一种人工水草及使用该人工水草的水环境生态修复方法

摘要

本发明公开了一种人工水草及使用该人工水草的水环境生态修复方法。人工水草在被置于待处理水域后，网体上的浅水草体束会从上侧网面伸出和/或深水草体束会从下侧网面伸出，并在该人工水草所处水域进行光合菌的培养过程中，光合菌会在人工水草的网体及其上的浅水草体束和/或深水草体束上形成生物膜，该生物膜可利用光合作用来分解待处理水域中的污染物，以达到修复水生态环境的作用，并与现有技术相比，无需以来外接的起源装置，使得水环境修复的施工成本和维护成本降低。

说明书

技术领域

本发明涉及一种人工水草及使用该人工水草的水环境生态修复方法。

背景技术

传统水生态修复的景观浮岛和水草技术都是创造各类水草生存和繁殖条件，若水生态修复采用自然水草的培养的话，不但施工成本和管理成本很大，而且很难控制适宜的量，受季节的限制较大，且易受水流和风浪的冲击的影响；也有一些水生态修复场所中采用人工水草培养的技术，即将人工水草沉入水底或倒挂在景观浮岛的下面，其中沉底的人工水草受水的深度和透明度及水流冲击覆盖影响，没有充足的光照光源；景观浮岛下面倒挂的人工水草，更是背光，限制了光合菌优秀功能性作用。限制了人工水草上附着的各种菌类和藻类的光合作业，也就限制了人工水草进行水生态修复的作用。

中国专利文献CN204265518U（公告日为2015年4月15日）公开了“一种微曝气生态浮床系统”，包括通过四周设置的若干浮球漂浮在水面上的载体框架，载体框架上设有网格，网格上悬挂有处于载体框架下翻的弹性填料，弹性填料的下端连接沉子和砂芯曝气头，砂芯曝气头上连接有向上延伸至网格上的布气支管，布气支管有若干个、并连接在同一布气主管上，这样在进行水生态修复时，可通过布气主管、布气支管和砂芯曝气头向网格下方充入压缩空气，这些压缩空气可被弹性填料上附着的好氧微生物吸收，以通过这些好氧微生物对水流中的有机污染物进行分解。但因这种水生态的修复方法依赖于气源装置从布气主管、布气支管和砂芯曝气头组成的布气管道进行布气，否则弹性填料上的好氧微生物对有机物的分解能力将大大降低，以致水生态修复的作用将被大大削弱。同时，因水流中鱼类有向氧气含量较高的水域聚集的天性，所以在采用这种浮床系统的水域，游到该浮床系统中鱼类将会咬食弹性填料上的好氧微生物，在此过程中弹性填料和砂芯曝气头极易被鱼类碰坏或咬坏，致使浮床系统在使用过程中的损坏速度加剧，使用寿命缩短。

发明内容

本发明的目的是提供一种避免生态修复中对气源装置的依赖的人工水草，同时还提供了一种使用该人工水草的水环境生态修复方法。

为了实现以上目的，本发明中人工水草的技术方案如下：

水环境生态修复方法，包括以下步骤：步骤一，将人工水草置于待处理水域中，人工水草包括浮在水中的网体，网体的两侧网面分别为朝向水面的上侧网面及朝向水底的下侧网面，并在网体上连接有从上侧网面的上方伸出的浅水草体束和/或从下侧网面的下方伸出的深水草体束；步骤二，在人工水草所处水域进行光合菌的培养，直至在网体及其上的浅水草体束和/或深水草体束上挂载光合菌形成的生物膜。

在步骤二中培养的光合菌为人工水草所处的水域中原始寄居的沉水类型土著光合菌。

在培养光合菌同时，以人工水草阻挡光源的方式或人工照射的方式，对人工水草所处水域用紫外线杀菌，抑制光合菌意外的菌种生长。

本发明中水环境生态修复方法的技术方案如下：

人工水草，包括用于浮在水中的网体，网体的两侧网面分别为用于在浮起时朝向水面的上侧网面及用于在浮起时朝向水底的下侧网面，网体上连接有在水中从上侧网面的上方伸出的浅水草体束和/或在水中从下侧网面的下方伸出的深水草体束，网体及其上的浅水草体束和/或深水草体束为用于挂载光合菌形成的生物膜的光合菌载体。

网体上的浅水草体束和/或深水草体束包括根部连接同一束经线上的纤维束，各纤维束在水中呈相互分散的蓬松状态，纤维束由涤纶纤维丝和氨纶纤维丝缠绕而成。

涤纶纤维丝有两根以上、并相互缠绕而形成一股韧性纤维束，在纤维束呈蓬松状态时、韧性纤维束中各涤纶纤维丝形成形态各异的束状立体渔网网孔，韧性纤维束呈扭曲或弯曲或卷曲状态，氨纶纤维丝有一根、并串接在韧性纤维束的各拐点上。

