水体净化景观漂浮湿地构建系统及构建方法技术方案

本发明专利技术公开了一种水体净化景观漂浮湿地构建系统及构建方法，其系统尤其是基于常绿狐尾藻和粉叶沿阶草的水体净化景观漂浮湿地构建系统，由骨架浮体一体化系统、生长基质系统和水生植物群落三部分组成。其方法包括漂浮湿地单元的构建和漂浮湿地的构建。本发明专利技术（1）解决了硬质骨架遇外力易变性或折断，同时浮体材料直接暴露于水体景观差且易造成二次污染的问题；（2）利用生长基质系统可同步解决植物材料进行水体修复过程中植物材料生长植物营养匮乏和植物根系受污胁迫的难点问题（3）新型植物材料修复方法解决植物材料冬春季节失绿、生物量小纳污能力低、水体复氧效率低和冬春观赏性差的难点问题。

【技术实现步骤摘要】
水体净化景观漂浮湿地构建系统及构建方法
本专利技术属于环境保护领域，涉及一种重污染的富营养化水体生态修复用的水体净化景观漂浮湿地构建系统及构建方法，特别是涉及养殖废水及生活污水排放的农村河道的综合治理方法，不仅满足水质明显提升，而且满足河道景观设计上的需求。
技术介绍
经专利检索和文献查阅，我国现有的漂浮湿地专利（CN201962124U，一种人工漂浮湿地；CN100479649，一种植物浮岛及构造方法；CN102963984A：一种配备充气式筏体的生态浮岛装置；CN100584197C一种生态浮岛）骨架结构和浮体结构多采用分离式设计。其结构明显的缺陷在于水面占据面积增大，所采用的骨架材料如竹子或木杆或塑料管、钢筋等类似的材料属硬质骨架，由于其缺乏柔韧性，遇风浪、水流等冲击易弯曲变形甚至折断。另外，它们浮体材料多采用气浮式、泡沫或浮球等，充气式浮体必须定时补足气源。而泡沫或浮球材料由于其暴露在水体景观效果差，还有一个明显的缺陷就是这作为永久性或临时性的漂浮材料由于长期缺乏管理等因素散留在水面易造成二次污染。另外经专利检索，目前公开的专利（CN201962124U，一种人工漂浮湿地；CN103141283A，一种水生植物的悬浮种植方法；）生态修复涉及的植物材料采用的普通常见的水生植物如水花生、芦苇、睡莲、荷花、金鱼藻等一般难于越冬，冬春季节基本无生物量，植物体残留的污染物又经过腐烂过程进入水体，造成水面的二次污染。再者，以水生植物作为净化材料必须考虑一下这个关键问题，一般情况下，植物不同生长阶段所需氮磷营等养物质为水体含量的数倍到几十倍，一般水体氮磷不足于维持植物生长需求，植物生长易产生营养不良等状况。在考虑植物生长的剔除水体污染物的同时必须考虑需要植物体维持足够的生物量基础才能发挥其水质净化的功能。另外植物对污染物有一定的耐污极限，重污染水体限制植物正常生长。绿狐尾藻（Myriophyllumaquaticum(Vell.)Verdc.）多年生漂浮植物。原产南美洲，阿根延、巴西、乌拉圭、智利等，现我国南方有引种栽培株。高50～80厘米。雌雄异株花期7～8月，四季常绿，生长速度快，生物量大，吸收水体氮磷营养数量可观，可用于一般河道水质净化为目的的生态修复的植物材料。粉叶沿阶草（Ophiopogonchingiivar.glaucifolius），多年生的湿生植物。耐阴性强,植株低矮,根系发达,叶一般也较宽，宽0.5-2厘米，花期5-7月数量多景观效果极佳。生长快且生物量高，四季常绿，冬春季节仍能保持常绿。耐寒在-10~40高温下均可正常生长，耐淹水，在短期暴雨和洪水期间淹水一周左右仍能正常生长，是一种理想的以景观为目的生态修复材料。针对目前已公开的专利或文献的报道，漂浮湿地结构设计和提供植物材料的进行生态修复方法尚未能解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种新型简约化的水体净化景观漂浮湿地构建系统及构建方法，提供一种高效去除水体氮磷、COD等污染物同时景观优美四季常绿的植物修复技术的生态浮岛系统。重点解决重度农村生活污水及家禽养殖过程中排放污水低成本处置的一种技术。