一种用于高盐污水生态修复的人工浮岛系统

本发明涉及生态浮岛，尤其涉及用于含盐水污染净化与景观提升的，具体地说，涉及一种用于高盐污水生态修复的人工浮岛系统。

背景技术：

1、随着城市化和工业化的大力发展，大量陆源污水排入江河，导致水体中氮磷的含量急剧增加，造成入海河流污染过载，水体富营养化，严重影响了近岸海域水环境，进而对海洋造成污染，而含盐水的污染治理是目前重要的研究课题。

2、现有的海洋污水治理技术和江河淡水脱氮除磷技术是分离的，没有充分考虑近海流域污染治理对海洋污染的重要性。近海流域作为海岸带陆海相互作用的区域，受到径流、潮感、风和陆架环流等多重因素的综合影响，不仅受到内陆淡水污水的冲击，同时外海盐水的入侵也使得水体中盐度波动幅度较大，盐度涨潮时增大，落潮时降低。据调查，海洋盐度可达3.5％，淡水河流盐度通常小于0.05％，而近海流域由于受到淡水和海水的双重影响，盐度可以介于0.45％～2.0％之间。而盐度的上升也成为了制约入海河涌中生物存活和生长的重要因素，也是制约近海流域生态修复的难点。因此，亟需设计一种针对近海流域高盐度水体的生态修复手段，即一种基于植物和藻类的人工浮岛系统用于高盐污水修复的设备和技术来解决上述问题。

3、目前主流的人工浮岛不适用于含盐水的生物治理，植物不耐盐，脱氮除磷效率低，需要外加碳源来补充微生物营养，同时，由于人工浮岛不透光的原因，浮岛平铺后容易带来水体缺氧等负面影响，其次，人工浮岛还会受到风浪、流水的冲击，太阳光的照射等影响，人工浮岛中的植物不牢固，容易倒伏，影响了生态美观。

4、大型海藻已被证实为经济实用的天然碳源，分解过程释放大量的有机物，有助于提高污水中的污染物去除性能，且几乎没有不利的副作用。同时，大型海藻可以通过光合作用吸收和转化污染物质，降低水体中的氮磷浓度。大型海藻的添加与耐盐植物在一定程度上是互补的，将其应用于含盐污水处理具有一定的技术可行性和环境可持续性。本技术中的植物选取为耐盐植物复合大型海藻，植物既可以抵御近海流域中盐度的影响，又在一定程度上提升了水质净化效率；人工浮岛设备上也进行了创新，与现有的人工浮岛不同，本技术中的浮岛可以通过控制条形板和浮体的位置控制植物根部浸水程度和保持植物的直立，材质为透明装置，植物和海藻可以充分接触光照进行光合作用，同时不会影响水面的遮光程度，有利于生态修复。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明旨在一定程度上解决现有技术中的植物不耐盐，人工浮岛设计不足的问题。本发明提供了适应高盐污水的耐盐植物和基于植物和海藻的人工浮岛设备，其具有可回收再利用、无需外加碳源、增加水体电子供体、提高水体深度净化效果等优势。同时，其操作简单，通过简单的固定即可实现生态浮岛的净化效果，省时省力。

2、本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

3、一种用于高盐污水生态修复的人工浮岛系统，通过在水体表面搭建人工浮岛，对污染含盐水进行生态修复，适用于近海流域含盐水的修复治理；人工浮岛主体中种植水生耐盐挺水植物，通过挺水植物的同化作用吸收营养物；人工浮岛外框固定有海藻盒，设计成可拆卸式的；人工浮岛底部安装有浮体。

4、进一步地，所述挺水植物包括芦苇、水葱或香蒲。

5、进一步地，人工浮岛主体装置包括种植篮模块和基质模块；种植篮模块由固定植物的上框架和下框架构成；考虑到植物的大小不同，上框架设置成纵横交错的条形板以固定各种规格的植株，条形板设计成可调节大小的装置；下框架与基质模块相连，底部密集的网孔方便植物根系无阻碍入水，孔径为5mm，使得植物根系淹没在水体中维持正常的生长；基质模块根据实际需求填充基质，放置一种或多种基质，可活动条形板可以拆卸，方便进行基质的放置与替换。

