專利名稱：一種提供生境的復(fù)合生態(tài)浮床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污染水體原位浄化及生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的方法或エ藝，特別涉及ー種高效去除水體中N、P污染物并可為鳥類、魚類、兩棲類等生物提供生存環(huán)境的復(fù)合生態(tài)浮床構(gòu)建方法。ニ、背景技術(shù)
隨著河、湖邊坡漿砌化程度的大幅增加以及河湖所接納的污染物量日益增多，河、湖富營養(yǎng)化程度日益嚴(yán)重，其自浄能力也越來越弱，進而導(dǎo)致了河湖生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重惡化，并由此引發(fā)了一系列的環(huán)境問題。對于富營養(yǎng)化水體的治理，以往國內(nèi)外主要采用底泥疏浚、機械撈藻、化學(xué)殺藻、生化綜合除藻、人工種植水生植物、水產(chǎn)養(yǎng)殖等物理生態(tài)工程和生物調(diào)控等治理措施；這些物理與化學(xué)方法的工程不但耗資巨大，而且大規(guī)模實施可能會對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負面影響。生態(tài)浮床技術(shù)是ー種受污染河湖水體處理常用的原位處理技術(shù)，在治理河湖水體污染、修復(fù)河湖生態(tài)系統(tǒng)的過程中效果顯著。該技術(shù)是指在植物生長過程中，通過植物根部的吸收、吸附作用，以及浮床基質(zhì)的吸附作用，去除水體中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，從而達到凈化水體的目的，展現(xiàn)出ー種新型的水污染控制方式，已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。最早出現(xiàn)的生態(tài)浮床往往只是通過一定的固定方式在水上種植水生植物，利用植物根系吸收和植物-微生物共生系統(tǒng)凈化水質(zhì)，但因浮床植物及附著的微生物數(shù)量有限，導(dǎo)致該類型浮床的水質(zhì)凈化效果不高。已有研究證實，植物吸收利用的氮、磷素僅占生態(tài)浮床系統(tǒng)氮、磷去除量的8%和13%，可見植物的同化吸收并非人工浮床系統(tǒng)的主要脫氮除磷途徑。為提高生態(tài)浮床的生物浄化效果，逐步開發(fā)了在下層設(shè)置填料層的浮床，填料生物膜的形成可提高生態(tài)浮床的微生物數(shù)量。在生態(tài)浮床去除污染物的過程中，無機材料的吸附和微生物的降解起著至關(guān)重要的作用。目前，該類型的生態(tài)浮床選用的多為軟性填料和弾性立體填料，由于這些填料都是針對污水處理廠研制的，沒有考慮到河、湖等自然水體的地理特點和水文特征等，在應(yīng)用中存在安裝和更換困難、水流阻カ大、易受水流沖擊破壞、易打結(jié)等不足，大大限制了其浄化自然水體效果。復(fù)合生態(tài)浮床融合了高效吸附材料，為微生物的附著提供了巨大的表面積，有利于高效發(fā)揮微生物的作用，必將成為浮床技術(shù)的發(fā)展趨勢。另外，復(fù)合生態(tài)浮床能有效降低水流速度，促進水體中不溶于水的懸浮物的絮凝沉淀，并降低底泥再懸浮的風(fēng)險。據(jù)研究，硝化和反硝化反應(yīng)在去除水體氮素的過程中發(fā)揮著重要作用，但兩個反應(yīng)所需的環(huán)境條件截然不同，硝化細菌適宜于好氧環(huán)境，而反硝化細菌在厭氧水體中活性較大，并且聚磷菌在好氧環(huán)境中對磷的吸收量要顯著大于其在厭氧環(huán)境下對磷的釋放量，所以，創(chuàng)造合適的好氧-厭氧環(huán)境必將有效提高污染水體氮磷的去除效率。