适用于较高流速重污染河道具备自主曝气功能的生态浮床

摘要

本发明提出了一种适用于较高流速重污染河道具备自主曝气功能的生态浮床，其结构是中水生植物种植在床体基质上，水生动物养殖在圆形浮床床体内，圆筒状浮床床体与曝气装置固定连接，圆筒状浮床床体为两个同心圆筒通过PVC管组装而成，曝气装置对称安装在圆形浮床床体周围，圆筒状浮床床体与固定装置连接。本发明的优点：通过本发明可以提高床体系统本身及周围水体的溶解氧，使得浮床植物较好地生长；在床体外围布孔减缓水流对床体系统的破坏，同时增加水体流经床体的水力停留时间；养殖滤食性鱼类增加了水体的生物多样性，并具有一定的经济价值。该发明不需要其他能耗，结构简单，易于制造，提高了生态浮床的净污效率。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种适用于较高流速重污染河道的带有曝气装置的生态浮床，属于净化河道水体污染装置技术领域。

背景技术

随着人口的增加和城市建设的迅速发展，大量含有营养物质的生活污水和工业废水排入河道，污染了河道水环境，破坏了河道生态系统。生态修复技术在河道水体污染治理方面倍受青睐，其中生态浮床作为一种新型富营养化水体修复技术，以生态修复为基本原则，以无土栽培技术为基础，以高分子材料为载体，采用现代农艺技术，通过物种间共生关系达到降低水体污染的人工生态系统，具有可操作性强、运行成本低、易维护、生态风险小、景观效果好等优点，已得到广泛应用。

生态浮床技术不断发展，其主要原理是运用挺水植物、沉水植物和人工介质,有效提高浮床装置对富营养化水体中氮磷及其他有机物的去除。影响生态浮床净水效果的因素较多，除了浮床外形（有方形、圆形等）、浮床植物种类（有挺水植物、浮水植物等）、以及浮床内部构造等，河道水体的流速和污染程度也对浮床工艺净化效果存在一定的影响。

对于流速较快的河道而言，河道水体流速较快，不仅可能会对床体系统产生破坏，使得浮床植物的根系不容易固定，根部表面的生物膜脱落，还会缩短水力停留时间，从而导致处理效果下降。申请号为200410041089.2的中国专利《河口区水生生态重建方法》中利用防水布全面围隔，自水面到湖底，用木桩和大石块固定，起防浪作用并阻止外界湖水的大量侵入，但未考虑防水布破坏时将会影响防浪作用的情况。

对于重污染河道而言,重污染河道水体溶解氧往往不足，浮床植物生长不好，其根系对氮、磷等有害物质吸附能力有限。为了提高脱氮除磷效果，有的学者把微型曝气装置引入生态浮床工艺，在浮床下设置水下曝气机和曝气头，形成加强型生态浮床。国内外已分别有通过曝气作用有效提高生态浮床工艺净化效果的专利及相关文献报道，如申请号为201010250498.9的中国专利《一种便于避洪和曝气的生态浮床装置》通过遥控式电机正反转控制器控制电机正转、停止、反转工作，从而控制曝气水车上的斜叶桨旋转，但是控制装置需要耗能，增加了生态浮床工艺运行成本；另外，如申请号为200910013837.9的中国专利《污水风力自动曝气装置和方法》以风力为动力的曝气方式，大大降低了污水处理过程的能耗，符合国家“节能减排”要求，但是该曝气装置中风叶的转动受当地气候影响，若长时间无风条件下会影响曝气效果，且类似的节能曝气装置与生态浮床的结合使用则较少。为了达到既减小大流速水体对床体系统的破坏又减少浮床工艺能耗，使生态浮床工艺的水体净化能力更好的效果，有必要对生态浮床工艺在构造上进行创新。

发明内容

本发明提出的是一种适用于较高流速重污染河道具备自主曝气功能的生态浮床，旨在克服上述提到的生态浮床缺陷，解决生态浮床在重污染河道溶解氧不足、植物根系吸附能力有限的技术难题。通过较大流速水体的动能转化为曝气装置的机械能，为生态浮床系统及浮床周围河流水体增氧，在床体外围布孔来减缓水流对床体系统的破坏，同时可以增加浮床床体内水体的水力停留时间，增强生态浮床的净化效果。另外，在浮床床体内养殖水生动物，通过水生动物对水体中浮游藻类的滤食，进一步增强生态浮床的净水功能。

