本發(fā)明涉及水生態(tài)環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水生生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

水體富營(yíng)養(yǎng)化是人類(lèi)面臨的主要環(huán)境問(wèn)題之一，也是困擾我國(guó)多年的環(huán)境問(wèn)題之一。水體富營(yíng)養(yǎng)化主要是由點(diǎn)源污染和面源污染中的氮、磷等有機(jī)物引起的。點(diǎn)源污染主要是由于目前我國(guó)的市政設(shè)施還不完善，城市污水處理廠的建設(shè)還不能適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要，很大一部分未經(jīng)處理的污水直接排入河流、湖泊等受納水體中；面源污染主要是由于農(nóng)業(yè)施用的氮肥、磷肥不能完全被植物所利用，在降水過(guò)程中隨地表徑流進(jìn)入受納水體中，引起水體氮、磷等有機(jī)物濃度升高，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。

人工浮島70年代末就開(kāi)始在做近年來(lái)，隨著人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的越來(lái)越關(guān)心，周?chē)淖匀画h(huán)境特別是水邊的自然景觀狀況也越來(lái)越受到重視。

人工浮島技術(shù)是植物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用于污水治理的形式之一，即將植物種到水面上。植物浮床在吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的同時(shí)，為水生昆蟲(chóng)、魚(yú)類(lèi)和鳥(niǎo)類(lèi)提供了攝餌、棲息和繁衍的空間。目前應(yīng)用比較廣泛的是泡沫塑料板制作的浮島，由于泡沫材料的缺陷，使得浮島制作的工藝性、維護(hù)的便利性和使用長(zhǎng)效性都難以體現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的水生生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置于水底和水面的水生植物對(duì)水體中的氮、磷等有機(jī)物進(jìn)行利用，以對(duì)生態(tài)薄弱的水體環(huán)境進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

提供一種水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)，其包括上層框架和下層框架，上層框架和下層框架通過(guò)兩側(cè)設(shè)置的連接桿固定連接；上層框架的四周和中部的支撐架處安裝有若干浮筒，浮筒的上半部分設(shè)置有柔性太陽(yáng)能板；上層框架相鄰的兩個(gè)支撐架之間等間距地設(shè)置有若干塑料種植區(qū)，每個(gè)塑料種植區(qū)通過(guò)隔板分隔成若干種植格，每個(gè)種植格的底部均設(shè)置有若干滲水孔；

上層框架沿長(zhǎng)度方向的相鄰兩個(gè)塑料種植區(qū)之間形成一光源照射入水中的光源通道；上層框架一端沿寬度方向的支撐架上設(shè)置有若干推進(jìn)器，上層框架中部的支撐架上安裝有攪拌裝置；攪拌裝置包括設(shè)置于支撐架上的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)連接軸連接有延伸至水中的攪拌槳葉；電動(dòng)機(jī)、推進(jìn)器和柔性太陽(yáng)能板均與上層框架上的安裝平臺(tái)上的蓄電池組連接；

上層框架設(shè)置有推進(jìn)器側(cè)的下表面連接有一漂浮物清除裝置，漂浮物清除裝置包括設(shè)置于上層框架下表面的方形框架，方形框架上連接有盛裝漂浮物、且位于上層框架下方的網(wǎng)兜；下層框架上設(shè)置有一塊塑料種植板，塑料種植板上設(shè)置有若干向下凹陷的種植槽和連接軸過(guò)孔，種植槽內(nèi)種植有輪葉黑藻、伊樂(lè)藻、紅線草和/或小黃草；

連接軸下端穿過(guò)連接軸過(guò)孔，攪拌槳葉設(shè)置于位于下層框架下方的連接軸上；連接桿上開(kāi)設(shè)有卡槽，相鄰的兩個(gè)卡槽內(nèi)安裝有用于阻擋種植槽內(nèi)植株延伸出下層框架邊緣的塑料擋板，擋板設(shè)置成網(wǎng)格狀。

進(jìn)一步地，優(yōu)選位于下層框架上方的連接桿上固定有一塊穿過(guò)連接軸的網(wǎng)板，網(wǎng)板上的網(wǎng)格尺寸為5cm×5cm，且網(wǎng)板與下層框架的間距為20cm；連接軸距離網(wǎng)板10cm處安裝有一切割刀片。

進(jìn)一步地，優(yōu)選每個(gè)種植槽的底部均開(kāi)設(shè)有一安裝孔，安裝孔內(nèi)安裝有延伸至塑料種植板下方的深水種植帶；深水種植帶包括直徑大于安裝孔的固定塊，固定塊上設(shè)置有種植繩，種植繩上設(shè)置有若干碗裝種植部，碗裝種植部?jī)?nèi)種植有底棲藻，種植繩的末端設(shè)置有配重塊；攪拌槳葉位于配重塊的下方。

