用于修复水体和底泥的水生植物固定装置

1.一种用于修复水体和底泥的水生植物固定装置，其特征在于：包括浮水植物漂浮框(1)、尼龙网(2)、挺水植物漂浮框(6)、生态浮盘(5)、滑轨下部(7)、滑轨上部(8)、连接绳(9)、沉水植物固定框(10)和植物生长基质(12)，浮水植物漂浮框(1)内布置尼龙网(2)，尼龙网(2)上种植浮水植物(3)，挺水植物漂浮框(6)内布置生态浮盘(5)，生态浮盘(5)内种植挺水植物(4)，沉水植物固定框(10)内布置有尼龙网(2)包裹的植物生长基质(12)，植物生长基质(12)内种植沉水植物(11)，浮水植物漂浮框(1)与挺水植物漂浮框(6)通过滑轨下部(7)和滑轨上部(8)相连，浮水植物漂浮框(1)、挺水植物漂浮框(6)和沉水植物固定框(10)之间通过连接绳(9)连接，且浮水植物漂浮框(1)、挺水植物漂浮框(6)通过滑轨下部(7)和滑轨上部(8)向两侧移动分开，并与下方的沉水植物固定框(10)形成三角形稳定结构。
2.根据权利要求1所述的用于修复水体和底泥的水生植物固定装置，其特征在于：所述浮水植物漂浮框(1)和挺水植物漂浮框(6)由PVC管组成，用90°弯头连接成框；沉水植物固定框(10)由耐酸碱腐蚀且耐磨损的钛合金材料制成，且沉水植物固定框(10)上焊接有与沉水植物固定框(10)相同材质的连接环，便于连接尼龙网(2)。
3.根据权利要求1所述的用于修复水体和底泥的水生植物固定装置，其特征在于：所述浮水植物漂浮框(1)中尼龙网(2)的网孔大小为10cm×10cm，沉水植物固定框(10)中尼龙网(2)的网孔大小为15cm×15cm。
4.根据权利要求1所述的用于修复水体和底泥的水生植物固定装置，其特征在于：所述连接绳(9)为高强度、耐腐蚀的纤维绳。
5.根据权利要求1所述的用于修复水体和底泥的水生植物固定装置，其特征在于：所述滑轨下部(7)和滑轨上部(8)为钢珠滑轨。
6.根据权利要求1所述的用于修复水体和底泥的水生植物固定装置，其特征在于：所述生态浮盘(5)的材质是HDPE，生态浮盘(5)中间有植物种植孔，将挺水植物(4)的根用海绵包裹固定在种植孔中。
7.根据权利要求1所述的用于修复水体和底泥的水生植物固定装置，其特征在于：所述植物生长基质(12)为混有微生物的植物纤维，其中，微生物为能够分泌柠檬酸、球囊霉素的植物促生菌。
8.根据权利要求1所述的用于修复水体和底泥的水生植物固定装置，其特征在于：所述沉水植物(11)为轮叶黑藻、苦草、狐尾藻、菹草中的一种或几种；所述浮水植物(3)为菱、水鳖中的一种或几种；所述挺水植物(4)为菖蒲、芦苇中的一种或几种。

用于修复水体和底泥的水生植物固定装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及环境保护中水污染修复技术领域，特别是指一种用于修复水体和底泥的水生植物固定装置。\n背景技术\n[0002] 随着工业化进程的加快，矿业的发展如火如荼，但是采矿及选、冶过程中产生的污染不容忽视。河流、湖泊等水体遭受不同程度的重金属污染，不仅破坏水质、影响环境，而且重金属会随动植物进入食物链危害生态系统并对人类健康造成威胁。\n[0003] 目前用于水污染修复的方法有很多，包括植物修复法、微生物修复法和生态浮床修复法。生态浮床技术是利用水生植物的修复作用而发展起来的一种新型水体原位修复技术，其特点是无需占地和成本低廉，且具有一定的水质改善作用。其原理是通过浮床上的水生植物根系固定和吸附水体中各种污染物质，同时营造微生物环境，通过微生物降解污染物质。随着水生植物吸附污染物的研究，发现具有吸收重金属功能的挺水植物有荷花、菖蒲、芦苇等，浮水植物包括睡莲、大薸、菱等，沉水植物有黑藻、菹草、狐尾藻等。各个植物吸收的重金属种类不同，经过合理搭配种植并构建科学的种植模式，能够达到全面修复复合污染的目的，实现快速有效地修复水环境污染。