本發(fā)明涉及一種浮床，特別是一種耐鹽植物生態(tài)浮床及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著中國海水養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，沿海育苗場及養(yǎng)殖場廢水排放量與日俱增，近海水域環(huán)境嚴(yán)重惡化，從而導(dǎo)致了近岸海域生態(tài)系統(tǒng)失衡、赤潮頻發(fā)、病害滋生。海水養(yǎng)殖廢水對環(huán)境的影響，主要來源于營養(yǎng)物污染、代謝產(chǎn)物污染、藥物污染、病原菌污染、殘餌污染和底泥污染等，導(dǎo)致養(yǎng)殖水體及鄰近水域富營養(yǎng)化或水質(zhì)惡化。海水養(yǎng)殖廢水與工業(yè)廢水和生活污水相比，海水養(yǎng)殖廢水具有兩個明顯的特點，即潛在污染物的含量低和水量大，由于海水的鹽度效應(yīng)和海水養(yǎng)殖廢水污染結(jié)構(gòu)的特殊性，增加了養(yǎng)殖廢水的處理難度。海水養(yǎng)殖廢水中的有機(jī)物主要為碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等，可生化性好。

在中國對養(yǎng)殖廢水的處理方法一般有三種。一是物理處理法，即沉淀、過濾和泡沫分離等技術(shù)，這些采用物理處理技術(shù)的設(shè)施具有造價和運行費用低等優(yōu)點，缺點是只能去除水體中的懸浮物，不能去除溶解性污染物，特別是不能去除對魚類等養(yǎng)殖對象有強(qiáng)毒性的氨氮。二是化學(xué)處理法，其中氧化技術(shù)較多應(yīng)用于海水集約化養(yǎng)殖廢水處理，由于臭氧具有氧化能力強(qiáng)，處理后水體中的溶解氧含量高，能快速分解水體中有機(jī)質(zhì)和還原性無機(jī)質(zhì)，殺滅水體中的病毒、細(xì)菌和微藻，無二次污染等優(yōu)點，特別適合海水養(yǎng)殖廢水中污染物特點和處理后的水質(zhì)要求。但臭氧氧化技術(shù)的不足之處是處理成本較高，殘留的臭氧對養(yǎng)殖對象產(chǎn)生一定的毒性作用。三是生物處理法，該技術(shù)利用耐鹽植物和微生物的吸收、代謝作用去除水體中有機(jī)物和氨氮，與物化技術(shù)相比具有投資低、不易產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點，是處理溶解態(tài)污染物最經(jīng)濟(jì)有效的方式。海水養(yǎng)殖廢水中的有機(jī)物主要為碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等，可生化性好，特別適合采用生化處理技術(shù)。

生態(tài)浮床是以水生植物為主體，運用無土栽培技術(shù)原理，以高分子材料或吸附材料等為載體和基質(zhì)，應(yīng)用物種間共生關(guān)系和充分利用水體空間生態(tài)位和營養(yǎng)生態(tài)位的原則，建立高效的人工生態(tài)系統(tǒng)，以削減水體中的污染負(fù)荷。特制的輕型生物載體按不同的設(shè)計要求，拼接、組合、搭建成所需要的面積或幾何形狀，放入受損水體中，將經(jīng)過篩選、馴化后的吸收水中有機(jī)污染物功能較強(qiáng)的水生及耐鹽植物，植入預(yù)制好的漂浮載體種植槽內(nèi)，讓植物在類似無土栽培的環(huán)境下生長，植物根系自然延伸并懸浮于水體中，吸附、吸收水中的氨氮、磷和有機(jī)污染物質(zhì)，為水體中的魚蝦、昆蟲和微生物提供生存和附著的條件，同時釋放出抑制藻類生長的化合物。在植物、動物、昆蟲以及微生物的共同作用下使環(huán)境水質(zhì)得以凈化，達(dá)到修復(fù)和重建水體生態(tài)系統(tǒng)的目的。它一般由五個部分組成，即浮床框架、植物浮床、水下固定裝置、水生植被和培養(yǎng)基質(zhì)?？蚣芸刹捎糜H自然的材料如竹、木條、蘆葦簾、藤條等，植物生長的浮體一般是由高分子輕質(zhì)材料制成，質(zhì)輕耐用，浮床上植物一般選擇各類適宜的、嬉水且耐鹽的陸生植物和濕生植物。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有物化技術(shù)的不足而提供一種提高凈化效果的耐鹽植物生態(tài)浮床及其應(yīng)用。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的一種耐鹽植物生態(tài)浮床，包括浮床本體，在浮床本體上設(shè)置有培養(yǎng)基質(zhì)和耐鹽植物，所述耐鹽植物栽種在培養(yǎng)基質(zhì)中，所述培養(yǎng)基質(zhì)的各組分的重量配比為：火山巖10-25份、沸石10-15份、改性硅藻土10-15份、砂礫3-5份、聚丙烯酰胺1-5份、硫酸鋁1-5份，其中聚丙烯酰胺和硫酸鋁混合后包埋于水凝膠中。所述水凝膠是聚羥乙基丙烯酸甲酯。

