一种基于水生态治理的植物栽培装置及方法与流程

1.本发明涉及水生态治理设备技术领域，具体为一种基于水生态治理的植物栽培装置及方法。


背景技术：

2.水资源对人类的生存发展非常重要，是一切人类生活活动最基本的物质需求；但是在人口不断膨胀和经济的快速发展中，我们仍然付出了巨大的环境遭受破坏的代价，以至于我们不得不面对严峻的环境污染问题；随着经济的非常迅速发展，人口数量的激增，氮、磷等营养元素向水体环境的排放量变得越来越多，使水体环境的富营养化变得严重，已经成为威胁我国水体环境的问题之一；选择正确且合理的修复技术，在治理水体环境富营养化有效去除水体环境中的营养物质，对水环境和人类健康异常重要，现有的水生态治理的植物栽培装置直接对植物进行栽培，没有对植物生长角度进行导向或矫正的结构，容易使得植物生长发生扭曲歪斜等现象，为此，本领域的工作人员提出了一种基于水生态治理的植物栽培装置及方法。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于水生态治理的植物栽培装置及方法，有效的解决了背景技术中提到的问题。
4.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于水生态治理的植物栽培装置，包括装置框架，所述装置框架的外表面开设有开口槽，所述开口槽的内部设置有防倒结构，所述装置框架的下端外表面设置有搅动结构；
5.所述防倒结构包括开设于装置框架上端外表面的导向槽，所述导向槽的内部设置有活动弹簧，所述活动弹簧的上端连接有滑动支架，所述滑动支架的外表面固定连接有定位支架，所述装置框架的外表面对应开口槽内侧设置有限位组件；
6.所述限位组件包括开设于装置框架内部的限位槽，所述限位槽的内部设置有复位弹簧，所述复位弹簧的一端连接有滑动块，所述滑动块的外表面固定连接有限位块。
7.作为本发明进一步的技术方案，所述装置框架的下端外表面固定连接有空心柱，所述空心柱的内部设置有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的下端连接有活动柱，所述活动柱的外表面转动连接有转动轴，所述转动轴的外表面固定连接有叶片，所述空心柱的轴心处设置有阻尼器。
8.作为本发明进一步的技术方案，所述开口槽的内部设置有栽培盆，所述装置框架的外表面靠近开口槽的下端处固定连接有限位圈，所述限位圈的外表面固定连接有橡胶块，所述栽培盆的外表面开设有通水孔。
9.作为本发明进一步的技术方案，所述栽培盆的外表面固定连接有把手，所述装置框架的内部空腔为浮力空腔，所述装置框架的下端外表面靠近拐角处固定连接有配重块，所述配重块的外表面连接有锚链。
10.作为本发明进一步的技术方案，一组所述开口槽对应导向槽的数量为两组，所述导向槽与开口槽相连通，所述活动弹簧的两端端头处分别与滑动支架和装置框架之间形成固定连接。
11.作为本发明进一步的技术方案，所述定位支架为圆环状结构，所述定位支架的外径与开口槽的直径大小相等，所述限位槽的一端与开口槽相连通，所述滑动块与限位块之间通过螺丝形成固定连接，所述定位支架上端低于装置框架上端时活动弹簧处于压缩状态，所述活动弹簧处于放松状态时定位支架的下端高于装置框架的上端外表面，通过所述定位支架防止植物发生倾倒长歪。
12.作为本发明进一步的技术方案，所述滑动块和限位块均与装置框架之间为滑动连接，一组所述滑动块对应复位弹簧的数量为三组，且三组复位弹簧为“一”字形排列，一组所述开口槽对应限位组件的数量为一组。
13.作为本发明进一步的技术方案，所述空心柱为空心的柱状结构，所述空心柱的内径与活动柱的直径大小相等，所述活动柱与空心柱之间为滑动连接。
14.作为本发明进一步的技术方案，所述缓冲弹簧的两端端头部位分别与装置框架和活动柱之间相固定连接，所述阻尼器的两端分别与活动柱和装置框架之间相固定连接，所述叶片的数量为若干组，且为环状阵列分布。
