一種多功能立體的生態(tài)鏈浮島的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種多功能立體的生態(tài)鏈浮島，包括挺水植物種植槽、填料槽和沉水植物種植槽；挺水植物種植槽與填料槽通過(guò)尼龍繩與填料槽的上部連接，用于搭配根系發(fā)達(dá)的挺水植物構(gòu)成過(guò)濾層，填料槽用于填充由3D打印的高比表面積的懸浮填料，沉水植物種植槽通過(guò)可拆卸的活動(dòng)扣與填料槽的下部連接，用于搭配種植沉水植物形成密集的過(guò)濾層。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)污水高效低碳資源化利用，將水環(huán)境治理融入生態(tài)文明建設(shè)，選用新型的3D打印材料作為微生物附著材料，相比傳統(tǒng)材料具有更好效果，為生態(tài)工程的應(yīng)用與創(chuàng)新打開(kāi)新的思路；通過(guò)本發(fā)明降解了水中的各種污染物質(zhì)，有效地提高了水體的凈化效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種多功能立體的生態(tài)鏈浮島
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于水體凈化與生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多功能立體的生態(tài)鏈浮島。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，由于工業(yè)生產(chǎn)的日益發(fā)展和人口急劇增加，我國(guó)水資源正遭受來(lái)自生產(chǎn)、生活等各方面的污染，我國(guó)城鎮(zhèn)污水中污染物種類(lèi)繁多、資源化利用率低、氮磷污染負(fù)荷大，雖然污水會(huì)經(jīng)過(guò)城鎮(zhèn)污水處理廠處理達(dá)標(biāo)后排放，但是很多排放標(biāo)準(zhǔn)都達(dá)不到地表V類(lèi)水質(zhì)，處理后的水排放到河流水體，對(duì)城鎮(zhèn)湖泊和河流的再生利用帶來(lái)不確定的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，目前城鎮(zhèn)污水高效低碳資源化得不到很好的利用。
[0003]鑒于城鎮(zhèn)河流多數(shù)處于城鎮(zhèn)內(nèi)部與居民區(qū)周邊，利用生態(tài)工程對(duì)城鎮(zhèn)污水進(jìn)行深度處理時(shí)，除了注重處理效果，還應(yīng)關(guān)注其與周邊景觀的配置與融入程度。重點(diǎn)突出生態(tài)工程植物選用的本土化，注重生態(tài)工程與周邊景觀的合理搭配，將工程本身變身為一種景觀單元與組分。
[0004]目前的水體凈化與生態(tài)修復(fù)工程對(duì)微生物不能直接起到保護(hù)作用，不能減小水力對(duì)微生物的沖刷作用，不利于微生物在填料表面生長(zhǎng)繁育，而且不能形成生物掛膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種多功能立體的生態(tài)鏈浮島，旨在解決目前的水體凈化與生態(tài)修復(fù)工程對(duì)植物生長(zhǎng)、微生物降解以及對(duì)植物與微生物殘?bào)w帶離水體的凈化效果不理想，而且對(duì)微生物不能直接起到保護(hù)作用，不能減小水力對(duì)微生物的沖刷作用，不利于微生物在填料表面生長(zhǎng)繁育，而且不能形成生物掛膜的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，該多功能立體的生態(tài)鏈浮島包括:挺水植物種植槽、填料槽和沉水植物種植槽；
