本實(shí)用新型涉及水生態(tài)環(huán)境工程領(lǐng)域、水污染治理領(lǐng)域。更具體地，涉及一種蘆葦-火山巖復(fù)合基質(zhì)的可沉降的生態(tài)浮島裝置。

背景技術(shù)：

近年來，我國城市化和工業(yè)化水平日益提高，隨之城市人口顯著增加，導(dǎo)致市政污水和生活污水的大量排放，當(dāng)污水排放速率大于自然水體凈化速率而城市污水處理設(shè)施不完善時(shí)，則會(huì)引起河道的水體污染，進(jìn)而破壞水生態(tài)平衡，由此嚴(yán)重影響城市河道生態(tài)功能的發(fā)揮和市容的整潔、美觀。

為了合理利用有限的水體資源，減少水體污染物的排放，一些城市使用污水處理廠二級處理后的污水回補(bǔ)河道作為景觀水，并取得了良好的效果，但是由于再生水未經(jīng)深度處理，形成氮、磷污染較嚴(yán)重，景觀水的總氮濃度可達(dá)20mg/L、總磷濃度為3mg/L左右，約為地表V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值的十倍。若用于回補(bǔ)景觀河道的水體不采取必要措施進(jìn)行二次凈化，極易造成地下水污染和水體富營養(yǎng)化，因此，大幅削減再生水中氮和磷已成為目前再生水回用河道生態(tài)治理中亟須解決的問題。

目前利用附生水生植物和微生物的生態(tài)浮島技術(shù)可成為原位凈化處理再生水回用河道水體問題的有效措施之一。生態(tài)浮島的工作機(jī)理是：通過浮島上的水生植物的強(qiáng)大根系吸收水體中氮、磷等物質(zhì)，吸收后的氮、磷等物質(zhì)可成為植物體的組成部分或通過代謝、礦化作用轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，同時(shí)根系可釋放出降解有機(jī)物的分泌物，促進(jìn)水體凈化。水生植物豐富的根系可為微生物提供良好的生活環(huán)境，可作為生物膜載體以提高凈化效率；某些水生植物可以分泌抑制藻類生長的化學(xué)物質(zhì)，水生植物、動(dòng)物和微生物對富集水體重金屬具有吸收、吸附、降解等綜合作用，最終形成良好的生態(tài)系統(tǒng)，美化環(huán)境，為河道創(chuàng)造景觀效果。

目前，生態(tài)浮島多以漂浮在水面上設(shè)計(jì)，較少有根據(jù)植物特性進(jìn)行豎向位置變化的設(shè)計(jì)。公告號(hào)為CN202272773U、公告號(hào)為CN201777934U和公告號(hào)為CN201999795U的專利中，均采用在水底固定打樁，通過連接于固定樁的拉線來調(diào)節(jié)浮床體在水下的位置。這種水位調(diào)節(jié)方式加大了現(xiàn)場浮床體安裝時(shí)的施工難度，增加成本，而且若水位變化頻繁則難以實(shí)現(xiàn)浮床體位置隨水位的及時(shí)調(diào)節(jié)，對于以后的維護(hù)也帶來不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠根據(jù)水位和生物量變化下沉和上浮的生態(tài)浮島裝置。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：本實(shí)用新型的生態(tài)浮島裝置包括：一個(gè)或者兩個(gè)以上的浮島體，兩個(gè)以上所述浮島體之間連接；所述浮島體包括一個(gè)或者兩個(gè)以上的漂浮載體，兩個(gè)以上所述漂浮載體之間連接；所述漂浮載體包括浮板、浮籃和浮筒，所述浮板和浮筒相互連接，漂浮在水面上，能夠隨著水位和重力的變化而下沉和上浮，所述浮籃固定在所述浮板上，所述浮籃自頂部向下凹陷形成種植腔和濾料腔，所述種植腔內(nèi)種植水生植物，所述濾料腔內(nèi)裝填生態(tài)填料。

優(yōu)選地，所述浮板包括插孔和連接孔，各個(gè)所述浮板通過連接孔連接，所述浮籃置于所述插孔中，所述浮籃的上口徑大于所述插孔的直徑。

優(yōu)選地，所述浮籃為倒置圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，所述濾料腔位于浮籃底部，所述種植腔位于浮籃上部，所述種植腔的壁上開設(shè)有若干條孔道，所述濾料腔的壁為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述浮筒的材質(zhì)為高分子量高密度合成材料，四角設(shè)有連接環(huán)，所述浮筒通過所述連接環(huán)連接在所述浮板上，所述浮筒之間通過所述連接環(huán)連接。

