一种用于去除水体藻华的立体组合式生态浮床

摘要

本发明涉及一种用于去除水体藻华的立体组合式生态浮床，包括无底箱体，所述无底箱体的上端面设置有种植篮，所述种植篮内种植有水生植物，所述水生植物的根部经种植篮的底部与无底箱体内部连通，所述无底箱体内部上端悬挂有牵引线，所述牵引线上设置有生物膜填料，所述生物膜填料上附着有用于抑制藻华形成的微生物，所述牵引线的下端设置有铅块，所述无底箱体的上端边缘处设置有浮球。本发明通过优化生态浮床立体空间布局，并负载高效溶藻菌，能够有效提高脱氮除磷效果，阻断养分向藻类转移的供给，抑制藻华形成。

说明书

技术领域

本发明涉及水体藻华清理设备技术领域，尤其涉及一种用于去除水体藻华的立体组合式生态浮床。

背景技术

由于城镇化进程加快和经济快速发展，一方面是含有大量氮磷养分的工农业及生活污水排入河流、湖泊等地表水体，另一方面池塘水产养殖水体内源和外源污染持续输入，导致水体环境富营养化现象日益严重。水环境恶化不仅直接影响居民生产生活和生态景观，也影响了养殖池塘生态系统和水生生物健康状况。人工生态浮床技术以其低成本、原位修复、处理效率高、美化环境等优势得到了广泛应用。现有人工浮岛组成主要包括植物遴选、浮岛载体材料选择、植物处置等，缺点在于结构方式较为单一，植物缺乏多样性，仅靠植物根系及生物量去除氮磷来改善水质。针对现有生态浮床的缺陷，发明了一种可用于多种水环境场景的立体组合式生态浮床，结合生物强化过程高效去除氮磷与藻华。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提出一种用于去除水体藻华的立体组合式生态浮床，通过优化生态浮床立体空间布局，并负载高效溶藻菌，能够有效提高脱氮除磷效果，阻断养分向藻类转移的供给，抑制藻华形成。

具体技术方案如下：

一种用于去除水体藻华的立体组合式生态浮床，包括无底箱体，所述无底箱体的上端面设置有种植篮，所述种植篮内种植有水生植物，所述水生植物的根部经种植篮的底部与无底箱体内部连通，所述无底箱体内部上端悬挂有牵引线，所述牵引线上设置有生物膜填料，所述生物膜填料上附着有用于抑制藻华形成的微生物，所述牵引线的下端设置有铅块，所述无底箱体的上端边缘处设置有浮球。

优选的，所述无底箱体上端面的左右两侧还分别设置有固定栓。

优选的，所述浮球设置有多个，多个所述浮球用于使无底箱体悬浮。

优选的，所述水生植物为鸢尾、菖蒲。

优选的，所述种植篮呈圆柱槽状，所述种植篮设置有多个，多个所述种植篮呈阵列式均匀分布在无底箱体的上端面上，且每个所述种植篮内分别填充有海绵介质。

优选的，所述牵引线的长度方向呈竖直设置，所述生物膜填料设置有多个，多个所述生物膜填料沿牵引线的长度方向等间隔均匀设置。

优选的，每个所述生物膜填料均呈辐射状。所述辐射状即是以牵引线为核心，向四周散开。

优选的，所述微生物为溶藻菌。所述溶藻菌由溶藻芽孢杆菌、黄腐酸、氨基酸、光能营养物及多种微量元素复合而成。

优选的，所述牵引线设置有多个，多个所述牵引线呈阵列式均匀分布在无底箱体的内部。

优选的，所述无底箱体的前侧面设置有矩形开口，所述矩形开口的长度方向呈竖直设置，所述矩形开口设置有多个，多个所述矩形开口沿所述无底箱体前侧面的左右方向等间隔均匀分布，所述无底箱体的后侧面设置有竖格栅。

优选的，所述无底箱体的内部前侧位于每个所述矩形开口处分别设置有限流挡板，每个所述限流挡板沿其宽度方向的一端分别通过合页与无底箱体连接，每个所述限流挡板沿其宽度方向的另一端分别通过铰接件与流速均衡组件连接。

