CN115259385A - 生态浮岛 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生态浮岛,包括浮体、浮床、水生植物及多组风车组件,其中:水生植物插设于浮体;浮床挂设于浮体下方,具有连通内外的渗水层,内部填充有板栗壳‑光催化陶粒复合填料;风车组件包括曝气管及至少一个风车,曝气管插设于浮体下方,风车插设于浮体上方且连通外界和曝气管;污水经过渗水层进入到浮床内部,板栗壳‑光催化陶粒复合填料在水体中能够快速进行表面挂膜,在C/N较大的水域内,能够对N进行很好的去除,利于水体富营养化的修复,并且在光照时将吸附于其表面的污染物氧化降解为二氧化碳和水,对污染进行彻底去除;风车转动形成气压,气流输至水体中,增加水体曝气,使浮床内水体的交换速度加快,达到增强水体修复速率的效果。
Description
技术领域
本发明涉及水处理领域,特别是涉及一种生态浮岛。
背景技术
我国河流湖泊众多,近年来随着城市化加速,人口快速集中,工业农业迅速发展,导致水体污染问题逐渐凸显。而水体污染破坏水生态,导致湖泊河流的水生生态***严重退化,不仅降低了水生态修复的速率,还影响了人文景观。
目前,水生态的修复越来越受到人们的重视,生态浮岛作为针对水生态修复的一种常规技术,主要利用竹子、高分子材料作为载体,负载水生植物进行无土栽培,水生植物根系吸附、吸收大量氮磷物质,是一种原位修复水环境的措施。但现有生态浮岛主要存在以下几个问题:第一,利用的人工制成的高分子物质进行挂膜,虽然具有巨大的比表面积,但是表面挂膜时间长,当应用在C/N较大的水域内时,不能够对N进行高效的去除,不利于水体富营养化的修复;第二,水体的交换速率低,致使整体水域的水体修复时间长,效果不明显。
发明内容
基于此,为了解决水体中溶氧浓度低、污水净化效果不明显的问题,提供一种生态浮岛。
本发明提供了一种生态浮岛,包括浮体、浮床、水生植物及多组风车组件,其中:所述水生植物插设于所述浮体;所述浮床挂设于所述浮体下方,具有连通内外的渗水层,内部填充有板栗壳-光催化陶粒复合填料;所述风车组件包括曝气管及至少一个风车,所述曝气管插设于所述浮体下方,所述风车插设于所述浮体上方且连通外界和所述曝气管。
在上述生态浮岛使用时,浮床浸入到水体中,浮体漂浮在水面上并且控制浮床的起伏,风车***到浮体上,曝气管***到水体中,污水经过渗水层进入到浮床内部,板栗壳-光催化陶粒复合填料在水体中能够快速进行表面挂膜,在C/N较大的水域内,能够对N进行很好的去除,利于水体富营养化的修复,并且在光照时将吸附于板栗壳-光催化陶粒复合填料表面的污染物氧化降解为二氧化碳和水,对污染进行彻底的去除;同时,风车的转动能够形成气压,气流经过曝气管自上而下运输至水体中,增加水体曝气,使浮床内水体的交换速度加快,达到增强水体修复速率的效果。
在其中一个实施例中,所述浮床呈圆筒状结构,包括壳体,所述壳体上设置有多个进水口,所述渗水层包覆且固定于在所述壳体上,所述板栗壳-光催化陶粒复合填料包括板栗壳基质及光催化陶粒,所述板栗壳基质设置在所述壳体内部的下方,所述光催化陶粒位于所述壳体内,且铺设于所述板栗壳上方。
在上述生态浮岛使用时,通过限定浮床的结构,以便于其加工制备,通过限定板栗壳-光催化陶粒复合填料的具体材质以及设置方式,以便于降解污染物。
在其中一个实施例中,所述光催化陶粒的表面形成有一层二氧化钛薄膜。
在上述生态浮岛使用时,通过限定光催化陶粒的表面材质,以进一步提高污染物的降解效果。
在其中一个实施例中,生态浮岛还包括四个承重绳,所述壳体沿其轴线的两侧分别设有两个第一挂钩,所述浮体的下方设置有四个第二挂钩,所述承重绳的一端挂设有所述第一挂钩上,且另一端挂设在两个所述第二挂钩上。
在上述生态浮岛使用时,通过设置承重绳和挂钩,以便于浮体和浮床的组装及在需要时拆卸,并且能够使得生态浮岛的重量较小,能够方便生态浮岛的日常维护。