優(yōu)選地，所述浮板和浮筒的浮力大于浮籃重量及所述種植腔內(nèi)水生植物在環(huán)境中的最大生物量和所述濾料腔內(nèi)生態(tài)填料的重量之和。

優(yōu)選地，所述生態(tài)浮島裝置還包括圍設(shè)在所述浮島體四周的框架。

優(yōu)選地，所述框架和所述浮籃均由活性炭制作而成。

優(yōu)選地，所述種植腔內(nèi)種植蘆葦，所述濾料腔內(nèi)填置火山巖濾料。

本實(shí)用新型的有益效果如下：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的生態(tài)浮島裝置，能夠根據(jù)水位和重力的變化而下沉和上浮，浮島裝置由浮島體自由連接組成，能夠根據(jù)不同情況靈活調(diào)整浮力裝置的總浮力，采用蘆葦和火山巖復(fù)合基質(zhì)，在水質(zhì)凈化中能夠起到良好的效果。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是生態(tài)浮島裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是浮島體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是浮板和浮筒的連接示意圖；

圖4是連接錨連接平面圖。

其中，1：漂浮載體；2：浮板；3、浮籃；4、浮筒；5、連接環(huán)；6、連接錨；7、孔道；8、插孔；9、連接孔；10、種植腔；11、濾料腔；12、螺絲；13、螺絲帽。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說明本實(shí)用新型，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

參見附圖1，本實(shí)用新型的生態(tài)浮島裝置包括：一個(gè)或者兩個(gè)以上的浮島體，兩個(gè)以上所述浮島體之間連接；所述浮島體包括一個(gè)或者兩個(gè)以上的漂浮載體1，兩個(gè)以上所述漂浮載體1之間連接；所述漂浮載體1包括浮板2、浮籃3和浮筒4，所述浮板2和浮筒4相互連接，漂浮在水面上，能夠隨著水位和重力的變化而下沉和上浮，所述浮籃3固定在所述浮板2上，所述浮籃3自頂部向下凹陷形成種植腔10和濾料腔11，所述種植腔內(nèi)10種植水生植物，所述濾料腔11內(nèi)裝填生態(tài)填料。

進(jìn)一步優(yōu)選地，參見附圖2，所述浮板2包括插孔8和連接孔9，各個(gè)所述浮板2通過連接孔9用尼龍繩連接，所述浮籃3置于所述插孔8中，所述浮籃3的上口徑大于所述插孔8的直徑，保證浮籃牢固的插入插孔8中。

進(jìn)一步優(yōu)選地，參見附圖3和附圖4，所述浮籃3為倒置圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，所述浮籃3的上底面直徑為20cm，下底面直徑為15cm，高為30cm。所述種植腔10位于所述浮籃3的上部，高為5cm，所述濾料腔11位于所述浮籃3的底部，高為25cm。所述種植腔10的壁上開設(shè)有若干條孔道7，所述濾料腔11的壁為0.5cm×0.5cm的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，保證所述濾料腔11內(nèi)的生態(tài)濾料與外界水環(huán)境充分接觸且不會(huì)流失。所述種植腔10內(nèi)的水生植物既可順著所述孔道7延伸生長，又可向下延伸扎根于所述濾料腔11內(nèi)的生態(tài)濾料中，也可透過生態(tài)濾料向外生長。

