[发明专利]一种生态浮床装置

说明书

技术领域

本发明涉及水生植物废弃物资源化利用和生态修复技术领域，特别地涉及一种填料带中负载水生植物生物炭的生态浮床装置。

背景技术

我国在快速发展城市经济和推进农业现代化的同时，河道、湖泊等水体受到了不同程度的污染。近年来，国家层面大力推崇生态文明建设，受污染的河道、湖泊等水体亟待综合整治。由于河道两岸的截污纳管工程推进速度缓慢等因素的限制，雨水、生活污水和工业废水漏排的现象时有发生，水体中氮、磷及重金属等污染物的负荷依旧很高，水体富营养化的趋势并没有得到有效遏制。生态浮床是一种利用浮床体中的水生植物和浮床下部填料带表面附着的生物膜共同作用，达到吸收、降解污染物目的的生态技术。生态浮床具有占地面积小，运营维护成本低，污染物去除效果良好等诸多优点；而且种植在生态浮床中的水生植物本身具有良好的景观效应，因此该技术在河道、湖泊等水体原位修复领域得到了广泛的应用。然而，生态浮床也有一定的缺点。比如，（1）对于污染物浓度较高的黑臭水体，浮床中的水生植物生长受到很大的抑制；（2）在冬季，大量枯萎、凋零的水生植物残体漂浮于水面，容易造成次生污染等环境问题，影响水环境质量。近年来，生物质缺氧热解技术在农业环境保护领域得到了较多的应用。生物炭是植物生物质在缺氧的条件下，通过缓慢升温、热解（300~700°C）制备的一种新型材料。植物生物质制备得到的生物炭具有以下特点：1）呈现多孔结构；2）有较大的比表面积；（3）Zeta电位较低，有较强的电负性。目前，已经有较多学者对生物炭在土壤中的固碳增汇、增加作物产量、减少温室气体排放等作用做了深入的研究，但对生物炭在生态浮床原位修复中的应用报道不多。选用枯萎的水生植物作为生物炭原材料，一方面解决了河道、湖泊等水体中大量植物体残骸的问题。另一方面，将制备的生物炭封装在浮床水面下的填料带中，可以直接有效地吸附黑臭水体中的氨氮和重金属等多种污染物；同时，添加生物炭对冲刷填料带的水流有一定的阻滞效应，可以为水体中的优势菌群提供栖息的场所，能起到强化生物膜上的微生物进行硝化、反硝化的作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种填料带中负载水生植物生物炭的生态浮床装置。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种生态浮床装置，包括浮床体和水下填料装置，所述浮床体包括相互链接形成整体的浮板基体，浮床体与河道两岸平行的两边设有浮床固定装置，所述浮板基体内设有可种植水生植物的种植盆；所述水下填料装置内封装填充有热解制备的水生植物生物炭。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

所述浮板基体为塑料浮板基体或其他密度很小的材质的浮板基体，所述浮板基体为中空结构，其中空结构内设置种植盆，所述浮板基体的边角处设置链接孔，所述浮板基体的底部设有用于连接水下填料装置的挂钩。

所述浮床固定装置包括牵引绳和固定螺母；牵引绳的一端与链接孔相连，另一端与固定螺母相连；固定螺母固定在岸边或水下坚硬底泥处。

所述牵引绳为尼龙双股绳。

所述水下填料装置包括导流碳纤维棒和分段树脂填料带，所述导流碳纤维棒和分段树脂填料带的长度根据具体水深选择，分段树脂填料带中封装热解制备的水生植物生物炭，并套设在导流碳纤维棒外部以防止填料带随水流扰动相互打结，所述导流碳纤维棒和分段树脂填料带均与挂钩相连从而挂在浮板基体底部。

所述导流碳纤维棒通过连接钩吊挂在所述挂钩上。

所述分段树脂填料带包括填料带单体，所述填料带单体的截面呈环状，其环状截面内封装填充热解制备的水生植物生物炭，填料带单体两两相互粘结在一起形成分段树脂填料带，分段树脂填料带的上端设有连接绳，通过连接绳挂设在挂钩上。

所述水生植物生物炭制备方法如下：

（1）取自河道或湖泊中的水生植物残体，清洗、去杂、烘干、粉碎；

（2）将粉末状植物生物质封装压实；

（3）将压实后的物质放置于马弗炉中，通氮排氧；

（4）加热一段时间后冷却至室温制备得到热解后的生物炭。

步骤（4）中的加热冷却具体是指：控制马弗炉的升温以5~10 °C/min的速度升温至500 °C，保持该峰值温度2小时后逐渐冷却至室温。

将制得的生物炭磨细，过1 mm筛，储存备用。