6、进一步地，人工浮岛主体种植水生耐盐挺水植物芦苇、水葱和香蒲，总植株密度设置为1株/l，并按照植株从高到低顺序由内到外进行混合种植。

7、进一步地，所述基质的配置为：按照质量比火山石：陶粒＝0.3～3.0。

8、进一步地，海藻盒围绕在浮岛主体周围，设计成可拆卸式，根据需要更换和添加大型海藻。

9、进一步地，大型海藻密度设置为1g/l，主要是在海水和潮间带生长的龙须菜、石莼、刚毛藻海藻，可以较好地适应水体中盐度的变化。同时，由于大型海藻的生长与分解过程会释放有机物，可为微生物提供可行性碳源，补充微生物生长代谢中细胞活动所需的能量。

10、进一步地，浮岛底部的浮体模块为pvc材质，浮体支撑人工浮岛漂浮在水面上。

11、进一步地，本发明还包括固定柱；所述固定柱固定于人工浮岛上，所述固定柱与浮体连接。

12、进一步地，本发明通过调节浮体在固定柱上的高低来控制植物根系的淹没。

13、本发明提出了一种用于高盐污水生态修复的人工浮岛系统的技术和设备，技术包括耐盐植物和基质的选取，人工浮岛设备包括浮岛主体，海藻盒和浮体；

14、所述人工浮岛主体中有种植篮模块和基质模块，材质为亚克力。

15、优选地，本发明所述耐盐植物包括芦苇、水葱、香蒲等一种或多种；

16、进一步地，所述种植篮模块中种植水生耐盐挺水植物芦苇、水葱和香蒲，总密度为1株/l，且由高到低依次向外种植；种植篮模块可根据植物植株大小通过条形板调节植物直立生长。

17、优选地，本发明所述基质包括火山石和陶粒，基质分配比包括0.3～3.0。

18、进一步地，所述基质模块中放置有基质火山石和生物陶粒，质量比为1：1；基质模块底部含有5mm网孔，方便植物根部浸水。

19、优选地，本发明所述大型海藻包括龙须菜、石莼、刚毛藻等一种或多种。

20、进一步地，通过比较成本、处理效果、海藻生存状况等，最终选定石莼海藻作为最适耐盐海藻，密度为1g/l；海藻盒设计成可拆式固定于人工浮岛主体周围，可随时更换和补充大型海藻。

21、进一步地，人工浮岛底部附有浮体，材质为pvc；浮体中间有固定柱，可以控制浮岛的高低进而控制植物根系浸水程度。

22、综上，采用上述进一步方案的有利之处在于：本发明制作的人工浮岛具有环保、透气、种植密度可根据需要随意调整的特点，同时组装简单，根据修复区域大小成片设计，不需要不同单体间的人工拼接和组装。耐盐植物可以接受一定范围内的盐度波动，且对高盐污水具有较好的修复效果，同时无需外加碳源。本发明的生物浮岛较传统生态浮岛相比，无需外加碳源，且增加了植物脱氮除磷的效率。植物和海藻复合在14天内对无机氮去除率可高达90.22％，较植物和无海藻组合无机氮去除率78.87％提高了12.57％，强化了水质净化功能。将人工浮岛应用于近海流域也可大幅度提高12h的总氮、总磷去除效率。本发明污水处理成本低，能够实现污水中n、p的资源化利用，同时植物和海藻也可用于后续的能源再生。因此，本发明的人工浮岛在高盐污水修复领域中的应用前景十分广阔。

23、与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

24、(1)本发明设计的人工浮岛可针对我国绝大多数近海流域污水，对一定盐度范围内的高盐水体具有较好的生态修复效果。

25、(2)本发明选取的植物在自然界中广泛存在、对环境无影响、成本较低，后续可以回收利用，同时可以为水体提供碳源，提高水体净化效果。

26、(3)本发明设计的人工浮岛容易组装，可循环利用，同时可根据修复区域设计人工浮岛形状。