一般來說，水體的DO濃度隨水深的增加遞減，由于DO的限制，水體中的好氧微生物和水生動植物對水體的凈化作用受到抑制，因此，水體的富氧效果在很大程度上影響了水體的自浄作用?，F(xiàn)有的生態(tài)浮床一般由三部分組成浮床框架、植物、填充基質(zhì)，主要是將水生植物種植在浮床框架和共同組成的基質(zhì)中，進而實現(xiàn)凈化水體的目的。但由于這些植物的根易裸露于水中，易被魚類吞食，從而影響水生植物的正常生長，使得生態(tài)浮床的浄化效果受到破壞；而且主要靠植物、微生物的吸收和基質(zhì)的吸附作用對水體中的污染物進行降解，作用機制較為單一，較難形成良好的循環(huán)系統(tǒng)，同時由于生物量的限制使得凈化效果較難有根本性的提高，因此，必須在浮床的構(gòu)造形式上有所創(chuàng)新?！吧锕采鷻C制、生物多祥性及食物鏈原理”是河湖生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)中遵循的重要原理，通過構(gòu)建生態(tài)共生機制和加強食物鏈環(huán)節(jié)來提高生態(tài)修復(fù)的效果，進而提供一種既能自富氧又能自己創(chuàng)造合適的好氧-厭氧環(huán)境，既能凈化水體又可形成良好的生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)合生態(tài)浮床，以此保證浮床的長期高效運轉(zhuǎn)。三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的問題是
本發(fā)明針對上述現(xiàn)狀，g在提出ー種通過構(gòu)建生態(tài)共生機制以及水生動物通行通道和生存場所來強化水生生物浄化功能并形成良好循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)合生態(tài)浮床構(gòu)建方法。本發(fā)明是通過采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的
ー種提供生境的復(fù)合生態(tài)浮床，其特征在于包括頂部植物吸收利用鳥類生存區(qū)、基質(zhì)吸附處理魚類生存區(qū)、微生物掛膜強化處理小型水生動物生存區(qū)及沉水植物吸收區(qū)；由上到下依次為頂部植物吸收利用鳥類生存區(qū)、基質(zhì)吸附處理魚類生存區(qū)、微生物掛膜強化處理小型水生動物生存區(qū)及沉水植物吸收區(qū)；
其中所述頂部植物吸收利用鳥類生存區(qū)由下到上依次帶有透光孔的竹排、天然纖維墊、水生植物構(gòu)成；
所述的基質(zhì)吸附處理魚類生存區(qū)包括框架，其中框架內(nèi)設(shè)有填料基質(zhì)，且框架內(nèi)設(shè)有通道；
所述微生物掛膜強化處理小型水生動物生存區(qū)由帶有孔洞的懸掛基質(zhì)包組成；
所述沉水植物吸收區(qū)包括沉水植物和裝有載體基質(zhì)的網(wǎng)袋。所述鳥類生存區(qū)中水生植物為空心菜、香根草、水芹菜和多花黒麥草中至少ー種；所述天然纖維墊為竹絲、亞麻、黃麻、香蕉葉纖維和椰棕纖維中至少ー種；所述竹排的材料為毛竹，竹排上設(shè)有透光孔。所述的基質(zhì)吸附處理魚類生存區(qū)的通道的大小設(shè)定以水中主要魚類自由游動為準(zhǔn)；框架由毛竹和不銹鋼絲網(wǎng)圍成，不銹鋼絲網(wǎng)內(nèi)設(shè)有填料基質(zhì)，所述的填料基質(zhì)為沸石和生物陶粒中至少ー種,其中沸石的粒徑為l_3cm，生物陶粒的粒徑為l-2cm。所述微生物掛膜強化處理小型水生動物生存區(qū)的懸掛基質(zhì)包外部為尼龍網(wǎng)或不銹鋼絲網(wǎng)，內(nèi)部填料為沸石和生物陶粒中至少ー種。所述沉水植物吸收區(qū)的沉水植物為金魚藻、菹草、黑藻和馬來眼子菜中至少ー種；載體基質(zhì)為石英砂、沸石或\和生物陶粒，其中石英砂的粒徑為O. 3-0. 7cm，沸石的粒徑為l-3cm，生物陶粒的粒徑為l-2cm ;網(wǎng)袋為尼龍網(wǎng)或不銹鋼絲網(wǎng)。所述頂部植物吸收利用鳥類生存區(qū)的周圍還設(shè)有ー個以上浮子。具體說明如下