本发明的技术解决方案：一种适用于较高流速重污染河道具备自主曝气功能的生态浮床，其特征在于：包括圆筒状浮床床体、床体基质、水生植物、水生动物、曝气装置和固定装置，其中水生植物种植在床体基质上，水生动物养殖在圆形浮床床体内，圆筒状浮床床体与曝气装置固定连接，圆筒状浮床床体为两个同心圆筒通过PVC管组装而成，曝气装置对称安装在圆形浮床床体周围，圆筒状浮床床体与固定装置连接。

本发明的优点：

1) 在具有较大流速的重污染河道中采用本发明浮床，可提高生态浮床系统本身及周围水体的溶解氧，使得浮床植物较好地生长，解决了生态浮床在重污染河道由于溶解氧不足而影响净化能力的不足；

2) 床体外围布孔材料，达到减缓较大水流对床体系统的破坏，延长使用寿命，同时增加水体经过浮床时的水力停留时间；

3) 在同心圆柱环之间养殖滤食性鱼类，不仅增加了水体的生物多样性，有利于水体生态系统的平衡，减轻植物根系吸附吸收氮、磷及其他有害物质的负担，此而且鱼类易捕捞收获，具有一定的经济价值；

4) 本发明中曝气装置利用用水流的动能转化为斜叶桨的机械能，不需要其他能耗，结构简单，易于制造。

附图说明

图1是适用于较高流速重污染河道具备自主曝气功能的生态浮床主视图。

图2是适用于较高流速重污染河道具备自主曝气功能的生态浮床俯视图。

图3是图2中A-A剖视图。

图4是曝气装置的结构示意图。

图中的1是圆筒状浮床床体、2是基质、3是水生植物、4是水生动物、5是PVC管、6是斜叶桨、7是中心转轴、8是渔网、9是金属环、10是装有填料的纱网。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1、2、3、4，一种适用于较高流速重污染河道具备自主曝气功能的生态浮床，其结构是包括圆筒状浮床床体1、床体基质2、水生植物3、水生动物4、曝气装置和固定装置，其中水生植物3种植在床体基质2上，水生动物4养殖在圆筒状浮床床体1内，圆筒状浮床床体1与曝气装置固定连接，圆筒状床体1为两个同心圆筒通过PVC管5组装而成，曝气装置对称安装在圆筒状床体1周围，圆筒状浮床床体1与固定装置连接。

所述同心圆筒上下底由渔网绷紧后用铅丝及PVC圆管固定，水生植物固定在内圆筒上的底渔网孔中，床体基质2选用椰子纤维等；内圆筒上底的若干根空心PVC管的一端均与金属环外壁固定连接，另一端均与内圆中心金属环连接，且相邻的两个空心PVC塑料管之间的夹角大小均相等，根据实际情况悬挂装有填料的纱网10。

所述圆筒状浮床床体1的内圆筒直径为0.8～1.0m，外圆筒直径为1.6～2.04m，圆形浮床床体上表面与水面齐平，圆筒状浮床床体1水下深度为0.8m；

所述圆筒状浮床床体外圆筒用均匀布满孔的PET材料围住，孔径为4～6cm，布孔密度为60～80个/m²。

所述圆筒状浮床床体1的内圆筒与外圆筒之间养殖滤食性鱼类，鱼类养殖密度在0.1～0.3kg/m³水体。

所述曝气装置由斜叶桨6和中心转轴7组成，斜叶桨由铝片制成，斜叶桨上开有若干个孔，以增加充氧效率，孔径为3.2～4cm。

所述的每个曝气装置上的斜叶桨6为3片或5片，均匀安插在中心转轴7上；每个斜叶桨上的若干个孔的总面积占斜叶桨面积的50%～60%；斜叶桨的旋转平面与水流方向的夹角成15°。

