專利名稱：三層結(jié)構(gòu)的人工凈水草的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水處理材料，具體是一種三層結(jié)構(gòu)的人工凈水草，主要用于固定在需要凈化處理的污水水體內(nèi)，形似水草一樣，對(duì)水進(jìn)行凈化處理?？梢詮V泛地應(yīng)用在內(nèi)陸河流、城市河段、湖泊、生活污水、工業(yè)廢水等范圍的水處理場(chǎng)所。
背景技術(shù)：
我國(guó)是世界上水資源貧乏的國(guó)家之一，人均擁有水量?jī)H有世界平均水平的四分之一。同時(shí)又是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，正處在經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)的時(shí)期，城市數(shù)量迅速增加，城市規(guī)模日益擴(kuò)大，但水資源保護(hù)措施相對(duì)滯后，使水環(huán)境受到了嚴(yán)重的污染。目前，我國(guó)水環(huán)境問(wèn)題主要表現(xiàn)在三個(gè)方面其一，主要污染物排放量大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)水體的自凈能力，使水環(huán)境質(zhì)量惡化。目前，我國(guó)年排放生活污水近2000萬(wàn)噸，未經(jīng)處理而直接排入自然水體的高達(dá)80％；工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)率不到50％，治理率不到70％。大量的未經(jīng)處理的城市污水排入受納水體，嚴(yán)重破壞了水環(huán)境的生態(tài)平衡，已經(jīng)產(chǎn)生了相當(dāng)嚴(yán)重的后果。其二，生物多樣性嚴(yán)重受損，河道整治項(xiàng)目引起流量及流量過(guò)程的變化和輸送泥沙質(zhì)及量的變化，許多生物生息地環(huán)境改變甚至消失。其三，河流形態(tài)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(tài)，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(guī)范化，也改變了深潭、淺灘交錯(cuò)的形式，水域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能隨之發(fā)生變化，特別是生物群落的多樣性降低及引起生態(tài)退化。
通常水體治理采用包括截污、清淤、生態(tài)建設(shè)等方法。由于對(duì)污染源的攔截很難作到百分之百，往往使整治好的河道又會(huì)重新被污染，而產(chǎn)生治理后水體污染又重現(xiàn)的問(wèn)題；水體的清淤過(guò)程中也存在著水體底泥清掏外運(yùn)極其困難，且有脫水、運(yùn)輸時(shí)的二次污染，在市區(qū)選擇合適的淤泥堆場(chǎng)難度大等問(wèn)題；人工濕地和生物浮床等水體的生態(tài)建設(shè)的應(yīng)用又受到效率低和占地面積大等方面的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是提供一種三層結(jié)構(gòu)的人工凈水草，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的水體中凈水微生物生長(zhǎng)載體不夠，治理后水體污染又重現(xiàn)，水體底泥清掏外運(yùn)困難、脫水、運(yùn)輸時(shí)的二次污染，以及人工濕地和生物浮床等水體的生態(tài)建設(shè)的應(yīng)用又受到效率低和占地面積限制的問(wèn)題。
本實(shí)用新型的技術(shù)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(wǎng)格結(jié)構(gòu)的高分子材料制成，在該載體上可生長(zhǎng)固定微生物膜，所述的載體由漂浮層和復(fù)合在其兩側(cè)的附著層構(gòu)成。
所述的高分子材料包括改性聚氨酯或其他泡沫材料制成，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(dá)到80％以上，比表面積達(dá)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制成，所述的附著層由尼龍、滌綸、錦綸、氨綸等纖維材料制成。
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(shè)有對(duì)應(yīng)的搭扣。
本實(shí)用新型在應(yīng)用時(shí)將其固定邊固定在水中，草形的條狀載體漂浮在水中。經(jīng)過(guò)人工曝氣或跌水后富含氧的水流經(jīng)人工凈水草時(shí)，其三維的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使污水、空氣和生物膜得到充分摻混接觸交換，同時(shí)巨大的比表面積和高的空隙率將水中的有機(jī)污染物、溶解氧以及微生物富集在其表面上，為微生物的生理活動(dòng)創(chuàng)造出非常適宜的環(huán)境條件，使污染物得到迅速的降解。本實(shí)用新型有效的解決了傳統(tǒng)技術(shù)存在的問(wèn)題。通過(guò)為微生物提供適宜的環(huán)境條件，恢復(fù)水體的生態(tài)系統(tǒng)，提高水體的自凈能力，從而使污染物得到降解。由于其在技術(shù)、成本、效率、生態(tài)性能方面的優(yōu)勢(shì)，人工凈水草必將在水環(huán)境保護(hù)、水體生態(tài)修復(fù)、以及生物膜法水處理等領(lǐng)域迅速獲得推廣。


圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)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(shí)用新型的應(yīng)用狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1～圖4，本實(shí)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(wǎng)格結(jié)構(gòu)的高分子材料制成，在該載體上固定有微生物膜。固定邊2為雙層閉合結(jié)構(gòu)3，其內(nèi)可以穿過(guò)固定繩索或固定桿。
