專利名稱：用于景觀水體治理的生態(tài)吸附景觀浮床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于景觀水體治理的生態(tài)吸附景觀浮床，在對景觀水體污染進(jìn)行有效治理的同時，可在生態(tài)吸附層上種植各種對營養(yǎng)源要求較高的水培花卉、觀賞性水生植物等，營造優(yōu)美和諧的生態(tài)浮島景觀。屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國社會的不斷發(fā)展和人均生活水平的不斷提升，城市居民對居住環(huán)境的要求越來越高。目前城市內(nèi)的景觀水體如大小湖泊、人工湖、護(hù)城河已成為各個城市風(fēng)景建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容。建筑師為滿足住宅小區(qū)居民的“親水”需求，采用借景和造景，將水景引進(jìn)生活小區(qū)，創(chuàng)造住宅小區(qū)幽雅的自然環(huán)境。景觀水已成為城市風(fēng)景線的亮點(diǎn)，也成為高檔住宅小區(qū)的重要賣點(diǎn)。由于景觀水多為靜止或流動性差的封閉緩流水體，一般具有水域面積小、易污染、水環(huán)境容量小、水體自凈能力低等特點(diǎn)，管理不好，很容易成為居民生活污水、雨水及垃圾的受納體，從而導(dǎo)致水體不同程度的污染，嚴(yán)重時會引起水體富營養(yǎng)化，致使水中藻類大量繁殖，水體變黑變臭，嚴(yán)重影響周圍的自然環(huán)境和居民的生活環(huán)境，這已成為城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)難題。
現(xiàn)有的景觀水處理技術(shù)主要分為物化技術(shù)和生態(tài)技術(shù)兩大類。物化技術(shù)由來已久，多為常規(guī)性技術(shù)。該類技術(shù)以直接投藥法和過濾凈化法為代表。直接投藥法即在藍(lán)綠藻大量生長，景觀水體濁度顯著上升時投加藥劑除藻并沉淀污染物。該方法雖然可以立竿見影，使水質(zhì)迅速變清，但卻不能從根本上去除導(dǎo)致藻類過量生長的氮磷等限制性營養(yǎng)鹽，且沉淀的污染物經(jīng)過一段時間后又會重新釋放，危害水體健康；長期用藥后，水中還會出現(xiàn)耐藥的藻類，這使得投藥的周期逐漸縮短，投藥量越來越多，藥劑的品種也要頻繁更換。過濾凈化法即將受污染的景觀水體抽提起來，利用裝填石英砂等填料的過濾設(shè)備去除水中的懸浮態(tài)固體污染物和少部分藻類。該方法的缺點(diǎn)在于動力消耗較大，運(yùn)行成本高；且由于大部分藻類的個體都極其微小，去除效果并不明顯；同時裝置運(yùn)行一段時間后會發(fā)生堵塞現(xiàn)象，必須不斷地進(jìn)行反沖洗，運(yùn)行管理相對復(fù)雜。生態(tài)技術(shù)基于水生植物對水體的凈化作用原理，以人工浮床技術(shù)為代表。專利CN1355144A公開了一種利用風(fēng)能和生物浮床式的污水治理的綜合方法。該專利中提出利用“除氮磷的水陸兩棲植物，去除污水中的富營養(yǎng)化物質(zhì)氮磷等”，即在浮床上種植植物，依靠生長于植物和植物根系上的微生物去除一部分氨態(tài)氮和COD即化學(xué)需氧量，而對于水中的磷以及大部分氨態(tài)氮和硝態(tài)氮，則主要通過植物自身的同化作用吸收。該方法的缺陷在于由于植物對氮磷的吸收能力很小，如目前氮磷吸附能力最強(qiáng)，危害最重的水葫蘆的含磷量也僅僅為濕重的0.022％左右，含氮量為濕重的0.24％左右，即水葫蘆吸收10克氮和1克磷的同時，卻要產(chǎn)生5千克左右的植物量。故利用植物凈化富營養(yǎng)化景觀水體，在去除水中氮磷的同時，會產(chǎn)生大量的多余植物量，這些新生的植物量如若處置不當(dāng)，將成為危害嚴(yán)重的二次污染物。以植物為主的生態(tài)技術(shù)，其缺陷還表現(xiàn)在植物生長周期長，生態(tài)系的成熟較慢，受季節(jié)氣候影響大，并會不斷演替，導(dǎo)致退化失效等。
