一種植物與微生物組合式生態(tài)沉床的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種植物與微生物組合式生態(tài)沉床，適用于富營(yíng)養(yǎng)化水體的生態(tài)修復(fù)和處理，主要包括浮球、沉床框架、生物掛膜盤(pán)、沉水植物及植物根部的填料。本實(shí)用新型將生物接觸氧化和水生植物生態(tài)修復(fù)相結(jié)合，克服了現(xiàn)有單一人工沉床效率低下的問(wèn)題。該沉床上的沉水植物對(duì)水體污染物有較強(qiáng)的吸收能力，利用植物光合作用產(chǎn)生氧氣的特點(diǎn)，在沉床上部和下部營(yíng)造好氧區(qū)和厭氧區(qū)。上部掛膜盤(pán)上的微生物多為好氧型；下部植物種植框內(nèi)填料上的微生物多為厭氧型。沉床上下形成一個(gè)好氧微生物-沉水植物-厭氧微生物的高效水環(huán)境生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)，能降解水體中的多種無(wú)機(jī)和有機(jī)污染物質(zhì)。本實(shí)用新型無(wú)能耗且對(duì)水質(zhì)、水溫、透明度等適應(yīng)性強(qiáng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種植物與微生物組合式生態(tài)沉床
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型適用于富營(yíng)養(yǎng)化污染水體的凈化和生態(tài)修復(fù)，具體涉及一種沉水植物與微生物組合式生態(tài)沉床系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]人工沉床是一種針對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水質(zhì),利用生態(tài)工學(xué)原理,降解水中的C0D、氮、磷含量的人工構(gòu)筑物。它能使水體透明度大幅度提高，同時(shí)水質(zhì)指標(biāo)也得到有效的改善，特別是對(duì)藻類(lèi)有很好的抑制效果。
[0003]現(xiàn)有的人工沉床和浮島，大多數(shù)為單一種植水生植物，這對(duì)污染水體的凈化效果不佳。少數(shù)具有與生物氧化法相結(jié)合的人工浮島是在植物根部裝有填料，但大片的浮島使水下溶氧降低，這便使得微生物多為厭氧型，降低處理效率。而且傳統(tǒng)的生態(tài)浮島在處理重度富營(yíng)養(yǎng)化水體時(shí)會(huì)出現(xiàn)水生植物瘋長(zhǎng)的現(xiàn)象，影響水體的美觀，且收割困難，植物的枯枝殘葉會(huì)掉落水中，引起水體的二次污染。
[0004]上海海洋大學(xué)何培民等人在2011年8月申請(qǐng)了實(shí)用新型專(zhuān)利《沉水位置可調(diào)的網(wǎng)箱式生態(tài)沉床》，首次將水生動(dòng)物與沉水植物相結(jié)合進(jìn)行水生態(tài)的修復(fù)，但現(xiàn)有的各式沉床均忽略了植物與微生物結(jié)合的水環(huán)境修復(fù)作用。若將沉水植物與微生物接觸氧化技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成組合式的生態(tài)沉床，微生物繁殖迅速，適應(yīng)能力強(qiáng)，則該生態(tài)沉床不僅處理污染物效率高、收割方便且不會(huì)影響水體美觀。由于微生物種類(lèi)多，數(shù)量大，加之人們對(duì)生態(tài)修復(fù)技術(shù)更深入的研究，植物與微生物組合式的沉床將會(huì)有廣闊的發(fā)展空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有人工沉床組合單一、效率低下等技術(shù)上的不足，提出一種新型的植物與微生物組合式的生態(tài)沉床技術(shù)。
[0006]該沉床工作特點(diǎn)是懸浮于水面下，可用于深度1.2m以上的富營(yíng)養(yǎng)化污染水體。沉床可分為兩部分:沉水植物部分和微生物處理部分。本實(shí)用新型正是利用沉水植物光合作用產(chǎn)生氧氣的特點(diǎn)，在沉床上部與沉水植物間隔布置有懸掛式的若干生物掛膜盤(pán)，由于沉水植物的光合作用，沉床的上部和下部就形成好氧區(qū)和厭氧區(qū)。上部環(huán)境中含有較高的溶解氧，分布于沉水植物周?chē)膾炷けP(pán)上的微生物多為好氧型；而在沉床下部植物種植框內(nèi)添加陶?；蛩芰咸盍?，填料上附著的微生物多為厭氧型。厭氧區(qū)微生物分解有機(jī)污染物所產(chǎn)生的nh3、CH4, CO2、氨基酸分子等一部分被沉水植物根系吸收，另一部分透過(guò)穿孔進(jìn)入沉床上部的好氧區(qū)，被好氧型細(xì)菌氧化分解為n2、co2等排出水體或被植物光合作用利用。