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种水体净化景观漂浮湿地构建系统，包括：骨架浮体一体化系统，所述骨架浮体一体化系统包括骨架和浮体，所述骨架包括由中空管制成的环形结构，所述浮体为填充在中空管内的泡沫颗粒；生长基质系统，所述生长基质系统包括骨架下垫面和位于所述骨架下垫面上方的基质材料系统，所述骨架下垫面连接在所述骨架的下方，所述基质材料系统包括水平方向铺设的两层水污染防护层、两层缓冲层和基质营养层，所述基质营养层设在所述两层缓冲层之间，所述两层缓冲层设在所述两层水污染防护层之间；水生植物群落系统，所述水生植物群落系统包括漂浮植物种植区和景观植物种植区，所述漂浮植物种植区位于所述中空管制成的环形结构内，所述景观植物种植区位于所述基质材料系统上。根据本专利技术实施例的水体净化景观漂浮湿地构建系统其所采用骨架系统的浮体结构充分考虑植物不同水深条件下对水下光强的要求，可自由调节浮岛整体在水中的悬浮深度。水生植物群落充分考虑到植物净化效率及冬春常绿和自然越冬的需求，进行科学地植物配置。基质材料选用充分考虑植物生长营养需求和水体污染胁迫等因素。生态浮岛植物生长过程，尤其是景观植物生长过程中容易因营养贫乏、水体重金属、有机物污染胁迫等因素生长受限，植物体直接置于水中生长易产生植物矮小、叶子失绿等不良现象，本专利技术提供的基质能足够滤掉水体大部分污染物而保障植物根系正常生长，同时提供足够的氮磷营养物质满足植物生长需要。其中，所述骨架系统采用框架结构和浮力结构一体化的设计思路。采用新发展的材料--包塑金属软管来制作骨架系统。其具备两大优势：1.足够的机械强度和柔韧性能，具备防护水流、风浪、船舶等机械碰撞的能力。2.中空结构，具备填充适量泡沫颗粒以满足不同浮岛浮力需求。根据本专利技术实施例的水体净化景观漂浮湿地构建系统还可以具有以下附加技术特征：优选的，所述骨架由直径为3~10cm的包塑金属软管材料组成两层环形结构，两层环形结构之间包括连接结构，其中优选的直径为3~5cm包塑金属软管；所采用的的包塑软管的机械强度要求自然弯曲在100~500mm，最大轴向拉力在300~800kg，优选的机械强度自然弯曲约250~300mm，最大轴向拉力为400~500kg。优选的，所述泡沫颗粒为由聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）或聚苯稀树脂材料制成的泡沫颗粒；其泡沫颗粒粒径在3~15mm，优选粒径范围为5~8mm；泡沫颗粒的填充量为按照包塑金属软管内部总容量的20~50%。具体考虑到调节浮体在水柱中不同的淹水高度可考虑适当增加或减少泡沫颗粒的填充量。优选的，所述相邻的水污染防护层、缓冲层和基质营养层之间用金属网筛隔开。即基质材料组成采用三层独立结构设计。优选的，所述水污染防护层主要由高吸附性能的滤料组成，以过滤水体中的重金属、有机物污染物，优选聚苯烯树脂滤料组成，其厚度在2~5mm，而其中滤料足以滤掉水体中的重金属、有机物等污染物；所述缓冲层，主要由一般的吸附材料构成，以二次过滤水体污染物和对水体营养物缓冲供给作用，即：进一步去除水体经滤料后残留的少量污染物，同时吸附并浓缩水体中氮磷营养盐，然后缓慢释放进入内部基质中供植物根系吸收，满足植物生长所需远高于水体中氮磷营养物质的需求，优选竹炭；所述基质营养层采用无污染的河泥、农田土壤或草炭等，为景观植物生长提供营养。优选的，骨架下垫面采用多层立体网状结构设计思路，保证景观植物幼苗期的成活。所述骨架下垫面采用多层立体网状结构设计，其材料可由PVC或金属丝制成；其下层网网眼一般高于上层网眼大小；其中，围网规格网眼采用0.1~2mm，上层网眼大小采用5~20mm，围网总高度10~50mm；优选规格为下层网眼0.5~1mm，上层围网网眼尺寸为10~15mm，围网总高度为30~40mm。其功能主要为基质材料和景观植物提供载体。