本發(fā)明涉及一種用于強風浪條件下湖泊水體修復的生態(tài)浮床系統(tǒng)，屬于環(huán)境生態(tài)修復技術領域。
背景技術：
近20年來，湖泊水環(huán)境污染問題越來越突出，湖泊的富營養(yǎng)化災害已成為制約社會和國民經濟進一步持續(xù)發(fā)展的重要因素。部分河流水域如漢江、珠江、洞庭湖等面臨著富營養(yǎng)化的威脅。滇池部分水域水華每年持續(xù)時間長達10個月，巢湖、太湖部分水域也長期處于水華狀態(tài)。水體富營養(yǎng)化及藻華危害不僅造成水功能障礙，影響?zhàn)B殖和景觀旅游，更重要的是藻華產生的藻毒素及其衍生物，對人體健康和生存、繁衍存在著嚴重的危害。因此，湖泊富營養(yǎng)化水質凈化屬于中國最迫切的重大環(huán)境問題。
生態(tài)浮床利用表面積很大的植物根系在水中形成濃密的網，吸附水體中大量的懸浮物，并逐漸在植物根系表面形成生物膜，吞噬和代謝水體中的污染物，最后通過首個浮床植物來減少水中氮、磷等營養(yǎng)物質。國內、外研究結果表明，生態(tài)浮床與人工濕地在同等面積條件下，生態(tài)浮床的凈水效率比人工濕地高70％以上。
目前人工生態(tài)浮床污水處理系統(tǒng)的專利主要包括：一種可以用于水體凈化的自浮式生態(tài)浮床(201510403456.7)、一種天然材質的組合型生態(tài)浮床(20151059643.1)、一種用于城市黑臭河道水質強化凈化的三維立體式生態(tài)浮床(201510577900.7)、一種景觀生態(tài)浮床(201510606374.2)、一種全竹制生態(tài)浮床(201510367481.4)、一種懸掛彈性填料的多層次立體生態(tài)浮床(201510078919.7)、一種凈化富營養(yǎng)化水源用的立體浮床的制作方法(201410712579.4)、一種水環(huán)境生態(tài)治理及修復系統(tǒng)及其應用(201310387422.4)、一種冷暖季凈化富營養(yǎng)化水源用的組合生態(tài)浮床(201410715509.4)、生態(tài)浮床的消浪助浮裝置(201410545692.8)等等。
可見，目前的生態(tài)浮床專利主要針對于城市景觀水體，污染河道的處理，并且集中在浮床本身結構或凈化機制的改造。缺乏對湖泊富營養(yǎng)化水體的生態(tài)浮床研究的報道，尤其在生態(tài)浮床抵抗水位變幅以及強風浪侵蝕的現狀的應對方案不足。據文獻報道，洞庭湖枯水季至豐水季水位變幅高達2-8m，太湖、滇池年平均風速達5.1m/s。傳統(tǒng)景觀和河道浮床的凈化效果是在靜態(tài)下體現的，缺乏就天然湖泊水體惡劣狀況結合的系統(tǒng)化生態(tài)浮床的描述。
因此，建立一個應用范圍廣，系統(tǒng)層次明確的，特別是適合我國富營養(yǎng)化嚴重湖泊水體污染修復的生態(tài)浮床凈化系統(tǒng)，具有重要意義。
技術實現要素：
本發(fā)明旨在提供一種用于強風浪條件下湖泊水體修復的生態(tài)浮床系統(tǒng)，用以解決天然湖體(尤其淺水湖泊)的水位變幅、風浪較強、藍藻淤積和懸浮物較多環(huán)境因素對生態(tài)浮床穩(wěn)定性影響問題。
本發(fā)明用于強風浪條件下湖泊水體修復的生態(tài)浮床系統(tǒng)，按照功能劃分包括防風過濾床1、水藻導流區(qū)2和生態(tài)修復床3。
所述防風過濾床1由浮床框架、填充材料、平衡塊、固定繩、防風型植物4以及底部過濾柵組成。所述填充材料為植物秸稈，或者為礫石、鵝卵石與植物秸稈的復合物。所述防風型植物是指莖高根粗易生長的挺水植物，主要包括：美人蕉，蘆葦，香蒲，菖蒲等。
所述防風過濾床1設置于生態(tài)浮床系統(tǒng)的上風向位置，并與主風向成120-155°的夾角。所述防風過濾床通過平衡塊的重量調整使防風過濾床的三分之一部分位于水面以上，大約為100-300mm。所述防風過濾床之間通過柔性連接繩5連接，防風過濾床的四個角通過柔性錨固6固定。
所述水藻導流區(qū)2由圍隔7和單向進入閥8構成。所述水藻導流區(qū)2設置于所述防風過濾床1的下風向床體末端。利用防風過濾床與風向的導流夾角9，在防風過濾床1下風向床體末端設置水藻導流區(qū)2，通過圍隔7收集水藻，同時單向進入閥8保證水藻只進不出。
所述生態(tài)修復床3由多個生態(tài)浮床單體10連接而成，每個生態(tài)浮床單體10內設置有多個浮床格11并在浮床格11內種植凈水型植物。生態(tài)浮床單體10通過固定繩索與水底、岸邊或水位浮動錨固12連接固定。一般生態(tài)修復床設置為環(huán)形，接觸水體面積大，處理效果好。