15.本发明还包括一种基于水生态治理的植物栽培装置的使用方法，使用方法如下：
16.a.握住把手竖直向上拉动使得栽培盆被拉动取出，再将需要栽培的植物放于栽培盆内，再将种植好的栽培盆下端对应于开口槽内竖直向下放入；
17.b.推动限位块的一端使得限位块顶动滑动块压迫复位弹簧收缩，使得限位块的一端收缩至与装置框架的开口槽内侧外表面相齐平的位置，在活动弹簧作用下顶动滑动支架向上移动，通过滑动支架带动定位支架向上移动，通过定位支架防止植物栽培过程中可能发生的倾倒和长歪；
18.c.将整个装置放于栽培的湿地水面外表面，将锚链的另一端固定于湿地水面的内部牢固处；
19.d.植物自我生长，水流流动推动叶片转动，叶片以转动轴为轴转动，配合水流流动作用搅拌水流，促进植物吸收水中养分，直至植物生长至所需长势和高度即为栽培完成。
20.有益效果
21.本发明提供了一种基于水生态治理的植物栽培装置及方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
22.1、一种基于水生态治理的植物栽培装置，通过防倒结构的作用，在对植物进行栽培的过程中，可以对植物的生长区域进行导向，能够避免植物生长过程中可能发生的倾斜和长歪等现象，能够使得栽培出的植物长势更好的同时更加美观。
23.2、一种基于水生态治理的植物栽培装置，通过搅动结构的作用，能够在水流流动的作用下对水流进行一定程度的搅拌，进而可以使得植物对水流内营养元素吸收的效果更好，进而可以使得植物的生长效果更佳。
24.3、一种基于水生态治理的植物栽培装置的使用方法，在栽培时，使用者可以握住把手竖直向上拉动使得栽培盆被拉动取出，再将需要栽培的植物放于栽培盆内，再将种植好的栽培盆下端对应于开口槽内竖直向下放入，之后再推动限位块的一端使得限位块顶动
滑动块压迫复位弹簧收缩，使得限位块的一端收缩至与装置框架的开口槽内侧外表面相齐平的位置，在活动弹簧作用下顶动滑动支架向上移动，通过滑动支架带动定位支架向上移动，通过定位支架防止植物栽培过程中可能发生的倾倒和长歪，随后将整个装置放于栽培的湿地水面外表面，将锚链的另一端固定于湿地水面的内部牢固处，栽培时植物自我生长，水流流动推动叶片转动，叶片以转动轴为轴转动，配合水流流动作用搅拌水流，促进植物吸收水中养分，直至植物生长至所需长势和高度即为栽培完成。
附图说明
25.图1为一种基于水生态治理的植物栽培装置的结构示意图；
26.图2为一种基于水生态治理的植物栽培装置图1另一视角的结构示意图；
27.图3为一种基于水生态治理的植物栽培装置栽培盆拆卸、安装的局部结构示意图；
28.图4为一种基于水生态治理的植物栽培装置防倒结构处剖开的局部结构示意图；
29.图5为一种基于水生态治理的植物栽培装置限位组件处剖开的局部结构示意图；
30.图6为一种基于水生态治理的植物栽培装置限位组件处的局部俯剖视图；
31.图7为一种基于水生态治理的植物栽培装置搅动结构的结构示意图。
32.图中：1、装置框架；2、开口槽；3、防倒结构；31、导向槽；32、活动弹簧；33、滑动支架；34、定位支架；35、限位组件；351、限位槽；352、复位弹簧；353、滑动块；354、限位块；4、搅动结构；41、空心柱；42、缓冲弹簧；43、活动柱；44、转动轴；45、叶片；46、阻尼器；5、栽培盆；6、限位圈；7、橡胶块；8、通水孔；9、把手；10、浮力空腔；11、配重块；12、锚链。
具体实施方式
33.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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。