网体上连接有至少两列间隔布置的浮子，各列浮子在排向上相互错开。

网体的上连接有浅水草体束和深水草体束，且网体为用于悬浮在水中的悬浮网。

本发明中人工水草在被置于待处理水域后，网体上的浅水草体束会从上侧网面伸出和/或深水草体束会从下侧网面伸出，并在该人工水草所处水域进行光合菌的培养过程中，光合菌会在人工水草的网体及其上的浅水草体束和/或深水草体束上形成生物膜，该生物膜可利用光合作用来分解待处理水域中的污染物，以达到修复水生态环境的作用，并与现有技术相比，无需以来外接的起源装置，使得水环境修复的施工成本和维护成本降低。同时，随着光合菌在光合作用中分解溶入水体物质形成生物膜的固体，部分放出氧气，部分产生其它气体，起到了直接及间接性增氧。氧气在待处理水域中所形成的氧气泡会冲散各浅水草体束和/或深水草体束，不间断的改变浮力状态（气泡会连带纤维一起飘浮，气泡达到一定限度，纤维浮力改变，又会下沉一点），使得浅水草体束和/或深水草体束时刻处于蓬松状态，从而使得光合菌生长的环境不会拥挤，改善了生物膜生长的环境。

进一步的，涤纶纤维丝有两根以上、并相互缠绕而形成一股韧性纤维束，在纤维束呈蓬松状态时、韧性纤维束中各涤纶纤维丝形成形态各异的束状立体渔网网孔，韧性纤维束呈扭曲或弯曲或卷曲状态，氨纶纤维丝有一根、并串接在韧性纤维束的各拐点上。这种纤维束结构是以细小的涤纶纤维为基础材料、制作出高曲折及弹性的蓬松纤维束，且纤维柔软，不伤弱势渔类，鱼单次啃食，咬合后，后退拉扯有相对距离，曲折和弹性起到缓冲拉扯的破坏强度，基础纤维丝细小，在柔软、滑、易碎的生物膜相当于润滑油的机理衬托下，很容易从鱼口的间隙滑脱，避免纤维遭到直接拉扯力的破坏，基础纤维丝细小长丝，已经扭曲成蓬松束状，受拉力就同时绷紧形成一股绳状态均匀受力，非常的耐拉扯。在人工水草区域，有抑制凶猛肉食鱼的侵害作用，肉食鱼类的嘴接触到纤维有缠绕、粘连现象，凶猛肉食鱼的嘴都有小倒钩牙齿，如果纤维短的话，不至于绝对的限制、有适当抑制而不除的作用，而如果纤维束采用长丝的话，可代替鱼钩去除凶猛肉食鱼，凶猛肉食鱼的嘴都有小的倒钩牙齿，纤维细小柔软，嘴咬合基本都有固定的间隙，破坏不了纤维，拉扯纤维可以均有分摊力的作用，不拉扯，弹性恢复，又充满口腔，形成只能进，不能出的效果，而且，只能对嘴有小的倒钩牙齿凶猛鱼起作用。也有抑制各鸟类的侵害弱势渔类的作用，鸟类的嘴或者脚接触到纤维时，该人工水草对鸟类有缠绕、粘连现象，但因为纤维短，而不至于绝对的限制，有适当抑制而不除的作用，以使鸟类害怕这种环境而不会靠近。

附图说明

图1是本发明的人工水草的实施例在使用状态下的结构示意图；

图2是图1中草体束的结构示意图；

图3是图2的纬向剖视图；

图4是图2中纤维束的结构示意图。

具体实施方式

本发明中人工水草的实施例：如图1至图4所示，该人工水草主要由网体、浅水草体束、深水草体束、浮子8和锚固件组成，以模拟沉水植物在浅水区域的功能，克服各类水草不稳定特性，索性不依耐水草，重点在于稳定和量化各类光合菌为主体的水生物膜，适用于污水生态治理，充分利用光合菌接受光能分解污水解毒、溶氧、修复水生食物链、修复水生生物链、立体净化水体。

网体1是类似于遮阳网的扁丝纺织网，网体1中采用的纺织扁丝被涂染的颜色较深，如涂染成黑色、深绿色等。在网体1置于待处理水域后，网体1的朝向水面9的一侧网面为上侧网面、朝向水底的一侧网面为下侧网面。