每個生態(tài)浮床單體10內設置有多個浮床格11并在浮床格11內種植凈水型植物。
每個生態(tài)浮床單體10中的浮床格11設置為16個。
生態(tài)修復床3的位置設置于防風過濾床1的風向后部，以便消浪擋風。
所述凈水型植物是指對水質凈化效果好、吸收營養(yǎng)物質能力強以及根系發(fā)達的水生植物，包括氮吸收類植物和磷吸收類植物。氮吸收類植物主要包括莎草、水蔥、鳳眼蘭、水葵、水花生等；磷吸收類植物主要包括菹草、荇菜、菱角、風車草、紅龍草等。
本發(fā)明用于強風浪條件下湖泊水體修復的生態(tài)浮床系統(tǒng)運行時，在強風浪并攜帶藍藻狀況下，首先通過防風過濾床進行消浪擋風，并且防風過濾床的過濾柵可以對水體粗粒徑污染物過濾；其次，通過防風過濾床與風向之間的夾角，對截留的藻類和粗粒徑污染物進行導流，并通過單向進入閥進入水藻導流區(qū)的圍隔內以便收集打撈；最后，在前置處理的基礎上，通過生態(tài)修復床對水體進行凈化處理。
與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果體現在：
本發(fā)明用于強風浪條件下湖泊水體修復的生態(tài)浮床系統(tǒng)更適用于環(huán)境情況惡劣的湖泊，防風過濾床能有效消浪擋藻，為后續(xù)的生態(tài)修復床有效發(fā)揮其凈水作用提供基礎，同時該系統(tǒng)兼顧水藻收集功能。整個浮床工藝非常系統(tǒng)化，連接簡潔，大大提高生態(tài)浮床在現實湖泊環(huán)境中的處理效果。
附圖說明
圖1是用于強風浪條件下湖泊水體修復的生態(tài)浮床系統(tǒng)的結構示意圖。
圖中，1防風過濾床，2水藻導流區(qū)，3生態(tài)修復床，4防風型植物，5柔性連接繩，6柔性錨固，7圍隔，8單向進入閥，9導流夾角，10生態(tài)浮床單體，11浮床格，12水位浮動錨固。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的闡述，以更好地理解本發(fā)明的內容。
本發(fā)明用于強風浪條件下湖泊水體修復的生態(tài)浮床系統(tǒng)，按照功能劃分包括防風過濾床1、水藻導流區(qū)2和生態(tài)修復床3。
所述防風過濾床1由浮床框架、填充材料、平衡塊、固定繩、防風型植物4以及底部過濾柵組成。所述填充材料為植物秸稈，或者為礫石、鵝卵石與植物秸稈的復合物。所述防風型植物4是指莖高根粗易生長的挺水植物，主要包括：美人蕉，蘆葦，香蒲，菖蒲等。
在主風向條件下(見圖1)，防風過濾床1設置于生態(tài)浮床系統(tǒng)的上風向位置，即整個生態(tài)浮床系統(tǒng)的最前端，并與主風向成120-155°的夾角。防風過濾床1通過平衡塊的重量調整使防風過濾床1的三分之一部分位于水面以上。防風過濾床1之間通過柔性連接繩5連接，防風過濾床1的四個角通過柔性錨固6固定，并種植莖高根粗的防風型植物4。防風過濾床1同時起到消浪、擋藻、沉沙等作用。
所述水藻導流區(qū)2設置于防風過濾床1的下風向床體末端，由圍隔7和單向進入閥8構成。防風過濾床1與風向的導流夾角9，有助于導流引藻。在防風過濾床1下風向床體末端設置水藻導流區(qū)2，通過圍隔7收集水藻，同時單向進入閥8保證水藻只進不出，定期進行人工打撈。
所述生態(tài)修復床3的位置設置于防風過濾床1的風向后部。所述生態(tài)修復床3由多個生態(tài)浮床單體10連接而成，每個生態(tài)浮床單體10由16個浮床格11組成并種植凈水型植物。生態(tài)浮床單體10通過水位浮動錨固12固定。生態(tài)修復床3設置為環(huán)形，接觸水體面積大，處理效果好，起到凈化水質，吸收營養(yǎng)元素的效果。
所述凈水型植物是指對水質凈化效果好、吸收營養(yǎng)物質能力強以及根系發(fā)達的水生植物，包括氮吸收類植物和磷吸收類植物。氮吸收類植物主要包括莎草、水蔥、鳳眼蘭、水葵、水花生等；磷吸收類植物主要包括菹草、荇菜、菱角、風車草、紅龍草等。
本發(fā)明用于強風浪條件下湖泊水體修復的生態(tài)浮床系統(tǒng)運行時，在強風浪并攜帶藍藻狀況下，首先通過防風過濾床進行消浪擋風，并且防風過濾床的過濾柵可以對水體粗粒徑污染物過濾；其次，通過防風過濾床與風向之間的夾角，對截留的藻類和粗粒徑污染物進行導流，并通過單向進入閥進入水藻導流區(qū)的圍隔內以便收集打撈；最后，在前置處理的基礎上，通過生態(tài)修復床對水體進行凈化處理。