一種太陽(yáng)能曝氣水葫蘆生態(tài)浮島及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種太陽(yáng)能曝氣水葫蘆生態(tài)浮島及其使用方法，選用去污能力強(qiáng)的水生植物—水葫蘆，作為浮島植物構(gòu)建水葫蘆生態(tài)浮島；以曝氣設(shè)備為生態(tài)浮島供氧，避免因水葫蘆呼吸作用過(guò)度耗氧造成水體缺氧；采用綠色能源-太陽(yáng)能為曝氣泵供能，無(wú)須外接電線，方便移動(dòng)到污染最嚴(yán)重的地方；采用輕質(zhì)多孔懸浮陶粒作為微生物載體，在曝氣條件下，好氧菌群在生物載體上大量繁殖，避免了伴隨厭氧分解而來(lái)的黑臭現(xiàn)象；特殊的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)方便實(shí)現(xiàn)水葫蘆根與莖葉分離，莖葉資源化利用，根無(wú)害化處理，可以避免水葫蘆的二次污染問(wèn)題。除了凈化水質(zhì)的作用，本發(fā)明兼具景觀美化的功能。
【專利說(shuō)明】一種太陽(yáng)能曝氣水葫蘆生態(tài)淳島及其使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水體生態(tài)修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種太陽(yáng)能曝氣水葫蘆生態(tài)浮島及 其使用方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前我國(guó)不少江河湖泊等水體污染嚴(yán)重，生態(tài)修復(fù)技術(shù)是當(dāng)今水體治理的的主要 發(fā)展方向，應(yīng)用在全國(guó)各大小城市的河道、湖泊環(huán)境治理工程中。生物浮島技術(shù)是生態(tài)修復(fù) 技術(shù)的一個(gè)重要手段。人工生物浮島是一種經(jīng)過(guò)人工設(shè)計(jì)建造、漂浮于水面上，供動(dòng)植物和 微生物生長(zhǎng)、繁衍、棲息的生物生態(tài)設(shè)施。利用水生植物、動(dòng)物、昆蟲(chóng)以及微生物在自然水環(huán) 境中的吸收、攝食、消化、分解等一系列生物、化學(xué)功能，實(shí)現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)水體的生態(tài)治理的。是 一種既具有污水治理功能，又兼?zhèn)鋱@林水景觀效果的多功能的實(shí)用生態(tài)設(shè)施。
[0003] 國(guó)內(nèi)已有生物浮島的專利申請(qǐng)，例如，中國(guó)專利200520045624. 1公開(kāi)了"竹筒生 物浮島裝置"。生物浮島選擇的植物以耐污抗污、且具有較強(qiáng)的治污凈化潛能的植物為主。 水葫蘆去污效果極佳，故也被用于生物浮島，例如中國(guó)專利200720058659. 8公開(kāi)了 "一種 用于治理河道污染的水葫蘆種植架"。但是水葫蘆生長(zhǎng)迅速，晚上呼吸作用很強(qiáng)烈，消耗 大量氧氣，導(dǎo)致水中浮游類動(dòng)物缺氧致死，引起水體生態(tài)破壞，該實(shí)用新型專利（申請(qǐng)?zhí)?200720058659. 8)未能提出解決該問(wèn)題的方法。此外，水葫蘆浮島面臨后續(xù)處理問(wèn)題，由于 其生長(zhǎng)很快，必須進(jìn)行定期收割，并實(shí)現(xiàn)資源化利用。水葫蘆資源化還需要解決的問(wèn)題是： 水葫蘆的根部富集污染物的能力很強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)資源化利用，必須將根部與莖部分離，這也是中 國(guó)專利申請(qǐng)200720058659. 8所沒(méi)有解決的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能曝氣水葫蘆生態(tài)浮島及其使用方法，生態(tài)浮島由竹子作為 主要材料制成的，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的，加強(qiáng)凈化和生態(tài)修復(fù)功能的水葫蘆生態(tài)浮島。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案：
