一种用于湖库水体生境改善的生态修复综合体

1.本实用新型涉及湖库水体的水质提升、底泥原位修复和生境改善领域，具体是一种用于湖库水体生境改善的生态修复综合体。


背景技术：

2.我国多数湖泊和水库存在不同程度的水体污染问题，水体中氮磷营养物质超标，此外水体底泥作为水体污染物质的最重要蓄积库，同样也富集了大量的污染物，且其中的含量比上层水体高出多倍。这些污染物在一定条件下，通过与上覆水体间的物理、化学和生物交换作用会重新释放，成为影响和制约河湖水体水质的重要内在污染源。湖库水体自上而下的污染问题对水生态系统健康造成严重威胁。水生态修复技术是应用于水体治理中的重要技术，水生态保护修复工作的重点在于将生物及其依赖的生境作为一个整体在时间、空间尺度上加以保护，同时重视各保护修复措施的关联性，以提升保护与修复的成效。因此，系统化的进行水体提升、底泥修复和生境改善是一个亟待解决的问题，具有一定的必要性和紧迫性。
3.在湖库水体生态净化系统及净化方法中，通过植物和微生物的共同作用能有效降解水体中n、p等物质，微生物-植物联合修复提高微生物对污染物的降解效率，对水体修复有显著作用(专利申请号cn109607793a、专利申请号cn202010881427.2)。但是该体系存在无法快速高效的响应水质变化进行治理且应用灵活度不够的问题。在湖库底泥控制技术中，依据修复方式的不同主要分为原位处理技术和异位处理技术。其中底泥原位处理技术以其操作简单、不易产生二次污染的优势而备受关注。湖库底泥原位覆盖技术是目前国内外应用较为广泛的受污染底泥修复技术之一。其通过吸附性滤料、沉水植物繁殖体和污水处理微生物菌剂通过原位底泥覆盖进行藻类控制和底泥修复(专利申请号cn105645563a)，但是该体系存在应用成本高、安装及应用难度较大的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型目的是采用多种技术协同的修复技术，提供一种用于湖库水体生境改善的生态修复综合体，该生态修复综合体可在湖泊、水库等相对封闭的水体中自由移动，系统的提升水质、修复底泥以及生境改善，实现水、泥协同治理，自上而下一体化改善水体生境、美化水体环境，为工程应用提供有效的理论依据，具有重要的实际意义。
5.为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案是：
6.一种用于湖库水体生境改善的生态修复综合体，包括：半潜漂浮平台、应用于水体的水质提升及水生动物栖息模块以及应用于底泥的底泥修复及底栖动物繁殖模块，水质提升及水生动物栖息模块和底泥修复及底栖动物繁殖模块用于安装于半潜漂浮平台；所述半潜漂浮平台包括模块安装架以及安装于模块安装架的天线、排水阀门、泵、多参数水质分析仪、太阳能板、推进器、可升降曝气装置、侧向推进器；所述水质提升及水生动物栖息模块包括第一固定安装框以及安装于第一固定安装框上部的植物净化单元、水生动物及鸟类栖息
单元以及安装于第一固定安装框下部的碳纤维净化单元；所述底泥修复及底栖动物繁殖模块包括基体载体、人工礁石主体、第二固定安装框，其中人工礁石主体固定于第二固定安装框底部，基体载体固定于人工礁石主体底部。
7.进一步的，所述天线用于在水域面积较大的湖泊和水库实现定位，排水阀门和泵用于控制半潜漂浮平台潜入水体，进行水下作业；多参数水质分析仪用于实时监测水质数据；太阳能板用于提供平台运行及其它仪器运行的能量动力；模块安装架用于安装水体提升及水生动物栖息模块以及底泥修复及底栖动物繁殖模块，可升降曝气装置用于为好氧微生物代谢和繁殖提供充足氧气。
8.进一步的，所述植物净化单元选取多种亲水植物固定于固定安装框的孔洞中；所述碳纤维净化单元选用水草型的聚丙烯腈基活性碳纤维，根据待治理水体的污染特征，筛选微生物菌剂培养液进行挂膜处理；所述水生动物及鸟类栖息单元，以自然纤维为原料，编制中间有孔洞、四周紧密的基体载体平台固定于第一固定安装框上，中间有孔的部分用于固定植物植株、放置鸟窝，周围紧密的部分铺上矿物颗粒，作为仿生水生动物及鸟类的栖息地；所述第一固定安装框用于固定在半潜漂浮平台上，使水质提升及水生动物栖息模块进行水质净化及水面生境提升。