所述耐鹽植物為海馬齒，海馬齒不但能夠有效凈化水質(zhì)，修復(fù)受損生境，還能為養(yǎng)殖生物提供棲息空間，改善景觀，并可作為海水蔬菜食用，為海島居民等提供新的蔬菜來源，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

所述改性硅藻土中的各組分重量配比為硅藻土60份、柚子皮15份、活性炭5份、石墨烯10份、聚合氯化鐵2份、硝酸鈰3份、草酸5份。

所述改性硅藻土的制備方法是將柚子皮用蒸餾水洗凈，切碎后在105℃下干燥24h，取出后研磨，過100目篩后取15份放入燒杯中，再加入活性炭5份，混合均勻后放入預(yù)先制備好的由草酸5份制成的2-3mol/l的草酸溶液中，然后依次放入硅藻土60份、石墨烯10份、聚合氯化鐵2份、硝酸鈰3份，經(jīng)過攪拌混合，經(jīng)24小時的常溫反應(yīng)后，送至烘箱中，在105℃中烘干后取出冷卻，研磨至100目，得到改性硅藻土。

所述培養(yǎng)基質(zhì)的各組分的重量配比為：火山巖20份、沸石10份、改性硅藻土10份、砂礫5份、聚丙烯酰胺1份、硫酸鋁1份。

所述培養(yǎng)基質(zhì)的各組分的重量配比為：火山巖15份、沸石15份、改性硅藻土15份、砂礫5份、聚丙烯酰胺3份、硫酸鋁3份。

所述培養(yǎng)基質(zhì)的各組分的重量配比為：火山巖25份、沸石15份、改性硅藻土15份、砂礫5份、聚丙烯酰胺5份、硫酸鋁5份。

上述耐鹽植物生態(tài)浮床可應(yīng)用于海水養(yǎng)殖中廢水的凈化。

尤其是，上述耐鹽植物生態(tài)浮床可應(yīng)用于海水養(yǎng)殖中亞硝酸鹽、氨氮、總氮、cod的吸收。

培養(yǎng)基質(zhì)中的火山巖的表面粗糙多孔，孔隙率大，對污水中的有機(jī)物具有較強(qiáng)的凝聚力，使得更多的有機(jī)物被吸附在微孔結(jié)構(gòu)中。同時火山巖的吸附能力強(qiáng)，更能提高對于水體的凈化效果。另外沸石和砂礫也具有微孔結(jié)構(gòu)，也可以吸附污染物，從而提高水體的凈化作用。

同時聚丙烯酰胺也具有良好的絮凝性，可以降低液體之間的摩擦阻力，在與鋁離子混合時，能夠加強(qiáng)其絮凝能力，一定程度上增大被吸附物質(zhì)的凝聚力，上述其中聚丙烯酰胺和硫酸鋁混合后包埋于水凝膠中。因此可以保證聚丙烯酰胺和硫酸鋁能夠緩慢釋放。其中水凝膠的釋放機(jī)制主要是在水的潤濕下，親水性高分子材料逐漸膨脹，在表面形成稠厚的凝膠屏障，已溶解的藥物緩慢通過凝膠層擴(kuò)散出來。