[0007]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種植物與微生物組合式生態(tài)沉床，包括浮球、沉床框架、植物種植框、沉水植物、填料、生物掛膜盤(pán)、隔網(wǎng)。其特征在于:將生物接觸氧化法和人工沉床相結(jié)合，在沉床上與植物種植框間隔布置有懸掛式的若干生物掛膜盤(pán)。
[0008]所述的浮球?yàn)橹睆?50mm的泡沫球，浮于水面上，可減輕因植物和微生物生長(zhǎng)重量增加引起沉床位置的下降，并能標(biāo)志沉床位置。[0009]所述的沉床框架由底板和豎立于底板四角高1200mm的硬質(zhì)塑料桿組成，底板采用輕質(zhì)塑料材料制成，規(guī)格為1100mm*1100mm*50mm,密度小于水,可抵消植物種植框及填料的部分重量，板上密布穿孔，穿孔直徑8mm，間距20mm，可供水、氣等物質(zhì)通過(guò)；底板上另有圓形的孔洞，用于放置植物種植框(3)，孔洞直徑150mm，相鄰孔洞邊緣距離100mm。
[0010]所述的植物種植框?yàn)樯峡谥睆?50mm，下口直徑120mm的帶孔洞的塑料筐體，框內(nèi)種植的沉水植物為菹草、狐尾藻。
[0011]所述的填料添加在植物種植框內(nèi)，為粒徑2-5mm陶?；蛞?guī)格為外徑25mm,高25mm,厚1.0mm的塑料球填料，填料上覆蓋小石子，用以固定填料和植物根系，填料既能附著微生物形成生物膜，又可增加沉床重量，使沉床穩(wěn)定。
[0012]所述的生物掛膜盤(pán)用硬質(zhì)塑料細(xì)桿串起并與植物間隔布置，塑料桿總高度為1000mm，頂端之間以塑料繩相互連接，生物掛膜盤(pán)直徑為50mm，上下兩掛膜盤(pán)間距100mm，掛膜盤(pán)沿外圈均勻附有密集的軟性人造纖維束，纖維束長(zhǎng)30mm，均由直徑0.15mm纖維絲組成，比表面積大，能高效附著微生物并迅速形成生物膜。
[0013]所述的隔網(wǎng)固定在沉床框架四角的塑料桿上，隔網(wǎng)用滌綸繩編制，網(wǎng)孔形狀為邊長(zhǎng)25mm的菱形，圍在沉床上部，能避免水生動(dòng)物對(duì)沉床的破壞。
[0014]與單一植物種植的人工沉床相比，本實(shí)用新型將生物接觸氧化法和人工沉床巧妙結(jié)合，沉床可分為兩部分:沉水植物部分和微生物處理部分。沉水植物對(duì)污染水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽和有機(jī)物都有很好的吸收作用，利用植物光合作用產(chǎn)生氧氣的特點(diǎn)，在沉床上與植物間隔設(shè)置懸掛式的生物掛膜盤(pán)，能形成高效的生物膜。植物的光合作用能增加生物膜周?chē)h(huán)境的溶氧，使得掛膜盤(pán)上的微生物多為好氧型對(duì)污染物有很高的降解能力和速率，而植物根部填料附著的微生物多為厭氧型。這樣沉床上部和下部形成了好氧微生物-沉水植物-厭氧微生物的動(dòng)態(tài)水處理系統(tǒng)，處理速度快，可去除水體中氨氮、磷、有機(jī)物等多種污染物。同時(shí)該沉床懸浮于水面以下可自由升降，對(duì)水質(zhì)濃度、水溫、透明度具有更大的適應(yīng)性；懸浮型沉床針對(duì)性強(qiáng)，可以方便移動(dòng)到需要凈化及生態(tài)修復(fù)水體的水域位置；沉床上部的浮球可進(jìn)行修飾美化，起到景觀欣賞的作用，實(shí)現(xiàn)了治理水域和美化環(huán)境的雙重效果。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型剖面圖。
[0016]圖2是本實(shí)用新型立體結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖1中:1、浮球；2、沉床框架；3、植物種植框；4、沉水植物；5、填料；6、生物掛膜
盤(pán)；7、隔網(wǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式:
[0019]如圖1所示本實(shí)用新型一種植物與微生物組合式生態(tài)沉床，包括:1、浮球，2、沉床框架，3、植物種植框，4、沉水植物，5、填料，6、生物掛膜盤(pán)，7、隔網(wǎng)。其特征在于:將生物接觸氧化法和人工沉床相結(jié)合，在沉床上與植物種植框間隔布置有懸掛式的若干生物掛膜盤(pán)。
