水體凈化浮島結(jié)構(gòu)發(fā)明內(nèi)容

水體凈化浮島結(jié)構(gòu)專利目的

《水體凈化浮島結(jié)構(gòu)》所要解決的技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)一種能夠有效提升水體水質(zhì)的浮島結(jié)構(gòu)。

水體凈化浮島結(jié)構(gòu)技術(shù)方案

《水體凈化浮島結(jié)構(gòu)》由至少一個(gè)浮島單體構(gòu)成，所述浮島單體呈楔形并由密度小于水的材質(zhì)制作，所述浮島單體的上表面為斜面，所述的浮島單體上均勻設(shè)有多個(gè)用于種植水生植物的種植孔，所述種植孔豎直設(shè)置將浮島單體上下表面貫通。所述種植孔在中間部位具有彎折結(jié)構(gòu)，且種植孔截面呈正六邊形或正八邊形。所述浮島單體上表面和下表面均覆蓋有一層溶膠層，所述溶膠層是由凝膠法在鋁板表面制備的納米晶二氧化鈦?zhàn)郧鍧嵄∧ぁＫ龈u單體的傾斜角度小于40度。所述浮島單體兩側(cè)設(shè)有用于放置配重塊的網(wǎng)兜，所述網(wǎng)兜通過延長繩與浮島單體連接，且浮島單體兩側(cè)設(shè)有用于固定繩索的固定環(huán)。所述水體凈化浮島結(jié)構(gòu)通過多個(gè)浮島單體并排連接固定，相鄰的浮島單體之間通過至少兩個(gè)連接桿連接，所述連接桿兩端豎直設(shè)有減壓板，所述減壓板上設(shè)有用于固定在固定環(huán)上的繩索。所述浮島單體側(cè)面的豎直端面上設(shè)有光伏板，所述光伏板輸出電能至浮島單體內(nèi)的蓄電池，所述浮島單體內(nèi)設(shè)有加熱環(huán)，所述加熱環(huán)經(jīng)供電線路連接蓄電池，所述供電線路上設(shè)有繼電器，所述繼電器由控制器控制通斷，所述浮島單體上設(shè)有溫度傳感器，所述溫度傳感器輸出溫度信號至控制器。所述加熱環(huán)傾斜設(shè)置，所述加熱環(huán)的傾斜方向和傾斜角度與浮島單體的斜面傾斜方向和角度相同，所述溫度傳感器位于加熱環(huán)的圓形位置。所述浮島單體下部設(shè)有一圈防撞圈，所述防撞圈為截面呈C形的橡膠圈，所述橡膠圈內(nèi)設(shè)有微生物載體，所述防撞圈上均勻分布有通孔。

水體凈化浮島結(jié)構(gòu)改善效果

《水體凈化浮島結(jié)構(gòu)》微生態(tài)生物浮島集群是由水生植物、水生動(dòng)物、微生物及生物載體等組成，增加了生態(tài)系統(tǒng)的多樣性、復(fù)雜性，使微生態(tài)生物浮島集群組成的系統(tǒng)更加穩(wěn)定，可以適用于不同的湖泊河流，不同的水流、溫度、風(fēng)速、水體波動(dòng)，增大其適用范圍。

水體富營養(yǎng)化是全球性的水環(huán)境問題，截至2016年4月，中國有湖泊2700余個(gè)，總面積達(dá)9.1萬平方千米。根據(jù)調(diào)查資料和全球評價(jià)湖泊富營養(yǎng)化指標(biāo)，中國比較典型的37個(gè)主要湖泊中，中營養(yǎng)型和中一富營養(yǎng)型的占55.8％，富營養(yǎng)型的占14.7％，重富營養(yǎng)型的占8.8％。中國90％以上的水域污染是因水體中的N、P含量過高而引起的富營養(yǎng)化造成的，而N、P則是植物生長最基本的必需營養(yǎng)元素。生態(tài)浮島技術(shù)是以可漂浮材料為基質(zhì)或載體，將高等水生植物或陸生植物栽植到富營養(yǎng)化水域中，通過植物的根系吸收或吸附作用，削減水體中的氮、磷及有機(jī)污染物質(zhì)，從而凈化水質(zhì)的生物防治法，同時(shí)通過收獲植物的方法將水體中的富營養(yǎng)物質(zhì)搬離水體，改善水質(zhì)，創(chuàng)造良好的水環(huán)境。截至2016年4月，一些文獻(xiàn)中出現(xiàn)的“生態(tài)浮島”、“人工浮島”、“人工生物浮床”、“生物浮床”、“浮床無土栽培”等均為相同或類似的概念。但是這類浮島在實(shí)施使用時(shí)，效果欠佳，難以達(dá)到預(yù)期效果。