优选的，所述流速均衡组件包括矩形框架，所述矩形框架垂直设置在无底箱体前侧面的中部位置，所述矩形框架的中后端贯穿无底箱体前侧面位于无底箱体内部，所述矩形框架包括两个导向连接板，两个所述导向连接板位于同一水平面上，且两个所述导向连接板互相平行设置，两个所述导向连接板的长度方向均垂直于无底箱体前侧面设置，两个所述导向连接板前端垂直设置有前端板，两个所述导向连接板的后端垂直设置有后端板，所述前端板上设置有第一轴承，所述后端板上设置有第二轴承，所述第一轴承、第二轴承之间同轴设置有滚珠丝杆，所述滚珠丝杆的轴线方向与，两个所述导向连接板的长度方向互相平行设置，所述滚珠丝杆包括杆体，所述杆体的中前端设置有第一螺纹，所述杆体的中后端设置有第二螺纹，所述第一螺纹处适配有第一滚珠螺母块，所述第二螺纹处适配有第二滚珠螺母块，所述第一滚珠螺母块的外侧设置有圆形挡板，所述圆形挡板平行于无底箱体的前侧面设置，且所述第一滚珠螺母块的后端与无底箱体的前侧面之间套接有弹簧，所述第二滚珠螺母块的左右两侧分别水平设置有连接杆，两个所述连接杆的长度方向均沿无底箱体的左右方向设置。

优选的，所述第一螺纹、第二螺纹的旋向相反，且所述第一螺纹的旋向角度大于第二螺纹的旋向角度。

优选的，所述第一滚珠螺母块、第二滚珠螺母块的左右两侧分别设置有与两个所述导向连接板相适配的导向孔；所述连接杆远离第二滚珠螺母块的一端设置有滑块，所述无底箱体的左右内壁上分别设置有与滑块适配的滑槽，所述滑槽的长度方向沿所述无底箱体的前后方向设置。

优选的，所述铰接件包括第一铰接轴、铰接杆、第二铰接轴，所述第一铰接轴与限流挡板连接，所述第一铰接轴、第二铰接轴通过铰接杆连接，所述第二铰接轴与连接杆连接。

优选的，为了进一步提高溶藻菌在使用时对水体中氨氮的吸收和转化，需要对水体流入无底箱体的流速、单位流量进行控制，即需要对限流挡板的关闭角度根据水体流速进行实时调整，所述圆形挡板的受力面积为S，弹簧的倔强系数为k、水体流速瞬时速度为V、第一螺纹旋向角与第二螺纹旋向角之间的比值为a1/a2、限流挡板的宽度为L1、铰接杆的长度为L2、与限流挡板的角度b之间应满足一下关系：

上式中，S单位，m

优选的，本发明还公开了一种用于去除水体藻华的立体组合式生态浮床的使用方法，具体步骤包括：

S1：以聚乙烯醇与海藻酸钠(v/v，5：1)溶液包埋溶藻菌，将制备的包埋溶液，用喷壶均匀喷洒于各个生物膜填料表面，自然风干备用；

S2：将S1制得的生物膜填料一一串接在牵引线上，并将牵引线的上端悬挂在无底箱体内部的上端，在牵引线的下端设置有铅块起固定和拉伸作用；

S3：在每个种植篮内填充海绵介质，并将水生植物(鸢尾、菖蒲)种植在海绵介质内；

S4：通过固定栓将无底箱体的左右两端移动固定在沟渠、河塘两岸处，并将无底箱体的前侧面与水流的流动方向垂直相对设置；

S5：实时的水体流速在对圆形挡板进行冲击后，圆形挡板受力向后移动，带动第一滚珠螺母块向后移动，进而使滚珠丝杆发生转动，进而使第二滚珠螺母块向前移动，进而带动限流挡板转动，使限流挡板与无底箱体前侧面之间的夹角变小，降低水体流入无底箱体的流速和流量；

