本發(fā)明屬于生態(tài)修復污染水體的水質(zhì)凈化技術領域，本發(fā)明涉及一種立體分區(qū)組分生態(tài)浮床及其應用，主要應用于富營養(yǎng)化湖泊、水源地以及緩流河道的生態(tài)水質(zhì)改善技術。

背景技術：

目前，許多河道、湖泊富營養(yǎng)化，水質(zhì)不斷惡化，水環(huán)境問題越來越受到重視，生態(tài)浮床是根據(jù)自然生態(tài)規(guī)律，結(jié)合現(xiàn)代農(nóng)藝以及環(huán)境治理工程措施，同時融入景觀設計的一種水面人工無土栽培技術。生態(tài)浮床不僅具有強可操作性、高效率、少投資、可實現(xiàn)原位修復和控制污染物等特點，而且具有美化水域的特點，使得該技術取得廣泛的應用。

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種立體分區(qū)組合生態(tài)浮床。

本發(fā)明還要解決的技術問題是提供了立體分區(qū)組合生態(tài)浮床的應用。

本發(fā)明最后要解決的技術問題是通過了一種立體分區(qū)組合生態(tài)浮床處理污水的方法。

本發(fā)明結(jié)合生態(tài)浮床的優(yōu)點，發(fā)明了一種具有生物多樣性的生態(tài)浮床工藝，通過浮床的立體分區(qū)構(gòu)造設計，在浮床中建立以水生植物、水生動物及微生物為主的食物鏈，發(fā)揮生態(tài)凈化功能，同時利用廢棄物絲瓜絡秸稈等富集微生物，廢棄軟殼吸附磷，而且同時利用充氧的方法，更多方位的凈化水體，有利于難降解性污染物的去除及富營養(yǎng)化的褪去，保證水質(zhì)改善效果。

技術方案：為了解決上述問題，本發(fā)明的技術方案是提供了一種立體分區(qū)組合生態(tài)浮床，所述浮床分上層的水生植物層和下層的深度處理層；所述水生植物層由多個浮床拼接板構(gòu)成，每個浮床拼接板上分別安裝種植籃，種植籃中種植水生植物，所述深度處理層從外到內(nèi)分為a處理區(qū)、b處理區(qū)和c處理區(qū)，在深度處理層上方安裝有法蘭橫架，所述a處理區(qū)主要由廢棄軟殼構(gòu)成，廢棄軟殼用懸掛支撐a連接在法蘭a上，所述b處理區(qū)主要由水生動物網(wǎng)籠構(gòu)成，水生動物網(wǎng)籠中有水生動物，水生動物網(wǎng)籠用懸掛支撐b連接在法蘭b上，c處理區(qū)主要由人工介質(zhì)構(gòu)成，人工介質(zhì)通過懸掛支撐c連接在法蘭c上，法蘭a、法蘭b和法蘭c掛立在法蘭橫架上，所述浮床由4個固定桿固定，并在橫向從上往下依次設有1個支架和兩個曝氣裝置，在浮床底部設有底部支撐，所述浮床還連接有太陽能供電系統(tǒng)，所述太陽能供電系統(tǒng)與曝氣裝置相連接。

其中，上述浮床拼接板為底面面積為333mm*333mm的正方體。每個正方體拼接板用連接口連接。

作為優(yōu)選，該浮床拼接板有9個。

其中，上述水生植物為空心菜、水芹或蘆葦中的一種或幾種。

其中，上述種植籃中內(nèi)層設有營養(yǎng)土、最外層設有絲瓜絡秸稈，兩層之間用塑料框相隔。其中營養(yǎng)土給予水生植物營養(yǎng)，幫助水生植物快速成長；絲瓜絡秸稈不僅給土著微生物提供棲息地，而且給土著微生物的脫氮菌群等提供碳源，幫助凈化污染水體。

作為優(yōu)選，每個拼接板含一個直徑為170mm的種植籃。

其中，上述廢棄軟殼為雞蛋殼、貝殼、海虹殼中的一種或幾種組成，用于吸附水體中的含磷元素。

其中，上述水生動物為田螺，通過動物內(nèi)部消化作用即食物鏈的方法將難降解性污染物分解或者轉(zhuǎn)化。

其中，上述所述人工介質(zhì)為組合填料，所述組合填料由聚乙烯和滌綸絲制成；框架為聚乙烯，中間纖維為滌綸絲，滌綸絲規(guī)格為dn80；用于富集水體中的土著微生物，通過物理化學及生物降解作用，達到水質(zhì)凈化目的。

其中，上述太陽能供電系統(tǒng)包括太陽能板、電線、風機、輸出管和曝氣管構(gòu)成，所述太陽能板設置在固定桿上，太陽能板通過電線與風機相連，風機通過輸出管與曝氣管相連，所述曝氣管與曝氣裝置相連。通過調(diào)節(jié)固定桿的高度，達到調(diào)整浮床浮起高度的目的。通過控制支架，底部支撐，穩(wěn)定浮床。在60mm的大管徑曝氣管每隔50mm串聯(lián)25mm的小管徑曝氣管，小管徑曝氣管安裝角為在水平位置上方的30°，曝氣裝置動力由太陽能板提供，由風機引入壓縮空氣，其曝氣將給浮床帶來溶解氧，并且?guī)痈〈菜w按照一定方向的流動。

