本发明涉及生态环境治理中的水环境修复领域，具体来说，是一种能降低低氮磷湖泊水体氮磷浓度的新型生态浮床装置及其使用方法。
背景技术：
1、湖泊富营养化是一种氮、磷过量输入引起的水污染现象。从营养水平角度，我国将湖泊划分为贫营养、中营养、富营养、轻度富营养、中度富营养、重度富营养六个级别，而目前的防控重点在中、重度富营养化湖泊。若能增加对营养水平级别较低的湖泊(如贫-轻度富营养)水体氮磷浓度的控制，减缓氮磷浓度升高速度和非营养化湖泊向中、重度富营养化湖泊的转化，将有助于减轻湖泊富营养化末端治理的压力，提升我国湖泊富营养化的防控效果。
2、生态浮床是降低湖泊水体氮磷浓度的有效技术之一。生态浮床可通过水生植物吸收氮磷达到降低水体氮磷的目的，从而减缓或抑制湖泊富营养化进程，不仅成本低、易管理、环境适应性强、不占用土地面积，而且兼具景观美化功能。但是，在实际应用中，生态浮床在低氮磷湖泊中的作用却非常有限，这是因为水生植物根系对氮磷亲和力低，大多数水生植物在水体氮磷浓度低于1.00mg/l和0.15mg/l时生长就会受到明显抑制。相反，导致湖泊富营养化的藻类生物对氮磷的亲和力却很高，即使在氮磷浓度很低的水体中仍可生长繁殖。这使得普通生态浮床在低氮磷湖泊水体中无法发挥降低氮磷和抑制湖泊富营养化的作用。
3、而生态浮床技术是包括湖泊在内的地表水水体氮磷浓度控制的最常用技术之一。为了发挥生态浮床在低氮磷湖泊水体富营养化控制中的作用，完善我国湖泊富营养防控策略，本发明提出了电辅助生态浮床装置，利用太阳能产生的低压电场促使水体中的低浓度氮磷离子向浮床植物根系富集，形成根区高氮磷浓度、非根区低氮磷浓度的不均一分布，高氮磷区在满足浮床植物生长的同时实现氮磷去除目的，从而降低整个湖泊的氮磷浓度，减缓低氮磷湖泊的富营养化进程。该发明适用于低氮磷湖泊的富营养化进程控制，对完善我国湖泊水体富营养化防控策略、缓解湖泊水体富营养化末端治理压力和拓展生态浮床功能有重要意义。
技术实现思路
1、本发明基于水生植物对氮磷亲和力低而藻类生物对水体氮磷亲和力高的较大，通过太阳能电辅助技术实现浮床植物根区水体氮磷浓度升高，并利用吸附材料维持氮磷浓度相对稳定，在满足浮床植物生长营养需要的同时，实现水体氮磷去除的目的，从而降低整个湖泊水体的氮磷浓度，减缓低氮磷湖泊的富营养化进程。
2、为实现上述目的，本发明提供如下方案：电辅助生态浮床由3个单元组成，即生态浮床单元、电辅助单元、填料单元。生态浮床单元为整个浮床装置提供浮力、固定浮床植物、支撑太阳能板；电辅助单元为整个浮床装置提供电能、电场和控制系统；填料单元通过填料对根区高浓度氮磷离子的吸附维持局部氮磷浓度稳定，为浮床植物生长提供充足养分。根据湖泊面积，可放置不同数量的电辅助生态浮床。在电辅助生态浮床覆盖度(生态浮床面积/湖泊面积×100)为20％～40％时持续7～14d，即可显著降低低氮磷湖泊水体的氮磷浓度。
3、优选的，所述低氮磷湖泊水体指总氮浓度低于2.0mg/l、总磷浓度低于0.5mg/l的浅水型湖泊水体；
4、优选的，所述生态浮床单元由浮床框、浮床板、镂空植物固定篮、浮床植物组成。浮床框为外径5cm的中空不锈钢管，位于电辅助生态浮床外围，与浮床板相连，用于加固生态浮床和支撑太阳能板；浮床板由20块长×宽×厚＝30cm×20cm×5cm的pvc板组成，每块浮床板两端(沿长度方向)各嵌入一个直径10cm、高12cm的镂空植物固定篮，用于固定浮床植物，固定篮上端与浮床板上表面持平，下端伸入水体；浮床植物可选用美人蕉、旱伞草、菖蒲、香蒲等的一种或多种，入床植物高度30～40cm为宜，植物过低根系也少，需要一定时间后才能发挥作用，植物过高不易成活，而且植物越大越易老化，根系可透过镂空植物固定篮进入水体；