圖1為浮島結(jié)構(gòu)示意圖；

上述圖中的標(biāo)記均為：1、浮島單體；2、種植孔。

《水體凈化浮島結(jié)構(gòu)》涉及水處理領(lǐng)域。

1.《水體凈化浮島結(jié)構(gòu)》特征在于：由至少一個(gè)浮島單體構(gòu)成，所述浮島 單體呈楔形并由密度小于水的材質(zhì)制作，所述浮島單體的上表面為斜面，所述 的浮島單體上均勻設(shè)有多個(gè)用于種植水生植物的種植孔，所述種植孔豎直設(shè)置 將浮島單體上下表面貫通。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體凈化浮島結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述種植孔在 中間部位具有彎折結(jié)構(gòu)，且種植孔截面呈正六邊形或正八邊形。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水體凈化浮島結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述浮島 單體上表面和下表面均覆蓋有一層溶膠層，所述溶膠層是由凝膠法在鋁板表面 制備的納米晶二氧化鈦?zhàn)郧鍧嵄∧ぁ?

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水體凈化浮島結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述浮島單體 的傾斜角度小于40度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的水體凈化浮島結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述 浮島單體兩側(cè)設(shè)有用于放置配重塊的網(wǎng)兜，所述網(wǎng)兜通過延長繩與浮島單體連 接，且浮島單體兩側(cè)設(shè)有用于固定繩索的固定環(huán)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水體凈化浮島結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述水體凈化 浮島結(jié)構(gòu)通過多個(gè)浮島單體并排連接固定，相鄰的浮島單體之間通過至少兩個(gè) 連接桿連接，所述連接桿兩端豎直設(shè)有減壓板，所述減壓板上設(shè)有用于固定在 固定環(huán)上的繩索。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的水體凈化浮島結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述浮島 單體側(cè)面的豎直端面上設(shè)有光伏板，所述光伏板輸出電能至浮島單體內(nèi)的蓄電 池，所述浮島單體內(nèi)設(shè)有加熱環(huán)，所述加熱環(huán)經(jīng)供電線路連接蓄電池，所述供 電線路上設(shè)有繼電器，所述繼電器由控制器控制通斷，所述浮島單體上設(shè)有溫 度傳感器，所述溫度傳感器輸出溫度信號至控制器。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水體凈化浮島結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述加熱環(huán)傾 斜設(shè)置，所述加熱環(huán)的傾斜方向和傾斜角度與浮島單體的斜面傾斜方向和角度 相同，所述溫度傳感器位于加熱環(huán)的圓形位置。

9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的水體凈化浮島結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述浮島 單體下部設(shè)有一圈防撞圈，所述防撞圈為截面呈C形的橡膠圈，所述橡膠圈內(nèi) 設(shè)有微生物載體，所述防撞圈上均勻分布有通孔。

《水體凈化浮島結(jié)構(gòu)》由至少一個(gè)浮島單體1構(gòu)成，浮島單體1可以單獨(dú)一個(gè)用于小面積水域，也可以相互連接構(gòu)成體積較大的浮島群，用作大面積水域。浮島集群采用動(dòng)物、植物、微生物相結(jié)合的方法，增加了生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜多樣性，形成了更加穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。浮島單體1呈楔形并由密度小于水的材質(zhì)制作，浮島單體1的上表面為斜面，浮島單體1上均勻設(shè)有多個(gè)用于種植水生植物的種植孔2，種植孔2豎直設(shè)置將浮島單體1上下表面貫通，可以用作種植水生植物，將經(jīng)過篩選、馴化的吸收水中有機(jī)污染物能力較強(qiáng)的水生或陸生植物，植入預(yù)制好的漂浮載體種植孔2內(nèi)，還可選取高度不同的植物，營造一種具有層次感的水上園林景觀。上表面的斜面可以供兩棲動(dòng)物在浮島單體1上棲息，浮島單體1的傾斜角度小于40度，保證地表水體中的水陸兩棲動(dòng)物在進(jìn)出微生態(tài)生物浮島集群的無障礙進(jìn)出，提供一個(gè)人工的自然棲息環(huán)境，在動(dòng)物、植物、微生物的吸收、攝食、吸附、分解作用下，使得水體污染得以修復(fù)。