[0006] -種太陽(yáng)能曝氣水葫蘆生態(tài)浮島，包括竹筒框架、用于固定水葫蘆的竹條網(wǎng)格、竹 籃、太陽(yáng)能電池板、輕質(zhì)多孔懸浮陶粒、漂浮板、曝氣泵和曝氣頭；其中竹條網(wǎng)格編織于竹筒 框架底部的矩形底面上，竹籃通過(guò)鐵絲懸掛于竹筒框架的矩形底面下方，太陽(yáng)能電池板鑲 嵌固定于竹筒框架頂端的兩個(gè)斜面內(nèi)，輕質(zhì)多孔懸浮陶粒置于竹籃中，漂浮板分別由鐵絲 對(duì)稱固定于竹筒框架的矩形底面的任意兩條對(duì)邊上，曝氣頭通過(guò)通氣管與曝氣泵相連接， 且通過(guò)繩子懸掛放置于竹筒框架的矩形底面下方。
[0007] 優(yōu)選地，所述竹筒框架包括一個(gè)矩形底面和兩個(gè)三角形立面；所述矩形底面由四 根竹筒首尾連接固定形成一個(gè)平面的矩形，矩形兩對(duì)對(duì)角再分別由竹筒固定相連，形成穩(wěn) 定的三角結(jié)構(gòu)；所述三角形立面由矩形底面的一條短邊與另外兩根竹筒首尾連接形成，其 中短邊作為三角形的底邊，另外兩根竹筒作為腰，所述三角形立面所在的平面與矩形底面 所在的平面垂直，兩個(gè)三角形立面的頂點(diǎn)由一根竹筒連接，形成兩個(gè)分別與兩個(gè)三角形立 面垂直的斜面，然后再在任意一個(gè)斜面的對(duì)角連接一根竹筒，形成竹筒框架。
[0008] 優(yōu)選地，所述太陽(yáng)能電池板是功率為0. 15kw的小型多功能太陽(yáng)能電池板。
[0009] 優(yōu)選地，竹條網(wǎng)格是由竹條等距分別平行于矩形底面對(duì)角竹筒編織形成，所述間 隔距離為3-5cm。
[0010] 優(yōu)選地，所述竹籃的長(zhǎng)和寬由竹筒框架的矩形底面的長(zhǎng)和寬一致，高為〇. 3? 〇· 6m，所述竹籃無(wú)底。
[0011] 優(yōu)選地，輕質(zhì)多孔懸浮陶粒放置竹籃中；所述竹籃為無(wú)底竹籃。
[0012] 優(yōu)選地，所述漂浮板與矩形底面處在同一個(gè)平面上。
[0013] 優(yōu)選地，曝氣泵的功率大小為小于0. 15kw，固定于漂浮板上。
[0014] 本發(fā)明另一目的的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0015] 太陽(yáng)能曝氣水葫蘆生態(tài)浮島的使用方法，將生態(tài)浮島置于待處理水體中，用繩子 固定于一個(gè)支點(diǎn)，在竹條網(wǎng)格上固定種植水葫蘆，每個(gè)竹條網(wǎng)格種植一株水葫蘆，連接太陽(yáng) 能電池板與曝氣泵的線路，運(yùn)行曝氣泵，3?6天后，拉動(dòng)繩子移到另一塊水域，并固定于一 個(gè)支點(diǎn)，12?15天后，拉動(dòng)繩子移到岸邊，關(guān)閉曝氣泵，并清理曝氣頭，同時(shí)收割并處理水 葫蘆：通過(guò)園藝修枝剪刀沿著竹條網(wǎng)格面裁剪實(shí)現(xiàn)根與莖葉分離，莖葉用于制備生物碳，根 則進(jìn)行無(wú)害化處理。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)歸納如下：
[0017] (1)采用水葫蘆為主題構(gòu)建生態(tài)浮島，利用了水葫蘆強(qiáng)大的去污能力。
[0018] (2)采用曝氣的方式解決水葫蘆夜間呼吸作用耗氧過(guò)多，造成水體嚴(yán)重缺氧的問(wèn) 題。
[0019] (3)采用綠色能源-太陽(yáng)能為曝氣泵的供能；無(wú)須外接電線，方便移動(dòng)到最需要的 水體。
[0020] (4)方便實(shí)現(xiàn)水葫蘆根與莖葉分離，分別處理，可以避免水葫蘆的二次污染問(wèn)題。
[0021] (5)采用輕質(zhì)多孔懸浮陶粒為微生物載體，在曝氣條件下，好氧菌群在生物載體上 大量繁殖，有利于水質(zhì)凈化。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1是一種太陽(yáng)能曝氣水葫蘆生態(tài)浮島的平面布置圖。
[0023] 圖2為竹筒框架示意圖。
[0024] 附圖中：1為太陽(yáng)能電池板，2為竹筒框架，3為竹條網(wǎng)格，4為竹籃，5為輕質(zhì)多孔 懸浮陶粒，6為曝氣泵，7為漂浮板，8為曝氣頭。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不 限于此，對(duì)于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。
