[发明专利]一种复合型人工水草和生态球装置及使用方法

说明书

本发明专利公开了一种复合型人工水草和生态球装置及使用方法，装置包含了人工水草、生态球、填料、固定绳索、固定桩。该装置安装简单，通过设计不同种类、大小和用量的人工水草、生态球、填料，可实现改善水质、削减黑泥总量、增加水体生物多样性的功能，适用于难以种植沉水植物的黑臭河湖、微污染河湖及养殖塘。

技术领域

本专利涉及河湖水环境治理技术领域，具体为一种复合型人工水草和生态球装置及使用方法。

背景技术

在河道、湖泊水环境治理过程中，当河道流速过快、河湖底泥污染严重、外源污染持续进入、河道底质硬化等特殊工况条件下，难以构建常用的沉水植物系统，因此人工水草技术应运而生。人工水草技术是一种新型的利用人工合成材料进行的生物接触氧化技术。人工合成材料多样，有碳纤维、玄武岩纤维、涤纶纤维等。人工水草造型大多仿照沉水植物，设计成具有较大比表面积的绳装、条状、网状。人工水草会附着微生物，通过微生物系统自身的演替，形成包含菌类、藻类、原生动物、后生动物的立体微生物生态系统，由于生物物种多样化，适应性强，可用于多种工况条件。由于微生物的密度较大、食物网较复杂，该系统对有机污染物的代谢效率高。人工水草上的 “藻菌共生”体和微A/O结构可通过光合作用产氧气，通过硝化、反硝化、聚磷作用实现脱氮除磷。

目前，以人工水草为主题的专利已有数百篇，分别针对人工水草的材质、安装、使用方式进行组合改进，主要存在如下不足之处：

（1）有的专利包含人工水草及固定袋，未设计安装方式，实际运用时易被水流冲击移位；（2）有的专利中采用TiO₂光催化填料，当河湖透明度不足时，河底光照强度低，该材料难以发挥作用；

（3）有的专利中未定义水草材质和使用方式，水草纤维易断裂，生成生物膜耗时长、效率低；

（4）有的专利中采用曝气机或曝气管形式曝气，增加了安装和运营成本；

（5）水环境治理工程中常用的沉水植物可通过根系和茎叶实现对水和底泥的同步治理，而现有的人工水草大多侧重于水治理，对底泥治理的关注较少。

发明内容

本专利旨在发明一种安装简单、高效的复合型装置来解决现有技术的不足，实现不同工况下河湖水体及底泥的同步治理。

为了实现河湖水体及底泥的同步高效治理，本发明在人工水草底部增添了生态球；为了提高人工水草的挂膜速度和污染物削减效率，本发明提供了人工水草的结构和使用方式；为了提高底泥处理的效率，本发明设计了不同的填料组合；为了实现装置的安装和维护，本发明设计了不同安装和维护方式，发明内容的具体步骤如下：

（1）安装固定桩：在河道湖泊治理区设计固定桩的材质、数量和位点，在两侧堤岸安装固定桩4，土质堤岸打桩深度应触碰到硬质岩层，硬质驳岸打桩深度应透过硬质层，固定桩在承受绳索拉力后不发生侧滑；

（2）人工水草挂膜与安装：设计人工水草1的长度、数量、安装间隔，将人工水草1在液体微生物中浸泡12~48h后，用扎带或绳子5绑在具孔固定绳索3上；

（3）生态球的填充与安装：设计生态球21的大小、数量、安装间隔，设计填料22的种类、数量、安装间隔，填充组成生态球2，用绳子5绑在具孔固定绳索3上；

（4）固定绳索的安装：单条固定绳索3在绑好人工水草1和生态球3之后，一端安装在一侧固定桩4上，用船运输材料至另一侧，安装在另一侧固定桩4上，用同样的方式安装所有固定绳索3。

更进一步的，所述的人工水草1上端安装有漂浮球11，材质为碳纤维、涤纶纤维，构成立体网状结构12，比表面积大；人工水草的安装深度在常水位以下0.3m~2m范围，安装间隔约0.3m~0.5m。

所述的生态球2材质为不锈钢钢丝网21，可按照实际需求定制尺寸，能对半打开以便安装和补充填料。