另一方面，近年來水培花卉在國內(nèi)外發(fā)展較快。水培花卉是無土栽培中的一種特殊形式，又稱為“水耕”，是以水為介質(zhì)，將花卉直接栽養(yǎng)在盛水的透明器皿中，并施以生長所需的營養(yǎng)元素，以供居室綠化美化裝飾的一種栽培方法。若能將具有高附加值的水培花卉引入景觀水體的水面綠化之中無疑將獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。但由于水培花卉對水中氮磷等營養(yǎng)鹽的要求很高，如世界著名的通用型營養(yǎng)液配方“英國洛桑試驗(yàn)站a”中規(guī)定水培液中氮濃度為9.89mmol/L，即138.46mg/L；磷濃度為3.70mmol/L，即114.7mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于自然水體中的氮磷濃度，即使是富營養(yǎng)化現(xiàn)象嚴(yán)重的水體也不能滿足其需求。由此可見，氮磷等營養(yǎng)鹽的不足是水培花卉難以在景觀水面生長繁殖的最主要原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于景觀水體治理的生態(tài)吸附景觀浮床，將物化技術(shù)與生態(tài)技術(shù)相結(jié)合，不僅能對污染的景觀水體進(jìn)行有效治理，還能利用生態(tài)吸附層中的氮磷等豐富營養(yǎng)鹽種植各種水培花卉、觀賞性水生植物，形成優(yōu)美和諧的生態(tài)浮島景觀，具有成本低廉，管理簡單，與水環(huán)境和諧統(tǒng)一等優(yōu)勢。
為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明在景觀水體中設(shè)置若干座生態(tài)吸附景觀浮床，浮床采用輕質(zhì)漂浮材料如塑料泡沫構(gòu)成漂浮支撐基板，漂浮支撐基板上設(shè)若干個圓孔用于安放生態(tài)吸附層及扦插植物苗。在浮床底部，每個圓孔的下方包覆一個網(wǎng)袋，網(wǎng)袋可以是塑料網(wǎng)或漁網(wǎng)，利用圓孔外周的直徑大于圓孔直徑的塑料圈將網(wǎng)袋固定在漂浮支撐基板上，網(wǎng)袋內(nèi)充填顆粒態(tài)高效氮磷吸附材料，如造粒粉煤灰，沸石，人工沸石、蛭石等，也可適當(dāng)加入一定量的生物陶粒等基質(zhì)以供微生物掛膜之用，從而形成生態(tài)吸附層。生態(tài)吸附層與景觀水面直接接觸，生態(tài)吸附層上可種植各種具有高附加值的水培花卉、觀賞性水生植物、經(jīng)濟(jì)作物等，植物根系深入生態(tài)吸附層并與景觀水體直接接觸。
本發(fā)明生態(tài)吸附層中裝填的高效氮磷吸附材料具有快速大量吸附氮磷的功能，如造粒粉煤灰的磷吸附速率可達(dá)30-70mg/(kg×d)，為水葫蘆的三十余倍以上，磷吸附容量可達(dá)10000mg/kg，約為水葫蘆的500倍；而沸石的氨氮吸附容量可達(dá)20000mg/kg以上，約為水葫蘆的100倍。故此生態(tài)吸附層能在極短的時間內(nèi)強(qiáng)化凈化富營養(yǎng)化水體。此外，由于富營養(yǎng)化景觀水體中的微囊藻等有害藻類大都懸浮于水體表面，而高效氮磷吸附材料裝填于在浮床底部，也與景觀水體表面直接接觸，這樣吸附材料就與有害藻類競爭吸附營養(yǎng)鹽，由于所采用的吸附材料對氮磷的吸附速率和吸附容量遠(yuǎn)高于有害藻類，有害藻類在營養(yǎng)鹽競爭中處于劣勢，故其活性將受到抑制，從而逐漸消亡。