在其中一个实施例中,所述风车组件还包括固定于所述浮床上的安装管,所述安装管与所述曝气管相连接,且远离所述曝气管的端部具有三个进风口,所述风车的数目为三个,所述风车插设于所述进风口,且连通外界和所述进风口。
在上述生态浮岛使用时,通过设置安装管,并且限定安装管的结构形式,以便于风车组件的安装。
在其中一个实施例中,三个所述进风口中两两之间的夹角为120°。
在上述生态浮岛使用时,通过限定三个进风口中两两之间的夹角,以使得进风口均匀分布,使得浮体受力均匀,提高生态浮岛的稳定性。
在其中一个实施例中,所述曝气管远离所述风车端部具有多个出风口,多个所述出风口沿着竖直方向间隔设置。
在上述生态浮岛使用时,通过限定出风口的数目及设置方式,以便于曝气操作。
在其中一个实施例中,生态浮岛还包括网格状漂浮物,所述浮体的中间区域设有让位通道,所述网格状漂浮物嵌设放置于所述让位通道内,所述水生植物种植于所述网格状漂浮物上。
在上述生态浮岛使用时,通过设置网格状漂浮物,以便于水生植物的设置。
在其中一个实施例中,所述网格状漂浮物包括多个第一塑料管、多个第二塑料管、轻质填料以及多个网兜,多个所述第一塑料管沿第一方向间隔设置,多个所述第二塑料管沿第二方向间隔设置,且与所述第一塑料管交叉固定,所述轻质填料填充于所述第一塑料管及所述第二塑料管中,所述网兜设置在两个所述第一塑料管和两个所述第二塑料管所围成的单元格内,且绑缚与所述第一塑料管和所述第二塑料管上,所述水生植物承托于所述网兜上。
在上述生态浮岛使用时,通过限定网格状漂浮物的具体结构,以便于水生植物的更换。
在其中一个实施例中,所述水生植物包括滴水观音、龟贝竹、波斯顿蕨、彩叶草和姜荷花中的一种或几种。
附图说明
图1为本发明一实施例所述的生态浮岛的结构示意图;
图2为图1中所述的生态浮岛中浮床和承重绳所组成模块的结构示意图;
图3为图1中所述的生态浮岛中浮体、承重绳、网格状漂浮物所组成模块的结构示意图;
图4为图1中所述的生态浮岛中风车组件的结构示意图;
图5为图1中所述的生态浮岛的主视图;
图6为图1中所述的生态浮岛中网格状漂浮物与水生植物所组成模块的结构示意图。
附图标记说明
10、生态浮岛;X、第一方向;Y、第二方向;Z、竖直方向;
100、浮体;110、第二挂钩;120、让位通道;130、圆环;
200、浮床;210、渗水层;220、壳体;221、第一挂钩;
300、水生植物;
400、风车组件;410、风车;420、曝气管;421、出风口;430、安装管;431、进风口;
500、承重绳;
600、网格状漂浮物;610、第一塑料管;620、第二塑料管;630、网兜;640、尼龙轧带。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接固定在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“安装在”另一个元件,它可以是直接安装在另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设在”另一个元件,它可以是直接设在另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示,本发明提供了一种生态浮岛10,适用于湖泊、河道水环境修复。生态浮岛10包括浮体100、浮床200、水生植物300及多组风车组件400这几部分,其中:
水生植物300插设于浮体100,在具体设置时,水生植物300的根系深入到水体中,水生植物300根系周围的细菌能对水体中的污染物吸附降解,水生植物300也能吸收水中污染物。
浮体100漂浮在水面上,浮床200浸入水体中,浮床200挂设于浮体100的下方,浮床200具有渗水层210,渗水层210连通浮床200的内部和外部,浮床200的内部填充有板栗壳-光催化陶粒复合填料,对比很多利用人工制成的、比表面积的高分子物质进行挂膜的方式,选择板栗壳-光催化陶粒复合填料进行表面挂膜,可以有效减少表面挂膜时间。