多层网状设计优势：当种植植物时，在多层种植网中添加基质材料，然后在其中的网孔中定植植物幼株。该种植网克服其它专利中采用的单纯尼龙网等不能固定植物根系的缺陷，提高了植株抗水力冲击本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水体净化景观漂浮湿地构建系统，其特征在于，包括：骨架浮体一体化系统，所述骨架浮体一体化系统包括骨架和浮体，所述骨架包括由中空管制成的环形结构，所述浮体为填充在中空管内的泡沫颗粒；生长基质系统，所述生长基质系统包括骨架下垫面和位于所述骨架下垫面上方的基质材料系统，所述骨架下垫面连接在所述骨架的下方，所述基质材料系统包括水平方向铺设的两层水污染防护层、两层缓冲层和基质营养层，所述基质营养层设在所述两层缓冲层之间，所述两层缓冲层设在所述两层水污染防护层之间；水生植物群落系统，所述水生植物群落系统包括漂浮植物种植区和景观植物种植区，所述漂浮植物种植区位于所述中空管制成的环形结构内，所述景观植物种植区位于所述基质材料系统上。

【技术特征摘要】
1.一种水体净化景观漂浮湿地构建系统，其特征在于，包括：骨架浮体一体化系统，所述骨架浮体一体化系统包括骨架和浮体，所述骨架包括由中空管制成的环形结构，所述浮体为填充在中空管内的泡沫颗粒；生长基质系统，所述生长基质系统包括骨架下垫面和位于所述骨架下垫面上方的基质材料系统，所述骨架下垫面连接在所述骨架的下方，所述基质材料系统包括水平方向铺设的两层水污染防护层、两层缓冲层和基质营养层，所述基质营养层设在所述两层缓冲层之间，所述两层缓冲层设在所述两层水污染防护层之间，所述水污染防护层主要由高吸附性能的滤料组成，以过滤水体中的重金属、有机物污染物；所述缓冲层，主要由一般的吸附材料构成，以二次过滤水体污染物和对水体营养物缓冲供给作用；所述基质营养层采用无污染的河泥、农田土壤或草炭，为景观植物生长提供营养；所述水污染防护层主要由聚苯烯树脂滤料组成；所述缓冲层主要由竹炭构成；水生植物群落系统，所述水生植物群落系统包括漂浮植物种植区和景观植物种植区，所述漂浮植物种植区位于所述中空管制成的环形结构内，所述景观植物种植区位于所述基质材料系统上；所述骨架由直径为3~10cm的包塑金属软管材料组成两层环形结构，两层环形结构之间包括连接结构；所采用的包塑金属软管的机械强度要求自然弯曲在100~500mm，最大轴向拉力在300~800kg。2.根据权利要求1所述的水体净化景观漂浮湿地构建系统，其特征在于，所述的包塑金属软管的直径为3~5cm。3.根据权利要求1所述的水体净化景观漂浮湿地构建系统，其特征在于，所述的包塑金属软管的机械强度自然弯曲250~300mm，最大轴向拉力为400~500kg。4.根据权利要求1所述的水体净化景观漂浮湿地构建系统，其特征在于，所述泡沫颗粒为由聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）或聚苯稀树脂材料制成的泡沫颗粒；其泡沫颗粒粒径在3~15mm；泡沫颗粒的填充量为按照包塑金属软管内部总容量的20~50%。5.根据权利要求4所述的水体净化景观漂浮湿地构建系统，其特征在于，所述泡沫颗粒的粒径范围为5~8mm。6.根据权利要求1所述的水体净化景观漂浮湿地构建系统，其特征在于，所述缓冲层和基质营养层之间用金属网筛隔开。7.根据权利要求1所述的水体净化景观漂浮湿地构建系统，其特征在于，所述水污染防护层的厚度在2~5mm。8.根据权利要求1所述的水体净化景观漂浮湿地构建系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：古小治，陈开宁，张启超，孙淑雲，张雷，王兆德，
申请(专利权)人：中国科学院南京地理与湖泊研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32