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一种 植物坛式水质 净化装置

阅读：454发布：2020-06-28

专利汇可以提供一种植物坛式水质净化装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于水质净化技术领域，涉及一种通过在水体系中构建植物坛，利用植物坛中水生植物的净化作用，实现水质净化处理的植物坛式水质净化装置；其植物坛为槽形或柱形，内腔中装有内填料，周边为缝隙墙，顶部插有钢丝网，水体系为流动水系，顶面置有水漂，底部铺有水体底，水体系一侧置有进水管阀，进水管阀内侧置有进水布水槽，另一侧边角处置有槽形植物坛，槽形植物坛与水体系的边墙之间置有排水井，槽形植物坛外侧上部设有出水溢流口，出水溢流口对应的边墙上置有排水管 /渠；其总体结构简单，构建工艺成熟，污染物净化效率高，无需人为操控运行，利用周期长，有效性好，不会发生植物无序蔓延，易于维护管理，便于推广，应用环境友好。，下面是一种植物坛式水质净化装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种植物坛式水质净化装置，其特征在于主体结构包括湖边墙、水体系、进水管阀、进水布水槽、槽形植物坛、柱形植物坛、出水溢流口、排水井、排水管/渠、水体底、水漂、缝隙墙、植物坛内填料和钢丝网；人工设计构成的水体系的周边处不对称分区段错位布置有长方形结构的槽形植物坛，槽形植物坛的长边走向布置取决于水体系的周边结构形状，包括直线形、曲线形或不规则形状；水体系中以网格化布局均匀或不均匀分布构建有柱体外形的柱形植物坛，柱形植物坛的外形结构包括圆柱形、斜向布置的正方形或正多边形柱体，柱形植物坛在水体系中的分布状况取决于水体系的结构形状和水体系的深度与面积；槽形植物坛和柱形植物坛的内腔中均装有充满度至植物坛结构高度95％的植物坛内填料，植物坛内填料包括煤炉渣、陶粒、沸石、麦饭石颗粒和人造无机材料颗粒，其粒经为6-16mm；
槽形植物坛和柱形植物坛的周边结构为缝隙墙，缝隙墙上带有不规则的缝隙和小孔洞，用于透水、透气和营养成分的通道；槽形植物坛和柱形植物坛的顶部周边置有插入坛内固定的钢丝网，钢丝网的内空间是植物坛中生长的大型水生植物的茎、叶，钢丝网用于防植物倒伏；水体系的顶面置有水漂，水体系的底部铺设有泥沙结构的水体底，水体底的厚度为
100-500mm，具有透水功能；水体系的一侧处置有进水管阀，用于向水体系中补充水量；进水管阀的内侧处置有矩形结构的进水布水槽，用于调节水体系和各植物坛中的水量；水体系的另一侧边角处置有与边角结构形状对应的槽形植物坛，槽形植物坛与水体系的边墙之间置有排水井，槽形植物坛的外侧上部设有出水溢流口，出水溢流口对应的边墙上置有排水管/渠；进水管阀、进水布水槽、出水溢流口、排水井和排水管/渠配合使用，使水体系构成流动水系，以实现水体系中水量、水质和水位的调节与控制。
2.根据权利要求1所述的植物坛式水质净化装置，其特征在于所述柱形植物坛和槽形植物坛为植物坛的两种结构形式，采用在水体系的水域内以网格化布局构建柱形植物坛，柱形植物坛体为圆形、正方形或正多边形的截面结构，各植物坛之间的网格间距取5-10倍植物坛的外径；采用在水体系的进、出水口和靠边水域沿岸分区段构建槽形植物坛，槽形植物坛体为长方形的截面结构，长边布置与其岸线边界走向一致，槽形植物坛的总长度不大于50％的岸线总长度；植物坛顶高在水位下500mm处，植物坛的总面积不大于5％的水体系面积；植物坛的结构采用留缝和孔隙的砖砌墙或其它结构定型构建，植物坛内装有植物坛内填料后墙体具有坚固、稳定、透气、透水、留缝隙和孔隙结构特征，以便于植物根系能够吸收水体系中的营养物质和释放化感物质、传输氧气；留缝和孔隙的大小以内部填料不漏出为原则，植物坛内填料为水生植物提供支持载体，为微生物的生长提供稳定的依附表面，通过物理和化学的途径去除水体中的氮和磷等营养物质；植物坛内填料能供植物根系向下生长和繁殖，为微生物提供良好的栖息地；植物坛对进、出水流中的悬浮物和污染物起到过滤和截留作用，在植物坛中栽种芦苇、水葱、香蒲和菖蒲多年生的大型水生植物，其下部和基部沉于水中，地下根茎的繁殖能力强，植株挺出水面，对水体中的有机质、氮和磷的营养物质具有净化能力，为水上、水中生物圈提供优良的生存空间和栖息环境，并具有观赏性。