5、优选的，所述电辅助单元由可旋转太阳能板、蓄电池、控制器、电极网组成。可旋转太阳能板(20w/20v)能自动追踪太阳移动，保持与太阳光垂直角度。蓄电池(20ah/20v)用于存储太阳能。控制器用于调控电场电压(1.0～2.0v/cm)、通电时间(2.0～4.0h/d)、蓄电池输出增压等。电压低于1.0v/cm氮磷离子迁移太慢，不利于离子富集，高于2.0v/cm对植物生长有明显抑制作用；每天通电时长低于2.0h，氮磷离子富集不足，降低植物对氮磷的吸收；时长超过4.0h，对植物生长有明显抑制作用。电极网(20cm×20cm)为镍材质，每块浮床板配备2片电极网，上端分别固定在浮床板的两侧(沿长度方向)，下端垂入水体。通电后，在两片电极网间形成电场，氮磷阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，在根区形成高浓度氮磷离子区。电辅助单元安装在浮床框上。
6、优选的，所述填料单元由填料、填料网组成。填料为粒径5.0～8.0mm的铁碳颗粒，对氮磷离子有较好的吸附/解吸效果。填料网为塑料材质，长×宽×厚＝20cm×20cm×1.0cm，网孔径4.0mm，每个填料网装入200g铁碳颗粒。每块浮床板配备2个填料网，分别固定在浮床板左右两侧的电极网与植物固定篮之间，以吸附通过电场作用富集到电极网附近的高浓度氮磷离子。
7、本发明技术方案带来的有益技术效果：
8、相对于普通生态浮床，本发明的电辅助生态浮床增加了根区水体氮磷富集功能，不仅使浮床植物获得良好生长所必需的氮磷营养，而且能加速低氮磷湖泊水体氮磷的去除，从而降低整个湖泊的水体氮磷浓度、减缓湖泊的富营养化进程。此外，该电辅助浮床装置制备简单，投入少，易管理，使用方便，可根据湖泊面积和水体氮磷水平增减电辅助生态浮床数量。
1.一种能降低低氮磷湖泊水体氮磷浓度的电辅助生态浮床装置，其特征在于：由三个单元组成，即生态浮床单元、电辅助单元、填料单元；生态浮床单元包括浮床板、镂空植物固定篮、浮床植物；电辅助单元包括太阳能板、电极网、蓄电池和控制器；填料单元包括填料和填料网；生态浮床由20块浮床板组成，每块浮床板左右两端各嵌入一个镂空植物固定篮，植物根系穿过固定篮进入水体；在每块浮床板左右两端各固定一片电极网，紧挨电极网内侧再各固定一个装有氮磷吸附填料的填料网，从而获得两端均固定有电极网和填料网的的浮床板；将所有浮床板逐块连接起来，并于浮床框相连，再在浮床框上安装电辅助单元，连通电路得到电辅助生态浮床。
2.根据权利要求1所述的一种能降低低氮磷湖泊水体氮磷浓度的电辅助生态浮床装置制作方法，其特征在于：浮床框为直径5cm的中空不锈钢管，位于电辅助生态浮床外围，用于加固生态浮床和支撑电辅助单元；生态浮床由20块长×宽×厚＝30cm×20cm×5cm的pvc浮床板组成，每块浮床板沿长度方向左右两端各嵌入一个直径10cm、高12cm的镂空植物固定篮，用于固定浮床植物。
3.根据权利要求1所述的一种能降低低氮磷湖泊水体氮磷浓度的电辅助生态浮床装置制作方法，其特征在于：浮床植物为美人蕉、旱伞草、香蒲或菖蒲中的一种或多种，植物高度30～40cm；根据湖泊面积选择电辅助生态浮床的个数，电辅助生态浮床覆盖度控制在20％～40％。
4.根据权利要求1所述的一种能降低低氮磷湖泊水体氮磷浓度的电辅助生态浮床装置制作方法，其特征在于：可旋转太阳能板为20w/20v，蓄电池为20ah/20v，电极网为20cm×20cm镍质网，电场电压为1.0～2.0v/cm，通电时间为每天上下午各1.0～2.0h即2.0～4.0h/d。
5.根据权利要求1所述的一种能降低低氮磷湖泊水体氮磷浓度的电辅助生态浮床装置制作方法，其特征在于：氮磷吸附材料为铁碳颗粒，直径5～8mm，每个填料网装入200g铁碳颗粒。
6.应用如权利要求1所述的一种能降低低氮磷湖泊水体氮磷浓度的电辅助生态浮床装置的方法，其特征在于：所述低氮磷湖泊水体指总氮浓度<2.0mg/l、总磷浓度<0.5mg/l的浅水型湖泊水体；放入电辅助生态浮床，打开电辅助单元的控制系统，设定场电压与通电时间，场电压为1.0～2.0v/cm，通电时间为每天上下午各1.0～2.0h即2.0～4.0h/d；生态浮床覆盖度控制在20％～40％，运行7～14d。
