【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生态净化，具体涉及一种一体式脱盐电池强化型水上森林。
技术介绍
1、水资源短缺是困扰社会可持续发展的重大问题，而海水淡化技术则为解决水资源难题提供了解决方案。近年来，我国沿海地区经济的高速发展和海水养殖业的扩张使得海水中氮、磷浓度的升高，加剧了水体富营养化，这对海水的淡化处理提出了更高的要求。
2、水上森林是指由水生植物为主构成的森林群落，其中水生植物主要包括喜水或耐水淹乔木、灌木及草本等植物。水生植物的生长会吸收水体中的n、p和重金属等物质，在一定程可以抑制藻类生长；植物根系的结构和分泌的物质可以为微生物和一些水生生物提供良好的生长繁殖的场所和食物。水上森林具有一定水体净化作用，但是一些较极端的条件下如高盐、低温等，会很大程度上影响植物正常生长，因此应用范围有限，难以满足海水的脱盐需求。
3、微生物脱盐电池(mdc)是微生物脱盐电池，是微生物燃料电池的变体，增加了脱盐的功能，其能够在处理污水的同时实现自由产电，不需要额外添加电源，微生物在阳极降解有机物，释放电子和质子。微生物脱盐电池中加入的阴阳离子交换膜使脱盐室的nacl浓度降低，微生物在阳极产生的电子通过外电路移动到阴极，在电极表面发生氧化还原反应(法拉第反应)而提取盐溶液中的钠离子和氯离子，达到脱盐淡化的目的。mdc电池现阶段主要是实验室微宇宙层面的研究和机理探索，尚无在水上森林中的应用。
技术实现思路
1、为解决现有水上森林在海水淡水处理中的局限性问题，本专利技术提供了一种一体式脱盐电
2、为达到上述目的，本专利技术采用的具体技术方案如下：
3、一种一体式脱盐电池强化型水上森林，包括：
4、网框，顶部开口；
5、岩棉主体，填置于所述网框，包括沿竖向设置的若干岩棉层；
6、电极，包括竖立设于所述岩棉主体两侧的阴极和阳极，所述阴极和阳极夹置于所述网框侧面与岩棉主体之间；
7、离子交换膜，竖立埋设于所述岩棉主体，包括靠近所述阴极一侧的阳离子交换膜以及靠近所述阳极一侧的阴离子交换膜；
8、挺水植物，种植于最上层的岩棉层。
9、本专利技术提出的一体式脱盐电池强化型水上森林是在水上森林的构建中加入岩棉主体、电极、离子交换膜构成的微生物脱盐电池体系，本专利技术选择了岩棉作为底座，岩棉是一种高炉炼铁的副产物碱矿渣高温拉丝而成的保温材料，这种材料是通过废弃物资源化而制成的，含有大量的铁、硅和镁的物质，而且这种材料具有疏水性，材质也很轻，可以漂浮在水面，作为水上森林的底座，是比较合适的；并且通过材料表征手段，专利技术人发现岩棉的比表面积大，具有多孔结构，吸附位点多，对水体中的污染物具有较好的吸附效果；同时，该结构也有助于微生物和藻类生物膜的富集，从而提高水上森林的净化效果。
10、本专利技术微生物脱盐电池体系一方面利用岩棉材料的保温性能，很大程度上提升植物对温度耐受性；另一方面，利用污染水体提供的岩棉吸附的有机污染物和微生物，助力电池产电，进而实现水体脱盐目的，并降低mdc电池的应用成本；再一方面，电池在发挥脱盐功能的同时，产生微小的电流(不外接电源也能产生)，能够刺激微生物和植物的生长，使其充分发挥除盐和净化作用。由此，本专利技术利用污染水体、mdc电池、水上森林植被之间的相互作用，提升了水上森林对低温、高盐环境的适应性，能够用于海水脱盐和有机物污染治理。
11、优选的，所述挺水植物的根系深入所述岩棉主体内部，所述电极和离子交换膜的顶部超出所述挺水植物的根系底部设置，使得挺水植物的根系处于mdc电池产电范围，以便接收微电流，促进生长。
12、优选的，所述挺水植物的根系所在的岩棉层竖向贯通开设有若干孔洞。竖孔的设置一方面是降低挺水植物在岩棉层上的种植难度，另一方面是提供气体通道，便于为植物根系提供氧气避免烂根。