S6：圆形挡板受力向后移动时，弹簧被压缩，发生形变，产生弹力，当水体的冲击力与弹力相等时，圆形挡板受力平衡不在移动；

S7：同理，当水体流速变小时，弹簧弹力大于水体的冲击力，圆形挡板受弹力影响向前移动，带动第一滚珠螺母块向前移动，进而使滚珠丝杆发生转动，进而使第二滚珠螺母块向后移动，进而带动限流挡板转动，使限流挡板与无底箱体前侧面之间的夹角变大，提高水体流入无底箱体的流速和流量。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明一种用于去除水体藻华的立体组合式生态浮床，通过在无底箱体内部上端的种植篮间隔处垂吊辐射状的生物膜填料为微生物提供生长载体，通过水生植物种植篮、功能菌剂和生物膜填料优化组成构建水质净化功能区，利用上下立体空间高效去除污染物，负载溶藻菌，能够有效提高脱氮除磷效果，阻断养分向藻类转移的供给，抑制藻华形成并抑制藻类水华生长。

(2)本发明一种用于去除水体藻华的立体组合式生态浮床，通过在无底箱体的上端设置种植篮作为水生植物载体，可实现水体与空气之间的氧气传输，水流经过水生植物根系，通过根系的过滤、吸附或吸收作用，可除去水体中的悬浮物和氮磷养分，改善水质。

(3)本发明一种用于去除水体藻华的立体组合式生态浮床，通过对圆形挡板的受力面积S，弹簧的倔强系数k、水体流速瞬时速度V、第一螺纹旋向角与第二螺纹旋向角之间的比值a1/a2、限流挡板的宽度L1、铰接杆的长度L2、与限流挡板角度b之间的限定，能够进一步提高溶藻菌在使用时对水体中氨氮的吸收和转化，能够对水体流入无底箱体的流速、单位流量进行控制，能够对限流挡板的关闭角度根据水体流速进行实时调整。

附图说明

图1是本发明的立体组合式生态浮床示意图。

图2是本发明的无底箱体示意图。

图3是本发明的生物膜填料负载溶藻菌示意图。

图4是本发明的流速均衡组件与无底箱体之间连接示意图。

图5是本发明的流速均衡组件结构示意图。

图6是本发明的矩形框架结构示意图。

图7是本发明的滚珠丝杆结构示意图。

图8是本发明图5的A处局部放大示意图。

图中：1、无底箱体；2、水生植物；3、生物膜填料；4、种植篮；5、固定栓；6、浮球；7、铅块；8、溶藻菌；9、矩形开口；10、限流挡板；11、合页；12、流速均衡组件；121、矩形框架；1211、导向连接板；1212、前端板；1213、后端板；1214、第一轴承；1215、第二轴承；122、滚珠丝杆；1221、杆体；1222、第一螺纹；1223、第二螺纹；123、第一滚珠螺母块；124、第二滚珠螺母块；125、圆形挡板；126、弹簧；127、连接杆；13、铰接件；131、第一铰接轴；132、铰接杆；133、第二铰接轴；14、竖格栅；15、滑块；16、滑槽。

具体实施方式

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。

实施例1

如图1-8所示，一种用于去除水体藻华的立体组合式生态浮床，包括无底箱体1，所述无底箱体1的上端面设置有种植篮4，所述种植篮4内种植有水生植物2，所述水生植物的根部经种植篮4的底部与无底箱体1内部连通，所述无底箱体1内部上端悬挂有牵引线，所述牵引线上设置有生物膜填料3，所述生物膜填料3上附着有用于抑制藻华形成的微生物，所述牵引线的下端设置有铅块7，所述无底箱体1的上端边缘处设置有浮球6。铅块系于牵引线水下末端，起固定和拉伸作用。生物膜填料3由聚酰胺纤维材质制得，为微生物提供生长载体。通过水生植物浮床、功能菌剂和生物膜填料优化组成构建水质净化功能区，利用上下立体空间高效去除污染物，并抑制藻类水华生长。