(I)頂部植物吸收利用鳥類生存區(qū)。該區(qū)由帶有一定數(shù)量透光孔的竹排、天然纖維墊以及水生植物構(gòu)成。透光孔直徑的大小在40-60cm左右，主要作用是使光能夠穿過浮床為底層的沉水植物生長提供足夠的光照，同時透光孔的存在還可以為魚類等水生動物提供通行通道和生存場所。竹排選用便宜耐用的毛竹為材料，由20-40根長5m、直徑O. Im左右的毛竹排列而成，竹排寬2-4m，長5m，用2-3根硬度較大的細桿如鋼筋在橫向上鉆孔固定竹排，用不銹鋼絲或尼龍繩將竹排固定，雖然有兩至三節(jié)竹子進水，竹排仍然能夠保持足夠的浮力。天然纖維墊的天然纖維可以為竹絲、亞麻、黃麻、香蕉葉纖維或椰棕纖維中至少ー種，主要為頂部水生植物的生長提供支撐基質(zhì)，并為鳥類提供棲息的環(huán)境。經(jīng)篩選，頂部水生植物可以為香根草、美人蕉、空心菜、水芹菜、菖蒲、千屈菜或多花黒麥草中的至少ー種，這七種植物易于栽種，具有去污能力強、緑化效果好的特點。頂部植物吸收利用鳥類生存區(qū)(I)的周圍還設(shè)有ー個以上浮子；浮子的數(shù)量根據(jù)浮床在水體中狀態(tài)確定，保證浮床的懸浮。植物吸收利用単元能將水體中的營養(yǎng)物質(zhì)吸收轉(zhuǎn)化為植物組織，通過對植物的收割實現(xiàn)水體污染物的轉(zhuǎn)移。(2)基質(zhì)吸附處理魚類生存區(qū)。所述的基質(zhì)吸附處理魚類生存區(qū)是由沸石、生物陶粒等填料基質(zhì)填充在框架內(nèi)，中間挖有空的通道；通道的大小設(shè)定以水中主要魚類自由游動和棲息為準(zhǔn)，直徑4(T60cm，所述的框架為長方體結(jié)構(gòu)，框架材料可以選用竹子或木條，并由不銹鋼絲網(wǎng)圍成，不銹鋼絲網(wǎng)內(nèi)表面設(shè)有襯里，村里填料為沸石和生物陶粒。本區(qū)利用其設(shè)有的沸石和生物陶粒等填料加速微生物生長著床、刺激活性發(fā)揮以及水中氮、磷等營養(yǎng)鹽富集，為頂部水生植物和其他生物的生長和繁殖提供充足的養(yǎng)料集，同時通過沸石和生 物陶粒的吸附作用以及微生物的分解、吸收和轉(zhuǎn)化作用去除水中污染物。魚類和兩棲類水生生物的運動擾動水體可起到增氧作用；而富氧環(huán)境可加強基質(zhì)內(nèi)硝化作用的進行，并消耗水體中有機碳，提高系統(tǒng)對有機污染物的去除；同時根系對基質(zhì)微環(huán)境的活化有利于微生物對有機物的分解。植物與微生物的協(xié)同作用更好的保證了系統(tǒng)對水體中污染物質(zhì)的去除。(3)微生物掛膜強化處理小型水生動物生存區(qū)。所述微生物掛膜強化處理小型水生動物生存區(qū)由帶有孔洞的懸掛基質(zhì)包組成；懸掛基質(zhì)包的大小為15 20cm，外部為尼龍網(wǎng)或不銹鋼絲網(wǎng)，內(nèi)部填料為沸石和生物陶粒，懸掛孔洞直徑大小為5-lOcm。小型水生動物的運動還可起到增氧作用，加上密集的多孔介質(zhì)填料所形成的厭氧區(qū)，兩者共同在該區(qū)創(chuàng)造了良好的好氧-厭氧環(huán)境。微生物掛膜強化単元中多孔介質(zhì)填料的巨大表面積為微生物提供了廣闊的生存空間，該單元一方面可以通過微生物作用實現(xiàn)對污染物的分解、吸收、轉(zhuǎn)化，強化生物硝化和反硝化作用；另一方面微生物呼吸作用產(chǎn)生的凝膠能促進水體中懸浮物的沉淀。本區(qū)能夠進一歩提高對水中污染物的吸收轉(zhuǎn)化效率，進而提高本生態(tài)浮床裝置的水體凈化能力。(4)沉水植物吸收區(qū)。所述沉水植物吸收區(qū)包括沉水植物和裝有載體基質(zhì)的網(wǎng)袋。沉水植物為金魚藻、菹草、黑藻、馬來眼子菜等；基質(zhì)為沸石、石英砂和生物陶粒，網(wǎng)袋由尼龍網(wǎng)或不銹鋼絲網(wǎng)制成。