進(jìn)一步地，優(yōu)選上層框架上種植的植株的面積為整個(gè)水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)正投影面積的30%~60%；下層框架上種植的植株的面積為整個(gè)水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)正投影面積的60%~80%，深水種植帶的數(shù)量按照擬處理水體面積的5%~20%配置。

進(jìn)一步地，優(yōu)選深水種植帶位于塑料種植板下方部分外表面包裹有限制底棲藻漂浮出碗裝種植部的塑料網(wǎng)兜。

進(jìn)一步地，優(yōu)選連接軸為一根伸縮桿體，其與電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出端通過(guò)聯(lián)軸器固定連接。

進(jìn)一步地，優(yōu)選塑料種植板上方的連接桿上固定有與蓄電池組電連接的曝氣設(shè)備。

進(jìn)一步地，優(yōu)選蓄電池組的外表面設(shè)置有防水涂層。

本發(fā)明的有益效果為：在上層框架的塑料種植區(qū)內(nèi)種植的植物及下層框架的種植槽內(nèi)種植的輪葉黑藻、伊樂(lè)藻、紅線草和/或小黃草可以直接吸收水體中富裕的氮、磷等有機(jī)物，而達(dá)到水體中多余氮、磷等有機(jī)物的吸收降解。

上層框架上設(shè)置的光源通道能夠確保有大量的光源照射入水中，以給下層框架上的植物提供快速生長(zhǎng)的光源，從而保證了植物對(duì)水體中氮、磷等有機(jī)物的快速吸收，以達(dá)到縮短水體凈化時(shí)間的目的。

攪拌裝置的設(shè)置，可以每隔一段時(shí)間通過(guò)柔性太陽(yáng)能板產(chǎn)生的電能，帶動(dòng)位于最底端的攪拌槳葉運(yùn)動(dòng)，攪拌槳葉高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中能夠使沉淀于水底的污泥進(jìn)行水體中，而使污泥中攜帶的大量氮、磷等有機(jī)物物質(zhì)進(jìn)入水體中供上層框架和下層框架上種植的植物快速生長(zhǎng)，從而保證了水體得到快速的凈化。

若干推進(jìn)器的設(shè)置，可以待水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)在同一水體位置停留一段時(shí)間后，帶動(dòng)水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)進(jìn)入水體中的另一位置，以擴(kuò)充同一水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)對(duì)水體的修復(fù)面積。

上層框架下表面的漂浮物清除裝置能夠在水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)移動(dòng)過(guò)程中對(duì)水面上漂浮物進(jìn)行收集，從而降低人工打撈水中漂浮物的勞動(dòng)強(qiáng)度。

附圖說(shuō)明

圖1為水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)的主視圖。

圖2為水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)的俯視圖。

圖3為水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)中下層框架的俯視圖。

圖4為深水種植帶的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1、上層框架；11、支撐架；12、浮筒；13、塑料種植區(qū)；131、種植格；14、光源通道；2、攪拌裝置；21、電動(dòng)機(jī)；22、聯(lián)軸器；23、連接軸；24、切割刀片；25、攪拌槳葉；3、推進(jìn)器；4、蓄電池組；5、塑料擋板；6、網(wǎng)板；7、下層框架；71、種植槽；72、連接軸過(guò)孔；8、深水種植帶；81、種植繩；82、碗裝種植部；83、配重塊；9、漂浮物清除裝置。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式的范圍，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見(jiàn)的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。

如圖1和圖2所示，該水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)包括上層框架1和下層框架7，上層框架1和下層框架7通過(guò)兩側(cè)設(shè)置的連接桿固定連接；上層框架1的四周和中部的支撐架11處安裝有若干浮筒12，浮筒12的上半部分設(shè)置有柔性太陽(yáng)能板。

設(shè)置的多個(gè)浮筒12可以使水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)不需要采用泡沫材質(zhì)制成就可以漂浮于水面上，從而提高了整個(gè)水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)在水中的使用壽命。柔性太陽(yáng)能板的采用，可以使其包裹于浮筒12位于水面上部分，從而提高了陽(yáng)光照射于柔性太陽(yáng)能板上的面積。

如圖2所示，上層框架1相鄰的兩個(gè)支撐架11之間等間距地設(shè)置有若干塑料種植區(qū)13，每個(gè)塑料種植區(qū)13通過(guò)隔板分隔成若干種植格131，每個(gè)種植格131的底部均設(shè)置有若干滲水孔。