上述的立體分區(qū)組合生態(tài)浮床在污水處理方面的應用。

一種采用立體分區(qū)組合生態(tài)浮床處理污水的方法，包括以下步驟：將該立體分區(qū)組合生態(tài)浮床放置在污染水體中，打開太陽能供電系統(tǒng)，提供能量，吸收空氣，進入兩個曝氣管裝置，給浮床提供氧氣并讓水流沿一定的方向流動，上層污水進入水生植物層，水生植物層將利用絲瓜絡秸稈富集微生物對污染物進行去除，水生植物根系過濾去除顆粒性污染物和藻類，同時利用水生植物吸收水中氮磷等營養(yǎng)元素，同時，下層污水依次進入a處理區(qū)、b處理區(qū)和c處理區(qū)，a處理區(qū)的廢棄軟殼富集微生物及微小動物并吸附磷元素，b處理區(qū)水生動物通過動物內(nèi)部消化作用即食物鏈的方法將難降解性污染物分解或者轉(zhuǎn)化，c處理區(qū)的人工介質(zhì)富集土著微生物，去除水中污染物。污染水體不管從哪個方向流入，都能經(jīng)過三種不同的處理方式，加深對污水的凈化作用。

有益效果：相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1)本發(fā)明通過構(gòu)建水生經(jīng)濟植物、濾食性水生動物以及廢棄軟殼、人工介質(zhì)四位一體的生態(tài)浮床工藝，可有效凈化水質(zhì)，提高難降解性污染物的去除效率，在凈化水質(zhì)的同時產(chǎn)生部分經(jīng)濟效益。該生態(tài)浮床采用固定桿和橫向支架穩(wěn)固浮床，使浮床漂浮于水面，為浮床提供了可靠的浮力支持，增強了抵抗風浪的能力。

2)本發(fā)明浮床中采用的廢棄軟殼由含鈣量較高的雞蛋殼、貝殼、海虹殼等組成，吸附水體中的含磷元素；采用的人工介質(zhì)可以富集水體中的土著微生物，通過物理化學及生物降解作用，達到水質(zhì)凈化目的。浮床中采用種植籃最內(nèi)層為營養(yǎng)土，最外層為絲瓜絡秸稈，兩層之間用塑料框相隔，每個正方體拼接板用連接口。其中營養(yǎng)土給予水生植物營養(yǎng)，幫助水生植物快速成長；絲瓜絡秸稈不僅給土著微生物提供棲息地，而且給土著微生物的脫氮菌群等提供碳源，幫助凈化污染水體。

3)本發(fā)明結(jié)合了太陽能技術，給浮床充氧提供了新思路，利用太陽能給風機充電，引入壓縮空氣于曝氣裝置中，給浮床提供氧氣并讓水流沿一定的方向流動，利于水體的凈化。

附圖說明

圖1是本發(fā)明生態(tài)浮床正面圖；圖中，1、太陽板2、電線3、電線保護框4、曝氣管5、風機輸出管6、風機7、水芹等水生植物8、固定橫架9、法蘭橫架10、法蘭11、曝氣管裝置12.、廢棄軟殼13、懸掛支撐14、曝氣管裝置15、固定桿16、懸掛支撐17、懸掛支撐18、人工介質(zhì)19、水生動物網(wǎng)籠20、水生植物層21、繩索22、a處理區(qū)23、b處理區(qū)24、c處理區(qū)25、正方體浮床拼接板26、連接口27、pvc板28、底部支撐29、廢棄軟殼層30、水生動物層31、人工介質(zhì)層32、底部固定桿33、種植籃內(nèi)層34、種植籃外層35、種植籃36、小管徑曝氣管37、大管徑曝氣管；