浮床上可種植具有高附加值的水培花卉、經(jīng)濟(jì)作物等，植物的根系穿過浮床中的圓孔深入生態(tài)吸附層內(nèi)，并能與水體直接接觸。由于在該生態(tài)吸附層中裝填的高效氮磷吸附材料具有快速并大量吸附氮磷的功能，當(dāng)其富集了足量的氮磷之后就成為了提供植物生長所需營養(yǎng)鹽的“養(yǎng)料庫”。浮床上的高等植物適應(yīng)生態(tài)吸附層的生長環(huán)境之后，會通過根系分泌出許多能促進(jìn)材料釋放氮磷及其它有用營養(yǎng)鹽的化學(xué)物質(zhì)，并利用根系迅速吸收之。這樣生態(tài)吸附層就發(fā)揮出類似于“緩釋肥料”的效應(yīng)，浮床上的植物就可通過密布在生態(tài)吸附層內(nèi)的根系不斷吸收積累于高效氮磷吸附材料表面和內(nèi)部的氮磷，以供自身生長所需。正是由于生態(tài)吸附層內(nèi)能提供營養(yǎng)鹽相當(dāng)穩(wěn)定充足的生長環(huán)境，使得以往一些只能在高營養(yǎng)鹽濃度的培養(yǎng)液中存活的水培花卉等高附加值植物能順利成長。
使用時，將未投種植物的生態(tài)吸附景觀浮床移入富營養(yǎng)化景觀水體，約一到二周以后，生態(tài)吸附層中物化吸附材料吸附足量氮磷，富營養(yǎng)化景觀水體的水質(zhì)開始好轉(zhuǎn)，此時可在生態(tài)吸附景觀浮床上投種植物。此后，生態(tài)吸附景觀浮床在景觀水中長期運(yùn)行，期間可任意采摘水生花卉及經(jīng)濟(jì)作物，修剪植物枝節(jié)。約半年后更換出生態(tài)吸附層中約一半的物化吸附材料，該材料所含的營養(yǎng)鹽極其豐富，可作為人工基質(zhì)用于無土栽培。
本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于用裝填高效物化吸附材料的生態(tài)吸附層替代傳統(tǒng)的水生植物浮床，從而大幅度地提高對富營養(yǎng)化景觀水體中氮磷的去除速率和去除容量，大大縮短了景觀水體的治理周期。不僅如此，吸附了大量的氮磷的生態(tài)吸附層又為浮床植物特別是水培花卉提供了良好的營養(yǎng)環(huán)境，使得原本只能在人工培養(yǎng)液中存活的水培花卉能夠在景觀水體中正常生長，這為城市和住宅小區(qū)景觀水體的美化綠化開辟了新路。
本發(fā)明適用于城市景觀水體和住宅小區(qū)景觀水的治理和美化，既快速有效地降低水中的營養(yǎng)鹽，去除富營養(yǎng)化因子，又將水處理裝置融入水面綠化造景之中。本發(fā)明不需動力，無耗電，運(yùn)行簡單，運(yùn)行費(fèi)用和管理費(fèi)用低廉，是符合我國的實(shí)際情況的景觀水體治理的有效手段。


圖1為本發(fā)明中浮床結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中，1為漂浮支撐基板，2為固定塑料圈，3為生態(tài)吸附層安放圓孔。
圖2為本發(fā)明的生態(tài)吸附景觀浮床整體結(jié)構(gòu)組成示意圖。
圖2中，1為漂浮支撐基板，2為固定塑料圈，4為景觀水體，5為網(wǎng)袋，6為氮磷吸附材料，7為植物。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