從透光孔射入水體的光可以為沉水植物的光合作用提供一定的光照強度，該區(qū)基質(zhì)對中下層水體中的污染物有吸附作用，且沉水植物的生長可以吸收水體中的營養(yǎng)鹽，基質(zhì)與沉水植物的根系系統(tǒng)又為微生物提供生存空間，從而加強了中下層水體中污染物質(zhì)的去除。本發(fā)明所述的復(fù)合生態(tài)浮床為有足夠的透光孔、通道、孔洞給魚類、兩棲類棲息和通行。本發(fā)明所述的透光孔的另ー個重要作用就是允許光的透過，為底層沉水植物的生長提供光照條件。透光孔、通道和孔洞為魚類和兩棲類水生生物提供了足夠的生存和棲息空間，同時魚類和兩棲類水生生物的運動還可起到增氧作用，為氨化菌、亞硝化菌、硝化菌、反硝化菌和聚磷菌提供了適宜的生存環(huán)境。本發(fā)明所述復(fù)合生態(tài)浮床所選用的基質(zhì)為沸石和生物陶粒，兩者對水體中的污染物均有較好的吸附凈化效果。沸石對氨氮具有選擇性吸附功能，快速吸附水中的氨氮；同時，系統(tǒng)可通過硝化細菌等生物作用實現(xiàn)沸石再生，使其保持持續(xù)的吸附能力。本發(fā)明設(shè)有的生物陶粒層具有密度小、質(zhì)輕，具有多孔結(jié)構(gòu)，比表面積大等優(yōu)點，適合微生物附著而形成生物膜，是良好的生物掛膜載體。本發(fā)明所述的沸石粒徑為l-3cm，生物陶粒粒徑為l-2cm。與普通浮床相比，本發(fā)明所述的復(fù)合生態(tài)浮床能顯著降低水體流速，在促進水體中懸浮物沉淀的同時降低了底泥再懸浮的風(fēng)險，既能自富氧又能自己創(chuàng)造合適的好氧-厭氧環(huán)境，既能凈化水體又能形成簡單的“微生物-浮游生物-植物-魚類-鳥類”食物鏈，進而形成良好的小型生態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)了小范圍內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)。本發(fā)明所述系統(tǒng)具有氮磷去除效果好、安裝管理方便、抗水流沖擊能力強、運行費用低等特點，極大地提高了生態(tài)浮床裝置對富營養(yǎng)化水體中污染物的去除能力，非常適合于人工漿砌河道、湖庫以及景觀水體的原位凈化處理及水體生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)。本發(fā)明的工作原理
水體中的懸浮物、總氮、總磷、有機物等污染物在復(fù)合生態(tài)浮床系統(tǒng)的綜合作用下得到去除。本發(fā)明所述的復(fù)合生態(tài)浮床為魚類和兩棲類水生生物提供了足夠的生存和棲息空間，同時魚類和兩棲類水生生物的運動還可起到增氧作用，為微生物提供了適宜的生存環(huán)境。本發(fā)明中基質(zhì)填料的孔狀結(jié)構(gòu)也使其成為微生物生長的良好場所。在擴散阻力作用下，從填料表面到孔道內(nèi)部會出現(xiàn)溶解氧梯度，營造出好氧、厭氧交替的微環(huán)境，在污染水體循環(huán)流動過程中會在其表面形成生物膜，表層好氧區(qū)以亞硝化和硝化菌群為主，內(nèi)部孔道則以反硝化菌群為主，這使得在同一系統(tǒng)內(nèi)同時實現(xiàn)硝化和反硝化成為可能。本發(fā)明所選用的沸石含有魚、蝦、蟹生長發(fā)育所必需的多種常量元素和微量元素，較易被吸收利用，可以吸收水體中的氨氮、有機物和重金屬離子，為浮游植物生長提供充足碳素，提高水體光合作用強度，吸附水中有害物質(zhì)，能促進魚類快速健康生長，同時還具有生物酶的多種催化作用。本發(fā)明所述的復(fù)合生態(tài)浮床采用具有優(yōu)異吸氮聚磷性能的基質(zhì)填料，基能將水體中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)吸附在多孔介質(zhì)附近，最后被種植在多孔介質(zhì)上的水生植物吸收利用，從而去除水體中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)。