生態(tài)浮島動(dòng)植物微生物的要求：

（1）選擇的植物應(yīng)為適宜水系水質(zhì)條件生長的多年生水生植物；

（2）以耐污抗污、且具有較強(qiáng)的治污凈化潛能的植物為主；

（3）根系發(fā)達(dá)、根莖分蘗繁殖能力強(qiáng)，即個(gè)體分株快；

（4）植物生長快、生物量大；

（5）滿足景觀空間形態(tài)的需求，綜合岸線景觀和湖面倒影、水面植物進(jìn)行適當(dāng)?shù)木坝^組織。植物的選擇、種植密度及群落配置對凈化效果有很重要的影響。一般選擇種植:美人蕉、旱傘草、香蒲、菖蒲、千屈菜、粉綠狐尾藻、黃菖蒲等；

（6）選取的微生物要能夠與選取的植物共生；

（7）選取的動(dòng)物要為兩棲動(dòng)物，并且確保選取的動(dòng)物可以在生態(tài)浮島中生存且不能對生態(tài)浮島中的植物或其他東西造成嚴(yán)重?fù)p害。

植物成活后根系自然延伸并懸浮于水體中，不僅能夠吸收利用水中富余的氮磷元素，而且能夠通過光合作用及其他方式增加水中溶解氧，還為水中的魚蝦、微生物提供生長和附著的條件。浮島單體1上表面和下表面均覆蓋有一層溶膠層，溶膠層是由凝膠法在鋁板表面制備的納米晶二氧化鈦?zhàn)郧鍧嵄∧?。溶膠層供一些昆蟲，青蛙，田螺等動(dòng)物棲息，可在水面形成一個(gè)小型的生態(tài)系統(tǒng)。種植孔2在中間部位具有彎折結(jié)構(gòu)，且種植孔2截面呈正六邊形或正八邊形，可以增加初期對于培植移栽水生植物時(shí)，其能夠很方便的附著在種植孔2內(nèi)，不會(huì)發(fā)生下沉、歪斜，提高栽種的成功率和成活率，此外彎折結(jié)構(gòu)在種植成功后，水生植物能夠更好的與浮島單體1構(gòu)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，整株植物鑲嵌在種植孔2內(nèi)。為了方便在水體中固定浮島，在浮島單體1兩側(cè)設(shè)有用于放置配重塊的網(wǎng)兜，網(wǎng)兜內(nèi)可以放置類似石塊的配重物，網(wǎng)兜通過延長繩與浮島單體1連接，可以根據(jù)固定區(qū)域的水深，調(diào)節(jié)延長繩的長度，同時(shí)浮島單體1兩側(cè)設(shè)有用于固定繩索的固定環(huán)，方便浮島單體1之間的連接固定。浮島集群通過多個(gè)浮島單體1并排連接固定，相鄰的浮島單體1之間通過至少兩個(gè)連接桿連接，連接桿兩端豎直設(shè)有減壓板，減壓板上設(shè)有用于固定在固定環(huán)上的繩索，軟硬結(jié)合的連接方式，可以有效的避免浮島單體1之間的撞擊，同時(shí)也能降低水浪對浮島單體1的影響，由于減壓板可以減小撞擊在浮島單體1上的壓力，避免浮島單體1被撞擊損壞，而繩索的軟連接，可以使浮島單元隨水浪晃動(dòng)，降低水浪對浮島單體1的影響，同時(shí)繩索使得連接桿下垂，避免撞擊過程中，減壓板與固定環(huán)發(fā)生干涉。

為進(jìn)一步提高防撞效果，浮島單體1下部設(shè)有一圈防撞圈，防撞圈為截面呈C形的橡膠圈，橡膠圈內(nèi)設(shè)有微生物載體，防撞圈上均勻分布有通，具有防撞功能的同時(shí)，還構(gòu)成了一個(gè)環(huán)形的微生物結(jié)構(gòu)，將水生植物、水生動(dòng)物、微生物及生物載體等有效結(jié)合。針對一些特殊環(huán)境，浮島單體1可以具備加熱功能，為植物、動(dòng)物、微生物提供一個(gè)更好良好的生長和棲息環(huán)境，即可以在浮島單體1側(cè)面的豎直端面上設(shè)有光伏板，光伏板輸出電能至浮島單體1內(nèi)的蓄電池，通過電能發(fā)熱，節(jié)能環(huán)保，浮島單體1內(nèi)設(shè)有加熱環(huán)，，加熱環(huán)能夠使得加熱更加均勻，加熱環(huán)經(jīng)供電線路連接蓄電池，供電線路上設(shè)有繼電器，繼電器由控制器控制通斷，浮島單體1上設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器輸出溫度信號至控制器，這樣可以通過控制器智能控制加熱時(shí)機(jī)，保證浮島單體1處于一個(gè)合適的恒溫環(huán)境。為了使加熱更加均勻，加熱環(huán)傾斜設(shè)置，且加熱環(huán)的傾斜方向和傾斜角度與浮島單體1的斜面傾斜方向和角度相同，同時(shí)溫度傳感器位于加熱環(huán)的圓形位置，能夠更加精準(zhǔn)的采集到溫度數(shù)據(jù)。

