一种浮动湿地挡藻围隔
阅读说明：本技术 一种浮动湿地挡藻围隔 (Floating wetland algae-blocking enclosure ) 是由 胡航宇 潘正国 徐林 金殿喜 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种浮动湿地挡藻围格,涉及生态工程和环境工程领域。本发明公开的一种浮动湿地挡藻围隔,包括浮床、帘子布和石笼配重,所述浮床设置为矩形浮块,所述浮床上端一侧种植水生植物,所述水生植物贯穿所述浮床直至所述水生植物的根部露出所述浮床外,所述浮床下端中部固定安装有帘子布,所述帘子布下端设置有石笼配重,所述矩形浮块是由PCL/淀粉复合发泡材料制成。本发明提供的浮动湿地挡藻围隔,美观,稳定性好,可降低水体中的氮磷,具有优良的挡藻效果；挡藻围隔的浮床上不易粘附浮游植物且具有优良的抑藻挡藻功能,维护成本低；浮床材料环保可降解,可回收再利用,不污染环境,符合节能环保的理念。(The invention discloses an algae retaining enclosure of a floating wetland, and relates to the field of ecological engineering and environmental engineering. The invention discloses an algae-blocking enclosure of a floating wetland, which comprises a floating bed, curtain cloth and a gabion counterweight, wherein the floating bed is provided with a rectangular floating block, aquatic plants are planted on one side of the upper end of the floating bed, the aquatic plants penetrate through the floating bed until the roots of the aquatic plants are exposed out of the floating bed, the curtain cloth is fixedly installed in the middle of the lower end of the floating bed, the gabion counterweight is arranged at the lower end of the curtain cloth, and the rectangular floating block is made of a PCL/starch composite foaming material. The floating wetland algae-blocking enclosure provided by the invention is beautiful and good in stability, can reduce nitrogen and phosphorus in a water body, and has an excellent algae-blocking effect; the floating bed for blocking the algae enclosure is not easy to adhere phytoplankton, has excellent functions of inhibiting the algae and blocking the algae and has low maintenance cost; the floating bed material is environment-friendly and degradable, can be recycled, does not pollute the environment, and accords with the concept of energy conservation and environmental protection.)