34.在下面的描述中阐述了很多具体细使得便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.请参阅图1-4，本发明提供一种基于水生态治理的植物栽培装置及方法技术方案：一种基于水生态治理的植物栽培装置，包括装置框架1，装置框架1的外表面开设有开口槽2，开口槽2的内部设置有防倒结构3，装置框架1的下端外表面设置有搅动结构4，开口槽2的内部设置有栽培盆5，装置框架1的外表面靠近开口槽2的下端处固定连接有限位圈6，限位圈6的外表面固定连接有橡胶块7，栽培盆5的外表面开设有通水孔8，栽培盆5的外表面固定连接有把手9，装置框架1的内部空腔为浮力空腔10，装置框架1的下端外表面靠近拐角处固定连接有配重块11，配重块11的外表面连接有锚链12。
38.请参阅图4-6，防倒结构3包括开设于装置框架1上端外表面的导向槽31，导向槽31的内部设置有活动弹簧32，活动弹簧32的上端连接有滑动支架33，滑动支架33的外表面固定连接有定位支架34，装置框架1的外表面对应开口槽2内侧设置有限位组件35，限位组件35包括开设于装置框架1内部的限位槽351，限位槽351的内部设置有复位弹簧352，复位弹簧352的一端连接有滑动块353，滑动块353的外表面固定连接有限位块354，一组开口槽2对应导向槽31的数量为两组，导向槽31与开口槽2相连通，活动弹簧32的两端端头处分别与滑动支架33和装置框架1之间形成固定连接，定位支架34为圆环状结构，定位支架34的外径与开口槽2的直径大小相等，限位槽351的一端与开口槽2相连通，滑动块353与限位块354之间通过螺丝形成固定连接，定位支架34上端低于装置框架1上端时活动弹簧32处于压缩状态，活动弹簧32处于放松状态时定位支架34的下端高于装置框架1的上端外表面，通过定位支架34防止植物发生倾倒长歪，滑动块353和限位块354均与装置框架1之间为滑动连接，一组滑动块353对应复位弹簧352的数量为三组，且三组复位弹簧352为“一”字形排列，一组开口槽2对应限位组件35的数量为一组，在对植物进行栽培的过程中，可以对植物的生长区域进行导向，能够避免植物生长过程中可能发生的倾斜和长歪等现象，能够使得栽培出的植物长势更好的同时更加美观。
39.请参阅图7，装置框架1的下端外表面固定连接有空心柱41，空心柱41的内部设置有缓冲弹簧42，缓冲弹簧42的下端连接有活动柱43，活动柱43的外表面转动连接有转动轴44，转动轴44的外表面固定连接有叶片45，空心柱41的轴心处设置有阻尼器46，空心柱41为空心的柱状结构，空心柱41的内径与活动柱43的直径大小相等，活动柱43与空心柱41之间为滑动连接，缓冲弹簧42的两端端头部位分别与装置框架1和活动柱43之间相固定连接，阻尼器46的两端分别与活动柱43和装置框架1之间相固定连接，叶片45的数量为若干组，且为环状阵列分布，使用时能够在水流流动的作用下对水流进行一定程度的搅拌，进而可以使得植物对水流内营养元素吸收的效果更好，进而可以使得植物的生长效果更佳。
40.本发明还包括一种基于水生态治理的植物栽培装置的使用方法，使用方法如下：
41.a.握住把手9竖直向上拉动使得栽培盆5被拉动取出，再将需要栽培的植物放于栽培盆5内，再将种植好的栽培盆5下端对应于开口槽2内竖直向下放入；
42.b.推动限位块354的一端使得限位块354顶动滑动块353压迫复位弹簧352收缩，使得限位块354的一端收缩至与装置框架1的开口槽2内侧外表面相齐平的位置，在活动弹簧32作用下顶动滑动支架33向上移动，通过滑动支架33带动定位支架34向上移动，通过定位支架34防止植物栽培过程中可能发生的倾倒和长歪；
43.c.将整个装置放于栽培的湿地水面外表面，将锚链12的另一端固定于湿地水面的内部牢固处；