说明书全文

一种植物坛式水质 净化装置

技术领域：

[0001] 本发明属于水质净化技术领域，涉及一种植物坛式水质净化装置，通过在水体系中构建植物坛，利用植物坛中种植水生植物的自然净化作用，实现水质的净化处理，用于对水体系景观池或人工湖的水质净化场合。背景技术：

[0002] 近年来，随着经济社会的全面发展，人民的生活水平不断提高，人水和谐共处、亲水景观设计和水生态文明建设逐步走入居民的生活之中。在城市绿地、广场、公园和居住小区的建设中配备一定规模的景观水池或人工湖，已成为现代城市建设的主要特征之一。城市景观水体系大多为静止或流动性差的封闭水体系，其循环交替速度缓慢，一般具有水域面积小、易受污染、水环境容量小、水体自净能力差、易发生富营养化等特点，极易造成水中悬浮物增多、浊度增大、透明度降低，有机物、细菌和大肠杆菌的含量增高；在温度较高时，含N、P等营养元素较高的水体系中还会滋长藻类，藻类的异常繁殖会破坏水生态平衡，湖水呈现明显的绿色，水体色度增高，并伴有明显的鱼腥味，有时甚至造成水体发黑发臭，丧失了景观水体的功能，因此，提出合理有效地景观水体系的水质净化技术及其构建方法显得尤为重要。

[0003] 目前，国内外景观水池/人工湖的水质净化及其控制主要采用动植物生态控制技术、人工湿地净化技术、水动力循环、生化技术、气浮与过滤技术、生态浮床、曝气增氧和生物栅等；水体系内植物水质净化技术主要采用人工湿地净化技术、生态浮床/浮岛和生物栅等。人工湿地净化技术通常要占据岸上土地资源或岸边浅水区景观水池/人工湖的面积，又不适宜在池/湖的中部普遍规划建设；现有的大多数景观水池/人工湖的流动性差，人工湿地主要用于净化景观水池/人工湖外围的初期雨水、受污染河水和污水处理厂排水等，对池/湖中部及深水区水体的水质净化和溶解氧改善作用很小；生态浮床/浮岛的规模化建设会占据大量景观水池/人工湖开敞水域的面积，对下层水体的营养盐吸收和输氧作用较小，且不便于维护管理；生物栅是在固定支架上设置生物接触材料，适用于在浅水、窄水、流动性好的水域布置，其净化效果才会比较明显；在一些景观水池/人工湖中种植荷叶或其它浮叶植物，无序地蔓延生长，漂浮于水面，甚至腐烂变质，严重阻碍了水体系从大气中摄取氧气和水面的透气性，形成藻类大量繁殖，浮萍蔓延疯长，大量消耗水中的溶解氧，引起水质严重缺氧恶化。所以提出一种水环境保护工程措施，使之向提高水体系自净能力，抑制藻类生长，提高水体系中的溶解氧，改善水质与生态环境，恢复水体系自身生态功能以及美化湖面景观作用的有利方向转变，以实现景观水池/人工湖中水质达到相应的地表水功能区要求的水质净化系统装置具有广阔的应用前景。发明内容：

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，寻求设计一种景观水池/人工湖的植物坛式水质净化技术，构建一种对景观水池/人工湖中的水质进行净化的系统装置；通过在景观水池/人工湖中构建水生植物坛，利用植物的根系吸收或截留营养盐起到自然净化作用，再通过收割植物彻底去除水体中的污染物；利用水生植物根部、植物坛体及其填料为微生物、原生动物、小型浮游动物等提供附着的生存条件，在其作用下进一步有效地分解水体系中的氮和磷等营养物质，以降低水体系污染和富营养化程度；使植物坛中生长的水生植物叶、茎和根系为下层水体输氧，水生植物根系释放的化感物质能有效地抑制水体系中的藻类生长，防止水华暴发；在植物坛中生长的水生植物茎、叶和植物坛的顶部可为鸟类、昆虫和两栖动物提供优良的生存空间和栖息环境，改善和优化生物多样性的生态环境。