同時在基質(zhì)表面自然形成的生物膜。載體表面的親水有利于微生物的附著，附著水中有機物大多可被生物膜所氧化，并進一歩被生物膜吸附。膜內(nèi)的微生物在水體中氧的參與下將有機物分解成無機物，進而實現(xiàn)了水體中有機物的降解。本發(fā)明所述復(fù)合生態(tài)浮床在對氮、磷、有機物、懸浮物截留去除的同時還能對污染物進行生化降解去除，并在復(fù)合生態(tài)浮床系統(tǒng)的內(nèi)部形成了簡單的“微生物-浮游生物-魚類-鳥類”食物鏈，通過食物鏈的傳遞，使得脫落下來的微生物膜和死亡的富有生物量急劇減少，降低復(fù)合生態(tài)浮床的堵塞幾率，同時有效修復(fù)和改善魚類及其他生物的生存環(huán)境，保護生物多祥性，提高水體自凈能力和延長使用壽命。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明所述的復(fù)合生態(tài)浮床具有良好脫氮除磷效果，本發(fā)明通過植物、動物和微生物的協(xié)調(diào)作用，獲得ー種既可高效凈化水質(zhì)又可為魚類和鳥類提供生存環(huán)境的復(fù)合生態(tài)浮床，該浮床具有浄化能力強、系統(tǒng)穩(wěn)定性好、管理方便和浄化效果明顯等特點。 本發(fā)明的主體材料選擇既無污染又便宜耐用，結(jié)構(gòu)和固定裝置設(shè)計方面較前人設(shè)計更穩(wěn)定，植物生長基質(zhì)的選擇和固定方式更合理，植物選擇也綜合考慮了如去污能力、綠化效果的因素。因此該發(fā)明可以為漿砌河道、湖泊生態(tài)修復(fù)工程提供新的選擇，能夠推動生態(tài)浮床的技術(shù)在水體生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的應(yīng)用。本發(fā)明中浮床植物的生長基質(zhì)采用天然植物纖維，具有較好的水氣界面交換效果。與之前普遍使用的高分子材料相比更合理，且天然植物纖維作為微生物生長的載體，具有良好的生物親和性，掛膜速度快，具有豐富的生物群落。天然植物纖維是對植物產(chǎn)纖維的莖葉脫膠處理后的產(chǎn)物，其主要成分為纖維木質(zhì)素和半纖維素，在天然條件下生物降解緩慢，并可穩(wěn)定而持久地為微生物反硝化脫氮提供有機碳，提高生物脫氮性能。本發(fā)明所選用的沸石和生物陶?；|(zhì)載體表面具有一定的孔隙率及粗糙度，從而微生物附著能力強，繁殖快，掛膜效率高，截污能力強，化學(xué)性能穩(wěn)定，使用壽命長，能有效促使水體中土著微生物的附著生長。基質(zhì)載體能將水體中更多的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)移到其表面，從而使浮游藻類在生存競爭中處于不利地位，有效抑制藻類的生長，并為其上附著的微生 物和種植的水生植物提供良好的營養(yǎng)環(huán)境，提聞其對有機、氣和憐的去除能力；生態(tài)浮床與生物基質(zhì)、生物填料的組合，大大增加了生態(tài)浮床的微生物數(shù)量，進ー步提高了對水體中有機物、氮、磷的去除能力；植物根系的吸附和轉(zhuǎn)化作用可將磷從系統(tǒng)中去除。四

圖I為ー種提供生境的復(fù)合生態(tài)浮床的立體示意圖，
圖2為ー種提供生境的復(fù)合生態(tài)浮床的剖面平面示意 圖3為普通浮床的立體示意 其中1、頂部植物吸收利用鳥類生存區(qū)；2、基質(zhì)吸附處理魚類生存區(qū)；3、微生物掛膜強化處理小型水生動物生存區(qū)；4、沉水植物吸收區(qū)；5、透光孔；6、竹排；7、天然纖維墊；8、水生植物；9、框架；10、填料基質(zhì)；11、通道；12、孔洞；13、懸掛基質(zhì)包；14、沉水植物；15、載體基質(zhì)；16、網(wǎng)袋。五具體實施例方式 上述實施例為本發(fā)明的一種實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受實施例的限制，其他遵循本發(fā)明精神和工作原理的發(fā)明均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。實施例I