技术领域
本发明属于生态工程和环境工程领域，尤其涉及一种浮动湿地挡藻围隔。
背景技术
由于城市化、工业化、农业现代化等人类活动导致营养盐过度输入水体导致水体富营养化，而过量的营养元素(主要为N、P)会导致蓝藻及其它浮游生物迅速繁殖，不仅影响渔业生产，还会破坏水体生态系统，影响饮用水质量，威胁人类安全。
目前，根据应用原理抑藻技术可分为三大类：物理技术、化学技术和生物技术，这些方法均具有一定的除藻能力，但都存在这一定的缺陷。物理方法使用范围广，操作方便，但对低密度或底层藻类的杀灭效果不好、费用高，并且难于大面积使用；化学方法见效快，易操作，但是所用化学药品再生态系统中存留时间长会带来生态危害，同时易在食物链中通过生物放大作用累积，给人类健康带来危害；生物法是方法简单，适于在养殖水域使用，且成本较高，难操作。从健康、环保和成本等方面考虑，现阶段使用最多的抑藻技术是物理技术中的隔离法，即使用围隔抑藻。
围隔主要用于藻类拦截，即：一采用不透水材料，将漂浮或者悬浮在水体中的目标收集物，进行主动或者被动收集；二将漂浮、溶解或者悬浮在水体中的污染物限制于一定区域内，防止其扩散或转移。现有的围隔主要是由浮块和挡板组成，将含有大量浮游藻类的水域与较为干净的藻类分隔开来。因藻类的尺寸微小，导致围隔的拦藻率不高，还是有大量浮游藻类穿过围隔到达干净水域，再加上水域中的N、P元素过量，导致浮游藻类快速繁殖，影响围隔的拦藻效果。现在的围隔浮块主要是由橡胶包裹发泡块组成，其使用一段时间后，大量的浮游藻类在其表面沉积，影响美观，并且这些沉积的藻类可通过浮块进入到干净水域，影响围隔挡藻效果，因此现有的浮块需经常清洗或更换，增加了维护成本；且浮块属于化工制品，随意丢弃，不环保，进一步增加了环境负担。
发明内容
本发明的目的在于提供一种浮动湿地挡藻围隔，美观，稳定性好，可降低水体中的氮磷，具有优良的挡藻效果；挡藻围隔的浮床上不易粘附浮游植物且具有优良的抑藻挡藻功能，维护成本低；浮床材料环保可降解，可回收再利用，不污染环境，符合节能环保的理念。
为了实现本发明的目的，本发明提供一种浮动湿地挡藻围隔，包括浮床、帘子布和石笼配重，所述浮床设置为矩形浮块，所述浮床上端一侧种植水生植物，所述水生植物贯穿所述浮床直至所述水生植物的根部露出所述浮床外，所述浮床下端中部固定安装有帘子布，所述帘子布下端设置有石笼配重。
进一步的，所述浮床是由PCL/淀粉复合发泡材料制成。
进一步的，所述PCL/淀粉复合发泡材料是由以下重量份数的原料组成：20-50份PCL、30-60份淀粉、3-6份AAC-黄酮复合抑藻剂、2-5份发泡剂ADC、0.1-0.4份硅烷偶联剂、1.5-3.0份非离子型表面活性剂、0.1-0.3份催化剂、40-80份溶剂、2.5-3.8份抗氧化剂1010和0.8-2.5份防老剂。
进一步的，所述AAC-黄酮复合抑藻剂是由二甲基二烯丙基氯化铵和4′-甲氧基黄酮聚合而成，其制备方法包括以下步骤：将二甲基二烯丙基氯化铵和4′-甲氧基黄酮置于反应釜中，然后加入过硫酸钾和EDTMPS搅拌均匀，反应釜中通入氮气5min后，升温至40-50℃，反应3h，然后再升温至70-80℃，反应0.5h，冷却至室温，即得AAC-黄酮复合抑藻剂。
进一步的，所述二甲基二烯丙基氯化铵和4′-甲氧基黄酮的质量比为(1.5-2.9):1，所述过硫酸钾的含量为所述二甲基二烯丙基氯化铵的0.1-0.3wt％，所述EDTMPS的含量为所述二甲基二烯丙基氯化铵的0.05-0.1wt％。
进一步的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述溶剂为二甲基丙酰胺，所述防老剂为防老剂264或防老剂AW中的一种。
进一步的，所述非离子型表面活性剂为单硬脂酸甘油酯、月桂基葡糖苷、失水山梨醇酯或脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种。