2020年7月17日，《水體凈化浮島結(jié)構(gòu)》獲得安徽省第七屆專利獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)。 2100433B

水體污染物是指進(jìn)入水體后使水體的正常組成和性質(zhì)發(fā)生直接或間接有害與人類的變化的物質(zhì)。這種物質(zhì)有的是人類活動(dòng)產(chǎn)生的，也有天然的。是否成為水體污染物，主要是其進(jìn)入后是否對人類產(chǎn)生危害。有的物質(zhì)進(jìn)入水體后通過化學(xué)反應(yīng)、物理和生物作用會(huì)轉(zhuǎn)變成新的危害更大的污染物質(zhì)，也可能降解成無害的物質(zhì)。常見的水體污染物的種類有 ：

（1）酸、堿、鹽等無機(jī)物污染及危害

水體中酸、堿、鹽等無機(jī)物的污染，主要來自冶金、化學(xué)纖維、造紙、印染、煉油、農(nóng)藥等工業(yè)廢水及酸雨。水體的pH小于6.5或大于8.5時(shí)，都會(huì)使水生生物受到不良影響，嚴(yán)重時(shí)造成魚蝦絕跡。水體含鹽量增高，影響工農(nóng)業(yè)及生活用水的水質(zhì)，用其灌溉農(nóng)田會(huì)使土地鹽堿化。

（2）重金屬污染及危害

污染水體的重金屬有：汞、鎘、鉛、鉻、釩、鈷、鋇等。其中汞的毒性最大，鎘、鉛、鉻也有較大毒性。重金屬在工廠、礦山生產(chǎn)過程中隨廢水排出，進(jìn)入水體后不能被微生物降解，經(jīng)食物鏈的富集作用，能逐級在較高生物體內(nèi)千百倍地增加含量，最終進(jìn)入人體。

（3）耗氧物質(zhì)污染及危害

生活污水、食品加工和造紙等工業(yè)廢水，含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂、木質(zhì)素等有機(jī)物質(zhì)。這些物質(zhì)懸浮或溶解于污水中，經(jīng)微生物的生物化學(xué)作用而分解。在分解過程中要消耗氧氣，因而被稱為耗氧污染物。這類污染物造成水中溶解氧減少，影響魚類和其他水生生物的生長。水中溶解氧耗盡后，有機(jī)物將進(jìn)行厭氧分解，產(chǎn)生H2S、NH3和一些有難聞氣味的有機(jī)物，使水質(zhì)進(jìn)一步惡化。

（4）植物營養(yǎng)物質(zhì)污染及危害

生活污水和某些工業(yè)廢水中，經(jīng)常含有一定量的氮和磷等植物營養(yǎng)物質(zhì)；施用磷肥、氮肥的農(nóng)田水中，常含有磷和氮；含洗滌劑的污水中也有不少的磷。水體中過量的磷和氮，為水中微生物和藻類提供了營養(yǎng)，使得藍(lán)綠藻和紅藻迅速生長，它們的繁殖、生長、腐敗，引起水中氧氣大量減少導(dǎo)致魚蝦等水生生物死亡、水質(zhì)惡化。這種由于水體中植物營養(yǎng)物質(zhì)過多蓄積而引起的污染，叫做水體的“富營養(yǎng)化”。這種現(xiàn)象在海灣出現(xiàn)叫做“赤潮”。

環(huán)境水體，即“受納水體”。

水體美是風(fēng)景美的主體應(yīng)是水或變體，包括江河、湖泊、海洋、冰川、雪山及涌泉等。中國古代就重視水體的欣賞利用，認(rèn)為智者樂水。水體的流動(dòng)性是最大特點(diǎn)，除了觀賞性外，休閑性、娛樂性及健身性都為其屬性。

水體的動(dòng)態(tài)美吻合于作為時(shí)間藝術(shù)的山水音樂，這便是中國山水文化的特質(zhì)呈現(xiàn)，如古典《流水》。中國水體景觀類型多且質(zhì)量好，亦系受中國大地構(gòu)造作用所致，成景作用亦受地形走勢的控制，故多呈從西向東分布的不同序列。