一种人工草甸生态浮床

摘要

本发明提出了一种人工草甸生态浮床，包括浮床、净化系统、供氧系统和控制系统；净化系统包括挺水植物、水草、生态棉、有益微生物群和生物酶，挺水植物种植在浮床上，水草和生态棉连接在浮床下方，挺水植物的根系、水草和生态棉上附着有有益微生物群和生物酶；供氧系统包括压力风机、送风管网和曝气溶氧设备，压力风机通过送风管网与曝气溶氧设备连接，曝气溶氧设备设置于水草下方；控制系统包括PLC控制器和自动控制阀，PLC控制器分别与压力风机、曝气溶氧设备和自动控制阀电性相连，自动控制阀设置在曝气溶氧设备的出口。本发明可以在水体内一体化构筑高效、节能、绿色环保、净化效能高的净化系统，以解决水体富营养化问题。

权利要求

1.一种人工草甸生态浮床，其特征在于，包括浮床；

净化系统，包括挺水植物、水草、生态棉、有益微生物群和生物酶，挺水植物种植在浮床上，挺水植物的根系通过浮床浸没于水中，水草和生态棉连接在浮床下方，挺水植物的根系、水草和生态棉上附着有有益微生物群和生物酶；

供氧系统，包括压力风机、送风管网和曝气溶氧设备，压力风机通过送风管网与曝气溶氧设备连接，曝气溶氧设备设置于水草下方；所述曝气溶氧设备包括曝气器和水力推流器，所述曝气器和所述水力推流器连接；所述曝气器为纳米陶瓷曝气器；

控制系统，包括PLC控制器和自动控制阀，PLC控制器分别与压力风机、曝气溶氧设备和自动控制阀电性相连，自动控制阀设置在曝气溶氧设备的出口。

2.如权利要求1所述的人工草甸生态浮床，其特征在于，还包括出气阀和单向阀，所述出气阀和所述单向阀设置在所述送风管网的进气管上。

3.如权利要求2所述的人工草甸生态浮床，其特征在于，还包括气压调节器，所述气压调节器设置在所述输送管网的进气管上。

4.如权利要求1所述的人工草甸生态浮床，其特征在于，所述浮床上开有种植孔，所述挺水植物的根系通过种植孔浸没于水中。

5.如权利要求1所述的人工草甸生态浮床，其特征在于，所述控制系统还包括太阳能电池，所述太阳能电池与所述PLC控制器电性连接。

6.如权利要求1-7中任一项所述的人工草甸生态浮床，其特征在于，所述生态棉为U形，所述生态棉将所述曝气溶氧设备和部分所述水草包裹在其中。

7.如权利要求1所述的人工草甸生态浮床，其特征在于，所述有益微生物群包括乳酸菌、酵母菌和光合菌。

8.如权利要求1所述的人工草甸生态浮床，其特征在于，所述生物酶包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和纤维酶。

说明书

一种人工草甸生态浮床

技术领域

[0001] 本发明涉及富营养化水体处理领域，特别涉及富营养化水体治理与修复的人工草甸生态浮床。

背景技术

[0002] 目前国内城镇和新农村生活、生产污水收集管网与污水处理设施，暂时无法达到污水的100%集中收集与集中处理。居民、集体、企业、社区没有可靠有效的生活、生产污水处理设施，因此从污染源头开始没有很好的阻截生活、生产污水，容易造成城镇河水富营养化问题。如果河流污水问题长期得不到有效解决，必然严重危害地表水系、地下水系和自然环境及人体健康。

[0003] 本技术是根据千百年来自然形成的生态湿地自净化效能，通过科学模拟自然生态湿地草甸自净化效能，开发效能更加可靠高效的主动式人工草甸生态浮床，用于解决现阶段国内处于工业化、农业化、城镇化高速发展进程中，一般生活、生产及农牧种养殖业污染废水使用简易净化设施或没有通过净化直接排入处于地势低处的河流、溪水、水库、湖泊，造成流域性水体富营养化面源性污染。

