一种多层复合结构组合式生态固碳浮岛

技术领域

本发明涉及生态固碳浮岛相关技术领域，特别涉及一种多层复合结构组合式生态固碳浮岛。

背景技术

近年来，河流黑臭化及富营养化的问题日益突出，主要表现为入河营养物质如氮磷和一些其他有机物的浓度远远的大于水体自身的净化能力，造成藻类爆发，发生赤潮或其他藻类蔓延生长的不利后果。针对滨海水域或污染河流水域的富营养化目前常用的手段是混凝沉淀、臭氧氧化分解、生物曝气或利用生态湿地进行缓慢修复等。

相比较之下，生物方法类进行修复能耗更低，成本也更加低廉，符合现代水处理的发展需要，在生态湿地进行修复的基础上，相关研究人员提出了利用建设生态固碳浮岛来改善对水体富营养化进行修复的效果，通过在生态固碳浮岛上种植一些水生植物，利用植物的生长吸收水中富含的营养物质同时，不仅有效的提高对水处理的效果、有效的完成了固碳，而且种植的水生植物还具有观赏价值和商业价值。但同时生态固碳浮岛也存在一些可以改进的缺点如下：仅仅利用植物的根据吸收水体中的富营养化物质，净化效率不够理想，植物根部附着的微生物量、富营养化物质含量有限，富营养物质在植物根部的挂膜能力不佳，植物生长速度达不到预期。

因此，提出一种多层复合结构组合式生态固碳浮岛来解决上述问题很有必要。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种多层复合结构组合式生态固碳浮岛，解决了现有的生态固碳浮岛净化效率不够理想，植物根部附着的微生物量、富营养化物质含量有限，富营养物质在植物根部的挂膜能力不佳，植物生长速度达不到预期的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种多层复合结构组合式生态固碳浮岛，包括生态浮岛框架、填料机构、挂膜机构、环形种植篮和下锚机构；

所述生态浮岛框架的两侧固定连接有侧充气气囊，所述侧充气气囊的上端设置有打气端口；

所述下锚机构包括锚环、锚绳和锚桩，所述锚环分别固定连接在侧充气气囊的两侧，所述锚绳的一端绕绑在锚环上，所述锚绳的另一端固定连接有锚桩，所述锚桩打入在海滨河床的底部；

所述挂膜机构包括碳素纤维生态网、网环、吊绳、配重块、L型网架、网环槽、伸缩杆安装孔、伸缩连杆、复位弹簧和联合挡板，所述生态框架的底部边缘设置有铝合金侧缘板，所述铝合金侧缘板的侧表面固定连接有L型网架，所述L型网架线性排列在铝合金侧缘板的侧表面，所述网环槽开凿在L型网架的侧表面，所述网环槽的宽度与L型网架的宽度相同，所述网环挂设在网环槽的内部，所述碳素纤维生态网的同一侧两角分别设置有网环，所述碳素纤维生态网的另一侧两角分别设置有吊绳，所述吊绳远离碳素纤维生态网的一端固定连接有配重块；

所述网环槽对称开设在生态浮岛框架的两侧，同一侧的所述网环槽的数量为两个，所述网环槽的内部中心固定连接有伸缩连杆，所述伸缩连杆的伸缩杆端固定连接有联合挡板，所述联合挡板和生态浮岛框架之间固定连接有复位弹簧且复位弹簧套设在伸缩连杆的伸缩杆端上；

所述生态浮岛框架的上表面开设有若干的环形种植篮载置孔，所述环形种植篮载置孔为上宽下略窄的阶梯孔，所述环形种植篮载置孔的内壁自上而下分别设有第一环形凹陷槽和第二环形凹陷槽，所述环形种植篮载置孔的上端对称开设有一组的矩形沉槽，所述矩形沉槽自上而下分别与第一环形凹陷槽、第二环形凹陷槽相连通；

所述环形种植篮包括矩形沉块，连接环、种植篮外圈和挺水植物生长辅助网板，所述种植篮外圈的底部固定连接有连接环，所述种植篮外圈的外侧壁对称设置有矩形沉块，所述种植篮外圈的内壁固定连接有挺水植物生长辅助网板，所述连接环远离种植篮外圈的一端固定连接有填料机构；

