專利名稱：用于水體面源污染治理的復(fù)合浮島系統(tǒng)構(gòu)建方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本項(xiàng)發(fā)明屬生態(tài)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到水體面源污染的治理。
背景技術(shù)：
污染面源也叫做水污染非點(diǎn)源，是以面積形式分布和排放污染物而造成水體污染的發(fā)生源。坡面徑流帶來的污染物如沉積物、化肥、農(nóng)藥、廢料、致病菌等分散污染源引起的對(duì)水層、湖泊、河岸、大氣等生態(tài)系統(tǒng)的污染，是水體污染的重要來源。隨著國(guó)家對(duì)點(diǎn)源污染治理力度的不斷加強(qiáng)，面源污染以量大面廣為特點(diǎn)已經(jīng)成為嚴(yán)重制約生態(tài)建設(shè)、社會(huì)穩(wěn)定、人居環(huán)境水平提高的“瓶頸”之一，治理面源污染已經(jīng)成為當(dāng)今治理水體污染的重要任務(wù)。
治理面源污染除了提高綠化面積、減少污染物的利用與排放和對(duì)污染物進(jìn)行截留以減少進(jìn)入水體的量外，還要對(duì)已經(jīng)進(jìn)入水體的面源污染物進(jìn)行治理，以減輕水體富營(yíng)養(yǎng)化程度以及水質(zhì)。利用人工浮島種植水生植物來凈化水體是當(dāng)前常用的治理面源污染的措施之一。但是由于普通浮島存在植物更新困難，功能過于單一，不便于管理，植物殘?bào)w容易造成二次污染，凈化效果不明顯等問題一直是困擾人們的難題。

發(fā)明內(nèi)容
(一)本發(fā)明需要解決的問題是①普通浮島凈化能力弱、功能較為單一的問題；②普通浮島一般為固定式，植物直接栽培在浮島上，植物更換較為困難，給管理帶來困難，植物殘?bào)w不便清除，易造成水體二次污染的問題；③普通浮島組裝和拆卸較為困難，運(yùn)行成本高；④普通浮島只有經(jīng)濟(jì)投入沒有經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，如何提高浮島生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益的問題等。
(二)本發(fā)明的具體技術(shù)路線如下本發(fā)明的技術(shù)路線主要包括復(fù)合浮島框架的設(shè)計(jì)及其制作方法、活動(dòng)式栽培筐體的設(shè)計(jì)及其制作方法、無土固體基質(zhì)栽培、復(fù)合浮島網(wǎng)箱體的設(shè)計(jì)及其制作方法、復(fù)合浮島框架體連接與組裝、動(dòng)、植物工具種配置和優(yōu)化等，以達(dá)到提高水體凈化能力，將構(gòu)建的復(fù)合浮島系統(tǒng)應(yīng)用于面源污染水體中來治理水體面源污染，該系統(tǒng)具有更換動(dòng)、植物工具種簡(jiǎn)便、便于管理、降低運(yùn)營(yíng)成本的特點(diǎn)。