[0020]該沉床工作特點(diǎn)是懸浮于水面下，可用于深度1.2m以上的富營(yíng)養(yǎng)化污染水體的生態(tài)修復(fù)。沉床可分為兩部分:沉水植物部分和微生物處理部分。沉水植物對(duì)污染水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽和有機(jī)物都有較好的吸收作用，并且具有生長(zhǎng)周期短、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。沉水植物光合作用使水體溶氧增加，有利于水體中微生物對(duì)污染物的降解，促進(jìn)水體自凈作用。本實(shí)用新型正是利用沉水植物光合作用產(chǎn)生氧氣的特點(diǎn)，在沉床上與植物間隔設(shè)置懸掛式的生物掛膜盤(pán)形成高效的生物膜。由于沉水植物光合作用，沉床的上部和下部就分為好氧區(qū)和厭氧區(qū)，上部環(huán)境中含有較高的溶解氧，分布于沉水植物周?chē)膾炷けP(pán)上的微生物多為好氧型；而沉床下部植物種植框內(nèi)的填料上附著的微生物多為厭氧型。厭氧區(qū)微生物分解有機(jī)污染物所產(chǎn)生的NH3、CH4, CO2、氨基酸分子等一部分被沉水植物根系吸收，另一部分透過(guò)穿孔進(jìn)入沉床上部的好氧區(qū)，被好氧型細(xì)菌氧化分解為N2XO2等排出水體。因此，該沉床通過(guò)沉水植物、上部好氧微生物和下部厭氧微生物的協(xié)同作用，可形成高效的水環(huán)境生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)，能去除水體中的多種有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物質(zhì)，適應(yīng)性極廣。
【權(quán)利要求】
1.一種植物與微生物組合式生態(tài)沉床，包括浮球(I)、沉床框架(2)、植物種植框(3)、沉水植物(4)、填料(5)、生物掛膜盤(pán)(6)、隔網(wǎng)(7)，其特征在于:所述浮球(I)用塑料繩與沉床框架(2)底部相連接，所述植物種植框(3)內(nèi)種植有沉水植物(4)，底部裝有填料(5)，相鄰種植框之間有懸掛式的若干生物掛膜盤(pán)(6)，所述生物掛膜盤(pán)(6)串連在硬質(zhì)塑料桿上，生態(tài)沉床外以隔網(wǎng)(7)圍隔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物與微生物組合式生態(tài)沉床，其特征是浮球(I)為直徑250mm的泡沫球，漂浮于水面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物與微生物組合式生態(tài)沉床，其特征是沉床框架(2)由底板和四角豎立高1200mm的硬質(zhì)塑料桿組成，底板采用輕質(zhì)塑料材料制成，規(guī)格為1100mm*1100mm*50mm,板上密布穿孔，穿孔直徑8mm,間距20mm,可供水、氣等物質(zhì)通過(guò)；底板上另有圓形的孔洞，用于放置植物種植框(3)，孔洞直徑150mm，相鄰孔洞邊緣距離IOOmm0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物與微生物組合式生態(tài)沉床,其特征是植物種植框(3)為上直徑150mm，下直徑120mm的圓臺(tái)形帶孔洞的塑料筐體，框內(nèi)種植的沉水植物(4)為菹草、狐尾藻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物與微生物組合式生態(tài)沉床，其特征是填料(5)為粒徑2-5mm陶?；蛞?guī)格為外徑25mm,高25mm,厚1.0mm的球形塑料填料,填料放置于植物種植框(3)內(nèi)，上層覆蓋小石子用以固定填料和植物根系。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物與微生物組合式生態(tài)沉床，其特征是生物掛膜盤(pán)(6)用硬質(zhì)塑料細(xì)桿串起并與植物間隔布置，塑料桿總高度為1000mm，頂端之間以塑料繩相互連接，生物掛膜盤(pán)直徑為50mm，上下兩掛膜盤(pán)間距100mm，掛膜盤(pán)沿外圈均勻附有密集的軟性人造纖維束，纖維束長(zhǎng)30mm，均由直徑0.15mm纖維絲組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物與微生物組合式生態(tài)沉床，其特征是隔網(wǎng)(7)圍隔在沉床的上部，固定于沉床框架四周的塑料桿上，隔網(wǎng)用滌綸繩編制，網(wǎng)孔形狀為邊長(zhǎng)25mm的菱形。
【文檔編號(hào)】C02F3/30GK203668116SQ201320793157
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】尹傳寶, 張翠英, 劉自強(qiáng), 王龍, 張敏, 申云飛 申請(qǐng)人:徐州工程學(xué)院