所述填料机构包括填料网、填料基质和投料端口，所述填料网缝合设置在连接环的环形边缘，所述填料网的内部承载有填料基质，所述投料端口开设在填料网上。

可选的，所述生态浮岛框架为中空结构的铝合金型框架，所述生态浮岛框架与海水接触的表面涂覆有抗腐蚀型材料。

可选的，所述碳素纤维生态网的材质为碳含量超过百分之九十的无机高分子纤维，碳素纤维生态网的网孔直径为10-20CM，碳素纤维生态网301的长度与生态浮岛框架的长度相同，所述碳素纤维生态网没进海水中的深度至少为5M。

可选的，所述网环槽的直径为网环的直径的1.5倍，所述网环为内部中空的铜环。

可选的，所述L型网架的内侧上端面与联合挡板的下端面可滑动接触，在复位弹簧未受力状态下，联合挡板对网环槽的上端进行封挡，所述联合挡板的材质为聚酯纤维，所述联合挡板的外部设置有推动把手。

可选的，所述矩形沉块的外形尺寸与矩形沉槽的外形尺寸相适配，所述矩形沉块的厚度与第一环形凹陷槽或第二环形凹陷槽的槽宽相适配。

可选的，所述挺水植物生长辅助网板的材质为碳素纤维，所述挺水植物生长辅助网板的环形网板直径与种植篮外圈的内圈直径相适配，所述所述挺水植物生长辅助网板上均匀开设的生长辅助孔的直径为50-80MM。

可选的，所述挺水植物为水生植物，水生植物为水芹菜、梭鱼草或美人蕉等，也可以混合配置进一步提升水生植物的去除氮磷效果。

可选的，所述填料网的材质由尼龙绳、不锈钢钢丝和工程塑料混合制成，所述填料网直径为5-10MM，所述填料网的网孔直径可保证填料基质不会从填料网中掉落。

可选的，所述填料基质为轻质陶粒、火山石和多孔的鹅卵石块中的一种或者几种的任意组合，填料基质的粒径大小为10-20MM，填料基质是挺水植物的生长载体，也是富营养化的水质中微生物的生长介质。

(三)有益效果

本发明提供了一种多层复合结构组合式生态固碳浮岛，具备以下有益效果：

1、本发明，当生态浮岛框架以及侧充气气囊稳固的漂浮在水面上后，在配重块自身重力的作用下，配重块通过吊绳拉动碳素纤维生态网，从而使得碳素纤维生态网垂直的挂设在水域中，由于碳素纤维生态网具有高吸附性、生物亲和性同时具有优异的韧性强度，从而可以激发微生物进行富集，在水流流动的过程中，碳素纤维生态网对富营养化的物质(氮磷)进行多级多次的过滤吸附，从而富营养化的物质(氮磷)被吸附在碳素纤维生态网，使得富营养化物质在微生物的作用下在碳素纤维生态网上挂膜，进一步的吸引多种水生生物构建生态卵床，从而当水域中的富营养物质流经此区域时富营养化物质可被有效的分离并吸附在碳素纤维生态网所分布的区域内，为挺水植物的生长环境提供了充足的氮磷等富营养化物质，有利于促进挺水植物的快速生长，同时提高对富营养化物质的吸收效率。

2、本发明，填料机构的填料网进一步对水中的富营养化物质进行过滤吸附，从而富营养化物质被混合掺杂在填料基质上，填料基质用于增加对富营养化物质的吸附性，使得植物的根部更容易吸收到富营养物质，使得富营养化物质在植物根部的挂膜能力更佳，使得植物生长的速度更块，从而便于挺水植物的快速成长，同时也提高了植物的固碳能力。

3、本发明，在安装环形种植篮的时候，使用者先将环形种植篮沿着矩形沉块和矩形沉槽滑动进环形种植篮载置孔当矩形沉块位于第一环形凹陷槽或第二环形凹陷槽时旋转环形种植篮使得矩形沉块旋进第一环形凹陷槽或第二环形凹陷槽中，此时便将环形种植篮放置进环形种植篮载置孔中，在进行拆卸拆卸时，只需轻轻旋转环形种植篮使得矩形沉块位于矩形沉槽、第一环形凹陷槽、第二环形凹陷槽的连接处然后沿着矩形沉槽向上拉动环形种植篮，从而便可以完成对环形种植篮的拆卸。

