一种修复水产养殖环境用生态浮床

技术领域

本发明涉及水产养殖装置技术领域，尤其涉及一种修复水产养殖环境用生态浮床。

背景技术

水产养殖的环境污染是限制水产养殖高效且可持续发展的重要原因之一，而水产养殖的环境污染主要有两种，一种是饵料和渔药等养殖生产投入品的流失以及水产自身的排泄物导致的富营养化污染；另一种是添加的杀虫剂残留导致的重金属污染。

生态浮床以其低成本、高效率、绿色环保等优点在水质修复中得到广泛应用，然而，现有的生态浮床在搭建时，需要借助船只才能进行安装，安装较为麻烦；并且当水净化没有进行时，生态浮床对环境有潜在影响，也因此，导致生态浮床在用于修复水产养殖环境时会存在影响水产养殖环境及水产生长的情况发生。

为此，本发明提供一种修复水产养殖环境用生态浮床。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种修复水产养殖环境用生态浮床，本发明的生态浮床安装方便，且在实现对养殖环境修复的同时，其残留物也不会对水产养殖环境造成负面影响。

本发明的一种修复水产养殖环境用生态浮床是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种修复水产养殖环境用生态浮床，包括多个的结构单元，每个所述结构单元与其相邻的结构单元之间可拆卸连接；

所述结构单元包括底板、盖体以及种植筒；

所述底板上开设有第一安装槽；

所述盖体可拆卸设置于所述底板上，且与所述底板之间能形成密闭空腔；所述盖体中部开设有第二安装槽，所述第二安装槽与所述第一安装槽相对设置，共同形成用于安装所述种植筒的安装槽；

所述种植筒的筒口端与所述盖体卡接，所述种植筒的底部开设有若干透水孔，所述种植筒内放置有生物炭基质，所述生物炭基质用于种植水生植物。

进一步地，所述种植筒包括：

外筒，其筒口端的上侧沿所述第二安装槽的周向上开设有多个第一卡槽；且其筒口端下侧设有多个第一卡块，多个所述第一卡块用于与所述盖体上端开设的多个第二卡槽卡接；多个所述透水孔开设于所述外筒的底部；

间隔筒，固定套设于所述外筒内，其底部开设有多个通孔；且所述间隔筒与所述外筒之间设置有用于缓冲水流的间隙；

内筒，套设于所述间隔筒内，且所述的周向上设置有多个与所述第一卡槽相匹配的第二卡块，所述内筒与间隔筒之间设置有海绵层。

进一步地，相邻的两个所述底板均通过连接块连接，进而实现结构单元与其相邻的结构单元之间可拆卸连接；

所述底板沿其周向上开设有多个连接槽，所述连接槽用于与所述连接块卡接；且所述底板与所述连接块连接处的周向还通过多个定位杆进行位置固定。

进一步地，所述连接块上开设有多个第一定位孔；

且所述底板上还开设有多个第二定位孔，多个所述定位孔与所述第一定位孔一一对应设置；

所述定位杆穿过所述第一定位孔与其对应的所述第二定位孔设置，且每个所述定位杆上均设有定位螺母，从而确保所述连接块将两个相邻的所述底板紧密连接在一起。

进一步地，所述底板与所述盖体之间通过多个螺杆紧密连接。

进一步地，所述底板上开设有多个第一螺孔，所述盖体上开设有多个第二螺孔，多个所述第二螺孔与所述第一螺孔一一对应设置，且每个所述第一螺孔与其相应的所述第二螺孔之间均通过螺杆连接，且每个螺杆上均设置有限位螺母，从而使所述底板与所述盖体之间紧密连接。

进一步地，所述生物炭基质的制备原料包括以下重量份组分：

农业废弃物60～80份、商陆粉30～50份、铁基原料30～60份、纳豆粉20～40份。

进一步地，所述商陆粉是通过以下步骤得到的：

选择15～20cm高的商陆植株，向其表面均匀喷洒铁盐溶液，每天等间隔时间喷洒3～6次，每次喷洒20～100mL，连续喷洒30～60天，得到富集有铁基的商陆，将获得的富集有铁基的商陆干燥后粉碎至100～200目，即获得所述商陆粉；

所述铁盐溶液为二价铁溶液和三价铁溶液中的任意一种或两种；

所述铁盐溶液中含铁浓度为100～300mg/L。

进一步地，所述铁基原料为二价铁或三价铁；

所述农业废弃物为玉米秸秆、麦秆、油菜秸秆和花生壳中的任意一种。

进一步地，所述纳豆粉是通过以下步骤得到的：

将黄豆清洗后加水于室温下浸泡8～12h，随后将浸泡后的黄豆于105～120℃的水蒸汽中处理1～2h，冷却至室温后，均匀喷入纳豆菌液，并将其置于35～45℃，相对湿度为50～90％的环境中发酵12～14h，得到发酵好的纳豆，随后将发酵好的纳豆置于3～5℃下预冷1～2h，随后将其于-40～-30℃下冷冻干燥0.5～2h，粉碎，过60～80目筛后即得所述纳豆粉；