另外硅藻土是一種硅質(zhì)生物沉積巖，主要化學(xué)成份是sio2，并含有少量的al2o3，p2o5，cao、mgo等，是由硅藻的壁殼組成，壁殼上有多級、大量、有序排列的微孔，表面有大量羧基覆蓋，因而顯弱酸性，在催化領(lǐng)域被稱為固體酸。硅藻土質(zhì)輕、多孔、相對密度小，孔徑分布范圍大，孔隙率高，吸附能力強(qiáng)，能吸附自身重量的1.5～4倍的雜質(zhì)。因此，憑借硅藻土獨特的微孔結(jié)構(gòu)，利用其吸附性能來處理廢水不僅可以降低成本，而且還可以更有效地利用我國豐富的礦產(chǎn)資源。而本專利中，采用石墨烯和聚合氯化鐵對硅藻土進(jìn)行改性，使得改性后的硅藻土對于水體中的污染物的去除率大大提高。當(dāng)石墨烯和聚合氯化鐵分布于硅藻土的表面時，對污水中的有機(jī)物具有較強(qiáng)的凝聚力，使得更多的有機(jī)物被吸附在微孔結(jié)構(gòu)中。同時硝酸鈰的加入則提高了促進(jìn)作用，提高了石墨烯和聚合氯化鐵的活性。另外加入的柚子皮粉末，也是具有較強(qiáng)吸附能力的物質(zhì)，硅藻土和柚子皮粉末兩者相互配合，對污染物去除率有更大的增進(jìn)作用，并且柚子皮粉末能夠吸附污水中的有毒害的重金屬離子。其中活性炭具有一定的除臭能力和吸附能力，對污水氣味上具有一定改善作用。

本發(fā)明得到的一種耐鹽植物生態(tài)浮床，結(jié)合海水養(yǎng)殖廢水的特性，采用的培養(yǎng)基質(zhì)中多屬于多孔狀無機(jī)材料，具有微孔發(fā)達(dá)、機(jī)械強(qiáng)度高、吸附性能好等特點，能高效吸附水體中的有機(jī)物和部分無機(jī)物，且具有較強(qiáng)的微生物親和性，有利于微生物的生長、繁殖，提高微生物的掛膜效率，從而提高水體凈化效果。該耐鹽植物生態(tài)浮床對廢水中的氮、磷、重金屬和有機(jī)污染物等有一定的凈化作用，其中對廢水中亞硝酸鹽、氨氮、總氮、cod的去除效果極佳。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

實施例1：

本實施例提供的一種耐鹽植物生態(tài)浮床，包括浮床本體，在浮床本體上設(shè)置有培養(yǎng)基質(zhì)和耐鹽植物，所述耐鹽植物栽種在培養(yǎng)基質(zhì)中，所述培養(yǎng)基質(zhì)的各組分的重量配比為：火山巖20份、沸石10份、改性硅藻土10份、砂礫5份、聚丙烯酰胺1份、硫酸鋁1份，其中聚丙烯酰胺和硫酸鋁混合后包埋于水凝膠中。所述水凝膠是聚羥乙基丙烯酸甲酯。

所述改性硅藻土中的各組分重量配比為硅藻土60份、柚子皮15份、活性炭5份、石墨烯10份、聚合氯化鐵2份、硝酸鈰3份、草酸5份。

所述改性硅藻土的制備方法是將柚子皮用蒸餾水洗凈，切碎后在105℃下干燥24h，取出后研磨，過100目篩后取15份放入燒杯中，再加入活性炭5份，混合均勻后放入預(yù)先制備好的由草酸5份制成的2-3mol/l的草酸溶液中，然后依次放入硅藻土60份、石墨烯10份、聚合氯化鐵2份、硝酸鈰3份，經(jīng)過攪拌混合，經(jīng)24小時的常溫反應(yīng)后，送至烘箱中，在105℃中烘干后取出冷卻，研磨至100目，得到改性硅藻土。