[0007]所述挺水植物種植槽通過(guò)尼龍繩與填料槽的上部連接，用于搭配根系發(fā)達(dá)的挺水植物構(gòu)成過(guò)濾層；
[0008]填料槽用于填充由3D打印的懸浮填料；
[0009]沉水植物種植槽通過(guò)可拆卸的活動(dòng)扣與填料槽的下部連接，用于搭配種植沉水植物形成密集的過(guò)濾層。
[0010]本發(fā)明還采取如下技術(shù)措施:
[0011]該多功能立體的生態(tài)鏈浮島還包括風(fēng)車(chē)攪拌器和定位系統(tǒng)，風(fēng)車(chē)攪拌器下部設(shè)置的攪拌器插在填料槽內(nèi)，風(fēng)車(chē)攪拌器上部的風(fēng)車(chē)高出挺水植物種植槽;定位系統(tǒng)與沉水植物種植槽底部連接，用于固定基于3D打印技術(shù)的生態(tài)浮島。
[0012]所述挺水植物種植槽由植物種植籃、浮島載體構(gòu)成，所述植物種植籃設(shè)置在所述浮島載體上，所述植物種植籃上搭配種植去除營(yíng)養(yǎng)元素能力強(qiáng)、景觀效果好的水生植物。
[0013]所述填料槽設(shè)置有帶孔且與水體連通的筒體，填料槽底部設(shè)置的網(wǎng)格，所述筒體中內(nèi)置有懸浮填料，網(wǎng)格與沉水植物種植槽頂部連通，可掉落老化生物膜殘?bào)w進(jìn)入沉水植物種植槽，為沉水植物提供養(yǎng)分。
[0014]所述沉水植物種植槽由可拆卸的圓筒種植槽及生物基質(zhì)構(gòu)成，所述生物基質(zhì)設(shè)置在所述可拆卸的圓筒種植槽中，所述生物基質(zhì)中搭配種植水生植物。
[0015]所述懸浮填料為采用兩種或兩種以上材料混合制造的塑料合金絲材，該塑料合金絲材為:通過(guò)熔融擠出成型的3D打印技術(shù)，制備的高比表面積的生物填料。
[0016]兩種材料一種成分為具有抗形變能力且具有保持生物填料的物理外形的不溶于水的基體塑脂;另一種材料為具有生物相溶性和自降解性的材料，此種材料進(jìn)入水中，就會(huì)發(fā)生溶水與降解，當(dāng)它溶解后，剩下的基體塑脂就是一個(gè)高比表面積的填料，這樣產(chǎn)生的填料比表面積會(huì)更大，更有利于生物掛膜，適合好氧、兼氧和厭氧的微生物生長(zhǎng)。
[0017]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)污水高效低碳資源化利用，將水環(huán)境治理融入生態(tài)文明建設(shè)，選用新型的3D打印材料作為微生物附著材料，相比傳統(tǒng)材料具有更好效果，為生態(tài)工程的應(yīng)用與創(chuàng)新打開(kāi)新的思路；
[0018]本發(fā)明將挺水植物種植槽、沉水植物種植槽、填料槽成高中低層錯(cuò)開(kāi)排列，挺水植物種植槽通過(guò)尼龍繩與填料槽的上部連接，沉水植物種植槽通過(guò)可拆卸的活動(dòng)扣與填料槽的下部連接，在挺水植物種植槽及沉水植物種植槽中選擇不同空間生態(tài)位的植物，填料槽中放入采用3D打印技術(shù)加工而成的高比表面積懸浮填料;通過(guò)植物搭配的選擇可降低河湖水體的水流速度，挺水植物發(fā)達(dá)的根系與沉水植物可形成密集的過(guò)濾層，將流水中不溶性的膠體等懸浮物吸附并沉降到填料槽；同時(shí)利用塑料合金絲材原料制造的懸浮填料，微生物易于附著，掛膜速度較快，通過(guò)植物水生植物向水中輸氧，構(gòu)建起不同氧氣含量的“根際區(qū)”，為生物鏈浮島中的好氧、兼氧和厭氧微生物提供各自的小生境，有利于硝化菌、反硝化菌和聚磷微生物分別在適宜的根際區(qū)大量繁殖，降解水中的各種污染物質(zhì)，并通過(guò)對(duì)有機(jī)污染物的礦化作用為植物提供生長(zhǎng)所需的無(wú)機(jī)養(yǎng)料，進(jìn)一步去除水中的N、P等元素，有效地提高了水體的凈化效果。