本发明公开一种太阳能曝气水葫芦生态浮岛及其使用方法，选用去污能力强的水生植物—水葫芦，作为浮岛植物构建水葫芦生态浮岛；以曝气设备为生态浮岛供氧，避免因水葫芦呼吸作用过度耗氧造成水体缺氧；采用绿色能源-太阳能为曝气泵供能，无须外接电线，方便移动到污染最严重的地方；采用轻质多孔悬浮陶粒作为微生物载体，在曝气条件下，好氧菌群在生物载体上大量繁殖，避免了伴随厌氧分解而来的黑臭现象；特殊的网格结构方便实现水葫芦根与茎叶分离，茎叶资源化利用，根无害化处理，可以避免水葫芦的二次污染问题。除了净化水质的作用，本发明兼具景观美化的功能。
1.一种太阳能曝气水葫芦生态浮岛，其特征在于，包括竹筒框架（2）、用于固定水葫芦的竹条网格（3）、竹篮(4)、太阳能电池板(1)、轻质多孔悬浮陶粒(5)、漂浮板(7)、曝气泵(6)和曝气头(8)；其中竹条网格（3）编织于竹筒框架（2）底部的矩形底面上，竹篮（4）通过铁丝悬挂于竹筒框架（2）的矩形底面下方，太阳能电池板(1) 镶嵌固定于竹筒框架（2）顶端的两个斜面内，轻质多孔悬浮陶粒(5)置于竹篮(4)中，漂浮板（7）分别由铁丝对称固定于竹筒框架（2）的矩形底面的任意两条对边上，曝气头（8）通过通气管与曝气泵相连接，且通过绳子悬挂放置于竹筒框架（2）的矩形底面下方。
2.根据权利要求1所述的太阳能曝气水葫芦生态浮岛，其特征在于所述竹筒框架(2)包括一个矩形底面和两个三角形立面；所述矩形底面由四根竹筒首尾连接固定形成一个平面的矩形，矩形两对对角再分别由竹筒固定相连，形成稳定的三角结构；所述三角形立面由矩形底面的一条短边与另外两根竹筒首尾连接形成，其中短边作为三角形的底边，另外两根竹筒作为腰，所述三角形立面所在的平面与矩形底面所在的平面垂直，两个三角形立面的顶点由一根竹筒连接，形成两个分别与两个三角形立面垂直的斜面，然后再在任意一个斜面的对角连接一根竹筒，形成竹筒框架(2)。
3.根据权利要求1所述的太阳能曝气水葫芦生态浮岛，其特征在于，所述太阳能电池板（1）是功率为0.15kw的小型多功能太阳能电池板。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能曝气水葫芦生态浮岛，其特征在于竹条网格（3）是由竹条等距分别平行于矩形底面对角竹筒编织形成，所述间隔距离为3-5cm。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能曝气水葫芦生态浮岛，其特征在于，所述竹篮（4）的长和宽由竹筒框架（2）的矩形底面的长和宽一致，高为0.3~0.6m，所述竹篮（4）无底。
6.根据权利要求1所述的太阳能曝气水葫芦生态浮岛，其特征在于轻质多孔悬浮陶粒（5）放置竹篮（4）中；所述竹篮（4）为无底竹篮。
7.根据权利要求1所述的太阳能曝气水葫芦生态浮岛，其特征在于，所述漂浮板（7）与矩形底面处在同一个平面上。
8.根据权利要求1所述的太阳能曝气水葫芦生态浮岛，其特征在于曝气泵（6）的功率大小为小于0.15kw，固定于漂浮板（7）上。
9.权利要求1所述太阳能曝气水葫芦生态浮岛的使用方法，其特征在于，将生态浮岛置于待处理水体中，用绳子固定于一个支点，在竹条网格(3)上固定种植水葫芦，每个竹条网格（3）种植一株水葫芦，连接太阳能电池板(1)与曝气泵(6)的线路，运行曝气泵(6)，3~6天后，拉动绳子移到另一块水域，并固定于一个支点，12~15天后，拉动绳子移到岸边，关闭曝气泵(6)，并清理曝气头(8)，同时收割并处理水葫芦。
一种太阳能曝气水葫芦生态浮岛及其使用方法
技术领域
[0001] 本发明属于水体生态修复技术领域，具体涉及一种太阳能曝气水葫芦生态浮岛及其使用方法。
背景技术
[0002] 当前我国不少江河湖泊等水体污染严重，生态修复技术是当今水体治理的的主要发展方向，应用在全国各大小城市的河道、湖泊环境治理工程中。生物浮岛技术是生态修复技术的一个重要手段。人工生物浮岛是一种经过人工设计建造、漂浮于水面上，供动植物和微生物生长、繁衍、栖息的生物生态设施。利用水生植物、动物、昆虫以及微生物在自然水环境中的吸收、摄食、消化、分解等一系列生物、化学功能，实现富营养水体的生态治理的。是一种既具有污水治理功能，又兼备园林水景观效果的多功能的实用生态设施。