上述耐鹽植物生態(tài)浮床可應(yīng)用于海水養(yǎng)殖中廢水的凈化。

尤其是，上述耐鹽植物生態(tài)浮床可應(yīng)用于海水養(yǎng)殖中亞硝酸鹽、氨氮、總氮、cod的吸收。

實驗檢測方法如下：將野外采集的海馬齒，首先進(jìn)行無土培養(yǎng)，然后移植到裝有培養(yǎng)基質(zhì)的浮床本體上，接著放入高密度的海水養(yǎng)殖廢水的試驗箱中，通過觀察海馬齒生長情況及檢測水體中ph、亞硝酸鹽、氨氮、總氮、cod等指標(biāo)隨時間的變化規(guī)律，來分析海馬齒對海水養(yǎng)殖廢水的凈化效果及海馬齒的生長狀況。

高密度海水養(yǎng)殖廢水的ph為7.50、cod為150mg/l、氨氮為4.50mg/l、亞硝酸鹽為5.3mg/l、總氮為11.5mg/l左右。采樣地點為象山某生態(tài)養(yǎng)殖有限公司。

ph值檢測用hach便攜式測定儀在現(xiàn)場進(jìn)行測定，以避免水樣因水質(zhì)發(fā)生改變而帶來的測定誤差。

cod采用cod測定儀進(jìn)行檢測，其原理是水體中有機(jī)物在微生物降解的生物化學(xué)過程中，消耗水中溶解氧，用高錳酸鉀法測定培養(yǎng)前后兩者溶解氧含量之差，即為生化需氧量，以氧的含量（mg/l）計。

亞硝酸鹽測定采用重氮-偶氮法測定，其原理是在酸性介質(zhì)中亞硝酸鹽與磺胺進(jìn)行重氮化反應(yīng)，其產(chǎn)物再與鹽酸萘乙二胺偶合生成紅色偶氮染料，于543nm波長測定吸光值。本法適用于海水及河口水中亞硝酸鹽氮的測定。

氨氮濃度采用海洋監(jiān)測規(guī)范gb17378.4-2007中的次溴酸鹽氧化法測定，適用于大洋和近岸海水及河口水中的氨氮的測定，其原理是在堿性介質(zhì)中次溴酸鹽將氨氧化為亞硝酸鹽，然后以重氮-偶氮分光光度法測亞硝酸鹽的總量，扣除原有亞硝酸鹽的濃度，得到氨氮的濃度。

總氮采用海洋調(diào)查規(guī)范gb12763.4-2007中的過硫酸鉀氧化法測定，其原理為海水樣品在堿性和110℃～120℃條件下，用過硫酸鉀氧化，有機(jī)氮化合物被轉(zhuǎn)化為硝酸氮，同時水中的亞硝酸氮、銨態(tài)氮也定量地被氧化為硝酸氮，硝酸氮經(jīng)還原為亞硝酸鹽后與對氨基苯磺酰胺進(jìn)行重氮化反應(yīng)，反應(yīng)物再與1-萘替乙二胺二鹽酸鹽作用，生成深紅色偶氮染料，于543nm波長處進(jìn)行分光光度測定。

本實施例得到的實驗數(shù)據(jù)如下：ph為7，呈中性；亞硝酸鹽、氨氮、總氮、cod的去除率分別為：98%、62%、78%和95%。

實施例2：

本實施例提供的一種耐鹽植物生態(tài)浮床大致與實施例1相同，其主要區(qū)別點在于，本實施例中所述培養(yǎng)基質(zhì)的各組分的重量配比為：火山巖15份、沸石15份、改性硅藻土15份、砂礫5份、聚丙烯酰胺3份、硫酸鋁3份。

本實施例得到的實驗數(shù)據(jù)如下：ph為7，呈中性；亞硝酸鹽、氨氮、總氮、cod的去除率分別為：99%、64%、75%和93%。

實施例3：

本實施例提供的一種耐鹽植物生態(tài)浮床大致與實施例1相同，其主要區(qū)別點在于，所述培養(yǎng)基質(zhì)的各組分的重量配比為：火山巖25份、沸石15份、改性硅藻土15份、砂礫5份、聚丙烯酰胺5份、硫酸鋁5份。

本實施例得到的實驗數(shù)據(jù)如下：ph為7，呈中性；亞硝酸鹽、氨氮、總氮、cod的去除率分別為：98%、68%、72%和92%。