以下結(jié)合附圖1、2和實施例對本發(fā)明作進ー步說明。—種提供生境的復(fù)合生態(tài)浮床由上至下共四層頂部植物吸收利用鳥類生存區(qū)
1、基質(zhì)吸附處理魚類生存區(qū)2、微生物掛膜強化處理小型水生動物生存區(qū)3及沉水植物吸收區(qū)4四個部分組成。由毛竹排列而成竹排，竹排上鋪設(shè)天然纖維墊，用不銹鋼鐵絲或尼龍繩固定，在纖維墊上種植水生植物；用毛竹構(gòu)成框架，框架外用尼龍網(wǎng)或不銹鋼絲網(wǎng)包裏，框架內(nèi)充植物生長的基質(zhì)；在框架下部懸掛帶有空洞基質(zhì)包構(gòu)成微生物掛膜強化處理小型水生動物生存區(qū)；在基質(zhì)包下方用不銹鋼絲或尼龍繩連接種有沉水植物的網(wǎng)袋。具體實施步驟如下
(I)用毛竹制作竹排6，如圖I所示，用直徑5mm的尼龍繩將40根長5m、直徑O. Im的毛竹捆扎固定成排，每隔O. 5m捆扎一道，在竹排的兩端距離頂端O. 25m處和中間距離頂端
2.5m處，分別橫穿一根直徑8mm、長4. Im的鋼筋以固定竹排，鋼筋由竹排兩邊穿出處用螺母進行固定。根據(jù)竹節(jié)分布情況，豎直向下挖透光孔5，透光孔5的形狀可以為圓柱體、直三棱柱體、長方體等。(2)在竹排上固定天然纖維墊，將長5m、寬4m、厚O. 05-0. 08m的天然纖維墊放置于竹排正上方，挖空位于透光孔5上方的天然纖維墊7。用不銹鋼絲將其固定于竹排6及空余鋼筋上，天然纖維墊7作為浮床植物生長固定支撐介質(zhì)，并可為鳥類的棲息和生存提供空間；將篩選后的對氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)具有較強吸收能力的水生植物種植于天然纖維墊7上，其中，春夏季節(jié)栽種空心菜或香根草或美人蕉，秋冬季節(jié)栽種水芹菜或多花黒麥草，栽種密度為50-120株/m2。由竹排6頂部植物吸收利用鳥類生存區(qū)I。(3)用毛竹和尼龍網(wǎng)或不銹鋼絲網(wǎng)制作框架9，如圖I所示，其長、寬、高依次為5m、
4m、0. 8m，毛竹之間采用絲徑為I. 6mm的不銹鋼絲連接固定，毛竹與尼龍網(wǎng)或不銹鋼絲網(wǎng)之間用絲徑為O. 5mm不銹鋼絲連接固定。在框架9的底部和四圍用扎絲或扎帶固定一層尼龍網(wǎng)或不銹鋼絲網(wǎng)，絲徑為O. 8mm，網(wǎng)眼尺寸為5mmX5mm。在透光孔(5)的正下方挖縱向通道11，在橫向和側(cè)向也挖有通道11，三個方向的通道要有交匯點，以保證通道(11)在各個方向的暢通。如圖2所示，用不銹鋼絲網(wǎng)和竹片設(shè)置通道11，通道11的形狀可以為圓柱體、直三棱柱體、長方體等。(4)放置浮床的填料基質(zhì)10，在框架9內(nèi)裝設(shè)沸石和生物陶粒作為填料基質(zhì)10，沸石的粒徑為l_3cm，生物陶粒的粒徑為l_2cm，沸石與生物陶粒的體積比為1:3。(5)連接頂部植物吸收利用鳥類生存區(qū)I和基質(zhì)吸附處理魚類生存區(qū)2。用尼龍繩或不銹鋼絲纏繞連接竹排6和框架9，浮床框架6的四周固定在竹排9的四周。(6)構(gòu)建微生物掛膜強化處理小型水生動物生存區(qū)3，在框架的底部、透光孔5四周安裝懸掛基質(zhì)包13,網(wǎng)眼尺寸為5_X5mm,懸掛基質(zhì)包13內(nèi)裝有易于微生物掛膜的沸石和生物陶粒,沸石的粒徑為l_3cm，生物陶粒的粒徑為l_2cm，沸石與生物陶粒的體積比為1:2，懸掛基質(zhì)包13直徑大小為25-30cm，其外部為不銹鋼絲網(wǎng)套，網(wǎng)眼尺寸為5mmX 5mm，懸掛基質(zhì)包13內(nèi)挖有孔洞12，孔洞12由竹片和不銹鋼絲網(wǎng)構(gòu)成，其直徑大小為15-18cm，可供水體中的小型水生動物自由穿梭和棲息。