进一步的，所述PCL/淀粉复合发泡材料的制备方法具体包括以下步骤：
(1)PCL/淀粉共聚物制备：将淀粉和溶剂加入到反应釜中搅拌均匀，升温至120℃搅拌2h，然后加入催化剂，升温至130℃继续搅拌1h，再加入PCL，在130℃下反应4-6h，用去离子水水洗涤3次，干燥，制得PCL/淀粉共聚物；
(2)表面改性处理：将上述制得的PCL/淀粉共聚物浸渍于乙醇溶液中，然后加入非离子型表面活性剂，在80-90℃下搅拌2h，过滤，干燥，得表面改性的PCL/淀粉共聚物；
(3)将上述表面改性的PCL/淀粉共聚物和AAC-黄酮复合抑藻剂搅拌均匀，然后加入硅烷偶联剂，升温至50-60℃，搅拌1-2h，冷却至常温，再加入抗氧剂1010、发泡剂ADC和防老剂混合均匀，得共混物；
(4)将上述共混物加入模具中，将模具和模具中的混合物料置于平板硫化机上热压8-10min后，取出冷却至室温，制得PCL/淀粉复合发泡材料。
进一步的，所述步骤(4)中的平板硫化机的压力设置为0.6-0.8kPa，温度设置为160-170℃。
本发明取得了以下有益效果：
1、本发明挡藻围隔的浮床是由PCL(聚ε-己内酯)和淀粉共聚制备而成的复合发泡材料，其原料属于生物可降解材料，环保，在水中稳定性好；本发明的浮床浮于水上，且下端固定安装有帘子布和石笼配重，在水中具有优良的抗风浪性，便于蓝藻的拦截，同时浮床上带有水生植物，在挡藻的同时，可消减水体中的氮磷，抑制浮游藻类的生长，而且景观上也较现有的围隔更美观。
2、本发明的AAC-黄酮复合抑藻剂是将二甲基二烯丙基氯化铵DMDAAC和4′-甲氧基黄酮在引发剂过硫酸钾和络合剂EDTMPS(乙二胺四甲叉磷酸钠)的作用聚合而成，其稳定性性好，并且具有优良的抑藻效果，使浮游藻类不易粘附在浮床上，并能对水体有一定的抑藻作用，且不会从浮床材料中析出，影响水体品质。
3、本发明的PCL/淀粉复合发泡材料的主要成分是PCL和淀粉的共聚物，本发明通过将两种组分共聚，提高了PCL/淀粉复合发泡材料的耐水性，提高了浮床在水体中的稳定性；对PCL/淀粉复合发泡材料进行表面改性，然后在硅烷偶联剂的作用下与AAC-黄酮复合抑藻剂共混，使各组分间交联反应成网络结构，提高了PCL/淀粉复合发泡材料各组分间的粘结效果，使其各组分在水中不易析出水解，保证了PCL/淀粉复合发泡材料在水体中稳定性，同时使AAC-黄酮复合抑藻剂更好的发挥了其抑藻效果，提高了挡藻围隔的挡藻效果。
4、本发明的PCL/淀粉复合发泡材料的各组分均属于环保材料，虽然成本相对于现有的橡胶包裹泡沫材质的成本高，但其不易粘附浮游藻类，无需人工维护，节约了维护成本，总体而言，其综合成本相比较低；并且本发明的PCL/淀粉复合发泡材料还可生物降解或回收再利用，进一步降低了综合成本，保护了生态环境。
5、本发明通过在浮床上端种植水生植物，在浮床下端固定帘子布和石笼配重，使围隔具有挡藻和抑藻效果；本发明的浮床采用PCL/淀粉复合发泡材料制备而成，环保，可降解，并且该材料具有优良的抑藻作用，使浮游藻类不易粘附在围隔上，进一步提高了围隔的挡藻和抑藻效果，节能环保，维护生态平衡。
附图说明
图1为本发明一实施例的挡藻围隔的结构示意图；
图2为本发明一实施例的挡藻围隔的浮床的结构示意图；
图3为本发明一实施例的挡藻围隔立面的结构示意图；
图4为本发明一实施例的挡藻围隔剖面的结构示意图。
具体实施方式
下面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它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，本发明提供的一种浮动湿地挡藻围隔，包括浮床1、帘子布2和石笼配重3。浮床1设置为矩形浮块，可浮于水面上，阻止水面上浮游藻类进入干净水域。浮床1下端中部固定安装有帘子布2，帘子布2可承受巨大压力、冲击负荷和强烈震动，能让水流自由通过，但具有很好的挡藻效果，可拦截水面以下的藻类通过围隔，挡藻效果可达到95％以上；帘子布2下端设置有石笼配重3，使帘子布2可稳定的垂直于水体中，具有优良的抗风浪性，便于浮游藻类的拦截。本发明的帘子布2尺寸可根据实际情况而定。