圖2是生態(tài)浮床a-a剖面圖；

圖3是生態(tài)浮床b-b剖面圖；

圖4是生態(tài)浮床頂面圖；

圖5是生態(tài)浮床底層圖；

圖6是種植籃頂面圖；

圖7是種植籃c-c剖面圖。

圖8是曝氣管安裝示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。

實施例1：

如圖1所示，一種立體分區(qū)組合生態(tài)浮床，該浮床是一種修復污染水體的裝置，該立體型生態(tài)浮床分i、ii兩層，i層為水生植物層，該層由9個333mm*333mm正方體浮床拼接板25組成，每個拼接板含一個直徑為170mm的種植籃35，每個種植籃種植水生植物水芹7，種植籃最內(nèi)層為營養(yǎng)土33，最外層為絲瓜絡秸稈34，兩層之間用塑料框相隔，每個正方體拼接板用連接口26連接，ii層為深度處理層：該層分為a、b、c處理區(qū)，a處理區(qū)28為廢棄軟殼12，廢棄軟殼12由含鈣量較高的雞蛋殼、貝殼、海虹殼組成，用懸掛支撐13連接在法蘭a上；b處理區(qū)23為水生動物網(wǎng)籠30，養(yǎng)殖田螺等水生動物，水生動物網(wǎng)籠用懸掛支撐16連接在法蘭b上；c處理區(qū)30為人工介質(zhì)18，該人工介質(zhì)為組合填料，該組合填料由聚乙烯和滌綸絲制成；框架為聚乙烯，中間纖維為滌綸絲，滌綸絲規(guī)格為dn80；通過富集微生物，用于凈化水，人工介質(zhì)同樣用懸掛支撐17連接在法蘭c上，所有法蘭掛立在法蘭橫架9上。整個立體分區(qū)組合生態(tài)浮床是由4個固定桿15固定，在橫向上，設有1個支架8橫向支撐，曝氣管裝置11和曝氣管裝置14，在底部設有底部支撐28，在60mm的大管徑曝氣管37每隔50mm串聯(lián)25mm的小管徑曝氣管36，小管徑曝氣管36安裝角為在水平位置上方的30°，浮床曝氣通過太陽能板1發(fā)電，電線2給風機6輸電，風機6通過風機輸出管5向曝氣管4提供能量，吸收空氣，進入兩個曝氣管裝置，給浮床提供氧氣并讓水流沿一定的方向流動。

整個生態(tài)浮床利用吸附作用、植物作用、微生物作用以及水生動物作用凈化水，以及充氧的作用，達到修復污染水體的作用。

本發(fā)明的裝置放置在污染水體中，上層水通過流動進入水生植物層20，經(jīng)過水生植物根系微環(huán)境的截留、吸附、吸收、降解以去除水中的有機物、氮磷等污染物。同時在水生植物層將利用絲瓜絡秸稈34富集的微生物對污染物進行去除。同時，下層水將依次進入生態(tài)浮床廢棄軟殼層29、水生動物層30、人工介質(zhì)層31、水生動物層30、廢棄軟殼層29。廢棄軟殼層通過懸掛支撐13懸掛裝裹在仿工布袋里的廢棄軟殼，廢棄軟殼12以富集微生物及微小動物對水中污染物進行進一步的生物降解，還能利用自身對磷等元素的吸附左右凈化水。水生動物18籠養(yǎng)田螺等水生動物，通過動物內(nèi)部消化作用即食物鏈的方法將難降解性污染物分解或者轉(zhuǎn)化，幫助凈化水體。人工介質(zhì)18通過富集微生物，利用微生物的作用，凈化水。

本發(fā)明聯(lián)用了水生植物、水生動物、廢棄軟殼三種在凈水中的組合效果；在浮床i層種植水生植物，利用水生植物的根系過濾去除顆粒性污染物和藻類，同時利用水生植物收水中氮磷等營養(yǎng)元素；浮床ii層養(yǎng)殖田螺等水生動物，通過動物內(nèi)部消化作用即食物鏈的方法將難降解性污染物分解或者轉(zhuǎn)化，不僅懸掛廢棄軟殼，利用雞蛋殼、貝殼等含鈣量高的廢棄軟殼吸附磷元素，而且懸人工介質(zhì)，富集土著微生物，去除水中污染物。

實施例2：

與實施例1基本相同，所不同的在于，所述水生植物為空心菜和蘆葦，所述廢棄軟殼為雞蛋殼。

實施例3：

與實施例1基本相同，所不同的在于，所述廢棄軟殼為貝殼。

實施例4

與實施例1基本相同，所不同的在于，所述廢棄軟殼為海虹殼。

實驗例：

采用本發(fā)明的實施例2的生態(tài)浮床進行人工配水的污水處理。

進水參數(shù)設計：采用人工配水的方式，將進水數(shù)據(jù)設置cod：50mg/l；氨氮：7mg/l；有機氮：3mg/l；總磷：1mg/l。

反應器方案設計：實驗水槽為塑料水箱，體積為1.0m×0.8m×0.7m，實驗有效體積為0.4m³，即400l。實驗設置4組：1組和2組設置為本發(fā)明實施例2中的立體浮床裝置，3組和4組設置為正常普通浮床，只種植植物，作為對照實驗組。所選的浮床植物全部為空心菜(高度15-25cm)、蘆葦(高度25-35cm)。

實驗間歇進水周期為16d，平均測樣間隔為2d，每4天進行水樣的更換，記錄每次的原水數(shù)據(jù)和出水結(jié)果數(shù)據(jù)。間歇進水后，實驗進行停留時間為8h的連續(xù)進水實驗，實驗周期為30d，平均測樣間隔為2d。實施例2的立體浮床在間歇進水實驗期間，cod去除率達到68.32％，比正常浮床43.10％高出25％左右，tp去除率達到54.90％，比正常浮床23.52％高出32％左右，tn去除率達到56.40％，比正常浮床21.80％高出35％左右，nh4⁺-n去除率達到76.81％，比正常浮床40.70％高出36％左右。連續(xù)進水30d，cod的去除率達到85％以上，tp去除率達到78％以上，tn去除率達到75％以上，nh4⁺-n去除率達到83％以上。

本發(fā)明實施例1、3、4同樣進行了污水處理，其處理效果同實施例2基本一樣。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。