9.进一步的，所述人工礁石主体上设有底栖生物栖息孔，为底栖动物提供了繁殖提供繁衍生息的场所；所述基体载体以自然纤维为原料，编制成“枕头状”结构，分两层包裹复合微生物菌剂和沉水植物种子，长时间浸泡后从孔底栖生物栖息孔中泄露于底泥上；所述第二固定安装框固定于半潜漂浮平台上，进行底泥修复及改善水下生境。
10.进一步的，所述可升降曝气装置通过设定微孔曝气装置的曝气量和曝气时间，使溶解氧保持在6.0-9.0mg/l之间。
11.本实用新型具有以下优点：
12.(1)生态修复综合体通过构建功能化模块的方式，解决了现有技术集成性差、修复效率低的问题；(2)生态修复综合体解决了传统的浮床防风浪差，容易散架的问题；(3)生态修复综合体解决了传统底泥覆盖技术操作复杂、水下系统容易被破坏以及材料不可回收等技术问题；(4)生态修复综合体模块化的布设方式使得其在实际应用过程中具有更强的适应性及灵活性。
附图说明
13.图1是本实用新型中半潜漂浮平台的结构示意图；
14.图2是本实用新型中水质提升及水生动物栖息模块的结构示意图；
15.图3是本实用新型中底泥修复及底栖动物繁殖模块的结构示意图；
16.图4是本实用新型一种用于湖库水体生境改善的生态修复综合体的工作模式示意图；
17.图5是本实用新型中半潜漂浮平台的主视图；
18.图6是本实用新型中半潜漂浮平台的侧视图；
19.图7是本实用新型中半潜漂浮平台的为俯视图；
20.图8是本实用新型中水质提升及水生动物栖息模块的立体示意图；
21.图9是本实用新型中底泥修复及底栖动物繁殖模块的立体示意图。
22.图中附图标记分述如下：
23.10—半潜漂浮平台，20—水质提升及水生动物栖息模块，30—底泥修复及底栖动物繁殖模块；
24.11—天线，12—排水阀门，13—泵，14—多参数水质水质分析仪，15-太阳能板，16—模块安装架，17—推进器，18—可升降曝气装置，19—侧向推进器；
25.21—植物净化单元，22—碳纤维净化单元，23—水生动物及鸟类栖息单元，24—第一固定安装框；
26.34—基体载体，32-人工礁石主体，33—底栖生物栖息孔，31-第二固定安装框。
具体实施方式
27.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.请参阅图1-4，本实用新型实施例提供一种用于湖库水体生境改善的生态修复综合体，包括半潜漂浮平台10、应用于水体的水质提升及水生动物栖息模块20以及应用于底泥的底泥修复及底栖动物繁殖模块30，水质提升及水生动物栖息模块20和底泥修复及底栖动物繁殖模块30分别安装于半潜漂浮平台的10，可通过简易的方式进行拆卸及更换。
29.如图5-7所示，所述半潜漂浮平台10包括模块安装架16以及安装于模块安装架16的天线11、排水阀门12、泵13、多参数水质分析仪14、太阳能板15、推进器17、可升降曝气装置18、侧向推进器19，天线11用于在水域面积较大的湖泊和水库实现定位，排水阀门12和泵13用于控制半潜漂浮平台潜入水体，进行水下作业；多参数水质水质分析仪14用于实时监测水质数据；太阳能板15用于提供平台运行及其它仪器运行的能量动力；模块安装架16用于安装水体提升及水生动物栖息模块20以及底泥修复及底栖动物繁殖模块30；推进器17用于保障平台的运行，可升降曝气装置18用于为好氧微生物代谢和繁殖提供充足氧气，提高底泥修复的效率，通过设定微孔曝气装置的曝气量和曝气时间，使溶解氧保持在6.0-9.0mg/l之间，侧向推进器9用于稳定平台达到生物兼容的移动速度同时能很好的抗击风浪的目的。
30.如图8所示，所述水质提升及水生动物栖息模块20包括第一固定安装框24以及安装于第一固定安装框24上部的植物净化单元21、水生动物及鸟类栖息单元23以及安装于第一固定安装框24下部的碳纤维净化单元22。
31.所述植物净化单元21可选取多种亲水植物，如黄菖蒲、花叶芦竹、灯芯草、香菇草、美人蕉、狐尾藻、千屈菜、香蒲、泽泻、再力花、芦苇、蒲苇空心菜、水芹菜、水葫芦、水龙、水竹、黑麦草、香根草、慈菇等固定于固定安装框4的孔洞中。多种植物可构建不同的图案，具有良好的灵活性，成为"城市名片"在水上漂游。