4、本发明，通过设置挺水植物生长辅助网板，用于辅助挺水植物进行生长，使得挺水植物的杆茎可通过挺水植物生长辅助网板的生长辅助网孔向外生长，使得挺水植物的生长状态更好。

5、本发明，在需要对碳素纤维生态网进行拆卸时，只需按压推动把手，从而使得复位弹簧受力压缩，从而网环槽被露出，此时便可以将网环从网环槽中取出，达到了便于对碳素纤维生态网进行更换的效果。

附图说明

图1为本发明生态浮岛框架及侧充气气囊连接结构的示意图；

图2为本发明下锚机构连接结构的示意图；

图3为本发明填料机构和挂膜机构连接结构的示意图；

图4为本发明碳素纤维生态网连接结构的示意图；

图5为本发明碳素纤维生态网拆卸机构的示意图；

图6为本发明填料网和环形种植篮连接结构的示意图；

图7为本发明环形种植篮载置孔连接结构的示意图；

图8为本发明的水挺植物种植状态的示意图。

图中：1、生态浮岛框架；2、填料机构；201、填料网；202、填料基质；203、投料端口；3、挂膜机构；301、碳素纤维生态网；302、网环；303、吊绳；304、配重块；305、L型网架；306、网环槽；307、伸缩杆安装孔；308、伸缩连杆；309、复位弹簧；310、联合挡板；4、环形种植篮；401、矩形沉块；402、连接环；403、种植篮外圈；404、挺水植物生长辅助网板；5、下锚机构；501、锚环；502、锚绳；503、锚桩；6、侧充气气囊；7、打气端口；8、铝合金侧缘板；9、环形种植篮载置孔；901、第一环形凹陷槽；902、第二环形凹陷槽；903、矩形沉槽。

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，显然，所描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。

根据如图1-8所示，本发明提供了一种技术方案：

一种多层复合结构组合式生态固碳浮岛，包括生态浮岛框架1、填料机构2、挂膜机构3、环形种植篮4和下锚机构5；

生态浮岛框架1的两侧固定连接有侧充气气囊6，侧充气气囊6的上端设置有打气端口7；

下锚机构5包括锚环501、锚绳502和锚桩503，锚环501分别固定连接在侧充气气囊6的两侧，锚绳502的一端绕绑在锚环501上，锚绳502的另一端固定连接有锚桩503，锚桩503打入在海滨河床的底部；

挂膜机构3包括碳素纤维生态网301、网环302、吊绳303、配重块304、L型网架305、网环槽306、伸缩杆安装孔307、伸缩连杆308、复位弹簧309和联合挡板310，生态框架1的底部边缘设置有铝合金侧缘板8，铝合金侧缘板8的侧表面固定连接有L型网架305，L型网架305线性排列在铝合金侧缘板8的侧表面，网环槽306开凿在L型网架305的侧表面，网环槽306的宽度与L型网架305的宽度相同，网环302挂设在网环槽306的内部，碳素纤维生态网301的同一侧两角分别设置有网环302，碳素纤维生态网301的另一侧两角分别设置有吊绳303，吊绳303远离碳素纤维生态网301的一端固定连接有配重块304；

网环槽306对称开设在生态浮岛框架1的两侧，同一侧的网环槽306的数量为两个，网环槽306的内部中心固定连接有伸缩连杆308，伸缩连杆308的伸缩杆端固定连接有联合挡板310，联合挡板310和生态浮岛框架1之间固定连接有复位弹簧309且复位弹簧309套设在伸缩连杆308的伸缩杆端上；

生态浮岛框架1的上表面开设有若干的环形种植篮载置孔9，环形种植篮载置孔9为上宽下略窄的阶梯孔，环形种植篮载置孔9的内壁自上而下分别设有第一环形凹陷槽901和第二环形凹陷槽902，环形种植篮载置孔9的上端对称开设有一组的矩形沉槽903，矩形沉槽903自上而下分别与第一环形凹陷槽901、第二环形凹陷槽902相连通；

环形种植篮4包括矩形沉块401，连接环402、种植篮外圈403和挺水植物生长辅助网板404，种植篮外圈403的底部固定连接有连接环402，种植篮外圈403的外侧壁对称设置有矩形沉块401，种植篮外圈403的内壁固定连接有挺水植物生长辅助网板404，连接环402远离种植篮外圈403的一端固定连接有填料机构2；