\n[0004] 现有的生态浮床基本是用于使植物漂浮在水面上，只对水体表面有净化效果，而忽略了对于较深水区的修复，往往修复速度慢，治理效果不明显；大部分生态浮床只针对一类水生植物，如挺水植物或浮水植物，并且少有针对沉水植物的固定装置，更不能同时将挺水植物、浮水植物和沉水植物同时纳入统一载体，不能达到全方位立体净化水质的目的。河流或者湖泊的污染包括水污染和底泥的污染，水的流动会对底泥造成不同程度的扰动使底泥中的污染物质扩散到水体中，因此底泥的修复同水体修复同样重要，因此沉水植物的种植和回收也是必不可少的。同时，沉水植物不仅有吸收污染物净化水质的功能，还能为水生动物提供栖息场所，延长生态系统中的食物链，使生态系统更加稳定，能达到更好的修复效果。\n[0005] 微生物与植物联合修复是一种有效地修复方法，大多数根际微生物对植物无害，或对植物生长有促进作用。有些微生物弄够分泌柠檬酸等螯合剂，与重金属作用后有利于植物吸收，因此增强植物的修复效果。\n发明内容\n[0006] 本发明的目的是克服现有生态浮床的缺陷，不仅使浮床的安装和回收更加方便，而且构建出一种科学的种植模式，实现挺水植物、浮水植物、沉水植物合理搭配种植，全面吸收水体和底泥中的污染物质。水底和水上部分的植物协同，同时净化水质和底泥，使修复更加彻底、更加有效。不仅具有一定的经济价值和观赏价值，而且实现了多种植物混合搭配种植，吸附复合污染重金属，达到净化水质的目的。\n[0007] 该水生植物固定装置包括浮水植物漂浮框、尼龙网、挺水植物漂浮框、生态浮盘、滑轨下部、滑轨上部、连接绳、沉水植物固定框和植物生长基质，浮水植物漂浮框内布置尼龙网，尼龙网上种植浮水植物，挺水植物漂浮框内布置生态浮盘，生态浮盘内种植挺水植物，沉水植物固定框内布置有尼龙网包裹的植物生长基质，植物生长基质内种植沉水植物，浮水植物漂浮框与挺水植物漂浮框通过滑轨下部和滑轨上部相连，浮水植物漂浮框、挺水植物漂浮框和沉水植物固定框之间通过连接绳连接，且浮水植物漂浮框、挺水植物漂浮框通过滑轨下部和滑轨上部向两侧移动分开，并与下方的沉水植物固定框形成三角形稳定结构。\n[0008] 其中，浮水植物漂浮框和挺水植物漂浮框由PVC管组成，用90°弯头连接成框；沉水植物固定框由耐酸碱腐蚀且耐磨损的钛合金材料制成，能够下沉至水底对整个装置起固定作用，且沉水植物固定框上焊接有与沉水植物固定框相同材质的连接环，便于连接尼龙网。\n[0009] 尼龙网具有韧性高、弹性好、耐腐蚀、耐油等特性，浮水植物漂浮框中尼龙网的网孔大小为10cm×10cm，防止植物漂离，沉水植物固定框中尼龙网的网孔大小为15cm×15cm，方便确定种植间隔。\n[0010] 连接绳是高强度、耐腐蚀的纤维绳，其相对于最高水位足够长，能使浮水植物漂浮框和挺水植物漂浮框始终漂浮在水面上，能调节漂浮框相对于沉水植物固定框的位置，不影响沉水植物的采光和正常生长。\n[0011] 滑轨上部和滑轨下部组成的滑轨是承重力大，能自动排出异物的钢珠滑轨，回收时将浮水植物漂浮框和挺水植物漂浮框通过滑轨合为一体，使回收更方便、快捷。\n[0012] 生态浮盘的材质是HDPE，其中间有植物种植孔，将挺水植物的根用海绵包裹固定在种植孔中。\n[0013] 植物生长基质主要成分是植物纤维，其中混有微生物，其具有良好的吸热保温效果，能够促进植物发芽，有利于植物生长，并且是环保材料，能自然降解，种植一段时间后沉水植物扎根在底泥中，生长基质降解后补充养分，便于回收沉水植物。其中混有的微生物为植物促生菌，能够分泌柠檬酸、球囊霉素等利于植物根际吸收重金属的物质，如丛枝菌根真菌、假单胞菌属、丛枝杆菌属等，在该系统中投加植物促生菌，实现微生物和植物协同作用，互相促进，提高植物对重金属的吸收速率。\n[0014] 沉水植物为轮叶黑藻、苦草、狐尾藻、菹草等；浮水植物为菱、水鳖等；挺水植物为菖蒲、芦苇中等。\n[0015] 本发明的上述技术方案的有益效果如下：\n[0016] (1)通过同时种植多种水生植物，实现挺水植物、浮水植物、沉水植物间隔种植，上述水生植物针对不同种类的重金属有吸收作用，有利于解决重金属复合污染问题。