本发明专利技术公开了一种集成式生态浮床及其修复水体生态系统的技术，集成式生态浮床物理空间由浮水床、沉水床、浮力调节瓶、升降链、生态围隔网搭建，集成了生态行为呈线性因果关系的土著种挺水植物、沉水植物、附着水生植物、鱼类、螺类及生化沸石等生态组分，生态组分与物理空间有机组织，构成具有整体完备性的半封闭生态子系统，上行与待修复水体生态系统耦合能力强，下行内部各生态因子可稳定存在，通过建立先锋性群落，利用生态系统的自净能力，对发生水体富营养化、重金属污染、有机污染等一种或多种类型污染的受损水体生态系统进行修复，消除污染，促进受损水体生态系统的整体恢复或重建，同时具备美化环境，防止健康水体生态恶化等功能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种集成式生态浮床的构建方法及其应用技术，属于受损水体生态系统的修复领域。
技术介绍
国内外应用生态浮床的历史悠久，我国古代曾以菰的根茎制作漂浮稻作系统，国外农业史上也曾以浮床种植玉米、雍菜等。20世纪50年代起，科学工作者开始尝试构造干式生态浮床为鸟类繁殖和鱼类产卵提供场所，美化环境；H0eger于1988年首次提出应用生态浮床技术修复水体生态，此后日本和欧美国家在应用浮床技术降低水体营养盐浓度、去 除重金属污染物等方面的研究持续发展，国内如秦伯强、李先宁、孙连鹏、李英杰、章永泰等众多研究者也对生态浮床技术开展了广泛的研究。这些研究多限于构建水体漂浮结构、植物布置、植物选择及固定形式的选择等，但通过续批集成的方式构建具有系统整体完备性、稳定性、先鋒性的生态子系统，发挥生态自净能力，同时快速应对水体富营养化、重金属污染、化学污染、环境激素污染等ー种或多种类型的生态环境问题，使恶劣的水体生态系统发生恢复或重建性演变，促进水体生态系统整体恢复的集成式生态浮床技术尚未出现。
技术实现思路
本专利技术立足水体生态系统恢复的需求，择自然生态系统中抗环境胁迫能力强的土著物种按其生态功能线性关系集成到共同的非生物框架空间中，构建出ー种具有生态系统整体性和完备性的集成式生态浮床，将其作为子生态系统嵌入受损水体，使之与受损水体生态系统耦合，以之为先鋒健康生态系统，发挥自净功能，促进受损水体生态系统的整体恢复或重建，对水体富营养化、重金属污染、有机污染等多种类型的受损水体生态系统有多效修复功能，亦具有增强健康水体生态系统的自浄能力、抗环境胁迫能力、美化环境等作用。本专利技术中集成式生态浮床的技术实现方案如下一种用于受损水体生态系统恢复的集成式生态浮床系统，该系统的生物部分由土著种的挺水植物、沉水植物、附着藻类等生产者，食藻鱼类、螺类、其它小型浮游动物等消费者,在EM (Effective Micoorganisms)菌群驯化条件下形成的生化沸石一微生物系统组成的分解者系统三部分组成；非生物部分由框架、植物着载筐、浮力调节瓶、围隔网、升降链等几部分組成。本专利技术中所述的挺水植物选择环境适应能力强、对环境污染胁迫耐受能力強、环境污染物去除能力强的土著种，常见的如美人蕉、慈姑、风车草、菖蒲、富贵竹、荸荠等中的ー种或几种；挺水植物具有生物量大、对水体中的总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(C0D)、生化需氧量(BOD)、重金属离子、环境激素等环境污染物去除功能，挺水植物发达的根系可降低水体悬浮物浓度、增强水体的透明度、为水蚤等食藻浮游动物提供栖息场所、消除环境中的水力机械剪切、改善沉水植物和水生动物的生存空间，挺水植物根系的径向泌氧(R0L)可促进水体溶解氧(DO)增高，挺水植物根系可分泌化的感物质抑制微囊藻的生长；挺水植物茎叶部分可为鸟类、两栖类动物提供栖息场所、美化环境等。本专利技术中所述的沉水植物选择对应区域的土著种或抗环境胁迫能力强的种，如菹草、苦草、轮叶黑藻、伊乐藻、眼子菜、金鱼藻等中的ー种或几种；沉水植物综合了对氮(N)、磷(P)元素超自身生长需求量吸收及对重金属等多种环境污染的浄化吸收的特性，同时具备为微生物提供附着基质，为浮游动物提供栖息地及食物，分泌化感物质抑制微囊藻生长，通过光合作用增加水体溶解氧，通过叶片吸附截留悬浮物进而提高水体透明度等多维生态功能。本专利技术中所述附着藻类主要为刚毛藻及藻菌共生膜系统， 其中刚毛藻对TN、nh4+-n、tp和po43_-p等营养物质去除率较高，同时能分泌化感物质抑制微囊藻生长；藻菌共生膜中藻类植物光合作用利用水中的CO2和nh4+、po43_等营养物质，合成自身细胞物质并释放出O2;好氧细菌则利用水中O2对有机污染物进行分解、转化，产生CO2和上述营养物质，以維持藻类的生长繁殖，如此循环往复，发挥污水的生态净化功能。本专利技术中所述食藻鱼类主要为麦穗鱼及鳙鱼、鲢鱼等滤食性鱼类，主要牧食藻类等浮游生物，作为生态系统中的消费者之一。