具體方法為(1)復(fù)合浮島框架體的設(shè)計(jì)根據(jù)不同水體大小及形狀和便于操作，將復(fù)合浮島框架設(shè)計(jì)成寬度有2個(gè)方格，其長(zhǎng)度的方格數(shù)分別有2、4、6、8四種規(guī)格的框架，幾種規(guī)格框架結(jié)構(gòu)之間可以根據(jù)水體情況進(jìn)行不同形式的組合，以滿足不同水體的需要；復(fù)合浮島框架采用塑料制成中空框架，提高其載重能力；框架體邊框上從兩頂端開始每隔兩各方格處有一個(gè)直徑1.5cm的圓孔，為連接各框架體和用于固定網(wǎng)箱的結(jié)構(gòu)；(2)復(fù)合浮島活動(dòng)栽培筐的設(shè)計(jì)植物栽培筐為方形獨(dú)立筐體，大小略小于與浮島框架空方格，筐底部為網(wǎng)篩結(jié)構(gòu)，并有“井”字形加厚部分增加牢固度，篩孔便于植物根系進(jìn)入水體，提高凈化效率；栽培筐坐放在浮島框架體中的空格內(nèi)，可在岸上把耐性高凈化力強(qiáng)的工具種植物用無土固體基質(zhì)栽培在筐內(nèi)后，將栽培筐坐在浮島框架體中的空格內(nèi)；栽培采用無土固體栽培防止對(duì)水體造成的污染，活動(dòng)式栽培筐便于植物的栽培、管理和更換；(3)復(fù)合浮島網(wǎng)箱的設(shè)計(jì)根據(jù)浮島的大小和形狀制作與浮島相匹配的網(wǎng)箱，網(wǎng)箱網(wǎng)孔大小根據(jù)所放置的濾食性動(dòng)物大小設(shè)定，以動(dòng)物不能逃脫為準(zhǔn)，網(wǎng)箱體位于浮島下部，網(wǎng)箱四周固定在浮島框架體邊框四周，浮島周圍的網(wǎng)箱高出浮島至少30cm，并由插在浮島邊框上的支撐桿支撐；(4)復(fù)合浮島框架體的組裝根據(jù)具體水體大小和形狀將浮島框架體連接成一定的組合形狀；河道水體可將浮島框架體連接成一或兩條長(zhǎng)條狀；湖泊水體可將浮島框架體連接成長(zhǎng)條、或?qū)⑵渚o密連接成實(shí)心的方形、長(zhǎng)方形或由長(zhǎng)條形浮島框架體組合成空心的雙排形、方形或長(zhǎng)方形等形狀；(5)動(dòng)、植物工具種配置浮島栽培筐內(nèi)栽種凈化能力強(qiáng)和景觀效果好的工具種植物，通過植物和共生微生物的作用轉(zhuǎn)化和減少營(yíng)養(yǎng)元素；浮島網(wǎng)箱內(nèi)放置濾食性經(jīng)濟(jì)水生動(dòng)物，控制有機(jī)質(zhì)和藻類；在雙排浮島框架體、空心方形或空心長(zhǎng)方形組合浮島的空間透光部分設(shè)置沉水植物放置架，在放置架上放置沉水植物；通過濾食性動(dòng)物的濾食、水生植物的吸收以及植物根際共生微生物的綜合作用，促進(jìn)污染物的轉(zhuǎn)化、分解和吸收作用，減少水體內(nèi)已有面源污染物，如果結(jié)合控制面源污染物進(jìn)入水體措施效果會(huì)更加明顯；另外，濾食性經(jīng)濟(jì)動(dòng)物貝類和魚類還具有一定的經(jīng)濟(jì)效益；(6)浮島系統(tǒng)的固定與保護(hù)浮島系統(tǒng)完成后在浮島四周用竹竿等柱狀物打入水底基質(zhì)中，將浮島固定在立竿上，如果浮島靠自身浮力能夠飄浮，可用繩索將其固定；如果浮島安裝在流動(dòng)河道內(nèi)，在浮島上游1m-2m處要設(shè)置一道欄護(hù)網(wǎng)，防止異物破壞浮島系統(tǒng)的網(wǎng)片造成濾食性動(dòng)物逃逸。
(三)本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，其顯著性進(jìn)步為本發(fā)明所構(gòu)建的復(fù)合浮島生態(tài)系統(tǒng)通過植物、動(dòng)物和微生物的協(xié)調(diào)作用，具有凈化能力強(qiáng)、系統(tǒng)穩(wěn)定性好、更換植物方便易行、管理方便和凈化效果明顯等特點(diǎn)，并且可以根據(jù)水體形狀和大小進(jìn)行組合，操作靈活方便，克服了普通浮島凈化能力弱、功能較為單一、組裝、拆卸困難、易產(chǎn)生二次污染以及只有投入沒有產(chǎn)出等問題。