(7)構(gòu)建沉水植物吸收區(qū)4。用尼龍網(wǎng)或不銹鋼絲網(wǎng)制作網(wǎng)袋16，網(wǎng)眼尺寸為5mmX5mm,網(wǎng)袋16直徑大小20_30cm，相鄰網(wǎng)袋16的間距保持在卜2m以上，以保證沉水植物14有足夠的生長空間，網(wǎng)袋16內(nèi)裝沸石、生物陶粒和石英砂作為載體基質(zhì)15，其中沸石的粒徑為l-3cm，生物陶粒的粒徑為l-2cm，石英砂的粒徑為O. 3-0. 7cm，石英砂、沸石和生物陶粒按體積比1:3:6混勻后裝填在網(wǎng)袋16中。在載體基質(zhì)15上種植金魚藻、菹草、黑藻、馬來眼子菜等沉水植物14。如金魚藻的種植密度為是每個網(wǎng)袋栽I蓬，載種時間為每年的4月中下旬。沉水植物吸收區(qū)4與微生物掛膜強化處理小型水生動物生存區(qū)(3)用同一根尼龍繩或不銹鋼絲連接在框架9底部，如圖I和圖2所示。
對比例I :
設(shè)計試驗水池3個，水池的特征為長X寬X深=3mX2mX2m。試驗除了復(fù)合浮床外，還設(shè)置了普通浮床和空白對照兩個試驗處理進行同步實驗，普通浮床的浮床裝置只包括復(fù)合浮床的竹排6、天然纖維墊7以及水生植物8 (見圖3)，空白對照是對池中的原水靜置不作任何處理。復(fù)合浮床的特征為長X寬X深=ImX ImX lm，普通浮床的特征為長X寬=ImXlm,浮床面積覆蓋率16. 7%。復(fù)合浮床頂部植物吸收利用鳥類生存區(qū)以及普通浮床的植物為菖蒲，種植密度為50-120株/m2，沉水植物吸收區(qū)沉水植物選種適用于靜水體的金魚藻和菹草，每個網(wǎng)袋栽I蓬。2011年5月開始水生動物馴養(yǎng)、植物移栽和基質(zhì)自然掛膜，同年8月開始相關(guān)試驗研究。試驗用水采用江蘇省里下河區(qū)域富營養(yǎng)化的水體。試驗期間菖蒲、金魚藻和范草在浮床上已經(jīng)生長良好。在放置復(fù)合浮床的水池中放養(yǎng)規(guī)格為100-150克/尾的草魚種6尾，放養(yǎng)前稱其準(zhǔn)確重量為1269g，魚種放養(yǎng)前用5%食鹽水浸泡消毒5-10分鐘。在基質(zhì)吸附處理魚類生存區(qū)和微生物掛膜強化處理小型水生動物生存區(qū)放養(yǎng)小田螺120g。試驗歷時20天，試驗結(jié)束時，復(fù)合浮床處理水體的TN濃度從5. 16mg/l降到O. 84mg/1，凈化率達83. 7%，TP濃度從2. 15mg/l降到O. 17mg/l，凈化率達92. 1% ;同期普通浮床處理水體的TN濃度從5. 28mg/l降到I. 9mg/l，凈化率達64%，TP濃度從2. OImg/1降到O. 63mg/I，凈化率達68. 7% ;6尾草魚總計1327g，增加了 58g ;田螺總計為139g，增加了 19g。與放置草魚和田螺前相比較，金魚藻與菹草減少過半，菖蒲略有減少。另外，考慮到水體的自凈作用，在扣除水體的自浄功能(參考空白對照處理)影響后，復(fù)合浮床對TN的浄化率是普通浮床的2. 8倍，對TP的凈化率是普通浮床的3. 5倍。因此，復(fù)合浮床對污染水體氮、磷及有機 物的去除效果顯著，明顯優(yōu)于普通浮床。
權(quán)利要求