[0004] 治理富营养化水体一般采用的是体外过滤、化学杀菌灭藻和微生物等方法，但存在能耗高、施工周期长、投资高、使用维护成本高昂、水环境二次污染隐患以及效果差效率低的缺陷。

发明内容

[0005] 本发明提出一种人工草甸生态浮床，解决了现有技术处理富营养化水体效果差、效率低的缺陷。

[0006] 本发明的技术方案是这样实现的：

[0007] 一种人工草甸生态浮床，包括浮床、净化系统、供氧系统和控制系统；净化系统包括挺水植物、水草、生态棉、有益微生物群和生物酶，挺水植物种植在浮床上，挺水植物的根系通过浮床浸没于水中，水草和生态棉连接在浮床下方，挺水植物的根系、水草和生态棉上附着有有益微生物群和生物酶；供氧系统包括压力风机、送风管网和曝气溶氧设备，压力风机通过送风管网与曝气溶氧设备连接，曝气溶氧设备设置于水草下方；控制系统包括PLC控制器和自动控制阀，PLC控制器分别与压力风机、曝气溶氧设备和自动控制阀电性相连，自动控制阀设置在曝气溶氧设备的出口。

[0008] 进一步，还包括出气阀和单向阀，所述出气阀和所述单向阀设置在所述送风管网的进气管上。

[0009] 进一步，还包括气压调节器，所述气压调节器设置在所述输送管网的进气管上。

[0010] 进一步，所述曝气溶氧设备包括曝气器和水力推流器，所述曝气器和所述水力推流器连接。

[0011] 进一步，所述曝气器为纳米陶瓷曝气器。

[0012] 进一步，所述浮床上开有种植孔，所述挺水植物的根系通过种植孔浸没于水中。

[0013] 进一步，所述控制系统还包括太阳能电池，所述太阳能电池与所述PLC控制器电性连接。

[0014] 进一步，所述生态棉为U形，所述生态棉将所述曝气溶氧设备和部分所述水草包裹在其中。

[0015] 进一步，所述有益微生物群包括乳酸菌、酵母菌和光合菌。

[0016] 进一步，所述生物酶包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和纤维酶。

[0017] 本发明的有益效果在于：

[0018] 1、本发明采用挺水植物、水草、曝气溶氧设备、生态棉、有益微生物群和生物酶，挺水植物的根系、水草和生态棉对富营养水体等污染物质进行截留、过滤、沉淀、吸附，通过曝气溶氧设备的机械曝气，双效激活附着于挺水植物的根系、水草和生态棉上的有益微生物群和生物酶，使其效能成倍提高，通过有益微生物群和生物酶的硝化生化反应超高效分解水体污染物质，解决水体富营养化问题，从而实现水体从水面到水中纵深式治理与修复，效果好效率也高。

[0019] 2、本发明主要由浮床、净化系统、供氧系统和控制系统组成，需要时可以当场组装，很方便的放入河流、溪流、水库等污染水源中使用，有效避免为了治理修复河流、溪流、水库水源污染，采用截留和排干河床等通过机械在河床、溪流、水库四周开挖过滤净化系统造成人力物力资源浪费的缺陷。

[0020] 3、由于本发明专利主体设备直接布置于湖水体内，因此没有噪音污染，并且浮床上种植有挺水植物，水面上的挺水植物起到美观作用，水中挺水植物的根系也起到吸收水体中富营养化物质的作用。

[0021] 4、压力风机将空气通过送风管网送到曝气溶氧设备上，空气通过曝气溶氧设备上的纳米陶瓷曝气器，空气从纳米陶瓷微孔挤出形成细微高溶性泡沫，可以和水体进行高效接触溶氧，溶氧效率可以达到43-62%，是传统曝气器的5-7倍，可以很好的解决富营养化水体的缺氧问题，并且细微高溶性泡沫上升，给有益微生物菌群和生物酶生化分解富营养化物质提供可靠条件。