四

圖1示2格長(zhǎng)框架體寬2個(gè)方格、長(zhǎng)2個(gè)方格的方形浮島框架體；圖2示4格長(zhǎng)框架體寬2個(gè)方格、長(zhǎng)4個(gè)方格的長(zhǎng)方形浮島框架體；圖3示內(nèi)為空心的浮島框架體的框；圖4示6格長(zhǎng)框架體寬2個(gè)方格、長(zhǎng)6個(gè)方格的長(zhǎng)方形浮島框架體；圖5示8格長(zhǎng)框架體寬2個(gè)方格、長(zhǎng)8個(gè)方格的長(zhǎng)方形浮島框架體；圖6示方形栽培筐，底部為網(wǎng)篩結(jié)構(gòu)，并有“井”字形加厚部分，增加牢固度；圖7示長(zhǎng)方形浮島框架體連接成的長(zhǎng)條狀框體架組合；圖8示浮島框架體連接成的實(shí)心長(zhǎng)方形框架體組合；圖9示島框架體連接成的空心長(zhǎng)方形框架體組合；圖10示長(zhǎng)條狀雙排浮島框架體，兩排中間有空間；圖11示浮島框架體連接成的空心方形框架體組合，浮島間有空間；1浮島框架體邊框上的孔眼，具有連接框架體組合、固定網(wǎng)箱等作用；2浮島框架體邊框，其上有孔；3浮島框架體內(nèi)支持框；
4浮島框架內(nèi)空格，是安裝栽培筐的地方；5栽培筐底部篩孔，植物的根通過篩空進(jìn)入水體；6浮島框架體組合間透光的空間，其空間內(nèi)可以放置沉水植物。
五具體實(shí)施例方式
(1)復(fù)合浮島框架體的設(shè)計(jì)根據(jù)不同水體大小及形狀和便于操作，將復(fù)合浮島框架統(tǒng)一設(shè)計(jì)成寬度為1.8m有2個(gè)方格，每一個(gè)方格為70cm×70cm，框架體的邊框的寬度為15cm，高度為15cm；框架體的框內(nèi)支持框的寬度為10cm，高度為15cm，不同框架體的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)成四種規(guī)格分別為2格長(zhǎng)框架體、4格長(zhǎng)框架體、6格長(zhǎng)框架體和8格長(zhǎng)框架體。各種規(guī)格的框架體間可以進(jìn)行組合，通過框架體邊框上的聯(lián)接孔進(jìn)行固定連接；復(fù)合浮島框架體為密封中空框架，可以提高其載重能力；(2)復(fù)合浮島活動(dòng)栽培筐的設(shè)計(jì)及應(yīng)用將植物栽培筐設(shè)計(jì)成與浮島框架空格配套的活動(dòng)式栽培裝置，栽培筐底部為網(wǎng)篩結(jié)構(gòu)，并有“井”字形加厚部分增加牢固度，篩空便于植物根系進(jìn)入水體，提高凈化效率，具體設(shè)計(jì)為植物栽培筐筐口為正方形，筐的高度(深度)25cm-30cm，栽培筐的外徑尺寸為69.5cm，筐體上口四周有2cm寬的沿；在岸上把耐性高凈化力強(qiáng)的工具種植物用無土固體基質(zhì)栽培在筐內(nèi)后，將栽培筐安裝在浮島框架體中的空格內(nèi)；栽培采用無土固體栽培既固定植物體，又防止土壤營(yíng)養(yǎng)對(duì)水體造成的污染，活動(dòng)式栽培筐便于植物的栽培、管理和更換；(3)復(fù)合浮島網(wǎng)箱的設(shè)計(jì)根據(jù)浮島大小、形狀制作與浮島大小形狀相匹配的網(wǎng)箱，網(wǎng)箱片的網(wǎng)眼尺寸以放置的最小濾食性動(dòng)物不能逃脫為限，網(wǎng)箱的深度根據(jù)水體深度和透光度可在0.6m-2m間調(diào)整；網(wǎng)箱上部邊緣和腰部設(shè)有固定繩，可將網(wǎng)箱固定在浮島框架的邊框上，當(dāng)需要提升網(wǎng)箱高度時(shí)，用網(wǎng)箱腰部固定繩進(jìn)行固定，腰部固定繩以上網(wǎng)片外翻下垂即可；(4)復(fù)合浮島框架體的組裝將栽有凈化力強(qiáng)景觀好的挺水植物的栽培筐安裝到浮島框架后，根據(jù)具體水體要求將其聯(lián)接成一定的組合形狀，再設(shè)計(jì)安裝與之匹配的網(wǎng)箱置于浮島底部，使浮島四周的網(wǎng)箱高出浮島至少30cm；在河道水體設(shè)置浮島時(shí)，將框架體連接成一或兩條長(zhǎng)條狀；在湖泊水體設(shè)置浮島時(shí)，將框架體連接成長(zhǎng)條、或?qū)⑵渚o密連接成實(shí)心的方形、長(zhǎng)方形或由長(zhǎng)條形浮島框架體組合成空心的雙排形、方形或長(zhǎng)方形等形狀；(5)動(dòng)、植物工具種配置浮島栽培筐內(nèi)栽種凈化能力強(qiáng)和景觀效果好的工具種植物，通過植物和共生微生物的作用轉(zhuǎn)化和減少營(yíng)養(yǎng)元素；浮島網(wǎng)箱內(nèi)放置濾食性經(jīng)濟(jì)水生動(dòng)物，控制有機(jī)質(zhì)和藻類；在雙排浮島框架體、空心方形或空心長(zhǎng)方形組合浮島的空間透光部分設(shè)置水生植物放置架，在放置架上放置沉水植物；通過濾食性動(dòng)物的濾食、水生植物的吸收以及微生物對(duì)污染物的轉(zhuǎn)化和分解等作用減少水體內(nèi)已有面源污染物，結(jié)合控制面源污染物進(jìn)入水體措施，逐漸使水質(zhì)好轉(zhuǎn)，濾食性經(jīng)濟(jì)動(dòng)物還具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式將濾食性水生動(dòng)物蚌、鰱魚等類按照一定的密度投放到浮島網(wǎng)箱內(nèi)，如將中等大小的三角帆等蚌類等按照20只/cm3、二齡鰱魚黃鰱、白鰱2條/cm3，濾食性動(dòng)物可過濾懸浮物質(zhì)、攝食藻類、碎屑、浮游動(dòng)物等，其分泌物有絮凝作用，魚類的活動(dòng)擾動(dòng)水體，可以起到增加氧氣作用；在栽培筐內(nèi)栽種凈化能力強(qiáng)和景觀效果好的工具種植物如狹葉香蒲、美人蕉、黃花鳶尾、傘草、香根草、狐米草等；如果采用雙排浮島框架體，在兩框架體之間的透光部分一定深度的水體內(nèi)(根據(jù)水體透光度定)設(shè)置沉水植物臺(tái)架，放置無土固體基質(zhì)固著的金魚藻、黑藻、馬來眼子菜等；通過水體內(nèi)濾食性動(dòng)物的濾食、水生植物的吸收以及微生物對(duì)污染物的轉(zhuǎn)化和分解作用等，使得水質(zhì)逐漸好轉(zhuǎn)；(6)浮島系統(tǒng)的固定與保護(hù)浮島系統(tǒng)完成后在浮島四周用竹竿等柱狀物打入水底基質(zhì)中，將浮島固定在立竿上，如果浮島靠自身浮力能夠飄浮，可用繩索將其固定；為了保護(hù)浮島運(yùn)行安全，在其上游2m處要設(shè)置欄護(hù)網(wǎng)，防止異物破壞浮島系統(tǒng)的網(wǎng)片。