其中，所述纳豆菌液的接种量为4～6mL/100g，所述纳豆菌液的活菌数≥3×10

进一步地，所述生物炭基质是通过以下步骤制得的：

步骤1，按照重量份组分称取各制备原料，备用；

步骤2，将称取好的农业废弃物和商陆粉混合均匀后，依次加入水80～140份、以及碱金属氢氧化物和水合肼混合均匀，随后将其于180～220℃下保温12～18h，获得生物炭基质前驱体；

其中，所述碱金属氢氧化物与所述水的用量比为5mg/mL～15mg/mL；所述水合肼与所述水的体积比为1:10～20；

步骤3，按照0.4mmol/500mL～1mmol/500mL的用量比，将称取好的铁基原料和纳豆粉均匀分散于无水乙醇中，得到第一前驱体溶液；

步骤4，将步骤2获得的生物炭基质前驱体均匀分散于所述第一前驱体溶液中，随后缓慢滴加NaBH

其中，所述铁基原料与所述NaBH

进一步地，步骤2中，所述碱金属氢氧化物为KOH或NaOH。

进一步地，步骤4中，所述后处理是将陈化反应后的产物过滤，然后将滤渣于氮气保护下分别用去离子水和无水乙醇洗涤3～6次后，将其于105～110℃干燥3～24h。

一种修复水产养殖环境用生态浮床本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明提供一种修复水产养殖环境用生态浮床，包括多个的结构单元，每个结构单元与其相邻的结构单元之间可拆卸连接，且本发明的结构单元包括底板、盖体以及种植筒。底板上开设有第一安装槽，盖体可拆卸设置于底板上，且与底板之间形成密闭空腔，通过密闭空腔能够提供浮床浮在水上的浮力。本发明的盖体中部开设有第二安装槽，且第二安装槽与第一安装槽相对设置，共同形成用于安装种植筒的安装槽。本发明的种植筒的筒口端与盖体卡接，种植筒的底部开设有若干透水孔，种植筒内放置有生物炭基质；将水生植物种植于生物炭基质中，从而通过水生植物和生物炭基质对水产养殖环境进行修复。

本发明的生物炭基质的制备原料包括农业废弃物、商陆粉、铁基原料和纳豆粉，农业废弃物经炭化后不仅能够形成多孔的碳基材料，且其表面含有多种有机官能团，其中一部分有机官能团能够与水体中的重金属发生螯合，进而减少添加的杀虫剂残留导致的重金属污染。

本发明的商陆粉中富含大量的Fe，Fe在炭化过程中随商陆粉与农业废弃物经炭化后的碳基材料表面上的一部分有机官能团结合，使得Fe牢固的负载在生物炭上，从而能够有效去除水中的总磷和总氮含量。

本发明的纳豆粉不仅能够提供粘性使Fe更加牢固的负载在生物炭基质中，同时还能够促进水中的蛋白质分解成小分子，便于种植的水生植物吸收，进而促进水生植物生长的同时，降低了水中蛋白质含量，避免了因饵料和渔药等养殖生产投入品的流失以及水产自身的排泄物导致的富营养化污染的情况发生。

本发明选用的商陆是在种植商陆过程中，对植株施加含铁盐营养液，使植物能在活体条件下富集大量Fe，区别于机械混合Fe与生物质原料的方法。在生物质原料种植、收获过程中对植株施加含铁盐营养液，对环境没有任何污染。收获生长在高浓度铁盐条件下的植株作为生物质原料，植物自身富集Fe后，利用自身代谢固化Fe，有利于Fe与生物质原料的结合。活体植物在代谢过程中能够分泌有机酸、生物碱等，能与Fe发生作用，从而使得Fe牢固的负载在生物炭上，从而能够有效去除水中的总磷和总氮含量。

本发明通过加入NaOH或KOH，能够提高磁性生物炭生成效率，加速生物炭催化氧化过程，同时为磁性材料提供更多含氧官能团。通过加入水合肼进一步加速磁性材料形成，有助于对水体中的重金属靠近生物炭基质，并被生物炭基质所固定，从而进一步降低因添加的杀虫剂残留导致的重金属污染。