[0022] 5、水力推流器不仅可以提高水体的流动性，促进水体循环对流，还可以进一步提升溶氧效率并且扩展溶氧范围，从而提高系统作用面积，大大促进系统净化效率。

[0023] 6、水体流经挺水植物的根系、生态棉和水草时，挺水植物的根系、生态棉和水草可以吸附、截留、过滤、沉淀水体中悬浮物等污染源，提高了净化效果。

[0024] 7、控制系统上设有太阳能电池供电，即可以节约电能又可以在停电情况下保持设备的正常工作。

附图说明

[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0026] 图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0028] 参照图1，一种人工草甸生态浮床，包括浮床2、净化系统、供氧系统和控制系统；净化系统包括挺水植物1、水草3、生态棉4、有益微生物群和生物酶，挺水植物1种植在浮床上，挺水植物1的根系通过浮床浸没于水中，水草3和生态棉4连接在浮床2下方，挺水植物
1的根系、水草3和生态棉4上附着有有益微生物群和生物酶；供氧系统包括压力风机、送风管网和曝气溶氧设备5，压力风机通过送风管网连接与曝气溶氧设备5连接，曝气溶氧设备5设置于水草3下方；控制系统包括PLC控制器和自动控制阀，PLC控制器分别与压力风机、曝气溶氧设备5和自动控制阀电性相连，自动控制阀设置在曝气溶氧设备5的出口上。

[0029] PLC控制器控制压力风机、曝气溶氧设备5和自动控制阀工作，压力风机将空气通过送风管网送到曝气溶氧设备5上，空气从曝气溶氧设备5出来后，其中氧气溶解在水体中，提高水体的含氧量，可以很好的解决富营养化水体的缺氧问题，并且空气和溶氧的水体上升给有益微生物群和生物酶生化分解富营养化物质提供可靠条件，提高有益微生物群和生物酶生化分解的5-7倍效能，并且曝气溶氧设备5可以提高水体的流动性，促进水体循环对流，从而进一步提升溶氧效率并且扩展溶氧范围，从而提高系统作用面积，大大促进系统净化效率；挺水植物1的根系、生态棉4和水草3可以吸附、截留、过滤、沉淀水体中悬浮物等污染源，并且附着在上面的有益微生物群和生物酶通过硝化与反硝化作用分解水体富营养污染源，并且挺水植物1的根系和水草3自身也能吸附和分解水体富营养污染源，与有益微生物群和生物酶配合，达到高效处理富营养化水体的效果。

[0030] 浮床1包括浮床框体和浮床床体；浮床框体要求坚固、耐用、抗风浪，浮床框体一般采用PVC管、不锈钢管、木材、毛竹等；浮床床体是植物栽种的支撑物，同时是整个浮床浮力的主要提供者，主要使用聚苯乙烯泡沫板，这种材料具有成本低廉、浮力强大性能稳定的特点，而且原材料来源充裕，不污染水质，材料本身无毒疏水，方便设计和施工，重复利用率相对较高。

[0031] 挺水植物指植物的根、根茎生长在水的底泥之中，茎、叶挺出水面的植物；常见有：芦、蒲草、荸荠、莲、水芹、茭白荀、荷花、香蒲；挺水植物根系发达，根茎繁殖能力强，根系可以分泌较多的根分泌物，为微生物的生存创造良好的条件，促进根际的生物降解，从而提高其净化污水的能力可以有效的净化富营养化的水体。

[0032] 水草是指可以生长在水中的草本植物，水草在光照下吸收水中的二氧化碳进行光合作用，放出氧气，供水生动物呼吸；水草还通过吸收水中的养料，降低有机物污染，起到净化水质的功效；同时水草可以为微生物提供栖息地，促进微生物的分解功能。所以挺水植物的根系能促进附着在上面的有益微生物菌群和生物酶，提高净化效果。