如图4所述，浮床1上端一侧种植水生植物4，水生植物4贯穿浮床1直至水生植物4的根部露出浮床1外，水生植物4生长需要氮、磷等营养物质，可消减水体中的氮磷，抑制浮游藻类的生长，而且景观上也较现有的围隔更美观。
本发明中的浮床1是由PCL/淀粉复合发泡材料制成，该PCL/淀粉复合发泡材料是由以下重量份数的原料组成：20-50份PCL、30-60份淀粉、3-6份AAC-黄酮复合抑藻剂、2-5份发泡剂ADC、0.1-0.4份硅烷偶联剂、1.5-3.0份非离子型表面活性剂、0.1-0.3份二月桂酸二丁基、40-80份二甲基丙酰胺、2.5-3.8份抗氧化剂1010和0.8-2.5份防老剂。其制备方法具体包括以下步骤：
(1)PCL/淀粉共聚物制备：将淀粉和溶剂加入到反应釜中搅拌均匀，升温至120℃搅拌2h，然后加入催化剂，升温至130℃继续搅拌1h，再加入PCL，在130℃下反应4-6h，用去离子水水洗涤3次，干燥，制得PCL/淀粉共聚物。
(2)表面改性处理：将上述制得的PCL/淀粉共聚物浸渍于乙醇溶液中，然后加入非离子型表面活性剂，在80-90℃下搅拌2h，过滤，干燥，得表面改性的PCL/淀粉共聚物。
(3)将上述表面改性的PCL/淀粉共聚物和AAC-黄酮复合抑藻剂搅拌均匀，然后加入硅烷偶联剂，升温至50-60℃，搅拌1-2h，冷却至常温，再加入抗氧剂1010、发泡剂ADC和防老剂混合均匀，得共混物。
(4)将上述共混物加入模具中，将模具和模具中的混合物料置于平板硫化机上，平板硫化机的压力设置为0.6-0.8kPa，温度设置为160-170℃，热压8-10min后，取出冷却至室温，制得PCL/淀粉复合发泡材料。
上述AAC-黄酮复合抑藻剂是由DMDAAC和4′-甲氧基黄酮聚合而成，其制备方法包括以下步骤：将DMDAAC和4′-甲氧基黄酮置于反应釜中，然后加入过硫酸钾和EDTMPS搅拌均匀，反应釜中通入氮气5min后，升温至40-50℃，反应3h，然后再升温至70-80℃，反应0.5h，冷却至室温，即得AAC-黄酮复合抑藻剂。其中，DMDAAC和4′-甲氧基黄酮的质量比为(1.5-2.9):1，过硫酸钾的含量为DMDAAC的0.1-0.3wt％，EDTMPS的含量为DMDAAC的0.05-0.1wt％。
上述防老剂为防老剂264或防老剂AW中的一种，非离子型表面活性剂为单硬脂酸甘油酯、月桂基葡糖苷、失水山梨醇酯或脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种。
本发明的浮床采用PCL/淀粉复合发泡材料制备而成，环保，可降解，并且该材料具有优良的抑藻作用，使浮游藻类不易粘附在围隔上，进一步提高了围隔的挡藻和抑藻效果，节能环保，维护生态平衡。
下面结合具体实施例对本发明的PCL/淀粉复合发泡材料及其制备方法予以说明。
实施例1
本实施例中PCL/淀粉复合发泡材料是由以下重量份数的原料组成：20份PCL、60份淀粉、5份AAC-黄酮复合抑藻剂、2份发泡剂ADC、0.1份硅烷偶联剂、3份单硬脂酸甘油酯、0.3份二月桂酸二丁基80份二甲基丙酰胺、3.8份抗氧化剂1010和0.8份防老剂264。其制备方法包括以下步骤：
(1)PCL/淀粉共聚物制备：将淀粉和二甲基丙酰胺加入到反应釜中搅拌均匀，升温至120℃搅拌2h，然后加入二月桂酸二丁基，升温至130℃继续搅拌1h，再加入PCL，在130℃下反应4-6h，用去离子水水洗涤3次，干燥，制得PCL/淀粉共聚物。
(2)表面改性处理：将上述制得的PCL/淀粉共聚物浸渍于乙醇溶液中，然后加入单硬脂酸甘油酯，在80-90℃下搅拌2h，过滤，干燥，得表面改性的PCL/淀粉共聚物。
(3)将上述表面改性的PCL/淀粉共聚物和AAC-黄酮复合抑藻剂搅拌均匀，然后加入硅烷偶联剂，升温至50-60℃，搅拌1-2h，冷却至常温，再加入抗氧剂1010、发泡剂ADC和防老剂264混合均匀，得共混物。