[0005] 为了实现上述目的，本发明提出水生植物坛结构概念，水生植物坛包括柱形和槽形两种形式，采用在水体系的水域内以网格化布局构建柱形植物坛，柱形植物坛体为圆形、正方形或正多边形的截面结构，各植物坛之间的网格间距取5-10倍植物坛的外径；采用在水体系的进、出水口和靠边水域沿岸分区段构建槽形植物坛，槽形植物坛体为长方形的截面结构，长边布置与其岸线边界走向一致，槽形植物坛的总长度不大于50％的岸线总长度；植物坛顶高在水位下500mm处，植物坛的总面积不大于5％的水体系面积；植物坛的结构采用留缝和孔隙的砖砌墙或其它结构定型构建，植物坛内装有植物坛内填料后墙体具有坚固、稳定、透气、透水、留缝隙和孔隙结构特征，以便于植物根系能够吸收水体系中的营养物质和释放化感物质、传输氧气；留缝和孔隙的大小以内部填料不漏出为原则，植物坛内填料为水生植物提供支持载体，为微生物的生长提供稳定的依附表面，通过物理和化学的途径去除水体中的氮和磷等营养物质；植物坛内填料能供植物根系向下生长和繁殖，为微生物提供良好的栖息地；植物坛对进、出水流中的悬浮物和污染物起到过滤和截留作用，在植物坛中栽种芦苇、水葱、香蒲和菖蒲多年生的大型水生植物，其下部和基部沉于水中，地下根茎的繁殖能力强，植株挺出水面，对水体中的有机质、氮和磷的营养物质具有净化能力，为水上、水中生物圈提供优良的生存空间和栖息环境，并具有很好的观赏性。

[0006] 本发明涉及的水质净化装置的主体结构包括湖边墙、水体系、进水管阀、进水布水槽、槽形植物坛、柱形植物坛、出水溢流口、排水井、排水管/渠、水体底、水漂、缝隙墙、植物坛内填料和钢丝网；人工设计构成的水体系的周边处不对称分区段错位布置有长方形结构的槽形植物坛，槽形植物坛的长边走向布置取决于水体系的周边结构形状，包括直线形、曲线形或不规则形状；水体系中以网格化布局均匀或不均匀分布构建有柱体外形的柱形植物坛，柱形植物坛的外形结构包括圆柱形、斜向布置的正方形或正多边形柱体，柱形植物坛在水体系中的分布状况取决于水体系的结构形状和水体系的深度与面积；槽形植物坛和柱形植物坛的内腔中均装有充满度至植物坛结构高度95％的植物坛内填料，植物坛内填料包括煤炉渣、陶粒、沸石、麦饭石颗粒和人造无机材料颗粒，其粒经为6-16mm；槽形植物坛和柱形植物坛的周边结构为缝隙墙，缝隙墙上带有不规则的缝隙和小孔洞，用于透水、透气和营养成分的通道；槽形植物坛和柱形植物坛的顶部周边置有插入坛内固定的钢丝网，钢丝网的内空间是植物坛中生长的大型水生植物的茎、叶，钢丝网用于防植物倒伏；水体系的顶面置有水漂，水体系的底部铺设有泥沙结构的水体底，水体底的厚度为100-500mm，具有透水功能；水体系的一侧处置有进水管阀，用于向水体系中补充水量；进水管阀的内侧处置有矩形结构的进水布水槽，用于调节水体系和各植物坛中的水量；水体系的另一侧边角处置有与边角结构形状对应的槽形植物坛，槽形植物坛与水体系的边墙之间置有排水井，槽形植物坛的外侧上部设有出水溢流口，出水溢流口对应的边墙上置有排水管/渠；进水管阀、进水布水槽、出水溢流口、排水井和排水管/渠配合使用，使水体系构成流动水系，以实现水体系中水量、水质和水位的调节与控制。

[0007] 本发明与现有技术相比，不仅能对景观水池/人工湖中长时间滞留的水体系的水质进行有效地净化，降低污染物指标，且具有改善水体环境、水生态条件和自然景观等综合功能，对提高水体系的自净能力、抑制藻类生长、丰富生物多样性、恢复自身生态功能具有良好的促进作用；其植物收割、加工利用还可以增加收入，符合水生态环境的保护对策；其结构简单，构建工艺成熟，污染物净化效率高，无需人为操控运行，利用周期长，有效性好，不会发生植物无序蔓延，易于维护管理，便于推广，应用环境友好。附图说明：