填料机构2包括填料网201、填料基质202和投料端口203，填料网201缝合设置在连接环402的环形边缘，填料网201的内部承载有填料基质202，投料端口203开设在填料网201上。

作为本发明的一种可选技术方案：生态浮岛框架1为中空结构的铝合金型框架，生态浮岛框架1与海水接触的表面涂覆有抗腐蚀型材料。

作为本发明的一种可选技术方案：碳素纤维生态网301的材质为碳含量超过百分之九十的无机高分子纤维，碳素纤维生态网301的网孔直径为10-20CM，碳素纤维生态网301的长度与生态浮岛框架1的长度相同，碳素纤维生态网301没进海水中的深度至少为5M。

作为本发明的一种可选技术方案：网环槽306的直径为网环302的直径的1.5倍，网环302为内部中空的铜环。

作为本发明的一种可选技术方案：L型网架305的内侧上端面与联合挡板310的下端面可滑动接触，在复位弹簧309未受力状态下，联合挡板310对网环槽306的上端进行封挡，联合挡板310的材质为聚酯纤维，联合挡板310的外部设置有推动把手，在需要对碳素纤维生态网301进行拆卸时，只需按压推动把手，从而使得复位弹簧309受力压缩，从而网环槽306被露出，此时便可以将网环302从网环槽306中取出，达到了便于对碳素纤维生态网301进行更换的效果。

作为本发明的一种可选技术方案：矩形沉块401的外形尺寸与矩形沉槽903的外形尺寸相适配，矩形沉块401的厚度与第一环形凹陷槽901或第二环形凹陷槽902的槽宽相适配。

作为本发明的一种可选技术方案：挺水植物生长辅助网板404的材质为碳素纤维，挺水植物生长辅助网板404的环形网板直径与种植篮外圈403的内圈直径相适配，挺水植物生长辅助网板404上均匀开设的生长辅助孔的直径为50-80MM，通过设置挺水植物生长辅助网板404，用于辅助挺水植物进行生长，使得挺水植物的杆茎可通过挺水植物生长辅助网板404的生长辅助网孔向外生长，使得挺水植物的生长状态更好。

作为本发明的一种可选技术方案：挺水植物为水生植物，水生植物为水芹菜、梭鱼草或美人蕉等，也可以混合配置进一步提升水生植物的去除氮磷效果。

作为本发明的一种可选技术方案：填料网201的材质由尼龙绳、不锈钢钢丝和工程塑料混合制成，填料网201直径为5-10MM，填料网201的网孔直径可保证填料基质202不会从填料网201中掉落。

作为本发明的一种可选技术方案：填料基质202为轻质陶粒、火山石和多孔的鹅卵石块中的一种或者几种的任意组合，填料基质202的粒径大小为10-20MM，填料基质202是挺水植物的生长载体，也是富营养化的水质中微生物的生长介质。

工作原理：在使用时，先将锚桩503打入在海滨河床的底部，通过锚绳502与锚环501进行连接，然后通过打气端口7对侧充气气囊6进行充气，当侧充气气囊6的内部气体增加后，侧充气气囊6的体积增加，从而漂浮在河流或滨海水域的水面上，具体的吃水深度可根据实际需求调整侧充气气囊6的充气体积；

当生态浮岛框架1以及侧充气气囊6稳固的漂浮在水面上后，在配重块304自身重力的作用下，配重块304通过吊绳303拉动碳素纤维生态网301，从而使得碳素纤维生态网301垂直的挂设在水域中，由于碳素纤维生态网301具有高吸附性、生物亲和性同时具有优异的韧性强度，从而可以激发微生物进行富集，在水流流动的过程中，碳素纤维生态网301对富营养化的物质(氮磷)进行多级多次的过滤吸附，从而富营养化的物质(氮磷)被吸附在碳素纤维生态网301，使得富营养化物质在微生物的作用下在碳素纤维生态网301上挂膜，进一步的吸引多种水生生物构建生态卵床，从而当水域中的富营养物质流经此区域时富营养化物质可被有效的分离并吸附在碳素纤维生态网301所分布的区域内，为挺水植物的生长环境提供了充足的氮磷等富营养化物质，有利于促进挺水植物的快速生长，同时提高对富营养化物质的吸收效率；