權(quán)利要求
1.用于水體面源污染治理的復(fù)合浮島系統(tǒng)構(gòu)建方法，其特征是(1)復(fù)合浮島框架體的設(shè)計(jì)根據(jù)不同水體大小及形狀和便于操作，將復(fù)合浮島框架設(shè)計(jì)成寬度有2個(gè)方格，其長(zhǎng)度的方格數(shù)分別有2、4、6、8四種規(guī)格的框架，幾種規(guī)格框架結(jié)構(gòu)之間可以根據(jù)水體情況進(jìn)行不同形式的組合，以滿足不同水體的需要；復(fù)合浮島框架采用塑料制成中空框架，框架體邊框上從兩頂端開始每隔兩各方格處有一個(gè)直徑1.5cm的圓孔；(2)復(fù)合浮島活動(dòng)栽培筐的設(shè)計(jì)植物栽培筐為方形獨(dú)立筐體，大小略小于與浮島框架空方格，筐底部為網(wǎng)篩結(jié)構(gòu)，并有“井”字形加厚部分增加牢固度；栽培筐坐放在浮島框架體中的空格內(nèi)，采用無土固體栽培植物；(3)復(fù)合浮島網(wǎng)箱的設(shè)計(jì)根據(jù)浮島的大小和形狀制作與浮島相匹配的網(wǎng)箱，網(wǎng)箱網(wǎng)孔大小根據(jù)所放置的濾食性動(dòng)物大小設(shè)定，以動(dòng)物不能逃脫為準(zhǔn)，網(wǎng)箱體位于浮島下部，網(wǎng)箱四周固定在浮島框架體邊框四周，浮島周圍的網(wǎng)箱高出浮島至少30cm，并由插在浮島邊框上的支撐桿支撐；(4)復(fù)合浮島框架體的組裝根據(jù)具體水體大小和形狀將浮島框架體連接成一定的組合形狀；(5)動(dòng)、植物工具種配置浮島栽培筐內(nèi)栽種凈化能力強(qiáng)和景觀效果好的工具種植物狹葉香蒲、美人蕉、黃花鳶尾、傘草、香根草、狐米草，浮島網(wǎng)箱內(nèi)放置濾食性經(jīng)濟(jì)水生動(dòng)物蚌和鰱魚，組合浮島的空間透光部分設(shè)置沉水植物；(6)浮島系統(tǒng)的固定與保護(hù)浮島系統(tǒng)完成后在浮島四周用竹竿等柱狀物打入水底基質(zhì)中，將浮島固定在立竿上，在浮島上游1m-2m處要設(shè)置欄護(hù)網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述構(gòu)建的用于水體面源污染治理的復(fù)合浮島系統(tǒng)在治理面源污染水體中的應(yīng)用。
全文摘要
本項(xiàng)發(fā)明屬于生態(tài)工程技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所構(gòu)建的復(fù)合浮島生態(tài)系統(tǒng)以及應(yīng)用于水體面源污染治理，通過植物、動(dòng)物和微生物的協(xié)調(diào)作用，具有凈化能力強(qiáng)、系統(tǒng)穩(wěn)定性好、更換植物方便易行、管理方便和凈化效果明顯等特點(diǎn)，并且可以根據(jù)水體形狀和大小進(jìn)行組合，操作靈活方便，克服了普通浮島凈化能力弱、功能較為單一、組裝、拆卸困難、易產(chǎn)生二次污染以及只有投入沒有產(chǎn)出等問題。
文檔編號(hào)C02F3/32GK101045584SQ20071002062
公開日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日
發(fā)明者欽佩, 王光, 席運(yùn)官, 萬樹文 申請(qǐng)人:南京大學(xué)