進(jìn)一步優(yōu)選地，參見附圖3和附圖4，所述浮筒4的材質(zhì)為高分子量高密度合成材料，四角設(shè)有連接環(huán)5，所述浮筒4通過所述連接環(huán)5連接在所述浮板2上，所述浮筒4之間通過所述連接環(huán)5連接。具體地，所述浮筒4的連接環(huán)5與所述浮板2的連接孔9相互扣合，通過連接錨6插入其中連接。所述連接錨6包括螺絲12和螺絲帽13。所述浮筒4之間的連接亦可通過此種方式實(shí)現(xiàn)。根據(jù)需要，亦可采取其他連接方式。所述單個(gè)浮筒4的尺寸(長×寬×高)為500mm×500mm×400mm，浮力為100Kg。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述浮板2和浮筒4的浮力大于浮籃3重量及所述種植腔10內(nèi)水生植物在環(huán)境中的最大生物量和所述濾料腔11內(nèi)生態(tài)填料的重量之和。由于水生植物在生長過程中生物量不斷增加，將浮板和浮筒的總浮力設(shè)置為大于浮籃、水生植物和生態(tài)填料的最大總重量，能夠保證生態(tài)浮島裝置始終處于懸浮狀態(tài)，不會(huì)下沉至水體底部。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述生態(tài)浮島裝置還包括圍設(shè)在所述浮島體四周的框架。本實(shí)用新型的生態(tài)浮島裝置主要通過浮島體駁接組成，在浮島體四周，通過框架的限制和固定，能夠保證浮島體不因水流的沖擊和起伏而散亂失位。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述框架和所述浮籃3均由活性炭制作而成?；钚蕴勘旧砭哂惺至己玫奈阶饔?，能夠更好的去除水體污染物。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述種植腔10內(nèi)種植蘆葦，所述濾料腔11內(nèi)填置火山巖濾料。具體地，所述蘆葦?shù)姆N植密度為5株/籃，所述火山巖濾料的顆粒容重為1g/m³，孔隙率71.8％～81％，抗壓強(qiáng)度0.53～1.76MPa。所述火山巖粒徑為1～3cm，所述火山巖濾料填置厚度為3cm。通過火山巖濾料和蘆葦結(jié)合應(yīng)用，互利共生，火山巖濾料能夠?yàn)橹参锔堤峁┪⑸锃h(huán)境，蘆葦?shù)纳L又促進(jìn)根系微生物的活性，從而凈化水體。

優(yōu)選蘆葦用來凈化，主要是因?yàn)椋?1)能吸附和富集重金屬和有毒有害物質(zhì)；(2)根部顯著增加微生物的附著；(3)根系發(fā)達(dá)，泌氧能力強(qiáng)；(4)種植簡單、繁殖能力強(qiáng)、抗水性強(qiáng)、管理粗放。相關(guān)研究表明，蘆葦?shù)纳L特征(株高、生物量、葉綠素含量和最大光化學(xué)效率)在一定水深內(nèi)隨著水深的增加而增強(qiáng)，35～45cm的水深為蘆葦?shù)淖钸m宜生態(tài)水位；同時(shí)，水體中絕大部分有機(jī)污染物的去除是依靠生長在蘆葦水下部分的莖、稈上的生物膜來完成的。

優(yōu)選火山巖作為生態(tài)填料，主要是因?yàn)椋夯鹕綆r中含有鈉鎂鋁鈦錳鎳鈷和鉬等幾十種礦物質(zhì)和微量元素，無輻射而具有遠(yuǎn)紅外磁波?；鹕綆r濾料在化學(xué)微觀結(jié)構(gòu)方面表現(xiàn)為：(1)微生物化學(xué)穩(wěn)定性：火山巖生物濾料抗腐蝕，具有惰性，在環(huán)境中不參與生物膜的生物化學(xué)反應(yīng)。(2)表面電性與親水性：火山巖生物濾料表面帶有正電荷，有利于微生物固著生長，親水性強(qiáng)，附著的生物膜量多且速度快。(3)對生物膜活性的影響方面：作為生物膜載體，火山巖生物濾料對所固定的微生物無害、無抑制性作用，實(shí)踐證明不影響微生物的活性。

本實(shí)用新型的生態(tài)浮島裝置采用浮板和浮筒結(jié)合起來構(gòu)成浮力系統(tǒng)，同時(shí)引入火山巖濾料和挺水植物蘆葦，利用蘆葦生長時(shí)生物量的變化和浮力系統(tǒng)之間的重力平衡實(shí)現(xiàn)生態(tài)浮島的下沉和上升。當(dāng)蘆葦由幼苗階段開始生長時(shí)，隨著蘆葦?shù)纳L，生物量增大，生態(tài)浮島系統(tǒng)的重力增大，浮島下沉；當(dāng)蘆葦生長至最佳狀態(tài)，此時(shí)浮島下沉至最低位置；之后隨著時(shí)間和季節(jié)的變化，蘆葦生長停滯，開始枯萎，生物量減少，此時(shí)浮島開始上升。浮力系統(tǒng)的最大浮力大于蘆葦最佳生長狀態(tài)下的浮島重力；當(dāng)生態(tài)浮島未種植物時(shí)，滿足人在上面行走，對浮島進(jìn)行維護(hù)。浮板的設(shè)計(jì)，浮筒的數(shù)量，浮籃的尺寸，都是根據(jù)蘆葦凈化水質(zhì)的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，能夠充分發(fā)揮出蘆葦?shù)纳锾匦?。采用能夠自由組裝的結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要及時(shí)調(diào)整浮力系統(tǒng)的最大浮力，從而保證生態(tài)浮島裝置具有更廣泛的適用。

以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，并不用于限制本實(shí)用新型，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。