风车组件400的数目可以为两个、三个、四个或是四个以上,多个风车组件400在浮体100上均匀设置,风车组件400包括曝气管420及至少一个风车410,风车410的数目可以为一个、两个、三个、四个或是四个以上,曝气管420插设于浮体100,并且曝气管420位于浮体100的下方,风车410插设于浮体100,并且风车410位于浮体100的上方,而且风车410能够连通外界和曝气管420;在具体设置时,通过风车410提供动力,有别于传统生态浮岛10,未采用任何电气装置,根据河道本身是风道的原理,利用风力形成气压增加水体曝气,结构原理简单,制造与安装成本低,运作周期长,特别适用于湖泊和河流。
在上述生态浮岛10使用时,浮床200浸入到水体中,浮体100漂浮在水面上并且控制浮床200的起伏,风车410***到浮体100上,曝气管420***到水体中,污水经过渗水层210进入到浮床200内部,板栗壳-光催化陶粒复合填料在水体中能够快速进行表面挂膜,在C/N较大的水域内,能够对N进行很好的去除,利于水体富营养化的修复,并且在光照时将吸附于板栗壳-光催化陶粒复合填料表面的污染物氧化降解为二氧化碳和水,对污染进行彻底的去除;同时,风车410的转动能够形成气压,气流经过曝气管420自上而下运输至水体中,增加水体曝气,使浮床200内水体的交换速度加快,达到增强水体修复速率的效果。
浮床200的结构形式具有多种,一种优选实施方式中,如图1以及图2所示,浮床200呈圆筒状结构,例如浮床200的尺寸为长度6m、半径1.5m。浮床200包括壳体220,壳体220的圆筒面上均匀开设有多个椭圆形孔洞,例如直径为15cm,椭圆形孔洞形成连通壳体220内外的进水口,浮床200圆筒外壳可选用聚乙烯材质,还可以为其他塑料材质或非塑料材质。渗水层210包覆在壳体220的周围以及板栗壳-光催化陶粒复合填料的外侧,例如,渗水层210长度为4.5m,渗水层210与壳体220之间通过卡扣连接、凹凸配合等方式固定为一体,渗水层210多选用耐磨、环保的高分子树脂材质,还可以为其他能够满足要求的材质。板栗壳-光催化陶粒复合填料包括板栗壳基质及光催化陶粒,板栗壳基质设置在壳体220内部的下方,光催化陶粒位于壳体220内,并且光催化陶粒铺设于板栗壳上方;在具体设置时,板栗壳基质的制备过程为在板栗取出后,将剩余板栗壳晒干,并分解成小块,板栗壳基质放置在壳体220内部空间的下层,以便于后续在其上铺设能够透光的光催化陶粒。
具体地,光催化陶粒的表面形成有一层二氧化钛薄膜;在具体设置时,将已制备好的陶粒在二氧化钛溶液中浸泡,使其表面负载一层二氧化钛薄膜,该二氧化钛薄膜作为光催化薄膜也是一种生物膜,起到光降解的作用,铺设在壳体220内部空间的上层,能够透光并且在光线照射时可以吸收短波。
在上述生态浮岛10中,光催化陶粒与板栗壳基质协同,具有巨大的比表面积并且负载了生物膜,当水体流过内部的板栗壳填料时,污染物先被填料吸附,然后被填料表面的微生物同化和异化,去除水体中的COD、TN和TP;同时水生植物300根系的细菌能对污染物吸附降解,其本身同时吸收水中污染物;板栗壳表面的光催化陶粒,能够生长微生物,当水体通过时,污染物被吸附降解,并且由于陶粒表面负载了二氧化钛薄膜,当太阳光照射时,二氧化钛吸收短波,将吸附于陶粒表面的污染物氧化降解为二氧化碳和水,对污染进行彻底的去除,充分利用了物理、化学和生物原理,协同了植物、微生物、光催化和风能四者作用,提高了污染物去除的速率,降低了水体修复的成本,达到了水体修复的效果。
