三層結構的人工淨水草的製作方法
2023-05-10 20:49:31
專利名稱：三層結構的人工淨水草的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水處理材料，具體是一種三層結構的人工淨水草，主要用於固定在需要淨化處理的汙水水體內，形似水草一樣，對水進行淨化處理。可以廣泛地應用在內陸河流、城市河段、湖泊、生活汙水、工業廢水等範圍的水處理場所。
背景技術：
我國是世界上水資源貧乏的國家之一，人均擁有水量僅有世界平均水平的四分之一。同時又是一個發展中國家，正處在經濟高速增長的時期，城市數量迅速增加，城市規模日益擴大，但水資源保護措施相對滯後，使水環境受到了嚴重的汙染。目前，我國水環境問題主要表現在三個方面其一，主要汙染物排放量大，遠遠超過水體的自淨能力，使水環境質量惡化。目前，我國年排放生活汙水近2000萬噸，未經處理而直接排入自然水體的高達80％；工業廢水達標率不到50％，治理率不到70％。大量的未經處理的城市汙水排入受納水體，嚴重破壞了水環境的生態平衡，已經產生了相當嚴重的後果。其二，生物多樣性嚴重受損，河道整治項目引起流量及流量過程的變化和輸送泥沙質及量的變化，許多生物生息地環境改變甚至消失。其三，河流形態多樣性遭到破壞，河道的渠道化和裁彎取直工程徹底改變了河流蜿蜒型的基本形態，急流、緩流、彎道及淺灘相間的格局消失，而橫斷面上的幾何規範化，也改變了深潭、淺灘交錯的形式，水域生態系統的結構與功能隨之發生變化，特別是生物群落的多樣性降低及引起生態退化。
通常水體治理採用包括截汙、清淤、生態建設等方法。由於對汙染源的攔截很難作到百分之百，往往使整治好的河道又會重新被汙染，而產生治理後水體汙染又重現的問題；水體的清淤過程中也存在著水體底泥清掏外運極其困難，且有脫水、運輸時的二次汙染，在市區選擇合適的淤泥堆場難度大等問題；人工溼地和生物浮床等水體的生態建設的應用又受到效率低和佔地面積大等方面的問題。
發明內容
本實用新型的目的就是提供一種三層結構的人工淨水草，以解決現有技術存在的水體中淨水微生物生長載體不夠，治理後水體汙染又重現，水體底泥清掏外運困難、脫水、運輸時的二次汙染，以及人工溼地和生物浮床等水體的生態建設的應用又受到效率低和佔地面積限制的問題。
本實用新型的技術方案是包括固定邊和與其連接的草形的條狀載體，該載體由空間網格結構的高分子材料製成，在該載體上可生長固定微生物膜，所述的載體由漂浮層和複合在其兩側的附著層構成。
所述的高分子材料包括改性聚氨酯或其他泡沫材料製成，所述的附著層由尼龍、滌綸、錦綸、氨綸等纖維材料，其空隙率達到80％以上，比表面積達10000平方米/立方米以上。
所述的漂浮層由改性聚氨酯海綿體或其他泡沫材料製成，所述的附著層由尼龍、滌綸、錦綸、氨綸等纖維材料製成。
所述的微生物膜由炭化菌、氨化菌和硝化菌等組成。
在所述的固定邊的兩端設有對應的搭扣。
本實用新型在應用時將其固定邊固定在水中，草形的條狀載體漂浮在水中。經過人工曝氣或跌水後富含氧的水流經人工淨水草時，其三維的結構特點使汙水、空氣和生物膜得到充分摻混接觸交換，同時巨大的比表面積和高的空隙率將水中的有機汙染物、溶解氧以及微生物富集在其表面上，為微生物的生理活動創造出非常適宜的環境條件，使汙染物得到迅速的降解。本實用新型有效的解決了傳統技術存在的問題。通過為微生物提供適宜的環境條件，恢復水體的生態系統，提高水體的自淨能力，從而使汙染物得到降解。由於其在技術、成本、效率、生態性能方面的優勢，人工淨水草必將在水環境保護、水體生態修復、以及生物膜法水處理等領域迅速獲得推廣。
圖1是本實用新型的總體結構示意圖；
圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是圖1中B處的放大圖；圖4是本實用新型的應用狀態示意圖。
具體實施方式
參見圖1～圖4，本實用新型包括固定邊2和與其連接的草形的條狀載體1，該載體1由空間網格結構的高分子材料製成，在該載體上固定有微生物膜。固定邊2為雙層閉合結構3，其內可以穿過固定繩索或固定杆。
所述的高分子材料包括改性聚氨酯或其他泡沫材料及尼龍、滌綸、錦綸、氨綸等纖維材料，其空隙率達到80％以上，比表面積達10000平方米/立方米以上。
所述的微生物膜由炭化菌、氨化菌和硝化菌等組成。
在所述的固定邊的兩端設有對應的搭扣4和5，可以對接在一起使本實用新型形成環形體，在水中構成一簇簇的新形式。
所述的載體由漂浮層13和複合在其兩側的附著層11、12構成。
