專利名稱：多功能凈水載體系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種多功能凈水載體系統(tǒng)，屬于水污染治理和生態(tài)工程技術(shù)領(lǐng)域
背景技術(shù)：
近十幾年來，我國水體污染和富營養(yǎng)化日趨加劇。由水體污染和富營養(yǎng)化引發(fā)飲用水安全、生態(tài)安全等一系列環(huán)境和生態(tài)問題已經(jīng)成為制約我國社會經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸，所以加強我國江河湖庫水資源保護(hù)和治理迫在眉睫。目前，湖泊水體的富營養(yǎng)化治理的研究熱點集中在對營養(yǎng)鹽的控制技術(shù)上，例如水生高等植物營養(yǎng)鹽吸收修復(fù)、固定化微生物技術(shù)等。在水生高等植物修復(fù)技術(shù)中主要采用漂浮植物、挺水植物及沉水植物等當(dāng)?shù)赝林锓N，通過植物自身的生長代謝大量吸收氮、磷等水體中的營養(yǎng)物質(zhì)、吸附懸浮顆粒物、抑制藻類生長、富集重金屬。固定化微生物技術(shù)是將微生物固定在載體上使其高度密集并保持其生物活性的技術(shù)。固定化微生物技術(shù)也越來越受到人們的關(guān)注。生物膜法原位處理河湖水質(zhì)和恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)因為處理效果好，成本低，無二次污染，成為固定化微生物技術(shù)中的首選方法。自從有人發(fā)現(xiàn)生長在鵝卵石上的生物膜對污染河水具有修復(fù)作用開始，生物膜凈水技術(shù)便進(jìn)入實質(zhì)性研究與應(yīng)用階段。生態(tài)基產(chǎn)品由日本科學(xué)家小島昭教授發(fā)明，并于2006年推廣應(yīng)用于世界各地的水生態(tài)環(huán)境修復(fù)和水污染防止領(lǐng)域，是目前世界領(lǐng)先的自然生態(tài)性水處理技術(shù)產(chǎn)品。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種載體，構(gòu)成能夠在上層進(jìn)行水生態(tài)修復(fù)、中層景觀美化和下層生態(tài)基凈水的多功能載體系統(tǒng)。本實用新型的技術(shù)方案如下一種多功能凈水載體系統(tǒng)，由上至下依次由植被層、栽培層、景觀美化層、浮島層和高分子生態(tài)基層五層結(jié)構(gòu)組成；所述栽培層包括聚乙烯網(wǎng)狀框架，種植植物的填料填充在聚乙烯框架內(nèi)；人工把高等水生植物或改良陸生植物種植到栽培層，構(gòu)成植被層；各種 PU材料做成的仿真花卉如仿真荷花、仿真睡蓮等構(gòu)成了景觀美化層；所述的浮島層為PU材料或聚乙烯制成。所述的植被層和栽培層，以浮島層作為支撐。人工把高等水生植物或改良陸生植物種植到栽培層，生長在富營養(yǎng)化水體的水面。植被層通過植物根部的吸收、吸附和根際微生物對污染物的分解、礦化以及植物同化作用，削減富營養(yǎng)化水體中的氮、磷等營養(yǎng)鹽和有機物，抑制藻類生長，凈化水質(zhì)。既美化水面景觀，又在一定的區(qū)域內(nèi)恢復(fù)湖泊水庫生態(tài)系統(tǒng)，起到生態(tài)修復(fù)、去除各種污染物的作用。所述的栽培層為石子、土壤、陶粒等各類填料和聚乙烯框架構(gòu)成，這些填料固定在聚乙烯框架里。如在栽培層填入石英白石子，可防止?jié)菜畷r將植株濺上泥漿，影響美觀；防止病害；白石子反光能力強，可在一定程度上加強光照；減緩?fù)寥浪终舭l(fā)，有利于土壤和花卉根部通風(fēng)和排水。景觀美化層為各種PU材料做成的仿真花卉如仿真睡蓮、仿真荷花、仿真水禽。在植被層枯萎時，景觀美化層仍可以起到美化水面景觀的效果。所述的浮島層為PU材料或聚乙烯制成。一般為多邊形，優(yōu)選六邊型。所述的浮島層有連接小孔。通過浮島的拼接，可以進(jìn)行各種水景設(shè)計，可以組成各種大型水上圖案。所述的生態(tài)基層為高分子纖維生態(tài)基，由微細(xì)高分子纖維絲集束而成，聚酯、聚酰胺、聚丙烯晴、聚丙烯、聚乙烯醇縮醛等通過碳化、活化、生物改性合成纖維絲制成生態(tài)基。高分子生態(tài)基層與浮島層連接，通過巨大比表面積吸附營養(yǎng)物，吸引水中各種水生生物到其表面，生態(tài)基表面會生成動態(tài)生物膜，附著生長微生物和藻類，這些微生物和藻類促進(jìn)富營養(yǎng)化水體進(jìn)行生物過濾和生物轉(zhuǎn)換從而起到生物修復(fù)的作用。