滲水孔的設(shè)置，能夠使水體中的水通入其滲入種植格131內(nèi)，以供植物生長(zhǎng)消耗掉水體中的氮、磷等有機(jī)物物質(zhì)。種植格131可以根據(jù)水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)的安裝場(chǎng)所，種植上觀賞性植物或者供動(dòng)物/魚(yú)類(lèi)食用的植物。

上層框架1沿長(zhǎng)度方向的相鄰兩個(gè)塑料種植區(qū)13之間形成一光源照射入水中的光源通道14。光源通道14設(shè)置后，其能夠確保有大量的光源照射入水中，以給下層框架7上的植物提供快速生長(zhǎng)的光源，從而保證了植物對(duì)水體中氮、磷等有機(jī)物的快速吸收，以達(dá)到縮短水體凈化時(shí)間的目的。

如圖1和圖2所示，上層框架1一端沿寬度方向的支撐架11上設(shè)置有若干推進(jìn)器3，若干推進(jìn)器3的設(shè)置，可以待水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)在同一水體位置停留一段時(shí)間后，帶動(dòng)水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)進(jìn)入水體中的另一位置，以擴(kuò)充同一水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)對(duì)水體的修復(fù)面積。

如圖2所示，上層框架1中部的支撐架11上安裝有攪拌裝置2，攪拌裝置2包括設(shè)置于支撐架11上的電動(dòng)機(jī)21，電動(dòng)機(jī)21通過(guò)連接軸23連接有延伸至水中的攪拌槳葉25。

攪拌裝置2的設(shè)置，可以每隔一段時(shí)間通過(guò)柔性太陽(yáng)能板產(chǎn)生的電能，帶動(dòng)位于最底端的攪拌槳葉25運(yùn)動(dòng)，攪拌槳葉25高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中能夠使沉淀于水底的污泥進(jìn)入水體中，而使污泥中攜帶的大量氮、磷等有機(jī)物物質(zhì)進(jìn)入水體中供上層框架1和下層框架7上種植的植物快速生長(zhǎng)，從而保證了水體得到快速的凈化。

實(shí)施時(shí)，本方案優(yōu)選連接軸23為一根伸縮桿體，其與電動(dòng)機(jī)21的動(dòng)力輸出端通過(guò)聯(lián)軸器22固定連接。這樣設(shè)置之后，可以根據(jù)水體的深度對(duì)連接軸23長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以確保攪拌槳葉25更鄰近水底的污泥。

電動(dòng)機(jī)21、推進(jìn)器3和柔性太陽(yáng)能板均與上層框架1上的安裝平臺(tái)上的蓄電池組4連接。由于電動(dòng)機(jī)21、推進(jìn)器3只是隔一段時(shí)間才啟動(dòng)一小段時(shí)間，其不需要每時(shí)每刻運(yùn)作，這樣其在工作時(shí)所需的電能完全可以由柔性太陽(yáng)能板產(chǎn)生的電能提供，保證了水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)所需能源的自給自足。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，蓄電池組4的外表面設(shè)置有防水涂層。這樣設(shè)置后，可以避免水濺濕蓄電池組4，影響蓄電池組4使用壽命和正常工作，保證了用電部件的安全性。

上層框架1設(shè)置有推進(jìn)器3側(cè)的下表面連接有一漂浮物清除裝置9，漂浮物清除裝置9包括設(shè)置于上層框架1下表面的方形框架，方形框架上連接有盛裝漂浮物、且位于上層框架1下方的網(wǎng)兜。

漂浮物清除裝置9的引入，可以在水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)移動(dòng)過(guò)程中對(duì)水面上漂浮物進(jìn)行收集，可以降低人工打撈水中漂浮物的勞動(dòng)強(qiáng)度。另外，由于網(wǎng)兜設(shè)置于上層框架1的下方，可以避免水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)移動(dòng)過(guò)程水中植株纏繞住網(wǎng)兜，影響水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)的正常移動(dòng)。

如圖3所示，下層框架7上設(shè)置有一塊塑料種植板，塑料種植板上設(shè)置有若干向下凹陷的種植槽71和連接軸過(guò)孔72，種植槽71內(nèi)種植有輪葉黑藻、伊樂(lè)藻、紅線草和/或小黃草。

在上層框架1的塑料種植區(qū)13內(nèi)種植的植物及下層框架7的種植槽71內(nèi)種植的輪葉黑藻、伊樂(lè)藻、紅線草和/或小黃草可以直接吸收水體中富裕的氮、磷等有機(jī)物，而達(dá)到水體中多余氮、磷等有機(jī)物的吸收降解。