[0026] 本發(fā)明包括太陽(yáng)能電池板1，竹筒框架2,竹條網(wǎng)格3,竹籃4,輕質(zhì)多孔懸浮陶粒 5 (購(gòu)買(mǎi)于河南佰科凈水材料廠），曝氣泵6,漂浮板7和曝氣頭8。其中竹筒框架2用的材 料是竹子，是天然的再生材料，容易可得，可就地取材，竹筒框架包括一個(gè)矩形底面和兩個(gè) 三角形立面，矩形底面中短邊長(zhǎng)3米，長(zhǎng)邊長(zhǎng)4米，對(duì)角長(zhǎng)5米，上部三角形立面以矩形底面 短邊作為底邊（3m)，由另外兩條竹筒首尾相連形成三角形立面，兩個(gè)三角形立面頂點(diǎn)由一 根長(zhǎng)4米的竹筒連接，再在其中的一個(gè)斜面的其中一個(gè)對(duì)角線上連接一根長(zhǎng)5米的竹筒，形 成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性好，增強(qiáng)了風(fēng)浪對(duì)生態(tài)浮島的沖擊耐受力；兩塊太陽(yáng)能電池板1分別 采用功率為〇. 15kw的小型多晶硅太陽(yáng)能電池板，鑲嵌固定于竹筒框架2的頂端斜面上，便 于采光；兩個(gè)曝氣泵6分別采用小于0. 15kw的直流電機(jī)，放置在漂浮板7 (20cmX 20cm)上， 兩個(gè)漂浮板7分別由鐵絲固定于竹筒框架2的短邊上，以便太陽(yáng)能電池供電；竹條平行于矩 形底面對(duì)角竹筒，每隔5cm布置一條，形成竹條網(wǎng)格3 ;竹籃4長(zhǎng)和寬與竹筒框架的長(zhǎng)和寬 一樣分別是3米和4米，高0. 5米，吻合懸掛于竹筒框架上；輕質(zhì)多孔懸浮陶粒5置于無(wú)底 的竹籃4中；曝氣頭8由鐵絲固定懸掛在竹籃4的下方。
[0027] 將本發(fā)明置于待處理水體中，為防止其漂浮移動(dòng)可用繩子固定于一個(gè)支點(diǎn)，在竹 條網(wǎng)格3上固定種植水葫蘆。由于輕質(zhì)多孔懸浮陶粒5的為水中微生物提供了良好的載體， 加強(qiáng)了對(duì)土著微生物的固定功能，使其生長(zhǎng)繁殖迅速，形成生物膜，對(duì)水體污染物凈化起了 很大促進(jìn)作用；同時(shí)多孔懸浮陶粒更有利于根際微生物的附著，微生物將污染物分解為小 分子無(wú)機(jī)物易為植物所吸收利用，形成了良好的根際微生態(tài)，對(duì)植物生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。水葫 蘆、陶粒、微生物的協(xié)同作用強(qiáng)化了生態(tài)浮島去除水中污染物的能力。連接太陽(yáng)能電池板1 與曝氣頭6的線路，運(yùn)行曝氣泵6,太陽(yáng)能電池板1發(fā)電帶動(dòng)曝氣泵6使得曝氣頭8在水中 曝氣，曝氣裝置不停地對(duì)水體曝氣，提供充足的溶解氧，為好氧微生物提供了適宜的環(huán)境， 避免了厭氧分解帶來(lái)的水體黑臭問(wèn)題，提高水體自凈能力。曝氣泵6的動(dòng)力由太陽(yáng)能電池 板1提供，有效利用自然資源，綠色且節(jié)能。5天后，拉動(dòng)繩子移到另一塊水域，并固定于一 個(gè)支點(diǎn)。12天后，拉動(dòng)繩子移到岸邊，關(guān)閉曝氣泵6,并清理曝氣頭8。竹條網(wǎng)格3將水葫蘆 的根與莖葉自然分層（上部為莖和葉，下部為根），通過(guò)園藝修枝剪刀沿著竹條網(wǎng)格3面裁 剪實(shí)現(xiàn)根與莖葉分離，回收利用，再種植新的幼株，根吸收重金屬的含量較多，而莖葉則較 少，將根與莖葉分離，莖葉可用于制備生物碳，實(shí)現(xiàn)資源化；根則進(jìn)行無(wú)害化處理。
[0028] 為檢驗(yàn)本發(fā)明的處理效果，采用污染的城市河涌水為原水進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，試驗(yàn) 周期為5天，試驗(yàn)設(shè)置了 4個(gè)處理單元，每個(gè)單元設(shè)置二個(gè)平行。單元1:太陽(yáng)能曝氣水葫 蘆生態(tài)浮島；單元2 :水葫蘆浮島（不曝氣）；單元3 :單獨(dú)使用太陽(yáng)能曝氣裝置；單元4 :空 白對(duì)照（原水，不做任何處理）。表1實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，太陽(yáng)能曝氣水葫蘆生態(tài)浮島處理效果 顯著高于單獨(dú)使用浮島和單獨(dú)曝氣。