纖維材料提供了巨大的比表面積。其外表面積大量微孔都開口在纖維表面，在吸附和解析過程中，分子吸附途徑短，吸附質(zhì)可以直接進(jìn)入微孔，這為纖維快速吸附，有效利用微孔提供了條件；另一個特點是孔徑狹窄，孔徑分布均勻，暴露在纖維表面的是20A左右微孔，因此，比表面積大，細(xì)孔發(fā)達(dá)，吸附性能高，脫附速度快，可反復(fù)使用十多年。生態(tài)基每克纖維可以為水中微生物和藻類等的生長、繁殖最高能提供約950 1500平方米的附著表面積，從而實現(xiàn)高效微生物群落的基礎(chǔ)條件。這種高分子纖維生態(tài)基在水中不生銹、不發(fā)霉和不腐爛，且與微生物具有親和性，是修復(fù)污染水生態(tài)環(huán)境的良好材料。將纖維生態(tài)基放置于水中，吸附水中各種水生生物到其表面，隨著時間的推移生態(tài)基表面會附著生長微生物和藻類，這些微生物和藻類對于富營養(yǎng)化水體起到生物過濾和生物轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵作用。附著生長微生物和藻類分解水體中的有機污染物并為浮游植物光和作用提供C源，促進(jìn)浮游植物快速繁殖同時吸收利用水體中大量的N、P元素，從而達(dá)到減少水中營養(yǎng)鹽含量，減輕水體富營養(yǎng)化的目的。依靠微生物的硝化和反硝化作用、植物的吸收和生態(tài)基基質(zhì)吸附水體中氮、重金屬元素、有毒物等，可用于BOD、COD、T0C、氮、磷、顏色、臭味、油、苯酚、有毒物、余氯、重金屬等的去除，起到凈化水質(zhì)作用。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單，易操作，可移動性強，不同尺度水域、污水處理系統(tǒng)、家庭養(yǎng)魚缸均可使用，經(jīng)久耐用，抗傾倒性強、浮力好，美觀以及成本低等特點。采用生態(tài)浮島與碳纖維生態(tài)基相結(jié)合的技術(shù)，在水處理方面的應(yīng)用非常廣闊?？捎糜贐OD、COD、T0C、氮、 磷、顏色、臭味、油、苯酚、有毒物、余氯、重金屬等的去除，是流域水污染控制和湖泊富營養(yǎng)化防治的優(yōu)先選擇。

圖1多功能載體系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，1——植被層，2——栽培層，3——景觀美化層，4——浮島層，5——高分子生態(tài)基層。圖2景觀美化層和浮島層結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0024]本實用新型的凈水多功能載體系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)上由植被層、栽培層、景觀美化層、浮島層和高分子生態(tài)基層五層組成。其中所述栽培層的聚乙烯網(wǎng)為植物的成長起到了扶植的作用，提高水生植物幼苗的成活率。所述栽培層填加石英白石子填料和土壤，防止?jié)菜畷r將植株濺上泥漿，影響美觀； 防止病害；白石子反光能力強，可在一定程度上加強光照；減緩?fù)寥浪终舭l(fā)，有利于土壤和花卉根部通風(fēng)和排水。所述的景觀美化層和浮島層由聚氨酯做成。景觀美化層的仿真花卉材料主要為柔性樹脂、固化劑、混合劑和著色劑。浮島層的大小以達(dá)到本實用新型的載體系統(tǒng)能漂浮或懸浮為標(biāo)準(zhǔn)。本實用新型的凈水多功能載體系統(tǒng)，生態(tài)修復(fù)部分，通過植物的吸收作用，根區(qū)微生物的降解作用，植物的吸附、過濾和沉淀，植物抑制藻類生長、作為生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者來調(diào)節(jié)其他生物種類和數(shù)量等作用來完成對富營養(yǎng)化水體的凈化。本實用新型載體系統(tǒng)中高分子生態(tài)基層構(gòu)成了生物修復(fù)部分，由經(jīng)過活化和微生物改性的纖維生態(tài)基組成。纖維生態(tài)基技術(shù)是以高效微生物載體為核心，同步凈化水質(zhì)與建立水體生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性。纖維生態(tài)基一旦放置于水中，立即會吸附水中各種水生生物到其表面，隨著時間的推移生態(tài)基表面會附著生長微生物和藻類，這些微生物和藻類對于富營養(yǎng)化水體起到生物過濾和生物轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵作用。