附图说明

图1为本实施例1的结构单元与其相邻的结构单元连接后的结构示意图；

图2为本实施例3中结构单元的底板的结构示意图；

图3为本实施例4中结构单元的盖体的结构示意图；

图4为本实施例2中结构单元的种植筒的结构示意图；

图5为本实施例2中结构单元的内筒的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

请参阅图1，本实施例提供一种修复水产养殖环境用生态浮床，包括多个的结构单元，每个结构单元与其相邻的结构单元之间可拆卸连接。

本实施例的结构单元包括底板1、盖体2以及种植筒3。底板1上开设有第一安装槽11，盖体2可拆卸设置于底板1上，且与底板1之间形成密闭空腔，通过密闭空腔能够提供浮床浮在水上的浮力。本实施例的盖体2中部开设有第二安装槽21，且第二安装槽21与第一安装槽11相对设置，共同形成用于安装种植筒3的安装槽。本实施例的种植筒3的筒口端与盖体2卡接，种植筒3的底部开设有若干透水孔31，种植筒3内放置有生物炭基质4；将水生植物种植于生物炭基质4中，从而通过水生植物对水产养殖环境进行修复。

且本实施例的生物炭基质4的制备原料包括以下重量份组分：

农业废弃物70份、商陆粉40份、铁基原料45份、纳豆粉30份。

本实施例的生物炭基质4是通过以下步骤制得的：

步骤1，按照重量份组分称取各制备原料，备用；

步骤2，将称取好的农业废弃物和商陆粉混合均匀后，依次加入水120份、以及碱金属氢氧化物和水合肼混合均匀，随后将其于200℃下保温15h，获得生物炭基质前驱体；

其中，上述碱金属氢氧化物与水的用量比为10mg/mL；水合肼与水的体积比为1:15；

步骤3，按照0.7mmol/500mL的用量比，将称取好的铁基原料和纳豆粉均匀分散于无水乙醇中，得到第一前驱体溶液；

步骤4，将步骤2获得的生物炭基质前驱体均匀分散于上述第一前驱体溶液中，随后缓慢滴加NaBH

其中，铁基原料与NaBH

本实施例的农业废弃物为玉米秸秆。

本实施例的铁基原料为氯化亚铁。

实施例2

本实施例提供一种修复水产养殖环境用生态浮床。

请参阅图4和图5，本实施例在实施例1的基础上，为了便于通过生物炭基质4与水生植物一同实现对水产养殖环境的修复，本实施例的种植筒3具体包括由外而内依次套设的外筒32、间隔筒35以及内筒37。

本实施例的外筒32筒口端的上侧沿第二安装槽21的周向上开设有多个第一卡槽33，且外筒32的筒口端下侧设有多个第一卡块34，多个第一卡块34用于与盖体2上端开设的多个第二卡槽22卡接，从而便于对于生长异常的植物进行进行更换，确保本发明生态浮床的修复作用。本实施例的多个透水孔31开设于外筒32的底部，便于种植筒3内的水生植物根部与水产养殖的养殖水接触，从而实现通过水生植物的自身代谢作用实现对水中过多营养物质(如总磷和总氮)的消耗，从而降低水产养殖环境的富营养化污染。

本实施例的间隔筒35固定套设于外筒32内，且间隔筒35底部开设有多个通孔36，便于养殖水进入后与间隔筒35中放置的生物炭基质4接触，从而实现生物炭基质4对养殖水中的重金属进行吸附固定，从而降低养殖水中重金属的污染。同时间隔筒35与外筒32之间设置有用于缓冲水流的间隙，便于水进入间隙中后再与间隔筒35中的生物质基质接触，避免了水流对生物质基质的冲击，避免生物质基质有效成分的流失，进而保证了本发明生态浮床的修复效果。

本实施例的内筒37套设于间隔筒35内，且的周向上设置有多个与第一卡槽33相匹配的第二卡块38，本实施例的内筒37上端为敞口，便于供植株生长。且本实施例在内筒37与间隔筒35之间设置有海绵层5，海绵层5即可以避免水中其他杂质对植株根部造成伤害，进而实现对植株根部进行保护；还可以限制生物质基质的位置，避免生物质基质脱离间隔筒35，从而进一步避免生物质基质有效成分的流失，进一步保证了本发明生态浮床的修复效果。

实施例3

本实施例提供一种修复水产养殖环境用生态浮床。

请参阅图2，本实施例在实施例2的基础上，为了便于安装生态浮床，本实施例将相邻的两个结构单元之间进行可拆卸连接，通过将相邻的两个底板1均通过连接块6连接，在底板1沿其周向上开设多个连接槽12，将连接块6卡接于相邻的两个底板1上对应的两个连接槽12中，从而实现将相邻的两个底板1进行连接。并且为了确保连接后的相邻的两个结构单元之间连接紧密，不易散开，本实施例在连接块6上开设多个第一定位孔61，并且在底板1上还开设有多个与第一定位孔61一一对应设置的第二定位孔15，将定位杆13穿过第一定位孔61与其对应的第二定位孔15设置，并且每个定位杆13上均设有定位螺母16，从而确保连接块6将两个相邻的底板1紧密连接在一起。