44.d.植物自我生长，水流流动推动叶片45转动，叶片45以转动轴44为轴转动，配合水流流动作用搅拌水流，促进植物吸收水中养分，直至植物生长至所需长势和高度即为栽培完成。
45.在栽培时，使用者可以握住把手9竖直向上拉动使得栽培盆5被拉动取出，再将需要栽培的植物放于栽培盆5内，再将种植好的栽培盆5下端对应于开口槽2内竖直向下放入，之后再推动限位块354的一端使得限位块354顶动滑动块353压迫复位弹簧352收缩，使得限位块354的一端收缩至与装置框架1的开口槽2内侧外表面相齐平的位置，在活动弹簧32作用下顶动滑动支架33向上移动，通过滑动支架33带动定位支架34向上移动，通过定位支架34防止植物栽培过程中可能发生的倾倒和长歪，随后将整个装置放于栽培的湿地水面外表面，将锚链12的另一端固定于湿地水面的内部牢固处，栽培时植物自我生长，水流流动推动叶片45转动，叶片45以转动轴44为轴转动，配合水流流动作用搅拌水流，促进植物吸收水中养分，进行栽培。
46.实验结果：
47.实验一：6种水生植物及其组合对体营养盐的净化研究：水体富营养化是水环境遭到破坏的一个重要现象，本研究试验选取香蒲、花叶美人蕉、千屈菜、鸢尾、狐尾藻、玉蝉花6种水生植物对污水中各营养盐的去除效果进行了水培植物试验，就试验结果对这6种植物的净化效果进行了综合分析评价，力求为水生植物在湖泊景区中的进一步开发应用提供理论依据；
48.实验一的材料为：香蒲、花叶美人蕉、千屈菜、芦苇、狐尾藻、玉蝉花。
49.试验一：选择长势良好、长度接近的香蒲、花叶美人蕉、千屈菜、芦苇、狐尾藻、玉蝉花6种水生植物的苗木作为供试植物，洗净后放入供试水体中。在45个pvc水桶中倒入各自所需的水体材料，将水生植物根据试验要求放入42个水桶内，每组分别放入高浓度的污水。污水中的营养盐在试验起初均为一次添加，试验期间不会再进行添加。单一水生植物试验组每桶放6株水生植物。再设置3个水桶作为空白对照组，桶中加入植物，其余试验条件同试验组。每隔10d进行一次采样。试验时间段内定期用蒸馏水补充减少的水分，使水桶中的水位保持恒定。试验持续时间80d，从2021年6月1日到8月20日，每次是当天9:00—10:00采集水样。试验期间光照充足，温度适宜。
50.6种单一水生植物在高浓度污水中tn浓度随着试验时间的延长呈波动变化，不同单一水生植物对tn的净化效率不一样，试验起初，所有高浓度供试水体的tn浓度配置为15.0mg/l；
51.tn影响表：
[0052][0053]
试验起初，所有高浓度供试水体的tp浓度配置为2.0mg/l，6种水生植物在为期80d的试验过程中，对各单一水生植物试验组供试污水中tp浓度的测定，发现其供试水体中tp浓度都小于无水生植物的空白对照组。
[0054]
tp影响表：
[0055][0056]
实验二：水生植物对水体中tn、tp净化效果研究：水体富营养化是造成水污染的主要原因，tn、tp含量在很大程度上影响水体富营养化水平，本实验通过利用水生植物进行模拟分析，以期为改善水体富营养化问题提供参考。
[0057]
实验二的材料为：黄菖蒲、鸢尾、花叶芦竹、睡莲、矮蒲苇、梭鱼草。
[0058]
试验在7月-8月进行(气温20℃
±
5℃-30℃
±
5℃)，周期选择28d，选取了四种种植密度，分别为占水水面面积0％、25％、50％、75％并依次标记为a2、a3
…
a19以及一组空白组。
[0059]
为探究水生植物种植密度对水体中tn、tp去除效果的影响，设定了四种水生植物种植密度，分别为占水面面积0％、25％、50％和75％。
[0060]
tn影响表：
[0061][0062]
随着时间增长，六种水生植物对tn的去除率均呈现显著上升趋势，表明六种水生植物对净化水体中的tn污染均具有较好的效果；且挺水植物净化tn的效果优于沉水植物和浮水植物。
[0063]