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的多功能立體的生態(tài)鏈浮島結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:1、挺水植物種植槽;2、沉水植物種植槽;3、填料槽;4、尼龍繩；5、風(fēng)車(chē)攪拌器;6、懸浮填料;7、可拆卸活動(dòng)扣;8、定位系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0022]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。
[0023]如圖1所示:一種多功能立體的生態(tài)鏈浮島包括:挺水植物種植槽1、沉水植物種植槽2和填料槽3，
[0024]挺水植物種植槽I包括:植物種植籃與環(huán)形浮島載體，搭配種植去除N、P等營(yíng)養(yǎng)元素能力較強(qiáng)、景觀效果好的植物;沉水植物種植槽2包括:可拆卸的圓筒型的種植槽與生物基質(zhì)，搭配種植沉水水生植物;填料槽3設(shè)置帶孔的筒體，能與水體連通，內(nèi)置懸浮填料6與風(fēng)車(chē)攪拌器5;挺水植物種植槽I通過(guò)尼龍繩4與填料槽3連接，所述填料槽底部設(shè)置有網(wǎng)格與沉水植物種植槽2頂部連通，可掉落老化生物膜殘?bào)w進(jìn)入沉水植物種植槽2，為沉水植物提供養(yǎng)分。
[0025]沉水植物種植槽2通過(guò)可拆卸活動(dòng)扣7與填料槽3底部連接，挺水植物種植槽1、沉水植物種植槽2與填料槽3成高中低層錯(cuò)開(kāi)排列;整個(gè)浮島通過(guò)定位系統(tǒng)8在水中固定位置。
[0026]本發(fā)明多功能立體的生態(tài)鏈浮島的挺水植物種植槽1、沉水植物種植槽2和填料槽3，選擇不同空間生態(tài)位的植物，在挺水植物種植槽I中搭配種植美人蕉、黃菖蒲、鳶尾等，在沉水植物種植槽2中搭配種植狐尾藻、苦草、菹草等水生植物，填料槽3中放入采用3D打印技術(shù)加工而成的高比表面積懸浮填料6。通過(guò)植物搭配的選擇可以降低河湖水體的水流速度，挺水植物發(fā)達(dá)的根系與沉水植物可以形成密集的過(guò)濾層，將流水中不溶性的膠體等懸浮物吸附并沉降到填料槽3;同時(shí)利用塑料合金絲材原料制造的懸浮填料6，比表面積以及粗糙度高于普通接觸氧化掛膜填料，微生物易于附著，掛膜速度較快，通過(guò)植物水生植物向水中輸氧，構(gòu)建起不同氧氣含量的“根際區(qū)”，為生物鏈浮島中的好氧、兼氧和厭氧微生物提供各自的小生境，有利于硝化菌、反硝化菌和聚磷微生物等分別在適宜的根際區(qū)大量繁殖，降解水中的各種污染物質(zhì)，并通過(guò)對(duì)有機(jī)污染物的礦化作用為植物提供生長(zhǎng)所需的無(wú)機(jī)養(yǎng)料，同時(shí)填料上的掛膜脫落后進(jìn)入沉水植物種植槽2，為沉水植物提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并可通過(guò)定期取出沉水槽，帶走生物膜脫落物與沉水植物殘?bào)w，進(jìn)一步去除水中的N、P等營(yíng)養(yǎng)元素，提高水體的凈化效果。
[0027]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足和缺陷，本發(fā)明提供了具有本地特色的水生植物進(jìn)行合理搭配，突出植株的彩化、美化功能，有機(jī)的融入周?chē)坝^，將浮島自身打造為形成整體效果一種景觀資源。選用新型膜材料，懸掛于浮島下方，打造“水下森林”，形成立體浮島。微生物附著生長(zhǎng)于膜材料表面，與植物根系的泌氧作用形成良性互動(dòng)，在微生物與植物的雙重作用下達(dá)到水體深度處理的效果。