\n[0017] (2)通过三个植物种植框的空间结构设计，挺水植物和浮水植物在水体上部，起到净化水质的作用，沉水植物种在底泥中，同时净化底泥和下方水体，上述设计有利于减少底泥扰动，抑制底泥中的污染物扩散，又能同时修复底泥和水体，实现了对水体整个空间结构的净化，使修复更加彻底。\n[0018] (3)通过在沉水植物生长基质中添加有植物促生作用的微生物，有利于沉水植物的生长，有利于促进沉水植物对重金属的吸收，提高修复效果。\n[0019] (4)沉水植物种植基质为植物纤维，一段时间后自然降解，沉水植物扎根在底泥中，起到修复作用的同时对装置有进一步的固定作用，具有一定的防洪能力，回收时利用框体和尼龙网拔出沉水植物，方便快捷。\n附图说明\n[0020] 图1为本发明的用于修复水体和底泥的水生植物固定装置的结构示意图。\n[0021] 其中：1-浮水植物漂浮框；2-尼龙网；3-浮水植物；4-挺水植物；5-生态浮盘；6-挺水植物漂浮框；7-滑轨下部；8-滑轨上部；9-连接绳；10-沉水植物固定框；11-沉水植物；12-植物生长基质。\n具体实施方式\n[0022] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。\n[0023] 本发明提供一种用于修复水体和底泥的水生植物固定装置，如图1所示为该装置的结构示意图，浮水植物漂浮框1内布置尼龙网2，尼龙网2上种植浮水植物3，如菱、水鳖等；\n挺水植物漂浮框6内布置生态浮盘5，生态浮盘5内种植挺水植物4，如菖蒲、芦苇等；沉水植物固定框10内布置有尼龙网2包裹的植物生长基质12，植物生长基质12内种植沉水植物11，如轮叶黑藻、苦草、狐尾藻、菹草等；浮水植物漂浮框1与挺水植物漂浮框6通过滑轨下部7和滑轨上部8相连，浮水植物漂浮框1、挺水植物漂浮框6和沉水植物固定框10之间通过连接绳\n9连接，且浮水植物漂浮框1、挺水植物漂浮框6通过滑轨下部7和滑轨上部8向两侧移动分开，并与下方的沉水植物固定框10形成三角形稳定结构。\n[0024] 采用PVC管与90°弯头连接成浮水植物漂浮框1和挺水植物漂浮框6，用耐酸碱腐蚀且耐磨损的钛合金材料制成沉水植物固定框10，沉水植物固定框10上焊接有与沉水植物固定框10相同材质的连接环，便于连接尼龙网2。浮水植物漂浮框1中尼龙网2的网孔大小为\n10cm×10cm，沉水植物固定框10中尼龙网2的网孔大小为15cm×15cm。采用高强度、耐腐蚀的纤维绳作为连接绳9；滑轨下部7和滑轨上部8组成的滑轨为钢珠滑轨。生态浮盘5的材质是HDPE，生态浮盘5中间有植物种植孔，将挺水植物4的根用海绵包裹固定在种植孔中。\n[0025] 用混有微生物的植物纤维作为植物生长基质12，其中，微生物为能够分泌柠檬酸、球囊霉素的植物促生菌，如丛枝菌根真菌、假单胞菌属、丛枝杆菌属等。\n[0026] 将上诉构装置构建好后布置在预处理水域，沉水植物固定框10材质为钛合金，质量较大，至于水中自然下沉，与底泥接触后不易移动，所以在河道水流较平缓或在湖泊中时直接将该装置置于水中，无需固定。PVC管搭建的浮水植物漂浮框1和挺水植物漂浮框6在自身和生态浮盘5的浮力下漂浮在水面上，连接绳9的长度足够长，根据水流速度、水面高度和光照条件对浮水植物漂浮框1、挺水植物漂浮框6和沉水植物固定框10的相对位置进行调节，不影响沉水植物11的采光，有利于植物的正常生长。随着时间的延长，植物根生长后在水体中形成过滤系统，不仅能吸收水体中的重金属等污染物质，而且能截留水流中的颗粒物，沉水植物11生根后对装置起到进一步的固定作用，使其不易随水流移动，根部净化底泥，茎叶部分净化水质，为水生动物提供栖息场所，提高了生态系统的稳定性。\n[0027] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。