气管固定在牛筋水箱底部的开口处，与电磁式交流空气泵通过导管相连；橡胶曝气管曝出氧气，促进附着在莎草科植物根系和生物质炭填料上的微生物生长，有助于莎草科植物、生物质炭填料以及附着在两者上的微生物协同净化污染水体；同时，橡胶曝气管曝出的氧气扰动底泥，释放底泥中的污染物以供去除，进一步净化污染水体。
11.为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
12.进一步地，所述浮板层由四块浮板拼接而成，每块浮板内均设置有开孔，开孔内设置有网兜，每个网兜内种植有4～5棵莎草科植物。
13.进一步地，所述网兜是高分子塑料绳网兜。
14.进一步地，所述莎草科植物为适合水生生活的水葱、棉草或垂头藨草。
15.进一步地，所述莎草科植物与网兜之间填充有海绵。
16.进一步地，所述橡胶曝气管为高分子抗菌橡胶材质的具有超微细孔的微纳米橡胶曝气管，能够防止微生物在曝气管表面繁殖聚集，堵塞曝气管。
17.本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了一种基于减污降碳的生物质炭复合生态浮床系统，包括浮板层、填料层和微纳米曝气层；其中，浮板层位于水面上，浮板上设置的网兜内种植有莎草科植物，利用莎草科作为c4植物能够高强度吸收co2的特性，起到降碳的作用，同时莎草科植物能够吸收水体中的氮磷营养物质起到净化污染水体的作用，此外，生长一定年限的莎草科植物还可以制备成为生物质炭填料，实现废物资源化和碳源的回用；填料层填充有生物质炭填料，该填料具有独特的多孔结构，具有优异的吸附净化功能同时还有利于微生物的附着，对包括重金属、有机物、无机盐等诸多污染物均有显著去除效果，有效提高了生物质炭复合生态浮床系统对污染物的去除效率；
18.在曝气层中，电磁式交流空气泵驱动橡胶曝气管进行曝气，橡胶曝气管曝出氧气，促进附着在莎草科植物根系和生物质炭填料上的微生物生长，有助于莎草科植物、生物质炭填料以及附着在两者上的微生物协同净化污染水体；同时，橡胶曝气管曝出的氧气扰动底泥，释放底泥中的污染物以供去除，进一步净化污染水体；此外，橡胶曝气管采用高分子抗菌橡胶材质，通过热压挤出工艺制成具有超微细孔的微纳米级多孔结构，具有抗菌性，能够防止微生物在表面繁殖聚集，堵塞橡胶曝气管；
19.本生物质炭复合生态浮床系统兼具减污和降碳的功能，具有不产生二次污染、稳定性强、系统简单且操作灵活方便等特性，通过构建良性生态循环，以种植莎草科植物的浮板层为核心，结合莎草科植物回用的生物质炭填料和微纳米曝气层，致力于污染水体减污降碳，对污染水体中污染物形成立体处理效果。
附图说明
20.图1为复合生态浮床系统的结构示意图；
21.图2为复合生态浮床系统的侧视图；
22.图3为复合生态浮床系统浮板层和填料层的结构示意图；
23.其中，1是浮板层，101是网兜，102是莎草科植物，2是填料层，201是六面牛筋网，202是生物质炭填料，3是微纳米曝气层，301是牛筋水箱，302是排水口，303是电磁式交流空气泵，304是橡胶曝气管。
具体实施方式
24.现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
25.如图1-3所示，一种基于减污降碳的生物质炭复合生态浮床系统，包括自上而下依次设置的浮板层1、填料层2和微纳米曝气层3；
26.所述浮板层1位于待处理污染水体的水面上，所述浮板层1由四块浮板拼接而成，每块浮板长度为350mm
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350mm，采用吹塑工艺制成中空型，每块浮板内均设置有开孔，开孔内设置有网兜101，所述网兜101由高分子塑料绳制成，每个网兜101内种植有4-5棵莎草科植物102水葱；
27.所述莎草科植物102通过以下方法进行培育：将莎草科植物102的植株截成500～800mm，保留植株的完整根系，并将植株上干枯、腐烂的叶片摘去，再将整个植株清洗干净去除泥沙等杂质，并在清水中浸泡5天，每天换水1次，最后在水中加入生根粉浸泡12小时，浸泡后再用清水清洗1次并植入网兜101，在每个网兜101内种植4～5株经培育处理的植株，植株与网兜101之间的空隙用海绵块填补以固定植株；
28.所述填料层2包括六面牛筋网201、生物质炭填料202；所述六面牛筋网201固定连接在浮板层1的下方；所述生物质炭填料202填充在六面牛筋网201内，生物质炭填料202为植物残体回用，通过高温分解制备生物质炭，生物质炭填料202直径约为60～100mm，形状不规则以保持填料间隙，形成生物膜吸附区；后续的生物质炭填料202通过收割莎草科植物102制备；
29.所述微纳米曝气层3包括牛筋水箱301、排水口302、电磁式交流空气泵303以及橡胶曝气管304；所述牛筋水箱301容积为700l，尺寸为1200mm
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1200mm
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80mm，所述牛筋水箱301底部开口，固定连接在六面牛筋网201的下方；所述排水口302设置在牛筋水箱301的一侧，距离地面120mm；所述电磁式交流空气泵303安装在六面牛筋网201内，功率为35w，气量为40l/min；所述橡胶曝气管304固定在牛筋水箱301底部的开口处，与电磁式交流空气泵303通过导管相连，橡胶曝气管304设置有4根，每根橡胶曝气管304管长700mm，管径尺寸为16mm
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10mm，产生的微纳米级气泡直径为0.3～2mm；所述橡胶曝气管304为采用高分子抗菌橡胶材质的具有超微细孔的微纳米橡胶曝气管。
30.生物质炭复合生态浮床系统的工作原理如下：
31.将生物质炭复合生态浮床系统布设于待修复的污染水体中。调节填料层2高度，使浮板层1保持在水面以上，牛筋水箱301固定在水底；莎草科植物102作为c4植物能够高强度吸收co2，起到降碳的作用，同时，莎草科植物102能够吸收水体中的氮磷营养物质起到净化污染水体的作用；打开电磁式交流空气泵303，从橡胶曝气管304曝出的氧气递送至浮板层1
上的莎草科植物102，氧气促进附着在莎草科植物102根系处的微生物生长，有助于莎草科植物和微生物协同净化污染水体；生物质炭填料202独特的多孔结构有利于微生物的附着，同时还具有优异的吸附净化功能，对包括重金属、有机物、无机盐等诸多污染物均有显著去除效果；从橡胶曝气管304曝出的氧气同样递送至填料层2中的生物质炭填料202，有助于附着在物质炭填料202上的微生物生长，并协同生物质炭填料202净化污染水体；同时，橡胶曝气管304曝出的氧气扰动底泥，释放底泥中的污染物以供去除，进一步净化污染水体；本生物质炭复合生态浮床系统兼具减污和降碳的功能，具有不产生二次污染、稳定性强、系统简单且操作灵活方便等特性，通过构建良性生态循环，以种植莎草科植物102层为核心，结合莎草科植物102、生物质炭填料202和微纳米曝气层3，致力于污染水体减污降碳，对污染水体中污染物形成立体处理效果。
32.需要注意的是，实用新型中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
33.以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。