所述无底箱体1上端面的左右两侧还分别设置有固定栓5。固定栓锚固在水体两边，根据需要可移动。

所述浮球6设置有多个，多个所述浮球6用于使无底箱体1悬浮。

所述水生植物为鸢尾、菖蒲。

所述种植篮4呈圆柱槽状，所述种植篮4设置有多个，多个所述种植篮4呈阵列式均匀分布在无底箱体1的上端面上，且每个所述种植篮4内分别填充有海绵介质。

所述牵引线的长度方向呈竖直设置，所述生物膜填料3设置有多个，多个所述生物膜填料3沿牵引线的长度方向等间隔均匀设置。

每个所述生物膜填料3均呈辐射状。所述辐射状即是以牵引线为核心，向四周散开。床体水下垂吊的生物膜填料为辐射状，增加了微生物附着表面积，填料吸附结合微生物强化作用高效去除污染物。

所述微生物为溶藻菌8。所述溶藻菌8由溶藻芽孢杆菌、黄腐酸、氨基酸、光能营养物及多种微量元素复合而成。溶藻菌8可吸收和转化养殖水体中的氨氮，亚硝酸氮及硫化氢等有害物质，间接增加水体中的溶氧，促进水产养殖动物生产；易于吸收，并可激发浮游植物微观生物活性，促进养殖水体优良藻相形成，快速早出水色，从而达到肥水效果。本品对水体中的有机营养物(主要是蛋白质和淀粉及一些小分子的有机物)有极强的分解能力，其分解的最终产物是二氧化碳和水，分解产物不会对水体形成二次污染；可与蓝藻在水体中对有机、氮、磷等营养物形成有效竞争，并与蓝藻展开对光能的竞争，从而起到抑制蓝藻的效果。

所述牵引线设置有多个，多个所述牵引线呈阵列式均匀分布在无底箱体1的内部。

所述无底箱体1的前侧面设置有矩形开口9，所述矩形开口9的长度方向呈竖直设置，所述矩形开口9设置有多个，多个所述矩形开口9沿所述无底箱体1前侧面的左右方向等间隔均匀分布，所述无底箱体1的后侧面设置有竖格栅14。保证水体能够经矩形开口9进入无底箱体内部，并在竖格栅14处流出。

所述无底箱体1的内部前侧位于每个所述矩形开口9处分别设置有限流挡板10，每个所述限流挡板10沿其宽度方向的一端分别通过合页11与无底箱体1连接，每个所述限流挡板10沿其宽度方向的另一端分别通过铰接件13与流速均衡组件12连接。

所述流速均衡组件12包括矩形框架121，所述矩形框架垂直设置在无底箱体1前侧面的中部位置，所述矩形框架的中后端贯穿无底箱体1前侧面位于无底箱体内部，所述矩形框架包括两个导向连接板1211，两个所述导向连接板位于同一水平面上，且两个所述导向连接板互相平行设置，两个所述导向连接板的长度方向均垂直于无底箱体前侧面设置，两个所述导向连接板前端垂直设置有前端板1212，两个所述导向连接板的后端垂直设置有后端板1213，所述前端板上设置有第一轴承1214，所述后端板上设置有第二轴承1215，所述第一轴承、第二轴承之间同轴设置有滚珠丝杆122，所述滚珠丝杆的轴线方向与，两个所述导向连接板的长度方向互相平行设置，所述滚珠丝杆包括杆体1221，所述杆体的中前端设置有第一螺纹1222，所述杆体的中后端设置有第二螺纹1223，所述第一螺纹处适配有第一滚珠螺母块123，所述第二螺纹处适配有第二滚珠螺母块134，所述第一滚珠螺母块的外侧设置有圆形挡板125，所述圆形挡板平行于无底箱体的前侧面设置，且所述第一滚珠螺母块的后端与无底箱体的前侧面之间套接有弹簧126，所述第二滚珠螺母块的左右两侧分别水平设置有连接杆127，两个所述连接杆的长度方向均沿无底箱体的左右方向设置。实时的水体流速在对圆形挡板进行冲击后，圆形挡板受力向后移动，带动第一滚珠螺母块向后移动，进而使滚珠丝杆发生转动，进而使第二滚珠螺母块向前移动，进而带动连接杆向前移动，最终带动限流挡板转动，使限流挡板与无底箱体前侧面之间的夹角变小，降低水体流入无底箱体的流速和流量，圆形挡板受力向后移动时，弹簧被压缩，发生形变，产生弹力，当水体的冲击力与弹力相等时，圆形挡板受力平衡不在移动；同理，当水体流速变小时，弹簧弹力大于水体的冲击力，圆形挡板受弹力影响向前移动，带动第一滚珠螺母块向前移动，进而使滚珠丝杆发生转动，进而使第二滚珠螺母块向后移动，进而使连接杆向后移动，进而带动限流挡板转动，使限流挡板与无底箱体前侧面之间的夹角变大，提高水体流入无底箱体的流速和流量。根据水体的流速实现对水体进入无底箱体内单位流量进行控制，能够进一步提高溶藻菌在使用时对水体中氨氮的吸收和转化。