为了便于浮体100和浮床200的装拆,具体地,如图1、图2以及图3所示,生态浮岛10还包括四个承重绳500,壳体220沿其轴线的两侧分别设有两个第一挂钩221,两个挂钩在壳体220的侧面上均匀设置,浮体100的下方设置有四个第二挂钩110,四个第二挂钩110均匀设置在浮体100下方的四个角部,承重绳500的一端挂设有第一挂钩221上,并且承重绳500的另一端挂设在两个第二挂钩110上。在上述生态浮岛10中,通过承重绳500和第一挂钩221和第二挂钩110之间挂设的方式,承重绳500与第一挂钩221和/或第二挂钩110分离和装配,能够便于浮床200和浮体100之间的装拆,并且使得生态浮岛10的重量较小,能够方便生态浮岛10的日常维护。
为了便于风车组件400的安装,一种优选实施方式中,如图3、图4以及图5所示,浮体100上开设有沿竖直方向Z贯穿的多个通孔,通孔内开设有圆环130,风车组件400还包括安装管430,安装管430与圆环130之间通过螺纹连接、卡扣连接、凹凸配合等方式连接在一起,以实现安装管430和浮体100之间的固定连接。安装管430与曝气管420通过螺纹连接、卡扣连接、凹凸配合等方式连接在一起,安装管430远离曝气管420的端部位于浮体100的上方,并且具有三个进风口431,风车410的数目为三个,风车410插设于进风口431,并且风车410远离其扇叶的一端通过螺纹连接、卡扣连接、凹凸配合等方式与进风口431连接为一体,同时风车410连通外界和进风口431。在具体设置时,风车410的相邻扇叶呈90°旋转翻折,安装管430的内径可以为6cm,扇叶连接端的直径可以为7cm。
具体地,三个进风口431中两两之间的夹角可以为120°,以使得进风口431均匀分布,当然,两两进风口431之间的夹角还可以在120°左右略微变化。
在上述生态浮岛10中,当风起时,风车410的扇叶因其拱起的形状,在风力作用下高速旋转,经过进风口431向着安装管430的内部形成气流并提供具有一定风速的风,同时,三个方向产生的高速气流的在曝气管420中汇聚形成一定气压,将气流压入水中充足水体的氧气,增强水体交互,给浮床200中的微生物提供氧气,强化了水体净化效果。同时,当风向不确定时,多个方向也可确保形成足够气压,为水体充足曝气,实现增强水流的效果、帮助水中的微生物更好地降解污染物,而在限定两两进风口431之间的夹角为120°,使得浮体100受力均匀,提高生态浮岛10的稳定性。
为了便于曝气操作,具体地,如图4以及图5所示,曝气管420远离风车410端部具有多个出风口421,多个出风口421沿着竖直方向Z间隔设置,出风口421的数目可以为两个、三个、四个或是四个以上,所有的出风口421均朝向浮床200设置,以使得水体以及浮床200内部能够较为方便地充分曝气,为了进一步提高曝气效果,曝气管420还可以插设于浮床200上,或者是出风口421围设在浮床200的周围。
为了便于水生植物300的设置,一种优选实施方式中,如图1以及图6所示,浮体100的中间区域设有让位通道120,构成两边高、中间低的结构,生态浮岛10还包括网格状漂浮物600,例如浮体100采用泡沫材质制备,浮体100长度为8m、宽度为3m、高度为0.5m,漂浮在水面上,网格状漂浮物600采用轻质材质制备,长度为4.5m。网格状漂浮物600嵌设放置于让位通道120内,水生植物300种植于网格状漂浮物600上。
在上述生态浮岛10中,网格状漂浮物600承托水生植物300,并且以镶嵌形式放置在浮体100中部,缓解了因板栗壳-光催化陶粒复合填料浸水导致浮床200重量增大而给浮体100带来的压力,并且减少了因植物带来的重力给浮体100带来的压力,还利于在干涸季节水生植物300枯萎时,通过移动漂浮物并对水生植物300进行及时地打捞替换,达到美化景观的效果。