[0029] 表 1
[0030]

【權(quán)利要求】
1. 一種太陽(yáng)能曝氣水葫蘆生態(tài)浮島，其特征在于，包括竹筒框架（2)、用于固定水葫蘆 的竹條網(wǎng)格（3)、竹籃（4)、太陽(yáng)能電池板（1)、輕質(zhì)多孔懸浮陶粒（5)、漂浮板（7)、曝氣泵 (6)和曝氣頭（8);其中竹條網(wǎng)格（3)編織于竹筒框架（2)底部的矩形底面上，竹籃（4)通過(guò) 鐵絲懸掛于竹筒框架（2)的矩形底面下方，太陽(yáng)能電池板（1)鑲嵌固定于竹筒框架（2)頂 端的兩個(gè)斜面內(nèi)，輕質(zhì)多孔懸浮陶粒（5)置于竹籃（4)中，漂浮板（7)分別由鐵絲對(duì)稱固定 于竹筒框架（2)的矩形底面的任意兩條對(duì)邊上，曝氣頭（8)通過(guò)通氣管與曝氣泵相連接，且 通過(guò)繩子懸掛放置于竹筒框架（2)的矩形底面下方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能曝氣水葫蘆生態(tài)浮島，其特征在于所述竹筒框架（2) 包括一個(gè)矩形底面和兩個(gè)三角形立面；所述矩形底面由四根竹筒首尾連接固定形成一個(gè)平 面的矩形，矩形兩對(duì)對(duì)角再分別由竹筒固定相連，形成穩(wěn)定的三角結(jié)構(gòu)；所述三角形立面由 矩形底面的一條短邊與另外兩根竹筒首尾連接形成，其中短邊作為三角形的底邊，另外兩 根竹筒作為腰，所述三角形立面所在的平面與矩形底面所在的平面垂直，兩個(gè)三角形立面 的頂點(diǎn)由一根竹筒連接，形成兩個(gè)分別與兩個(gè)三角形立面垂直的斜面，然后再在任意一個(gè) 斜面的對(duì)角連接一根竹筒，形成竹筒框架（2)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能曝氣水葫蘆生態(tài)浮島，其特征在于，所述太陽(yáng)能電池 板（1)是功率為〇. 15kw的小型多功能太陽(yáng)能電池板。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能曝氣水葫蘆生態(tài)浮島，其特征在于竹條網(wǎng)格（3) 是由竹條等距分別平行于矩形底面對(duì)角竹筒編織形成，所述間隔距離為3-5cm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能曝氣水葫蘆生態(tài)浮島，其特征在于，所述竹籃（4) 的長(zhǎng)和寬由竹筒框架（2)的矩形底面的長(zhǎng)和寬一致，高為0.3、. 6m，所述竹籃（4)無(wú)底。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能曝氣水葫蘆生態(tài)浮島，其特征在于輕質(zhì)多孔懸浮陶粒 (5)放置竹籃（4)中；所述竹籃（4)為無(wú)底竹籃。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能曝氣水葫蘆生態(tài)浮島，其特征在于，所述漂浮板（7)與 矩形底面處在同一個(gè)平面上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能曝氣水葫蘆生態(tài)浮島，其特征在于曝氣泵（6)的功率 大小為小于〇. 15kw，固定于漂浮板（7)上。
9. 權(quán)利要求1所述太陽(yáng)能曝氣水葫蘆生態(tài)浮島的使用方法，其特征在于，將生態(tài)浮島 置于待處理水體中，用繩子固定于一個(gè)支點(diǎn)，在竹條網(wǎng)格（3)上固定種植水葫蘆，每個(gè)竹條 網(wǎng)格（3)種植一株水葫蘆，連接太陽(yáng)能電池板（1)與曝氣泵￠)的線路，運(yùn)行曝氣泵（6)， 3飛天后，拉動(dòng)繩子移到另一塊水域，并固定于一個(gè)支點(diǎn)，12~15天后，拉動(dòng)繩子移到岸邊， 關(guān)閉曝氣泵（6)，并清理曝氣頭（8)，同時(shí)收割并處理水葫蘆。
【文檔編號(hào)】C02F3/32GK104150600SQ201410315309
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】利鋒, 龍小林 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)