連接軸23下端穿過(guò)連接軸過(guò)孔72，攪拌槳葉25設(shè)置于位于下層框架7下方的連接軸23上；連接桿上開(kāi)設(shè)有卡槽，相鄰的兩個(gè)卡槽內(nèi)安裝有用于阻擋種植槽71內(nèi)植株延伸出下層框架7邊緣的塑料擋板5，擋板設(shè)置成網(wǎng)格狀。

由于種植槽71內(nèi)種植的輪葉黑藻、伊樂(lè)藻、紅線草和/或小黃草距離污泥較近，水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，其在大量氮、磷等有機(jī)物作用下快速生長(zhǎng)會(huì)到處蔓延至水體中，影響水體中自身生態(tài)體系，設(shè)置塑料擋板5后，可以避免種植槽71內(nèi)種植的植物到處蔓延影響水體生態(tài)環(huán)境，同時(shí)也方便后續(xù)對(duì)種植槽71內(nèi)種植的植物的清理。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，位于下層框架7上方的連接桿上固定有一塊穿過(guò)連接軸23的網(wǎng)板6，網(wǎng)板6上的網(wǎng)格尺寸為5cm×5cm，且網(wǎng)板6與下層框架7的間距為20cm；連接軸23距離網(wǎng)板610cm處安裝有一切割刀片24。

切割刀片24的設(shè)置，可以每隔一段時(shí)間，對(duì)長(zhǎng)勢(shì)比較好的輪葉黑藻、伊樂(lè)藻、紅線草和/或小黃草進(jìn)行修剪，之后通過(guò)連接桿上開(kāi)設(shè)的卡槽，將塑料擋板5卸下，方便對(duì)修剪掉的莖葉進(jìn)行清理。

網(wǎng)板6、切割刀片24和卡槽的獨(dú)特設(shè)置可以對(duì)較高的植物的修剪，避免了每次植株長(zhǎng)得過(guò)分茂盛后就需要更換植株，從而節(jié)約了水體凈化過(guò)程的處理成本。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)種植槽71的底部均開(kāi)設(shè)有一安裝孔，安裝孔內(nèi)安裝有延伸至塑料種植板下方的深水種植帶8；深水種植帶8包括直徑大于安裝孔的固定塊，固定塊上設(shè)置有種植繩81，種植繩81上設(shè)置有若干碗裝種植部82，碗裝種植部82內(nèi)種植有底棲藻，種植繩81的末端設(shè)置有配重塊83；攪拌槳葉25位于配重塊83的下方。

底棲藻由于適合生長(zhǎng)在深水環(huán)境，且其在富營(yíng)養(yǎng)化的水體中生長(zhǎng)迅速，從而提高了水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的充分利用。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中深水種植帶8位于塑料種植板下方部分外表面包裹有限制底棲藻漂浮出碗裝種植部82的塑料網(wǎng)兜。這樣可以避免底棲藻在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中進(jìn)入水體環(huán)境中，破壞水體環(huán)境的生態(tài)平衡。

如圖4所示，實(shí)施時(shí)，本方案優(yōu)選，上層框架1上種植的植株的面積為整個(gè)水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)正投影面積的30%~60%；下層框架7上種植的植株的面積為整個(gè)水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)正投影面積的60%~80%，深水種植帶8的數(shù)量按照擬處理水體面積的5%~20%配置。這樣設(shè)置后，可以使水體植物充分匹配待處理的水體面積，確保水體中的氮、磷等有機(jī)物被充分吸收。

實(shí)施時(shí)，本方案優(yōu)選塑料種植板上方的連接桿上固定有與蓄電池組4電連接的曝氣設(shè)備。曝氣設(shè)備引入和給水體中植物提供充分的氧氣，加快的水體中氮、磷等有機(jī)物的降解。

綜上所述，本方案的水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)能夠?qū)ι鷳B(tài)薄弱的水體環(huán)境進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，對(duì)河流、湖泊等富營(yíng)養(yǎng)化地表水體進(jìn)行處理，能取得高效脫氮、除磷、修復(fù)水生態(tài)的效果，而且具有運(yùn)行穩(wěn)定、使用靈活、投資運(yùn)行費(fèi)用低、管理方便、美觀實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，能夠降低水環(huán)境中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷，減輕富營(yíng)養(yǎng)化水平，同時(shí)構(gòu)建水體生態(tài)系統(tǒng)多樣化。