1.ー種提供生境的復(fù)合生態(tài)浮床，其特征在于包括頂部植物吸收利用鳥類生存區(qū)(I)、基質(zhì)吸附處理魚類生存區(qū)(2)、微生物掛膜強化處理小型水生動物生存區(qū)(3)及沉水植物吸收區(qū)(4);自上到下依次為頂部植物吸收利用鳥類生存區(qū)(I)、基質(zhì)吸附處理魚類生存區(qū)(2)、微生物掛膜強化處理小型水生動物生存區(qū)(3)及沉水植物吸收區(qū)(4)； 其中所述頂部植物吸收利用鳥類生存區(qū)(I)由自下到上依次帶有透光孔(5)的竹排(6)、天然纖維墊(7)、水生植物(8)構(gòu)成； 所述的基質(zhì)吸附處理魚類生存區(qū)(2)包括框架(9)，其中框架(9)內(nèi)設(shè)有填料基質(zhì)(10)，且框架(9)內(nèi)設(shè)有通道(11)； 所述微生物掛膜強化處理小型水生動物生存區(qū)(3)由帶有孔洞(12)的懸掛基質(zhì)包(13)組成； 所述沉水植物吸收區(qū)(4)包括沉水植物(14)和裝有載體基質(zhì)(15)的網(wǎng)袋(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種提供生境的復(fù)合生態(tài)浮床，其特征在于所述鳥類生存區(qū)(I)中水生植物(8)為空心菜、香根草、水芹菜和多花黒麥草中至少ー種；所述天然纖維墊(7)為竹絲、亞麻、黃麻、香蕉葉纖維和椰棕纖維中至少ー種；所述竹排(6)的材料為毛竹。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種提供生境的復(fù)合生態(tài)浮床，其特征在于所述的基質(zhì)吸附處理魚類生存區(qū)(2)的通道(11)的大小設(shè)定以水中主要魚類自由游動為準(zhǔn)；框架(9)由毛竹和不銹鋼絲網(wǎng)圍成，不銹鋼絲網(wǎng)內(nèi)設(shè)有填料基質(zhì)(10)，所述的填料基質(zhì)(10)為沸石和生物陶粒中至少ー種，其中沸石的粒徑為l-3cm，生物陶粒的粒徑為l-2cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種提供生境的復(fù)合生態(tài)浮床，其特征在于所述微生物掛膜強化處理小型水生動物生存區(qū)(3)的懸掛基質(zhì)包(13)外部為尼龍網(wǎng)或不銹鋼絲網(wǎng)，內(nèi)部填料為沸石和生物陶粒中至少ー種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種提供生境的復(fù)合生態(tài)浮床，其特征在于所述沉水植物吸收區(qū)的沉水植物(14)為金魚藻、菹草、黑藻和馬來眼子菜中至少ー種；載體基質(zhì)(15)為石英砂、沸石或\和生物陶粒，其中石英砂的粒徑為O. 3-0. 7cm，沸石的粒徑為l-3cm，生物陶粒的粒徑為l-2cm ;網(wǎng)袋(16)為尼龍網(wǎng)或不銹鋼絲網(wǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種提供生境的復(fù)合生態(tài)浮床，其特征在于頂部植物吸收利用鳥類生存區(qū)(I)的周圍還設(shè)有ー個以上浮子。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提供生境的復(fù)合生態(tài)浮床，其特征在于該方法能實現(xiàn)凈化水質(zhì)和提供生境的雙重生態(tài)修復(fù)效果，該方法所建立的系統(tǒng)包括頂部植物吸收利用鳥類生存區(qū)、基質(zhì)吸附處理魚類生存區(qū)、微生物掛膜強化處理小型水生動物生存區(qū)及沉水植物吸收區(qū)。本發(fā)明所述系統(tǒng)具有氮磷去除效果好、安裝管理方便、抗水流沖擊能力強、運行費用低等特點，極大地提高了生態(tài)浮床裝置對富營養(yǎng)化水體中污染物的去除能力，非常適合于漿砌河道、湖庫以及景觀水體的原位凈化處理及水體生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)。
文檔編號C02F3/32GK102674556SQ20121016308
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者劉凌, 夏倩, 燕文明, 王流通, 邢西剛, 錢寶, 閆峰, 陳立堯 申請人:河海大學(xué)