网格状漂浮物600的结构具有多种形式,具体地,如图1以及图6所示,网格状漂浮物600包括多个第一塑料管610、多个第二塑料管620、轻质填料以及多个网兜630,第一塑料管610的数目可以为两个、三个、四个或是四个以上,多个第一塑料管610沿第一方向X间隔设置,第二塑料管620的数目可以为两个、三个、四个或是四个以上,多个第二塑料管620沿第二方向Y间隔设置,并且第二塑料管620与第一塑料管610通过螺纹连接、卡扣连接、凹凸配合、粘结等方式交叉固定,轻质填料填充于第一塑料管610及第二塑料管620中,网兜630设置在两个第一塑料管610和两个第二塑料管620所围成的单元格内,并且网兜630通过四个尼龙扎带绑缚与第一塑料管610和第二塑料管620上,水生植物300承托于网兜630上,方便换季时打捞腐败的水生植物300,减少水体污染。在具体设置时,第一塑料管610和第二塑料管620可以为聚乙烯塑料管,网兜630可以为尼龙网,三者还可以为其他轻质材料;浮床200主要浸没在靠岸的水体中,浮床200和浮体100根据实际情况设计其尺寸,漂浮物的单元尺寸,根据实际承托的水生植物300数量而定。
一种优选实施方式中,水生植物300包括滴水观音、龟贝竹、波斯顿蕨、彩叶草和姜荷花中的一种或几种,在具体设置时,水生植物300采用滴水观音、龟贝竹,竹芋等对水生环境适应良好的植物,以及经水培驯化的姜荷花,彩叶草,彩叶竹芋等观花观叶植物,提高生态浮岛10的观赏价值。当然,水生植物300并不局限于此,还可以为其他能够满足要求的种类。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种生态浮岛,其特征在于,包括浮体、浮床、水生植物及多组风车组件,其中:所述水生植物插设于所述浮体;所述浮床挂设于所述浮体下方,具有连通内外的渗水层,内部填充有板栗壳-光催化陶粒复合填料;所述风车组件包括曝气管及至少一个风车,所述曝气管插设于所述浮体下方,所述风车插设于所述浮体上方且连通外界和所述曝气管。
2.根据权利要求1所述的生态浮岛,其特征在于,所述浮床呈圆筒状结构,包括壳体,所述壳体上设置有多个进水口,所述渗水层包覆且固定于在所述壳体上,所述板栗壳-光催化陶粒复合填料包括板栗壳基质及光催化陶粒,所述板栗壳基质设置在所述壳体内部的下方,所述光催化陶粒位于所述壳体内,且铺设于所述板栗壳上方。
3.根据权利要求2所述的生态浮岛,其特征在于,所述光催化陶粒的表面形成有一层二氧化钛薄膜。
4.根据权利要求2所述的生态浮岛,其特征在于,还包括四个承重绳,所述壳体沿其轴线的两侧分别设有两个第一挂钩,所述浮体的下方设置有四个第二挂钩,所述承重绳的一端挂设有所述第一挂钩上,且另一端挂设在两个所述第二挂钩上。
5.根据权利要求1所述的生态浮岛,其特征在于,所述风车组件还包括固定于所述浮床上的安装管,所述安装管与所述曝气管相连接,且远离所述曝气管的端部具有三个进风口,所述风车的数目为三个,所述风车插设于所述进风口,且连通外界和所述进风口。
6.根据权利要求5所述的生态浮岛,其特征在于,三个所述进风口中两两之间的夹角为120°。
7.根据权利要求5所述的生态浮岛,其特征在于,所述曝气管远离所述风车端部具有多个出风口,多个所述出风口沿着竖直方向间隔设置。
8.根据权利要求1所述的生态浮岛,其特征在于,还包括网格状漂浮物,所述浮体的中间区域设有让位通道,所述网格状漂浮物嵌设放置于所述让位通道内,所述水生植物种植于所述网格状漂浮物上。
9.根据权利要求8所述的生态浮岛,其特征在于,所述网格状漂浮物包括多个第一塑料管、多个第二塑料管、轻质填料以及多个网兜,多个所述第一塑料管沿第一方向间隔设置,多个所述第二塑料管沿第二方向间隔设置,且与所述第一塑料管交叉固定,所述轻质填料填充于所述第一塑料管及所述第二塑料管中,所述网兜设置在两个所述第一塑料管和两个所述第二塑料管所围成的单元格内,且绑缚与所述第一塑料管和所述第二塑料管上,所述水生植物承托于所述网兜上。
10.根据权利要求1所述的生态浮岛,其特征在于,所述水生植物包括滴水观音、龟贝竹、波斯顿蕨、彩叶草和姜荷花中的一种或几种。
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