[0003] 国内已有生物浮岛的专利申请，例如，中国专利200520045624.1公开了“竹筒生物浮岛装置”。生物浮岛选择的植物以耐污抗污、且具有较强的治污净化潜能的植物为主。水葫芦去污效果极佳，故也被用于生物浮岛，例如中国专利200720058659.8公开了“一种用于治理河道污染的水葫芦种植架”。但是水葫芦生长迅速，晚上呼吸作用很强烈，消耗大量氧气，导致水中浮游类动物缺氧致死，引起水体生态破坏，该实用新型专利(申请号200720058659.8)未能提出解决该问题的方法。此外，水葫芦浮岛面临后续处理问题，由于其生长很快，必须进行定期收割，并实现资源化利用。水葫芦资源化还需要解决的问题是：
水葫芦的根部富集污染物的能力很强，实现资源化利用，必须将根部与茎部分离，这也是中国专利申请200720058659.8所没有解决的。
发明内容
[0004] 本发明提供一种太阳能曝气水葫芦生态浮岛及其使用方法，生态浮岛由竹子作为主要材料制成的，结构稳定的，加强净化和生态修复功能的水葫芦生态浮岛。
[0005] 本发明解决上述技术问题采取的技术方案：
[0006] 一种太阳能曝气水葫芦生态浮岛，包括竹筒框架、用于固定水葫芦的竹条网格、竹篮、太阳能电池板、轻质多孔悬浮陶粒、漂浮板、曝气泵和曝气头；其中竹条网格编织于竹筒框架底部的矩形底面上，竹篮通过铁丝悬挂于竹筒框架的矩形底面下方，太阳能电池板镶嵌固定于竹筒框架顶端的两个斜面内，轻质多孔悬浮陶粒置于竹篮中，漂浮板分别由铁丝对称固定于竹筒框架的矩形底面的任意两条对边上，曝气头通过通气管与曝气泵相连接，且通过绳子悬挂放置于竹筒框架的矩形底面下方。
[0007] 优选地，所述竹筒框架包括一个矩形底面和两个三角形立面；所述矩形底面由四根竹筒首尾连接固定形成一个平面的矩形，矩形两对对角再分别由竹筒固定相连，形成稳定的三角结构；所述三角形立面由矩形底面的一条短边与另外两根竹筒首尾连接形成，其中短边作为三角形的底边，另外两根竹筒作为腰，所述三角形立面所在的平面与矩形底面所在的平面垂直，两个三角形立面的顶点由一根竹筒连接，形成两个分别与两个三角形立面垂直的斜面，然后再在任意一个斜面的对角连接一根竹筒，形成竹筒框架。
[0008] 优选地，所述太阳能电池板是功率为0.15kw的小型多功能太阳能电池板。
[0009] 优选地，竹条网格是由竹条等距分别平行于矩形底面对角竹筒编织形成，所述间隔距离为3-5cm。
[0010] 优选地，所述竹篮的长和宽由竹筒框架的矩形底面的长和宽一致，高为0.3～0.6m，所述竹篮无底。
[0011] 优选地，轻质多孔悬浮陶粒放置竹篮中；所述竹篮为无底竹篮。
[0012] 优选地，所述漂浮板与矩形底面处在同一个平面上。
[0013] 优选地，曝气泵的功率大小为小于0.15kw，固定于漂浮板上。
[0014] 本发明另一目的的技术解决方案是这样实现的：
[0015] 太阳能曝气水葫芦生态浮岛的使用方法，将生态浮岛置于待处理水体中，用绳子固定于一个支点，在竹条网格上固定种植水葫芦，每个竹条网格种植一株水葫芦，连接太阳能电池板与曝气泵的线路，运行曝气泵，3～6天后，拉动绳子移到另一块水域，并固定于一个支点，12～15天后，拉动绳子移到岸边，关闭曝气泵，并清理曝气头，同时收割并处理水葫芦：通过园艺修枝剪刀沿着竹条网格面裁剪实现根与茎叶分离，茎叶用于制备生物碳，根则进行无害化处理。
[0016] 与现有技术相比，本发明的优点归纳如下：
[0017] (1)采用水葫芦为主题构建生态浮岛，利用了水葫芦强大的去污能力。
[0018] (2)采用曝气的方式解决水葫芦夜间呼吸作用耗氧过多，造成水体严重缺氧的问题。