所述的漂浮層13由改性聚氨酯海綿體製成，所述的附著層11和12由尼龍纖維材料製成。其中一層11是由改性聚氨酯(或其他泡沫材料)製成的海綿體，主要起漂浮的作用；另一層12由尼龍纖維材料(或滌綸、錦綸、氨綸等纖維體)製成，主要用於附著微生物膜。這種雙層結構可以成分利用不同材料、不同結構的不同性能，即漂浮的性能和附著和生長微生物膜的特性。當然，本實用新型的載體1也可採用其它具有近似功能和特性的材料(如尼龍、滌綸、錦綸氨綸纖維等材料)製作，同樣屬於本專利保護的範圍。三層結構的人工草增加了附著微生物膜的能力和面積，並具有兩側對稱的形態，既提高了本身的水處理能力，又增加了應用時的美感。
本實用新型的載體1是一種具有空間網狀結構的高分子材料，通過分子設計，在載體中引入大量活性和強極性基因，將大量的有益菌和酶製劑牢牢固定在載體上，成為微生物的固定化的載體。
利用本實用新型人工淨化水草進行水汙染和水環境治理的工藝過程如下通過人工曝氣、跌水等方式提供汙染物降解所需要的氧，富含氧的水流經人工淨水草時，其三維的結構特點使汙水、空氣和生物膜得到充分摻混接觸交換，同時巨大的比表面積和高的空隙率將水中的有機汙染物、溶解氧以及微生物富集在其表面上，為微生物的生理活動創造出非常適宜的環境條件，使汙染物得到迅速的降解。
由於本實用新型載體1在固定微生物膜後的密度小於水的密度，所以在水中呈懸浮狀態。在應用時只需將固定邊2固定，載體1就像水草一樣在水中搖擺(參見圖4)，不會影響河道、湖泊的行洪或洩洪。
本實用新型的結構特點和工作機理1、生物膜生成、固著性能良好，廢水與生物膜接觸效率高。
通過分子設計，在載體中引入大量活性和強極性基因，如氨基、羥基和環氧基等，通過分子間的共價鍵、離子鍵等作用力，將大量的有益菌和酶製劑牢牢固定在載體上，實現真正的固定化。構建適合不同微生物群落生長繁殖的三維複合結構等技術手段，數百倍地放大廢水與生物膜的接觸作用；載體中大孔與微孔相結合，氣、液、固三相在空隙中進行高效傳質，好氧、兼氧和厭氧狀態同時存在，提高處理效率。
2、比表面積大，空隙率高。
多空的填料為微生物提供了最佳的生長環境，因此生物量大，高濃度的微生物量，使處理設施的溶劑負荷增大，不僅減少了處理設施的佔地面積，而且停留時間變短，基建投資減少；填料的巨大的比表面積其上生長著各種碳化菌、氨化菌和硝化菌組成的高活性生物膜，具有優良的氧化降解和吸附水中汙染物的功能。
3、化學及生物學的穩定性強，不溶出有毒有害物質，不造成二次汙染。
人工淨水草為改型聚氨酯及尼龍纖維材料製成，具有耐腐蝕、耐生物作用、耐光照，耐低溫，耐老化等性能，使用壽命可達10年；化學及生物學的穩定性強，在長期的浸泡和生物膜的侵蝕下，不會溶出有毒有害物質，不造成二次汙染。
4、有利於脫氮、抑制藻類生長。
由於生長在填料上的生物膜中好氧、厭氧和兼氧菌同時存在，具有很好的脫氮效果，經過處理後的水氨氮含量可以穩定的保持在較低水平，可以有效地抑制藻類生長。
5、外形美觀，賞心悅目。
人工淨水草顏色可靈活設置，外形美觀。在水體治理中，該淨水草、清水和藍天將組成一幅美麗的圖畫。
權利要求1.一種三層結構的人工淨水草，其特徵在於包括固定邊和與其連接的草形的條狀載體，該載體由空間網格結構的高分子材料製成，在該載體上可生長固定微生物膜，所述的載體由漂浮層和複合在其兩側的附著層構成。
2.根據權利要求1所述的三層結構的人工淨水草，其特徵在於所述的高分子材料包括改性聚氨酯或其他泡沫材料和尼龍、滌綸、錦綸、氨綸纖維材料，其空隙率達到80％以上，比表面積達10000平方米/立方米以上。
3.根據權利要求2所述的三層結構的人工淨水草，其特徵在於所述的漂浮層由改性聚氨酯海綿體或其他泡沫材料製成，所述的附著層由尼龍、滌綸、錦綸、氨綸等纖維材料製成。
4.根據權利要求1所述的三層結構的人工淨水草，其特徵在於所述的微生物膜由炭化菌、氨化菌和硝化菌組成。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的三層結構的人工淨水草，其特徵在於在所述的固定邊的兩端設有對應的搭扣。
專利摘要一種三層結構的人工淨水草，包括固定邊和與其連接的草形的條狀載體，該載體由空間網格結構的高分子材料製成，在該載體上固定有微生物膜。所述的高分子材料包括改性聚氨酯或其他泡沫材料及尼龍、滌綸、錦綸、氨綸等纖維材料。所述的微生物膜由炭化菌、氨化菌和硝化菌等組成。本實用新型在應用時將其固定邊在水中，草形的條狀載體漂浮在水中。經過人工曝氣、跌水後富含氧的水流經人工淨水草時，其三維的結構特點使汙水、空氣和生物膜得到充分摻混接觸交換，同時巨大的比表面積和高的空隙率將水中的有機汙染物、溶解氧以及微生物富集在其表面上，為微生物的生理活動創造出非常適宜的環境條件，使汙染物得到迅速的降解。
文檔編號C02F3/10GK2825627SQ20052011250
公開日2006年10月11日 申請日期2005年6月30日 優先權日2005年6月30日
發明者朱向宏 申請人:朱向宏