网体1的上侧网面上连接有从上侧网面的上方伸出的浅水草体束2，网体1的下侧网面上连接有从下侧网面的下方伸出的深水草体束3，浅水草体束2和深水草体束3均为悬浮在水体中的柔性的草体束，且网体1和/或深水草体束3的局部位置连接锚固件，以保证整个人工水草被锚固在指定水域。草体束均匀穿插在网体1上，草体束由若干相互散开而呈蓬松絮状的纤维束4组成，同根草体束中各纤维束4的根部固定在同一束由没有弹性的长丝纤维纺织线组成的经线7上，各纤维束4的自由端呈相互分散的蓬松状态，且各纤维束4均由涤纶纤维丝5和氨纶纤维丝6缠绕而成。同根纤维束4中涤纶纤维丝5有若干根，且各根涤纶纤维丝5相互缠绕而形成一股韧性纤维束，韧性纤维束呈扭曲状态，氨纶纤维丝6有一根、并串接在韧性纤维束的各拐点上。每根纤维束4中涤纶纤维丝5的直径在8丝至40丝。

浮子8有多列、并在网体1的上侧网面上间隔布置，不同列的浮子8在排向相互错开，以使网体1在置于水中后，网体1呈波浪形的悬浮在水中，这样浅水草体束2在网体1的上方可模拟浅水区的沉水植物，沉水草体束倒挂在网体1上、并可模拟浅水区水底的沉水植物。网体1的上侧网面在呈波浪形悬浮状态后，上侧网面可模拟水体中的浅滩结构，这样不但可不但给浅水动物的生长提供载体，而且这种波浪式的下沉结构使得浅水鱼类能够顺利通过人工水草所在水域。

本实施例中草体束以网体1为载体，网体1上均匀交叉单边分布浮子8，使水生态修复人工水草在水中以网体1上下间隔点，波浪形态分布于水面9下的浅水区，网体1上部草体束类似于浅水区的沉水植物的均匀分布，网体1下部草体束吊挂在网体1上均匀分布。由于本实施例中人工水草采用扁丝纺织网和细小纤维草体束作为光合细菌挂载的载体，具有生物亲和性、亲水性，水体波动时的穿透性，能实现快速挂膜和增加生物量。根据光合菌的特性：在浅水区充分接受阳光或灯光光源，主要作用给各种类光合菌创造环境，最大能力的增加光合菌的生物量。以光合菌的基础形态为主体，逐步分解和吸收溶入水体更微小营养物质，净化水质，增加溶氧量，克服污水中动植物前期不易生存的难题，促进立体生态循环。同时，生态修复的人工水草在使用过程中，光合菌生物膜除微生物分解的特性之外，还有部分光催化的光触媒功能，即在水草纤维及生物膜在水体吸附包含有各金属类别的细小微粒后，这些微小颗粒多以氧化状态和硫化状态存在，同样均匀分布在水草纤维上，形成了天然的纳米光触媒介质，相当于光催化材料，促进难降解的有机和无机化合物（富营养物质和POPs）在紫外线照射下，通过天然形成的纳米光触媒介质来迅速降解。水草纤维蓬松，单体纤维丝吸附后的臃肿半透光状态，加宽了有效的吸收光能范围。

水生态修复人工水草在水体中是一个局部整体，有一定的阻力和障碍，能阻止污水一次性进入太多破坏平衡，在水体中逐步分解和稀释污水。该人工水草还提供了从基础微观状态开始的不同层次饵料食物链，不同层次的逐步过滤出富营养水污，水中营养物质，转变成水生动物，逐步捞滤出溶入水体的物质。在表层下波浪形态，有一点小层次区别，水生动物可以进出，提供水生动物长效机制的饵料环境，水生动物因为觅食而来清理，栖息和回避天敌、惊扰。不惧怕草鱼，可以放养草鱼清理水草患滥（水草多时，堵塞水体、还封水面9缺氧、腐烂、抢占了水体光合菌生存环境、水草有保护膜，寄生不了多少光合菌。）。

在其他实施例中，网体也可以仅上侧或下侧设置草体束，而且草体束的纤维丝也可以采用腈纶纤维等。

本发明中水环境生态修复方法的实施例：该水环境生态修复方法包括以下步骤：步骤一，将人工水草置于待处理水域中，人工水草包括浮在水中的网体，网体的两侧网面分别为朝向水面的上侧网面及朝向水底的下侧网面，并在网体上连接有从上侧网面的上方伸出的浅水草体束和/或从下侧网面的下方伸出的深水草体束；步骤二，在人工水草所处水域进行光合菌的培养，直至在网体及其上的浅水草体束和/或深水草体束上挂载光合菌形成的生物膜。

其中步骤一中网体不但可以如现有技术一致的漂浮在水面上，而且可以悬浮在水面上，此时在网体的上侧网面和下侧网面上分别布置草体束，以增大待处理水域中草体束的分布量，也使得立体的生物生长载体空间增大；步骤二中光合菌可采用两种方式获得，一种方式是应用所处理水域中天然的土著光合菌，并在培养光合菌之前，对人工水草所处水域用紫外线杀菌，以致光合菌意外的菌种生长，另一种是在培养之前向该水域中抛洒光合菌的菌种。