本發(fā)明中浮床結(jié)構(gòu)如圖1所示，浮床采用輕質(zhì)漂浮材料如聚乙烯泡沫塑料板構(gòu)成漂浮支撐基板1，長1-3m，寬0.5-1.5m，厚1-5cm。漂浮支撐基板1上設(shè)若干個直徑為3cm-10cm的圓孔3，各個圓孔3外周采用固定塑料圈2來固定安放生態(tài)吸附層的網(wǎng)袋。
圖2為本發(fā)明的生態(tài)吸附景觀浮床整體結(jié)構(gòu)組成示意圖。如圖2所示，在景觀水體4中設(shè)置的浮床采用輕質(zhì)漂浮材料作漂浮支撐基板1，漂浮支撐基板1上設(shè)若干個圓孔，每個圓孔的下方包覆一個網(wǎng)袋5，網(wǎng)袋5可以是塑料網(wǎng)或漁網(wǎng)，利用直徑大于圓孔直徑的塑料圈2將網(wǎng)袋5固定在漂浮支撐基板1上，網(wǎng)內(nèi)充填顆粒態(tài)高效氮磷吸附材料6，如造粒粉煤灰，沸石，人工沸石、蛭石等，從而形成生態(tài)吸附層，生態(tài)吸附層上可種植各種生態(tài)植物7。
本發(fā)明中生態(tài)吸附層中裝填的高效氮磷吸附材料6具有快速大量吸附氮磷的功能，故能在極短的時間內(nèi)強(qiáng)化凈化富營養(yǎng)化水體。生態(tài)吸附層上可種植具有高附加值的水培花卉、經(jīng)濟(jì)作物等，植物的根系穿過浮床中的圓孔3深入生態(tài)吸附層內(nèi)，并能與水體直接接觸，生態(tài)吸附層中裝填的高效氮磷吸附材料富集了足量的氮磷之后就成為了提供植物生長所需營養(yǎng)鹽的“養(yǎng)料庫”。浮床上的植物7就可通過密布在生態(tài)吸附層內(nèi)的根系不斷吸收積累于高效氮磷吸附材料表面和內(nèi)部的氮磷，以供自身生長所需。
使用時，將未投種植物的生態(tài)吸附景觀浮床移入富營養(yǎng)化景觀水體，一到二周后，生態(tài)吸附層中的氮磷吸附材料6吸附足量氮磷，富營養(yǎng)化景觀水體的水質(zhì)開始好轉(zhuǎn)，此時可在生態(tài)吸附景觀浮床上投種植物。此后，生態(tài)吸附景觀浮床在景觀水中長期運(yùn)行，期間可任意采摘水生花卉及經(jīng)濟(jì)作物，修建植物枝節(jié)。約半年后更換出生態(tài)吸附層中約一半的物化吸附材料，該材料所含的營養(yǎng)鹽極其豐富，可作為人工基質(zhì)用于無土栽培。
實(shí)施例浮床以長為2米，寬為1米，厚為5cm的聚乙烯泡沫塑料板為漂浮支撐基板，按株間距15cm打圓孔3×6個，圓孔直徑約8cm，用于扦插植物苗。在各個圓孔下方包覆網(wǎng)目為18目的漁網(wǎng)，網(wǎng)上端用直徑為10cm的塑料圈固定。每個漁網(wǎng)內(nèi)裝填顆粒粒徑大于2cm的混合高效氮磷吸附材料，其中造粒粉煤灰1.5kg，沸石1.5kg，蛭石2kg，造粒粉煤灰用于吸附磷，沸石用于吸附氮，蛭石用于同步吸附氮磷，因其成分中含約13％的鉀鹽，必要時可為植物提供鉀源?？傆?jì)單座浮床中含造粒粉煤灰27kg，沸石27kg，蛭石36kg。
將該生態(tài)吸附景觀浮床共7座投入某小區(qū)的景觀湖中。該湖總面積500m3，水深1m，夏季該湖中藻類大量繁殖，湖水呈濃綠色，伴有藻腥臭味，湖水水質(zhì)氨氮為0.9mg/L，磷為0.3mg/L，COD為8mg/L，濁度為70°，透明度0.25m。
投入浮床10天后該湖水質(zhì)明顯提高，藻類消亡，湖水水質(zhì)提高為氨氮為0.2mg/L，磷為0.08mg/L，COD為1mg/L，濁度為20°，透明度0.8m。
在第10天將多年生草本花卉—大花美人蕉移植入1號浮床的圓孔內(nèi)，其根系伸入由混合高效氮磷吸附材料構(gòu)建的生態(tài)吸附層，共9株；將多年生宿根草本花卉—萱草移植入2號浮床的圓孔內(nèi)，其根系深入由混合高效氮磷吸附材料構(gòu)建的生態(tài)吸附層，共12株；將蔬菜—水蕹菜種苗移植入3號浮床的圓孔內(nèi)，其根系深入由混合高效氮磷吸附材料構(gòu)建的生態(tài)吸附層，共18株。一個月后花卉生長良好，水蕹菜收獲共15公斤。