(4)将上述共混物加入模具中，将模具和模具中的混合物料置于平板硫化机上，平板硫化机的压力设置为0.6-0.8kPa，温度设置为160-170℃，热压8-10min后，取出冷却至室温，制得PCL/淀粉复合发泡材料。
其中，AAC-黄酮复合抑藻剂是由DMDAAC和4′-甲氧基黄酮聚合而成，其制备方法包括以下步骤：将DMDAAC和4′-甲氧基黄酮置于反应釜中，然后加入过硫酸钾和EDTMPS搅拌均匀，反应釜中通入氮气5min后，升温至40-50℃，反应3h，然后再升温至70-80℃，反应0.5h，冷却至室温，即得AAC-黄酮复合抑藻剂。其中，DMDAAC和4′-甲氧基黄酮的质量比为1.5：1，过硫酸钾的含量为DMDAAC的0.1wt％，EDTMPS的含量为DMDAAC的0.05wt％。
实施例2
本实施例中PCL/淀粉复合发泡材料是由以下重量份数的原料组成：50份PCL、30份淀粉、3份AAC-黄酮复合抑藻剂、5份发泡剂ADC、0.4份硅烷偶联剂、1.5份失水山梨醇酯、0.1份二月桂酸二丁基、40份二甲基丙酰胺、2.5份抗氧化剂1010和2.5份防老剂AW。其制备方法与实施例1中相同，具体参照实施例1。
其中，AAC-黄酮复合抑藻剂的组分与制备方法与实施例1中相同，不同的是，DMDAAC和4′-甲氧基黄酮的质量比为2.9：1，过硫酸钾的含量为DMDAAC的0.3wt％，EDTMPS的含量为DMDAAC的0.1wt％。
实施例3
本实施例中PCL/淀粉复合发泡材料是由以下重量份数的原料组成：33份PCL、45份淀粉、6份AAC-黄酮复合抑藻剂、3.5份发泡剂ADC、0.2份硅烷偶联剂、2.3份失水山梨醇酯、0.2份二月桂酸二丁基、60份二甲基丙酰胺、3份抗氧化剂1010和1.8份防老剂AW。其制备方法与实施例1中相同，具体参照实施例1。
其中，AAC-黄酮复合抑藻剂的组分与制备方法与实施例1中相同，不同的是，DMDAAC和4′-甲氧基黄酮的质量比为2.2：1，过硫酸钾的含量为DMDAAC的0.2wt％，EDTMPS的含量为DMDAAC的0.08wt％。
对比例1
本对比例中PCL/淀粉复合发泡材料的组分与制备方法与实施例3中相同，不同的是，本对比例中未加入AAC-黄酮复合抑藻剂。
将上述实施例1-3和对比例1中的PCL/淀粉复合发泡材料分别制备成50cm×20cm×15cm的块状浮床，然后在块状浮床上种植水生植物，块状浮床下固定帘子布和石笼配重，制成的挡藻围隔即得应用例1-3和应用对比例1。
应用对比例2
本对比例采用橡胶包裹泡沫制备成50cm×20cm×15cm的块状浮床，块状浮床下固定帘子布和石笼配重，制成挡藻围隔。
浮游藻类的粘附效果试验：选取5个相同尺寸2m×50cm×2m的鱼缸A-E中，将鱼缸中放入含藻水的塘水，塘水的量达到鱼缸深度的4/5，塘水原含藻浊度为60.5NTU，将应用例1-3和应用对比例1-2按顺序分别置于5个鱼缸A-E中，观察浮床表面，试验结果如下表1。
表1粘附试验结果表
围隔挡藻效果试验：选取5个相同尺寸2m×50cm×2m的鱼缸A-E，将鱼缸中放入含藻水的塘水，塘水的量达到鱼缸深度的4/5，塘水原含藻浊度为60.5NTU，将应用例1-3和应用对比例1-2按顺序分别置于5个鱼缸A-E的正中间，然后将A-E鱼缸的浮床右边的浮游藻类用网捞干净，使右边塘水浊度小于10NTU，检测1月后，A-E鱼缸中左右两边的塘水浊度，试验结果见下表2。
塘水浊度
A鱼缸
B鱼缸
C鱼缸
D鱼缸
E鱼缸
左边原塘水
60.8
59.6
61.8
60.3
61.3
左边现塘水
68.5
66.4
65.2
73.8
80.9
右边原塘水
10.0
9.5
9.6
9.3
9.8
右边现塘水
12.3
12.1
11.8
13.4
15.6
从表1可以看出，本发明的PCL/淀粉复合发泡材料具有良好的抑藻挡藻作用，使浮游藻类不易粘附在其表面；从表2的结果可以看出，本发明的挡藻围栏具有很好的挡藻效果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
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