随着时间增长，空白对照组对tn的去除率呈现逐渐上升趋势，试验结束时，试验水体中tn含量为2.62mg/l，对tn的去除率达到16.78％，表明水体本身具备一定的自净能力；但是相较水生植物对照组，空白对照组净化水体中tn污染的效果明显不足。
[0064]
tp影响表：
[0065][0066]
六种水生植物在不同种植密度下对tp的去除效果
[0067]
随着时间增长，六种水生植物对tp的去除率均呈显著上升趋势，表明六种水生植物对净化水体中的tp污染均具有较好的效果。
[0068]
随着时间增长，空白对照组对tp的去除率明显增大，并在8d时达到最佳净化效果，此后空白对照组对tp的去除率趋于平稳。相较水生植物对照组，空白对照组净化水体中tp污染的效果明显不足。
[0069]
综上所述：
[0070]
实验一研究成果：从单一水生植物对tn的净化效率可以看出，高浓度污水中，香蒲的去除效果最优，去除率为100％；从单一水生植物对tp的净化效率可以看出，高浓度污水中，鸢尾的去除效果最优，去除率为96.43％。
[0071]
实验二研究成果：在试验结束时，挺水植物鸢尾在种植密度为水面面积75％的条件下，对污染物tn和tp的去除率分别达到74.09％和69.37％，为两种挺水植物中对tn、tp净化效果最优；矮蒲苇在种植密度为水面面积50％时，tn去除率为69.23％，是两种沉水植物中净化tn效果最好，矮蒲苇种植密度75％时，对tp去除率达到71.76％，是两种沉水植物中净化tp效果最好；睡莲在种植密度为75％时，对tn去除率达到65.96％；种植密度50％时，对tp去除率达到67.87％，在两种浮水植物中，睡莲净化tn、tp效果最好；
[0072]
六种水生植物中，鸢尾在种植密度为75％时，对tn的去除率达到74.09％，净化tn效果最优；矮蒲苇在种植密度为75％时，对tp的去除率达到71.76％，净化tp效果最优。
[0073]
本发明的工作原理：在需要栽培时，使用者可以握住把手9竖直向上拉动使得栽培
盆5被拉动取出，再将需要栽培的植物放于栽培盆5内，再将种植好的栽培盆5下端对应于开口槽2内竖直向下放入，之后再推动限位块354的一端使得限位块354顶动滑动块353压迫复位弹簧352收缩，使得限位块354的一端收缩至与装置框架1的开口槽2内侧外表面相齐平的位置，在活动弹簧32作用下顶动滑动支架33向上移动，通过滑动支架33带动定位支架34向上移动，通过定位支架34防止植物栽培过程中可能发生的倾倒和长歪，随后将整个装置放于栽培的湿地水面外表面，将锚链12的另一端固定于湿地水面的内部牢固处，栽培时植物自我生长，水流流动推动叶片45转动，叶片45以转动轴44为轴转动，配合水流流动作用搅拌水流，促进植物吸收水中养分，直至植物生长至所需长势和高度即为栽培完成。
[0074]
需要说明的是，当需要使用定位支架34的限位作用时，使用者可以从限位块354的一端推动限位块354，使得限位块354推动滑动块353向复位弹簧352一侧移动，使得复位弹簧352产生收缩，直至限位块354不与定位支架34的上端相接触，之后在活动弹簧32的作用下，会向上推动滑动支架33连同定位支架34一起向上移动，此时定位支架34的高度会高于装置框架1的上端高度，通过定位支架34能够对生产过程中的植物生长方向进行导向，使得植物整体生长方向朝向，能够避免植物生长过程中可能发生的倾斜和长歪现象，能够使得植物生长的姿态更好，同时使得植物的生长更加美观。
[0075]
需要说明的是，在栽培的过程中，水流会吹动叶片45，通过叶片45的转动带动转动轴44转动，在水流的作用下对水流进行搅拌，能够方便植物吸收水内的营养元素，同时通过活动柱43、阻尼器46以及缓冲弹簧42的作用可以让活动柱43沿着空心柱41上下移动，减小因叶片45转动引起的装置震动，进而避免对栽培的植物产生影响。