本专利技术中所述螺类主要为椭圆萝卜螺、椎实螺、福寿螺、中国圆田螺等，螺类在集成式生态浮床中的主要生态功能是刮食多余的藻菌膜、对衰亡的植物根系和部分沉水植物叶片进行牧食，井能够根据水体中溶解氧状况和污染物浓度等条件，自主的选择栖息于深水位或是到浮床上部环境中生存。本专利技术中所述小型浮游动物主要是水体中的食藻原生动物及甲克类动物如大型水蚤，作为生态系统中的低级消费者对微藻进行牧食，该类生物不单独添加，主要源于修复目标水体中土著物种。本专利技术中所述分解者系统即生化沸石系统，通过向沸石、待修复污水系统中不断添加EM菌液，利用EM菌液中的乳酸菌、酵母菌、光合菌等有益微生物作用于局部环境，驯化引导待处置水体中微生物群形成良性优势菌群，抑制腐败菌、病源菌的増殖，改善水质，在沸石表面形成高效生物膜系统，实现与待修复目标水体中的分解者体系耦合等多重生态功倉^:。本专利技术中所述的浮水床A部和沉水床B部结构如示意图3及图4所示，框架为机械强度高、质轻、耐腐蚀、使用寿命长的聚氯こ烯(PVC)、聚こ烯(PE)或轻质镁铝合金材质，其中A部框架及浮力调节瓶具纳米TiO2为涂层，具光催化氧化水体中有机污染物功能，对微型藻类、重金属污染也具灭杀净化作用；浮水床A部和沉水床B部均为稳定牢固的正六边形内、外边框结构，内框边长为外框边长的1/2，正六边形集成式浮床可沿各边框方向组合延展，A、B部平面布局上从内到外都分为6个正三角形和6个等腰梯形区块，其中浮水床A部外圈相间的3个等腰梯形种植挺水植物，覆盖面积约37. 5 %，沉水床B部内6个正三角形区域种植沉水植物，面积占B部25 %，通过这种A、B部的植物着生空间的交叉布置，使挺水植物根系有足够的空间发挥其生态功能，同时沉水植物有足够的生长和获得光照的空间，保障了挺水植物和沉水植物生长和生态功能的发挥。本专利技术中所述的生化沸石筐材质为聚氯こ烯(PVC)、聚こ烯(PE)材质，筐孔径以不漏掉生化沸石颗粒为标准，约3±1 _，主要功能为承载植物生长基质，允许植物根系生长透过，以使植物固着在集成式生态浮床中，调节挺水植物根系及沉水植物所处的水层深度，同时为生物膜系统提供生长附着基质，为水生螺类提供觅食及生长环境。本专利技术所述浮力调节瓶为聚氯こ烯(PVC)、聚こ烯(PE)、聚丙烯(PP)材质制作而成，其表面以纳米TiO2为涂层，发挥与前述浮床框架类似的杀藻除污功能，间隔对应安置在水表挺水植物着生区边框上，浮力调节瓶可通过瓶ロ灌水和排水或向网格状框体内取放具纳米TiO2涂层泡沫浮块调节浮力，为集成式生态浮床系统提供均匀的浮力支撑。本专利技术中所述的围隔网材质可为具有一定的弹性的聚酰胺(PA)、聚氯こ烯(PVC)、聚こ烯(PE)、聚丙烯(PP)等，网格孔径控制在4±2 mm，通过围隔，集成式生态浮床在空间上形成半封闭结构，既保持了浮床与待修复水体的物质、能量、信息流的通畅，又使浮床免受风浪导致的水力机械剪切作用，可保护内部的沉水植物、植物根系、水生动物等生态组分，还可以提供附着生物依附基质，进ー步形成生物膜系统，发挥生态净化功能，各种水生螺类也可依附围隔网膜系统得到攀援基质、觅食生活空间。本专利技术中所述的升降链条为高強度轻质合金材质，主要用于调节集成式生态浮床 沉水本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.集成式生态浮床及其修复水体生态系统的技术，其特征在于浮床物理框架由浮水床A部与沉水床B部通过升降链链接，并通过生态围隔网将A、B之间的生态组成裹覆，通过将挺水植物、沉水植物、水生动物、生化沸石集成至该物理框架，形成完备的生态系统。2.根据权利要求I所述的集成式生态浮床及其修复水体生态系统的技术，其特征在于浮水床A部由双边框正六边形边框骨架连接构成，外框边长为2±1 m，内边框为外边长度的1/2，管径为4±1 mm，边框骨架为表面覆纳米TiO2涂层的耐腐蚀且机械强度大的聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)或轻质镁铝合金管等，平面布局被分割为H A3> A4, A5, A6, A7, A8,A9、Altl、A11、A12共12个区块；其中A1、A3、A5区块安置生化沸石筐作为挺水植物着生区，总面积占浮水床A部面积的37. 5 %，对应ApA3、A5区块边框安装浮力调节瓶;A2、A4、A6、A7、A8、A9, A10, A11, A12区均为空白透光区。3.根据权利要求I所述的集成式生态浮床及其修复水体生态系统的技术，其特征在于沉水床B部构成除...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘云国，郭一明，凡传明，胡熙，叶骥，祝志林，张俊，张娉杨，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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