[0019] (3)采用绿色能源-太阳能为曝气泵的供能；无须外接电线，方便移动到最需要的水体。
[0020] (4)方便实现水葫芦根与茎叶分离，分别处理，可以避免水葫芦的二次污染问题。
[0021] (5)采用轻质多孔悬浮陶粒为微生物载体，在曝气条件下，好氧菌群在生物载体上大量繁殖，有利于水质净化。
附图说明
[0022] 图1是一种太阳能曝气水葫芦生态浮岛的平面布置图。
[0023] 图2为竹筒框架示意图。
[0024] 附图中：1为太阳能电池板，2为竹筒框架，3为竹条网格，4为竹篮，5为轻质多孔悬浮陶粒，6为曝气泵，7为漂浮板，8为曝气头。
具体实施方式
[0025] 下面结合具体实施例对本发明作进一步地具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
[0026] 本发明包括太阳能电池板1，竹筒框架2，竹条网格3，竹篮4，轻质多孔悬浮陶粒5(购买于河南佰科净水材料厂)，曝气泵6，漂浮板7和曝气头8。其中竹筒框架2用的材料是竹子，是天然的再生材料，容易可得，可就地取材，竹筒框架包括一个矩形底面和两个三角形立面，矩形底面中短边长3米，长边长4米，对角长5米，上部三角形立面以矩形底面短边作为底边(3m)，由另外两条竹筒首尾相连形成三角形立面，两个三角形立面顶点由一根长4米的竹筒连接，再在其中的一个斜面的其中一个对角线上连接一根长5米的竹筒，形成稳定的结构，稳定性好，增强了风浪对生态浮岛的冲击耐受力；两块太阳能电池板1分别采用功率为0.15kw的小型多晶硅太阳能电池板，镶嵌固定于竹筒框架2的顶端斜面上，便于采光；两个曝气泵6分别采用小于0.15kw的直流电机，放置在漂浮板7(20cm×20cm)上，两个漂浮板7分别由铁丝固定于竹筒框架2的短边上，以便太阳能电池供电；竹条平行于矩形底面对角竹筒，每隔5cm布置一条，形成竹条网格3；竹篮4长和宽与竹筒框架的长和宽一样分别是3米和
4米，高0.5米，吻合悬挂于竹筒框架上；轻质多孔悬浮陶粒5置于无底的竹篮4中；曝气头8由铁丝固定悬挂在竹篮4的下方。
[0027] 将本发明置于待处理水体中，为防止其漂浮移动可用绳子固定于一个支点，在竹条网格3上固定种植水葫芦。由于轻质多孔悬浮陶粒5的为水中微生物提供了良好的载体，加强了对土著微生物的固定功能，使其生长繁殖迅速，形成生物膜，对水体污染物净化起了很大促进作用；同时多孔悬浮陶粒更有利于根际微生物的附着，微生物将污染物分解为小分子无机物易为植物所吸收利用，形成了良好的根际微生态，对植物生长有促进作用。水葫芦、陶粒、微生物的协同作用强化了生态浮岛去除水中污染物的能力。连接太阳能电池板1与曝气头6的线路，运行曝气泵6，太阳能电池板1发电带动曝气泵6使得曝气头8在水中曝气，曝气装置不停地对水体曝气，提供充足的溶解氧，为好氧微生物提供了适宜的环境，避免了厌氧分解带来的水体黑臭问题，提高水体自净能力。曝气泵6的动力由太阳能电池板1提供，有效利用自然资源，绿色且节能。5天后，拉动绳子移到另一块水域，并固定于一个支点。12天后，拉动绳子移到岸边，关闭曝气泵6，并清理曝气头8。竹条网格3将水葫芦的根与茎叶自然分层(上部为茎和叶，下部为根)，通过园艺修枝剪刀沿着竹条网格3面裁剪实现根与茎叶分离，回收利用，再种植新的幼株，根吸收重金属的含量较多，而茎叶则较少，将根与茎叶分离，茎叶可用于制备生物碳，实现资源化；根则进行无害化处理。
[0028] 为检验本发明的处理效果，采用污染的城市河涌水为原水进行了相关试验，试验周期为5天,试验设置了4个处理单元，每个单元设置二个平行。单元1：太阳能曝气水葫芦生态浮岛；单元2：水葫芦浮岛(不曝气)；单元3：单独使用太阳能曝气装置；单元4：空白对照(原水，不做任何处理)。表1实验结果表明，太阳能曝气水葫芦生态浮岛处理效果显著高于单独使用浮岛和单独曝气。
[0029] 表1
[0030]
[0031] 本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
