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。隨著國家對點源污染治理力度的不斷加強，面源污染以量大面廣為特點已經(jīng)成為嚴重制約生態(tài)建設(shè)、社會穩(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污染物進行截留以減少進入水體的量外，還要對已經(jīng)進入水體的面源污染物進行治理，以減輕水體富營養(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，植物殘體容易造成二次污染，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，植物殘體不便清除，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，運行成本高；④普通浮島只有經(jīng)濟投入沒有經(jīng)濟產(chǎn)出，如何提高浮島生態(tài)效益和經(jīng)濟效益的問題等。
(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)計及其制作方法、活動式栽培筐體的設(shè)計及其制作方法、無土固體基質(zhì)栽培、復(fù)合浮島網(wǎng)箱體的設(shè)計及其制作方法、復(fù)合浮島框架體連接與組裝、動、植物工具種配置和優(yōu)化等，以達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、植物工具種簡便、便于管理、降低運營成本的特點。
具體方法為(1)復(fù)合浮島框架體的設(shè)計根據(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)計成寬度有2個方格，其長度的方格數(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)合浮島活動栽培筐的設(shè)計植物栽培筐為方形獨立筐體，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水體造成的污染，活動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)所放置的濾食性動物大小設(shè)定，以動物不能逃脫為準，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條狀；湖泊水體可將浮島框架體連接成長條、或?qū)⑵渚o密連接成實心的方形、長方形或由長條形浮島框架體組合成空心的雙排形、方形或長方形等形狀；(5)動、植物工具種配置浮島栽培筐內(nèi)栽種凈化能力強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)化和減少營養(yǎng)元素；浮島網(wǎng)箱內(nèi)放置濾食性經(jīng)濟水生動物，控制有機質(zhì)和藻類；在雙排浮島框架體、空心方形或空心長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入水體措施效果會更加明顯；另外，濾食性經(jīng)濟動物貝類和魚類還具有一定的經(jīng)濟效益；(6)浮島系統(tǒng)的固定與保護浮島系統(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河道內(nèi)，在浮島上游1m-2m處要設(shè)置一道欄護網(wǎng)，防止異物破壞浮島系統(tǒng)的網(wǎng)片造成濾食性動物逃逸。
(三)本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，其顯著性進步為本發(fā)明所構(gòu)建的復(fù)合浮島生態(tài)系統(tǒng)通過植物、動物和微生物的協(xié)調(diào)作用，具有凈化能力強、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，并且可以根據(jù)水體形狀和大小進行組合，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格長框架體寬2個方格、長2個方格的方形浮島框架體；圖2示4格長框架體寬2個方格、長4個方格的長方形浮島框架體；圖3示內(nèi)為空心的浮島框架體的框；圖4示6格長框架體寬2個方格、長6個方格的長方形浮島框架體；圖5示8格長框架體寬2個方格、長8個方格的長方形浮島框架體；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示長方形浮島框架體連接成的長條狀框體架組合；圖8示浮島框架體連接成的實心長方形框架體組合；圖9示島框架體連接成的空心長方形框架體組合；圖10示長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。
五具體實施例方式
(1)復(fù)合浮島框架體的設(shè)計根據(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)計成寬度為1.8m有2個方格，每一個方格為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，不同框架體的長度設(shè)計成四種規(guī)格分別為2格長框架體、4格長框架體、6格長框架體和8格長框架體。各種規(guī)格的框架體間可以進行組合，通過框架體邊框上的聯(lián)接孔進行固定連接；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)合浮島活動栽培筐的設(shè)計及應(yīng)用將植物栽培筐設(shè)計成與浮島框架空格配套的活動式栽培裝置，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入水體，提高凈化效率，具體設(shè)計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，又防止土壤營養(yǎng)對水體造成的污染，活動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，當需要提升網(wǎng)箱高度時，用網(wǎng)箱腰部固定繩進行固定，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，將框架體連接成一或兩條長條狀；在湖泊水體設(shè)置浮島時，將框架體連接成長條、或?qū)⑵渚o密連接成實心的方形、長方形或由長條形浮島框架體組合成空心的雙排形、方形或長方形等形狀；(5)動、植物工具種配置浮島栽培筐內(nèi)栽種凈化能力強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)化和減少營養(yǎng)元素；浮島網(wǎng)箱內(nèi)放置濾食性經(jīng)濟水生動物，控制有機質(zhì)和藻類；在雙排浮島框架體、空心方形或空心長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；通過濾食性動物的濾食、水生植物的吸收以及微生物對污染物的轉(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入水體措施，逐漸使水質(zhì)好轉(zhuǎn)，濾食性經(jīng)濟動物還具有一定的經(jīng)濟效益。
具體實施例方式將濾食性水生動物蚌、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，濾食性動物可過濾懸浮物質(zhì)、攝食藻類、碎屑、浮游動物等，其分泌物有絮凝作用，魚類的活動擾動水體，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)濾食性動物的濾食、水生植物的吸收以及微生物對污染物的轉(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；為了保護浮島運行安全，在其上游2m處要設(shè)置欄護網(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)計成寬度有2個方格，其長度的方格數(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直徑1.5cm的圓孔；(2)復(fù)合浮島活動栽培筐的設(shè)計植物栽培筐為方形獨立筐體，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)所放置的濾食性動物大小設(shè)定，以動物不能逃脫為準，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、植物工具種配置浮島栽培筐內(nèi)栽種凈化能力強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)濟水生動物蚌和鰱魚，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、動物和微生物的協(xié)調(diào)作用，具有凈化能力強、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，并且可以根據(jù)水體形狀和大小進行組合，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C02F3/32GK101045584SQ20071002062
公開日2007年10月3日 申請日期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, 席運官, 萬樹文 申請人:南京大學(xué)