13、优选的，所述岩棉层包裹有三维植被网。使用一段时间后岩棉层之间会粘结在一起，不利于水的流通和mdc电池作用的发挥。
14、优选的，所述岩棉层至少设有三层，以提供足够的污水处理面积和通路。
15、优选的，所述阴极和阳极为碳毡或者石墨毡。
16、优选的，所述一体式脱盐电池强化型水上森林还包括盖装于所述网框开口处的网盖，网盖对岩棉有下压力，可提升本专利技术装置的稳固性。
17、本专利技术具有以下有益效果：
18、1、本专利技术在水上森林引入mdc电池，利用污染水体中的微生物实现mdc电池的脱盐产电功能，提升水上森林的净化作用和对高盐环境的耐受能力；同时mdc电池阴阳电极所形成的回路可产生微电流、微电场和微磁场，有助于增强植物的长势。
19、2、本专利技术选用岩棉材料作为水上森林种植和水处理基质，其具有很好的保温功能，提升水上森林对低温环境的耐受能力，并有利于微生物和有机物的附着，提升mdc电池的产电脱盐效果，进而进一步提升水上森林对高盐环境的耐受能力。
20、3、本专利技术通过将岩棉主体设置为以三维植被网隔离的多层结构，提升本专利技术装置产电脱盐运行的长期稳定性以及使用寿命；并在挺水植物所在层设置竖向通孔，避免岩棉主体对植物根系造成不利影响。
21、4、本专利技术通过设置网盖对挺水植物和岩棉材料进行网格固定，提升装置的稳固性，有助于水上森林植被发挥防风或减缓风浪的作用。
22、综上，本专利技术成功将水上森林和mdc电池组合，充分发挥协同作用，形成一种兼具脱盐净化、产电赋能、防风抵浪和景观功能的生态装置，成功拓展了水上森林和mdc电池的应用范围。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种一体式脱盐电池强化型水上森林，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一体式脱盐电池强化型水上森林，其特征在于：所述挺水植物(8)的根系深入所述岩棉主体内部，所述电极和离子交换膜的顶部超出所述挺水植物(8)的根系底部设置。
3.根据权利要求1或2所述的一体式脱盐电池强化型水上森林，其特征在于：所述挺水植物(8)的根系所在的岩棉层(3)竖向贯通开设有若干孔洞(31)。
4.根据权利要求1所述的一体式脱盐电池强化型水上森林，其特征在于：所述岩棉层(3)包裹有三维植被网(9)。
5.根据权利要求1所述的一体式脱盐电池强化型水上森林，其特征在于：所述岩棉层(3)至少设有三层。
6.根据权利要求1所述的一体式脱盐电池强化型水上森林，其特征在于：所述阴极(4)和阳极(5)为碳毡或者石墨毡。
7.根据权利要求1所述的一体式脱盐电池强化型水上森林，其特征在于：还包括盖装于所述网框(1)开口处的网盖(2)。
【技术特征摘要】
1.一种一体式脱盐电池强化型水上森林，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一体式脱盐电池强化型水上森林，其特征在于：所述挺水植物(8)的根系深入所述岩棉主体内部，所述电极和离子交换膜的顶部超出所述挺水植物(8)的根系底部设置。
3.根据权利要求1或2所述的一体式脱盐电池强化型水上森林，其特征在于：所述挺水植物(8)的根系所在的岩棉层(3)竖向贯通开设有若干孔洞(31)。
4.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵志淼，高雪晴，刘雁秋，周欣圆，鲁仙，张饮江，
申请(专利权)人：上海海洋大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。