所述第一螺纹1222、第二螺纹1223的旋向相反，且所述第一螺纹1222的旋向角度大于第二螺纹1223的旋向角度。当第一螺纹旋向角与第二螺纹旋向角之间的比值为a1/a2，即此时第一滚珠螺母块123向后移动的距离长度为此时第二滚珠螺母块124向前移动的距离长度的a1/a2倍。

所述第一滚珠螺母块123、第二滚珠螺母块134的左右两侧分别设置有与两个所述导向连接板相适配的导向孔；所述连接杆127远离第二滚珠螺母块134的一端设置有滑块15，所述无底箱体的左右内壁上分别设置有与滑块15适配的滑槽16，所述滑槽16的长度方向沿所述无底箱体的前后方向设置。

所述铰接件13包括第一铰接轴131、铰接杆132、第二铰接轴133，所述第一铰接轴与限流挡板10连接，所述第一铰接轴131、第二铰接轴133通过铰接杆132连接，所述第二铰接轴133与连接杆127连接。

实施例2

在实施例1的基础上，为了进一步提高溶藻菌在使用时对水体中氨氮的吸收和转化，需要对水体流入无底箱体的流速、单位流量进行控制，即需要对限流挡板的关闭角度根据水体流速进行实时调整，所述圆形挡板的受力面积为S，弹簧的倔强系数为k、水体流速瞬时速度为V、第一螺纹旋向角与第二螺纹旋向角之间的比值为a1/a2、限流挡板的宽度为L1、铰接杆的长度为L2、与限流挡板的角度b之间应满足一下关系：

上式中，S单位，m

实施例3

在实施例2的基础上，本发明还公开了一种用于去除水体藻华的立体组合式生态浮床的使用方法，具体步骤包括：

S1：以聚乙烯醇与海藻酸钠(v/v，5：1)溶液包埋溶藻菌，将制备的包埋溶液，用喷壶均匀喷洒于各个生物膜填料表面，自然风干备用；

S2：将S1制得的生物膜填料一一串接在牵引线上，并将牵引线的上端悬挂在无底箱体内部的上端，在牵引线的下端设置有铅块起固定和拉伸作用；

S3：在每个种植篮内填充海绵介质，并将水生植物(鸢尾、菖蒲)种植在海绵介质内；

S4：通过固定栓将无底箱体的左右两端移动固定在沟渠、河塘两岸处，并将无底箱体的前侧面与水流的流动方向垂直相对设置；

S5：实时的水体流速在对圆形挡板进行冲击后，圆形挡板受力向后移动，带动第一滚珠螺母块向后移动，进而使滚珠丝杆发生转动，进而使第二滚珠螺母块向前移动，进而带动限流挡板转动，使限流挡板与无底箱体前侧面之间的夹角变小，降低水体流入无底箱体的流速和流量；

S6：圆形挡板受力向后移动时，弹簧被压缩，发生形变，产生弹力，当水体的冲击力与弹力相等时，圆形挡板受力平衡不在移动；

S7：同理，当水体流速变小时，弹簧弹力大于水体的冲击力，圆形挡板受弹力影响向前移动，带动第一滚珠螺母块向前移动，进而使滚珠丝杆发生转动，进而使第二滚珠螺母块向后移动，进而带动限流挡板转动，使限流挡板与无底箱体前侧面之间的夹角变大，提高水体流入无底箱体的流速和流量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各块技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。