它的原理及作用過程為其采用具有較大比表面積和容積利用率的生態(tài)基作為生物載體，對湖水中的土著微生物(細(xì)菌、真菌、藻類、原生動物和后生動物等)進(jìn)行有效富集，構(gòu)成復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。利用微生物的硝化——反硝化作用，去除部分氮磷營養(yǎng)元素，將原有的以水-土界面為主的好氧-厭氧、硝化-反硝化條件擴大到整個水體。從而逐步恢復(fù)水體的良好生態(tài)系統(tǒng)，長期維護(hù)水質(zhì)于健康的狀態(tài)。微生物體系通過自身的新陳代謝分解水中的有機物，纖維生態(tài)基上生長的微生物可吸附水體中的富營養(yǎng)成分，并將氮、磷、硫、 碳等富營養(yǎng)成分富集，通過不同的微生物作用，轉(zhuǎn)化成為二氧化碳、水和氮氣等，從而奪取了藍(lán)綠藻生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)，抑制了藍(lán)綠藻的滋生，水質(zhì)逐漸得到改善。實施例1以東湖水果湖為例，湖泊富營養(yǎng)化治理具體的實施方法步驟(1)湖泊水深、流速測量；(2)設(shè)計載體布置方案；(3)生產(chǎn)載體；(4)組裝載體與生態(tài)基組合系統(tǒng)；(5)選擇植物種類，在載體上種植植物花卉等；(6)設(shè)計和布置多種圖案于被修復(fù)水體；(7)安裝曝氣充氧設(shè)備為微生物和水質(zhì)凈化提供氧源；(8)定期檢測被修復(fù)水體與未修復(fù)水體的水質(zhì)、水文和生物多樣性；(9)分析、評價湖泊富營養(yǎng)化治理和促進(jìn)生物多樣性的效果。本方案實施以后，在沒有新的污染源輸入前提下，3 6個月時間可以使有機污染、富營養(yǎng)化水體水質(zhì)從原水水質(zhì)提高一個等級。有毒物和重金屬去除20%。實施例2以家庭養(yǎng)魚缸為例，家庭養(yǎng)魚實施方法步驟[0043](1)購買家庭養(yǎng)魚缸(1. 5長*0. 75深*0. 5寬)和觀賞魚多種類型，同時購買簡易的充氧器并安裝在缸壁上；(2)設(shè)計和生產(chǎn)載體，凈水系統(tǒng)由美化層、浮島層、生態(tài)基組成，或由植被層、栽培層、景觀美化層、浮島層和高分子生態(tài)基層五層組成；(3)投放1 2個凈水載體產(chǎn)品于家庭養(yǎng)魚缸；(4)隔天喂養(yǎng)一次觀賞魚；(5)與小型充氧器聯(lián)合使用；(5)進(jìn)行水質(zhì)變化檢測和觀查；(6)查看魚的活性。本方案實施以后，養(yǎng)魚缸基本不用換水，可有效保持魚類活性，節(jié)約水資源，減少勞動成本和節(jié)省用水費用。
權(quán)利要求1.一種多功能凈水載體系統(tǒng)，由上至下依次由植被層、栽培層、景觀美化層、浮島層和高分子生態(tài)基層五層結(jié)構(gòu)組成；所述栽培層包括聚乙烯網(wǎng)狀框架，種植植物的填料填充在聚乙烯框架內(nèi)；人工把高等水生植物或改良陸生植物種植到栽培層，構(gòu)成植被層；PU材料做成的仿真花卉構(gòu)成景觀美化層；所述的浮島層為PU材料或聚乙烯制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載體系統(tǒng)，其特征在于，所述的浮島層為多邊形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的載體系統(tǒng)，其特征在于，所述的浮島層為六邊型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載體系統(tǒng)，其特征在于，所述的浮島層有連接小孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載體系統(tǒng)，其特征在于，所述的生態(tài)基層為高分子纖維生態(tài)基，由高分子纖維絲集束而成。
專利摘要本實用新型涉及一種多功能凈水載體系統(tǒng)。由上至下依次由植被層、栽培層、景觀美化層、浮島層和高分子生態(tài)基層五層結(jié)構(gòu)組成。功能上由上層的生態(tài)修復(fù)、中層景觀美化層和下層的生物修復(fù)三部分構(gòu)成。具有結(jié)構(gòu)簡單，易操作，可移動性強，不同尺度水域、污水處理系統(tǒng)、家庭養(yǎng)魚缸均可使用。
文檔編號C02F3/32GK202322497SQ20112033633
公開日2012年7月11日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者李蘭 申請人:武漢大學(xué)