同时填料机构2的填料网201进一步对水中的富营养化物质进行过滤吸附，从而富营养化物质被混合掺杂在填料基质202上，填料基质202用于增加对富营养化物质的吸附性，使得植物的根部更容易吸收到富营养物质，使得富营养化物质在植物根部的挂膜能力更佳，使得植物生长的速度更块，从而便于挺水植物的快速成长，同时也提高了植物的固碳能力；

在安装环形种植篮4的时候，使用者先将环形种植篮4沿着矩形沉块401和矩形沉槽903滑动进环形种植篮载置孔9当矩形沉块401位于第一环形凹陷槽901或第二环形凹陷槽902时旋转环形种植篮4使得矩形沉块401旋进第一环形凹陷槽901或第二环形凹陷槽902中，此时便将环形种植篮4放置进环形种植篮载置孔9中，在进行拆卸拆卸时，只需轻轻旋转环形种植篮4使得矩形沉块401位于矩形沉槽903、第一环形凹陷槽901、第二环形凹陷槽902的连接处然后沿着矩形沉槽903向上拉动环形种植篮4，从而便可以完成对环形种植篮4的拆卸。

综上所述：在使用时，先将锚桩503打入在海滨河床的底部，通过锚绳502与锚环501进行连接，然后通过打气端口7对侧充气气囊6进行充气，当侧充气气囊6的内部气体增加后，侧充气气囊6的体积增加，从而漂浮在河流或滨海水域的水面上，具体的吃水深度可根据实际需求调整侧充气气囊6的充气体积；

当生态浮岛框架1以及侧充气气囊6稳固的漂浮在水面上后，在配重块304自身重力的作用下，配重块304通过吊绳303拉动碳素纤维生态网301，从而使得碳素纤维生态网301垂直的挂设在水域中，由于碳素纤维生态网301具有高吸附性、生物亲和性同时具有优异的韧性强度，从而可以激发微生物进行富集，在水流流动的过程中，碳素纤维生态网301对富营养化的物质(氮磷)进行多级多次的过滤吸附，从而富营养化的物质(氮磷)被吸附在碳素纤维生态网301，使得富营养化物质在微生物的作用下在碳素纤维生态网301上挂膜，进一步的吸引多种水生生物构建生态卵床，从而当水域中的富营养物质流经此区域时富营养化物质可被有效的分离并吸附在碳素纤维生态网301所分布的区域内，为挺水植物的生长环境提供了充足的氮磷等富营养化物质，有利于促进挺水植物的快速生长，同时提高对富营养化物质的吸收效率；

同时填料机构2的填料网201进一步对水中的富营养化物质进行过滤吸附，从而富营养化物质被混合掺杂在填料基质202上，填料基质202用于增加对富营养化物质的吸附性，使得植物的根部更容易吸收到富营养物质，使得富营养化物质在植物根部的挂膜能力更佳，使得植物生长的速度更块，从而便于挺水植物的快速成长，同时也提高了植物的固碳能力；

在安装环形种植篮4的时候，使用者先将环形种植篮4沿着矩形沉块401和矩形沉槽903滑动进环形种植篮载置孔9当矩形沉块401位于第一环形凹陷槽901或第二环形凹陷槽902时旋转环形种植篮4使得矩形沉块401旋进第一环形凹陷槽901或第二环形凹陷槽902中，此时便将环形种植篮4放置进环形种植篮载置孔9中，在进行拆卸拆卸时，只需轻轻旋转环形种植篮4使得矩形沉块401位于矩形沉槽903、第一环形凹陷槽901、第二环形凹陷槽902的连接处然后沿着矩形沉槽903向上拉动环形种植篮4，从而便可以完成对环形种植篮4的拆卸；

在需要对碳素纤维生态网301进行拆卸时，只需按压推动把手，从而使得复位弹簧309受力压缩，从而网环槽306被露出，此时便可以将网环302从网环槽306中取出，达到了便于对碳素纤维生态网301进行更换的效果，通过设置挺水植物生长辅助网板404，用于辅助挺水植物进行生长，使得挺水植物的杆茎可通过挺水植物生长辅助网板404的生长辅助网孔向外生长，使得挺水植物的生长状态更好。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。