所述的中心转轴安装在圆筒状浮床床体边的PVC管上，中心转轴轴心高度与水面齐平。

所述固定装置包括钢丝绳、金属环和固定杆，用钢丝绳连接固定杆和床体框架周边的金属环，所述的固定杆固定于河道底泥中。

通过较大流速水体的动能转化为曝气装置的机械能，为生态浮床系统及浮床周围河流水体增氧，在床体外围布孔来减缓水流对床体系统的破坏，同时可以增加浮床床体内水体的水力停留时间，增强生态浮床的净化效果；另外，在浮床床体内养殖水生动物，通过水生动物对水体中浮游藻类的滤食，进一步增强生态浮床的净水功能。

实施例1

根据图1、2、3、4，本适用于较高流速重污染河道具备自主曝气功能的生态浮床包括圆筒状浮床床体1、床体基质2、水生植物3、水生动物4、曝气装置及固定装置。水生植物3种植在床体基质2上，水生动物4养殖在床体内，床体与固定装置连接，所述的圆筒状浮床床体1为两个同心圆筒通过PVC管5组装而成，曝气装置对称安装在圆筒状浮床床体周围。

所述的同心圆筒上下底由渔网8绷紧后用铅丝固定在PVC塑料圆管5上，植物3固定在内圆筒上底渔网孔中，基质2选用椰子纤维；内圆筒上底若干根空心PVC管5的一端均与金属环9外壁固定连接，另一端均与内圆筒中心金属环9连接，且相邻的两个空心PVC塑料管5之间夹角大小为45°，悬挂包有填料的纱网10。

所述的圆筒状浮床床体内圆筒直接为0.8m，外圆筒直径为1.6m，圆筒状浮床床体上底与水面齐平，床体水下深度为0.8m。

所述的圆筒状浮床床体外圆筒用均匀布满孔的PET材料围住，孔径为4cm，布孔密度优选为60个/m²。

所述的圆筒状浮床床体的内圆与外圆之间养殖鲢鱼，鱼类养殖密度在0.1kg/m³水体。

所述的曝气装置由斜叶桨6和中心转轴7组成，斜叶桨由铝片制成，且所述的斜叶桨上开有若干个孔，以增加充氧效率，所述孔的孔径优选为3.2cm，斜叶桨面积900cm²。

所述的若干个孔的总面积占斜叶桨面积的50%。

所述斜叶桨的旋转平面与水流流向成15°。

所述的每个曝气装置上的斜叶桨为3片，均匀安插在中心转轴上。

所述的斜叶桨中心转轴安装在床体边的PVC管上，中心转轴轴心高度与水面齐平，斜叶桨其一半位于水面上，一半位于水面下。

所述的固定装置包括钢丝绳、金属环和固定杆，用钢丝绳连接固定杆和床体框架周边的金属环，所述的固定杆固定于河道底泥中。

实施例2

本实施除了下述特征，其他特征同实施例1：所述的圆筒状浮床床体内圆直接为0.9m，外圆直径为1.8m，床体上底与水面齐平，圆筒状浮床床体水下深度为0.8m。

所述的圆筒状浮床床体外圆用均匀布满孔的PET材料围住，孔径为5cm，布孔密度为70个/m²。

所述的圆筒状浮床床体的内圆与外圆之间养殖鲢鱼，鱼类养殖密度在0.2kg/立方水体。

所述的曝气装置由斜叶桨和中心转轴组成，斜叶桨由铝片制成，且所述的斜叶桨上开有若干个孔，以增加充氧效率，所述孔的孔径优选为3.6cm，斜叶桨面积1000cm²。

所述的若干个孔的总面积占斜叶桨面积的55%。

实施例3

本实施除了下述特征，其他特征同实施例1：所述的圆筒状浮床床体内圆直接为1.0m，外圆直径为2.0m，床体上底与水面齐平，床体水下深度为0.8m。

所述的圆筒状浮床床体外圆用均匀布满孔的PET材料围住，孔径为6cm，布孔密度为80个/m²。

所述的圆筒状浮床床体的内圆与外圆之间养殖鲢鱼，鱼类养殖密度在0.3kg/立方水体。

所述的曝气装置由斜叶桨和中心转轴组成，斜叶桨由铝片制成，且所述的斜叶桨上开有若干个孔，以增加充氧效率，所述孔的孔径优选为4cm，斜叶桨面积1100cm²。

所述的若干个孔的总面积占斜叶桨面积的60%。