實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明引入了裝填高效氮磷吸附材料的生態(tài)吸附層，可以達(dá)到快速直接吸附水中的氮磷等富營養(yǎng)化限制性元素目的，與植物吸收作用相比，該生態(tài)吸附層的除氮磷的效率大大提高；同時由于生態(tài)吸附層中氮磷等營養(yǎng)鹽豐富，故可在生態(tài)吸附層上種植各種對營養(yǎng)源要求較高，原本難以直接在景觀水體中培養(yǎng)的水培花卉、觀賞性水生植物、經(jīng)濟(jì)作物，從而能在水面上形成一片優(yōu)美和諧的生態(tài)浮島景觀。本發(fā)明不僅具有常規(guī)物化技術(shù)對氮磷等富營養(yǎng)化限制性元素去除效率高，見效快的特點(diǎn)，也具備生態(tài)技術(shù)成本低廉，管理簡單，與水環(huán)境和諧統(tǒng)一等優(yōu)勢。
權(quán)利要求
1.一種用于景觀水體治理的生態(tài)吸附景觀浮床，其特征在于采用輕質(zhì)漂浮材料構(gòu)成漂浮支撐基板(1)，漂浮支撐基板(1)上設(shè)若干個圓孔(3)，每個圓孔(3)的下方包覆一個網(wǎng)袋(5)，利用圓孔(3)外周的固定塑料圈(2)將網(wǎng)袋(5)固定在漂浮支撐基板(1)上，網(wǎng)袋(5)內(nèi)充填顆粒態(tài)氮磷吸附材料(6)形成生態(tài)吸附層，生態(tài)吸附層上種植各種生態(tài)植物(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于景觀水體治理的生態(tài)吸附景觀浮床，其特征在于所述氮磷吸附材料(6)采用造粒粉煤灰、沸石、人工沸石和蛭石。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的用于景觀水體治理的生態(tài)吸附景觀浮床，其特征在于所述網(wǎng)袋(5)為塑料網(wǎng)或漁網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的用于景觀水體治理的生態(tài)吸附景觀浮床，其特征在于所述漂浮支撐基板(1)尺寸為長1-3m，寬0.5-1.5m，厚1-5cm，所述圓孔(3)直徑為3cm-10cm。
全文摘要
一種用于景觀水體治理的生態(tài)吸附景觀浮床，采用輕質(zhì)漂浮材料構(gòu)成浮床的漂浮支撐基板，漂浮支撐基板上設(shè)若干個圓孔，各個圓孔下方利用包覆的網(wǎng)袋設(shè)置生態(tài)吸附層，生態(tài)吸附層與景觀水面直接接觸，其中裝填高效磷吸附材料和氨氮吸附材料，也可適當(dāng)加入一定量的生物陶粒等基質(zhì)以供微生物掛膜之用，在生態(tài)吸附層上種植具有高附加值的水培花卉、觀賞性水生植物、經(jīng)濟(jì)作物等。本發(fā)明不僅能大幅度提高對富營養(yǎng)化景觀水體中氮磷的去除速率和去除容量，大大縮短景觀水體的治理周期，又為浮床植物特別是水培花卉提供了良好的營養(yǎng)環(huán)境，適用于城市景觀水體和住宅小區(qū)景觀水的治理和美化，運(yùn)行費(fèi)用和管理費(fèi)用低廉。
文檔編號C02F3/10GK1644533SQ20041009919
公開日2005年7月27日 申請日期2004年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月29日
發(fā)明者孔海南, 陳雪初, 張大磊 申請人:上海交通大學(xué)