[0028]本發(fā)明應(yīng)用3D打印技術(shù)能夠制備出相比普通填料的表面粗糙度較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的懸浮填料6，可對(duì)微生物直接直到保護(hù)作用，減小水力對(duì)微生物的沖刷作用，有利于微生物在懸浮填料6表面生長(zhǎng)繁育，形成生物掛膜。該技術(shù)以?xún)煞N或兩種以上成分按一定比例制造的塑料合金絲材，通過(guò)熔融擠出成型(FDM)的3D打印技術(shù)，制備高比表面積的懸浮填料6。該懸浮填料6具有以下兩個(gè)特點(diǎn)，其中一種成分為基體塑脂，具有抗形變能力，保持生物填料的物理外形；另一種材料具有生物相溶性和自降解性，有利于生物掛膜。此種材料進(jìn)入水中，就會(huì)發(fā)生溶水與降解的材料，當(dāng)它溶解后，剩下的基體塑脂就是一個(gè)高比表面積的填料，這樣產(chǎn)生的填料比表面積會(huì)更大，更有利于生物掛膜，適合好氧、兼氧和厭氧的微生物生長(zhǎng)，至今還未見(jiàn)有采用3D打印技術(shù)加工制作的懸浮填料6用于生態(tài)浮島污水生物處理的技術(shù)。
[0029]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多功能立體的生態(tài)鏈浮島，其特征在于，該多功能立體的生態(tài)鏈浮島包括:挺水植物種植槽、填料槽和沉水植物種植槽； 所述挺水植物種植槽通過(guò)尼龍繩與填料槽的上部連接，用于搭配根系發(fā)達(dá)的挺水植物構(gòu)成過(guò)濾層； 填料槽用于填充由3D打印的懸浮填料； 沉水植物種植槽通過(guò)可拆卸的活動(dòng)扣與填料槽的下部連接，用于搭配種植沉水植物形成密集的過(guò)濾層。2.權(quán)利要求1所述的多功能立體的生態(tài)鏈浮島，其特征在于，該多功能立體的生態(tài)鏈浮島還包括風(fēng)車(chē)攪拌器和定位系統(tǒng)，風(fēng)車(chē)攪拌器下部設(shè)置的攪拌器插在填料槽內(nèi)，風(fēng)車(chē)攪拌器上部的風(fēng)車(chē)高出挺水植物種植槽;定位系統(tǒng)與沉水植物種植槽底部連接，用于固定基于3D打印技術(shù)的生態(tài)浮島。3.權(quán)利要求1所述的多功能立體的生態(tài)鏈浮島，其特征在于，所述挺水植物種植槽由植物種植籃、浮島載體構(gòu)成，所述植物種植籃設(shè)置在所述浮島載體上，所述植物種植籃用于搭配種植水生植物。4.權(quán)利要求1所述的多功能立體的生態(tài)鏈浮島，其特征在于，所述填料槽設(shè)置有帶孔且與水體連通的筒體，填料槽底部設(shè)置的網(wǎng)格，所述筒體中內(nèi)置有懸浮填料，網(wǎng)格與沉水植物種植槽頂部連通。5.權(quán)利要求1所述的多功能立體的生態(tài)鏈浮島，其特征在于，所述沉水植物種植槽由可拆卸的圓筒種植槽及生物基質(zhì)構(gòu)成，所述生物基質(zhì)設(shè)置在所述可拆卸的圓筒種植槽中，所述生物基質(zhì)中搭配種植水生植物。6.權(quán)利要求4所述的多功能立體的生態(tài)鏈浮島，其特征在于，所述懸浮填料為采用兩種或兩種以上材料混合制造的塑料合金絲材，該塑料合金絲材為:通過(guò)熔融擠出成型的3D打印技術(shù)，制備的高比表面積的生物填料。
【文檔編號(hào)】C02F3/34GK105884032SQ201610420991
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日
【發(fā)明人】姜毅, 黎靜, 吳勝軍, 王雨, 易雪梅, 陳春娣, 馬茂華, 呂明權(quán)
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院