实施例4

本实施例提供一种修复水产养殖环境用生态浮床。

请参阅图3，本实施例在实施例3的基础上，为了使底板1与盖体2之间紧密连接，在底板1上开设有多个第一螺孔17，盖体2上开设有多个第二螺孔23，多个第二螺孔23与第一螺孔17一一对应设置，且每个第一螺孔17与其相应的第二螺孔23之间均通过螺杆14连接，且每个螺杆14上均设置有限位螺母18，从而使底板1与盖体2之间紧密连接。

实施例5

本实施例提供一种修复水产养殖环境用生态浮床，本实施例与实施例4的不同仅在于：

本实施例的生物炭基质4的制备原料包括以下重量份组分：

农业废弃物60份、商陆粉30份、铁基原料30份、纳豆粉20份。

本实施例的生物炭基质4是通过以下步骤制得的：

步骤1，按照重量份组分称取各制备原料，备用；

步骤2，将称取好的农业废弃物和商陆粉混合均匀后，依次加入水120份、以及碱金属氢氧化物和水合肼混合均匀，随后将其于180℃下保温12h，获得生物炭基质前驱体；

其中，碱金属氢氧化物与水的用量比为5mg/mL；水合肼与水的体积比为1:10；

步骤3，按照0.4mmol/500mL的用量比，将称取好的铁基原料和纳豆粉均匀分散于无水乙醇中，得到第一前驱体溶液；

步骤4，将步骤2获得的生物炭基质前驱体均匀分散于第一前驱体溶液中，随后缓慢滴加NaBH

其中，铁基原料与NaBH

本实施例的铁基原料为硫酸铁。

本实施例的农业废弃物为花生壳。

实施例6

本实施例提供一种修复水产养殖环境用生态浮床，本实施例与实施例4的不同仅在于：

本实施例的生物炭基质4的制备原料包括以下重量份组分：

农业废弃物80份、商陆粉50份、铁基原料60份、纳豆粉40份。

本实施例的生物炭基质4是通过以下步骤制得的：

步骤1，按照重量份组分称取各制备原料，备用；

步骤2，将称取好的农业废弃物和商陆粉混合均匀后，依次加入水120份、以及碱金属氢氧化物和水合肼混合均匀，随后将其于220℃下保温18h，获得生物炭基质前驱体；

其中，碱金属氢氧化物与水的用量比为10mg/mL；水合肼与水的体积比为1:20；

步骤3，按照1mmol/500mL的用量比，将称取好的铁基原料和纳豆粉均匀分散于无水乙醇中，得到第一前驱体溶液；

步骤4，将步骤2获得的生物炭基质前驱体均匀分散于第一前驱体溶液中，随后缓慢滴加NaBH

本实施例的铁基原料为硫酸铁和氯化亚铁摩尔比为1:1的混合物。

本实施例的农业废弃物为麦秆。

需要说明的是，本发明以上实施例中的商陆粉均是通过以下步骤得到的：

选择15～20cm高的商陆植株，向其表面均匀喷洒铁盐溶液，每天等间隔时间喷洒3～6次，每次喷洒20～100mL，连续喷洒30～60天，得到富集有铁基的商陆，将获得的富集有铁基的商陆干燥后粉碎至100～200目，即获得商陆粉；

铁盐溶液为二价铁溶液和三价铁溶液中的任意一种或两种；

铁盐溶液中含铁浓度为100～300mg/L。

以上实施例中的纳豆粉是通过以下步骤得到的：

将黄豆清洗后加水于室温下浸泡8～12h，随后将浸泡后的黄豆于105～120℃的水蒸汽中处理1～2h，冷却至室温后，均匀喷入纳豆菌液，并将其置于35～45℃，相对湿度为50～90％的环境中发酵12～14h，得到发酵好的纳豆，随后将发酵好的纳豆置于3～5℃下预冷1～2h，随后将其于-40～-30℃下冷冻干燥0.5～2h，粉碎，过60～80目筛后即得纳豆粉；

其中，纳豆菌液的接种量为4～6mL/100g，纳豆菌液的活菌数≥3×10

实验部分

为了测试本发明生物炭基质的修复效果，本发明进行了以下实验：

配制1500mL含有20mg/L Cd

表1水体处理修复结果

显然，上述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。