[0033] 有益微生物群是日本硫球大学比嘉照夫教授发明的微生物技术，取自“Effective Micoorganisms”（简称EM）。它是将包括好氧菌及厌氧菌在内的多种有益微生物通过独特的发酵技术有机地整合在一起，其中各微生物在增殖过程中互生共长，形成一个功能强大的整体，发挥“有益分解”、“抗氧化”等多方面的作用。有益微生物群中主要含有以乳酸菌、酵母菌、光合菌等为主的有益微生物。将有益微生物群投放在环境中，能在局部形成优势菌群，引导环境微生物群向良性方向活动，并抑制腐败菌、病源菌的增殖，从而起到改善环境、改良土壤、净化水质、消除臭味、抑制腐败的作用。

[0034] 生物酶包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和纤维酶，其主要功能是迅速将环境中大分子有机物分解成便于微生物吸收利用的小分子有机物，刺激污水处理系统微生物生长繁殖，强化微生物分解功能，能提高污水处理效率30%。因此生物酶能刺激有益微生物群的生长繁殖，并强化其分解功能。

[0035] 生物酶能强烈地分解杂环类、苯环类等污染物，分解蛋白质和复杂多糖，对水溶性有机物分解也有重要的作用。生物酶通过催化降解作用将废水中大量如侧链脂、石油醚、丙酮、甲醇、乙醇、二氯甲烷、甲苯有毒有机物的复杂结构打开，使之开环断键，形成小分子物质，不仅能去除部分污染物，而且可以提高废水的可生化性。生物酶技术具且以下优点（1）替代现有传统药剂，可降低30%～50%的处理成本（2）去除COD效果明显，特别是对消解氨氮有特效（3）对废水中的特征污染物具有高效去除作用（4）提高处理效率与处理量，可与原有处理设施生化段相结合，即原有设施不需要新建或者增建，可提高处理量30%左右（5）生物酶催化技术使用方便，容易操作，效果稳定，环境友好（6）经处理后的出水COD、氨氮等指标可确保达到国家排放标准。

[0036] 因此，挺水植物1、水草3、有益微生物群和生物酶，本身就能吸收分解富营养化水体污染源的作用，并且能相互配合，相互促进，提高各自的效能，从而整体上提高人工草甸生态浮床的净化效率和效果。

[0037] 进一步，还包括出气阀和单向阀，所述出气阀和所述单向阀设置在所述送风管网的进气管上。单向阀的设置可以使压力风机的气体进入曝气溶氧设备，而不让水倒留进入送风管网甚至进入压力风机，防止影响设备的正常工作，并且引起铁质部件的生锈，出气阀用于单向阀和自动控制阀无法正常工作时，还可以手动关闭出气阀，起双重保护作用。

[0038] 进一步，还包括气压调节器，所述气压调节器设置在所述输送管网的进气管上。在气压调节器可以设置通过气体的气压，只有气体的气压达到设定的气压值时，气体才能通过，并且还可以在气压调节器上设置气体流量仪，气体流量仪测量经过气体的流量。

[0039] 进一步，浮床2上开有种植孔，所述挺水植物1的根系通过种植孔浸没于水中。挺水植物1起到了美化水岸环境的作用，其根系为有益微生物群和生物酶提供栖息地，并且根系可以分泌较多的根分泌物，为微生物的生存创造良好的条件，促进根际的生物降解，自身也能分解吸收一部分的富营养物质。

[0040] 进一步，所述控制系统还包括太阳能电池，所述太阳能电池与所述PLC控制器电性连接。所述控制系统上设有太阳能电池供电，即可以节约电能又可以在停电情况下保持工作。

[0041] 进一步，所述生态棉4为U形，所述生态棉4将所述曝气溶氧设备5和部分所述水草3包裹在其中。生态棉4做成U形可以有效的对吸附、截留、过滤、沉淀水体中悬浮物等污染源，当然根据河流、河道等具体情，生态棉4也可以做半圆形、V形、W形等形状，生态棉4形状不唯一，曝气溶氧设备5根据需要也可以设置在生态棉下方，可以为生态棉上的有益微生物群和生物酶提氧。

[0042] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。