32.所述碳纤维净化单元22选用水草型的聚丙烯腈基活性碳纤维。根据待治理水体的污染特征，筛选微生物菌剂培养液，如硝化细菌、反硝化细菌、聚磷菌、光合细菌、芽孢杆菌、类球红细菌和植物乳杆菌等微生物的一种或多种组合，进行挂膜处理。膜上的微生物能够
对水体中污染物进行分解与利用，促进对水体的净化。
33.所述水生动物及鸟类栖息单元23，以藤草、椰子纤维等自然纤维为原料，编制中间有孔洞、四周紧密的基体载体平台固定于第一固定安装框24上，中间有孔的部分用于固定植物植株、放置鸟窝，周围紧密的部分铺上矿物颗粒，作为仿生水生动物及鸟类的栖息地；
34.所述第一固定安装框24用于固定在半潜漂浮平台10上，使水质提升及水生动物栖息模块20进行水质净化及水面生境提升。
35.如图9所示，所述底泥修复及底栖动物繁殖模块30包括基体载体34、人工礁石主体32、底栖生物栖息孔33、第二固定安装框31，其中人工礁石主体32固定于第二固定安装框34底部，基体载体34固定于人工礁石主体32底部，各部件之间通过螺丝固定。
36.所述人工礁石主体32上设有底栖生物栖息孔33，为底栖动物提供了繁殖提供繁衍生息的场所；
37.所述基体载体34以藤草、椰子纤维等自然纤维为原料，编制成枕头状结构，用于包裹复合微生物菌剂以及沉水植物种子，在干燥/半干燥的情况下不容易泄露，但长时间浸泡能从孔洞(例如底栖生物栖息孔33)中泄露于底泥上；
38.所述第二固定安装框34固定于半潜漂浮平台10上，进行底泥修复及改善水下生境。
39.如图4所示，本实用新型用于湖库水体生境改善的生态修复时，包括如下步骤：
40.步骤一、利用多参数水质分析仪14检测水体水质。多参数水质分析仪所监测水质参数主要包括：水温、浊度、叶绿素a、电导率、ph、溶解氧、氧化还原电位。
41.步骤二、选定修复区域，补充调查监测如下指标：
42.1)水质：tn、tp、cod、ss、氨氮、高锰酸盐指数以及水深、透明度、光照度、浊度等。
43.2)沉积物：厚度、分层特征、污染物含量等。
44.3)浮游植物和浮游动物：种类、生物量、密度、生物多样性指数。
45.4)底栖动物：种类、密度、生物量、生物多样性指数。
46.5)水生植物及种子库：水生植物调查指标主要包括种类组成、盖度、生物量及分布区域等；种子库调查包括不同区域水生植物种子库的种类组成、密度。
47.依据上述结果，分析确定水质提升及水生动物栖息模块20及底泥修复及底栖动物繁殖模块30的组成组分以及最佳处理工艺，嵌入水质提升及水生动物栖息模块20，通过水生植物根系与微生物菌剂的协同作用，以有效改善水质污染状况，并提供水生动物及鸟类的栖息地，增强物种多样性，改善水面生境；
48.步骤三、利用多参数水质分析仪14持续监测水体水质，当达到适合于沉水植物生长的条件时，拆卸水质提升及水生动物栖息模块20，同时嵌入底泥修复及底栖动物繁殖模块30，所述底泥修复及底栖动物繁殖模块30用于促进沉水植物的复苏，并为底栖动物的繁殖提供栖息环境；
49.步骤四、安装底泥修复及底栖动物繁殖模块30的半潜漂浮平台10潜入水下，首先通过可升降曝气装置18提高水体种溶解氧浓度，“枕头状”基质载体34浸泡后最下层的微生物复方菌剂释放增强对底泥中污染物的分解和去除效果，第二层的适宜的沉水植物的种子释放，促进沉水植物的复苏，其中的人工礁石可为底栖动物的繁殖提高栖息地，改善水底生境。
50.本实用新型在半潜漂浮平台10上设有潜水装置(排水阀门12、泵13)、控制装置、太阳能供电装置(太阳能板15)、多参数水质分析仪14、可升降曝气装置18、模块安装架16等，可通过模块安装架16构建出适合于水体的水质提升及水生动物栖息的系统以及使用于底泥的水质提升及底栖动物繁殖的系统，形成适应于湖库水体生境改善的生态修复综合体。本实用新型可应用于湖泊、水库等水体及底质改善和生态修复中。
51.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。