[0008] 图1为本发明的主体结构平面构造结构原理示意图。

[0009] 图2为本发明的主体结构A-A剖面构造中的结构原理示意图

[0010] 图3为本发明的主体结构B-B剖面构造中的结构原理示意图。

[0011] 图4为本发明的主体结构C-C剖面构造中的结构原理示意图。

[0012] 图5为本发明的主体结构D-D剖面构造中的结构原理示意图。具体实施方式：

[0013] 下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明。

[0014] 实施例1：

[0015] 本实施例的构建结构由附图1所示的平面图所示，其主体结构包括湖边墙1、水体系2、进水管阀3、进水布水槽4、槽形植物坛5、柱形植物坛6、出水溢流口7、排水井8、排水管/渠9、水体底10、水漂11、缝隙墙12、植物坛内填料13和钢丝网14；人工设计构成的水体系2的周边处不对称分区段错位布置有长方形结构的槽形植物坛5，槽形植物坛5的长边走向布置取决于水体系2的周边结构形状，包括直线形、曲线形或不规则形状；水体系2中以网格化布局均匀或不均匀分布构建有柱体外形的柱形植物坛6，柱形植物坛6的外形结构包括圆柱形、斜向布置的正方形或正多边形柱体，柱形植物坛6在水体系2中的分布状况取决于水体系2的结构形状和水体系2的深度与面积；槽形植物坛5和柱形植物坛6的内腔中均装有充满度至植物坛结构高度95％的植物坛内填料13，植物坛内填料13包括煤炉渣、陶粒、沸石、麦饭石颗粒和人造无机材料颗粒，其粒经为6-16mm；槽形植物坛5和柱形植物坛6的周边结构为缝隙墙12，缝隙墙12上带有不规则的缝隙和小孔洞，用于透水、透气和营养成分的通道；槽形植物坛5和柱形植物坛6的顶部周边置有插入坛内固定的钢丝网14，钢丝网14的内空间是植物坛中生长的大型水生植物的茎、叶，用于防植物倒伏；水体系2的顶面置有水漂11，水体系2的底部铺设有泥沙结构的水体底10，水体底10的厚度为100-500mm，具有透水功能；水体系2的一侧处置有进水管阀3，用于向水体系2中补充水量；进水管阀3的内侧处置有矩形结构的进水布水槽4，用于调节水体系2和各植物坛中的水量；水体系2的另一侧边角处置有与边角结构形状对应的槽形植物坛5，槽形植物坛5与水体系2的边墙1之间置有排水井8，槽形植物坛5的外侧上部设有出水溢流口7，出水溢流口7对应的边墙1上置有排水管/渠9；进水管阀3、进水布水槽4、出水溢流口7、排水井8和排水管/渠9配合使用，使水体系2构成流动水系，以实现水体系2中水量、水质和水位的调节与控制。

[0016] 实施例2：

[0017] 本实施例的基本构建结构与实施例1相同，涉及一个长度×宽度×深度＝30m×20m×2m的景观水池用的植物坛式水质净化装置的构建结构，其包括湖边墙1、水体系2、进水管阀3、进水布水槽4、槽形植物坛5、柱形植物坛6、出水溢流口7、排水井8、排水管/渠9、水体底10、水漂11、缝隙墙12、植物坛内填料13和钢丝网14；该景观水池采用矩形池体结构形状，湖边墙1采用24mm挡土/水混凝土实体墙或浆砌石、人工生态护坡；池内水体系2的水深为2m；进水管阀3根据水池容积和进水量设计，确定进水管直径与阀门的直径规格为Ф500mm；进水布水槽4实现均匀进水，进水布水槽4的长度为10m，进水布水槽
4的净宽为250mm，以便于维护管理；出水溢流口7根据水池容积和流量条件设计，确定出水
2
溢流口7的宽度为1500mm，高度为400mm，排水井8的截面积为1.5-2.0m，排水管/渠9的直径规格为Ф750mm；槽形植物坛5以其岸线边界走向采用直线和曲线形状，槽形植物坛5的内腔净宽为250mm；在进水布水槽4的内侧和左、右两侧靠岸贴边的水域中沿岸构建3个槽形植物坛5，均采用岸线边界走向的直线，每个槽形植物坛长度为10m；在出水溢流口7处构建的槽形植物坛5采用圆弧状，长度为3m，共4个槽形植物坛5的平面面积＝33×0.25
2
＝8.25m；柱形植物坛6为圆形和正方形截面两种结构，柱形植物坛6内腔净径(面积等效圆的直径)为1.0m，各柱形植物坛6之间的距离为7-8m；共设有12个柱形植物坛6，柱
2 2
形植物坛6的平面面积＝12×π×0.5＝9.42m ；植物坛的总平面面积＝8.25+9.42＝
2 2
17.67m，占水体系2的水面面积＝30×20＝600m的2.95％，符合不大于5％的要求，不会影响水体的整体自然景观；各植物坛的周边体结构采用缝隙墙12结构，缝隙和小孔洞的大小以植物坛内填料13不会漏出为原则，各植物坛高度为1.5m；植物坛内填料13采用粒径
6-16mm的炉渣和碎石混合材料，充满度至植物坛结构高度的95％；在各植物坛中栽植芦苇、水葱、香蒲和菖蒲类多年生水生植物；防植物倒伏用的钢丝网14采用市场上出售的不锈钢或塑料质的钢丝网，网孔边长为50-100mm。

[0018] 本实施例实用两年后测试结果表明，系统装置可使景观水池中长时间滞留的水体水质稳定达到符合景观水体生态功能要求的《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中Ⅳ类以上景观水标准。

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