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(dá)到80％以上，比表面積達(dá)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(shè)有對(duì)應(yīng)的搭扣4和5，可以對(duì)接在一起使本實(shí)用新型形成環(huán)形體，在水中構(gòu)成一簇簇的新形式。
所述的載體由漂浮層13和復(fù)合在其兩側(cè)的附著層11、12構(gòu)成。
所述的漂浮層13由改性聚氨酯海綿體制成，所述的附著層11和12由尼龍纖維材料制成。其中一層11是由改性聚氨酯(或其他泡沫材料)制成的海綿體，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)制成，主要用于附著微生物膜。這種雙層結(jié)構(gòu)可以成分利用不同材料、不同結(jié)構(gòu)的不同性能，即漂浮的性能和附著和生長(zhǎng)微生物膜的特性。當(dāng)然，本實(shí)用新型的載體1也可采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)制作，同樣屬于本專利保護(hù)的范圍。三層結(jié)構(gòu)的人工草增加了附著微生物膜的能力和面積，并具有兩側(cè)對(duì)稱的形態(tài)，既提高了本身的水處理能力，又增加了應(yīng)用時(shí)的美感。
本實(shí)用新型的載體1是一種具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子材料，通過(guò)分子設(shè)計(jì)，在載體中引入大量活性和強(qiáng)極性基因，將大量的有益菌和酶制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(shí)用新型人工凈化水草進(jìn)行水污染和水環(huán)境治理的工藝過(guò)程如下通過(guò)人工曝氣、跌水等方式提供污染物降解所需要的氧，富含氧的水流經(jīng)人工凈水草時(shí)，其三維的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使污水、空氣和生物膜得到充分摻混接觸交換，同時(shí)巨大的比表面積和高的空隙率將水中的有機(jī)污染物、溶解氧以及微生物富集在其表面上，為微生物的生理活動(dòng)創(chuàng)造出非常適宜的環(huán)境條件，使污染物得到迅速的降解。
由于本實(shí)用新型載體1在固定微生物膜后的密度小于水的密度，所以在水中呈懸浮狀態(tài)。在應(yīng)用時(shí)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(jiàn)圖4)，不會(huì)影響河道、湖泊的行洪或泄洪。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作機(jī)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(guò)分子設(shè)計(jì)，在載體中引入大量活性和強(qiáng)極性基因，如氨基、羥基和環(huán)氧基等，通過(guò)分子間的共價(jià)鍵、離子鍵等作用力，將大量的有益菌和酶制劑牢牢固定在載體上，實(shí)現(xiàn)真正的固定化。構(gòu)建適合不同微生物群落生長(zhǎng)繁殖的三維復(fù)合結(jié)構(gòu)等技術(shù)手段，數(shù)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(jié)合，氣、液、固三相在空隙中進(jìn)行高效傳質(zhì)，好氧、兼氧和厭氧狀態(tài)同時(shí)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(zhǎng)環(huán)境，因此生物量大，高濃度的微生物量，使處理設(shè)施的溶劑負(fù)荷增大，不僅減少了處理設(shè)施的占地面積，而且停留時(shí)間變短，基建投資減少；填料的巨大的比表面積其上生長(zhǎng)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(yōu)良的氧化降解和吸附水中污染物的功能。
3、化學(xué)及生物學(xué)的穩(wěn)定性強(qiáng)，不溶出有毒有害物質(zhì)，不造成二次污染。
人工凈水草為改型聚氨酯及尼龍纖維材料制成，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(dá)10年；化學(xué)及生物學(xué)的穩(wěn)定性強(qiáng)，在長(zhǎng)期的浸泡和生物膜的侵蝕下，不會(huì)溶出有毒有害物質(zhì)，不造成二次污染。
4、有利于脫氮、抑制藻類生長(zhǎng)。
由于生長(zhǎng)在填料上的生物膜中好氧、厭氧和兼氧菌同時(shí)存在，具有很好的脫氮效果，經(jīng)過(guò)處理后的水氨氮含量可以穩(wěn)定的保持在較低水平，可以有效地抑制藻類生長(zhǎng)。
5、外形美觀，賞心悅目。
人工凈水草顏色可靈活設(shè)置，外形美觀。在水體治理中，該凈水草、清水和藍(lán)天將組成一幅美麗的圖畫(huà)。
權(quán)利要求1.一種三層結(jié)構(gòu)的人工凈水草，其特征在于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(wǎng)格結(jié)構(gòu)的高分子材料制成，在該載體上可生長(zhǎng)固定微生物膜，所述的載體由漂浮層和復(fù)合在其兩側(cè)的附著層構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三層結(jié)構(gòu)的人工凈水草，其特征在于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(dá)到80％以上，比表面積達(dá)10000平方米/立方米以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三層結(jié)構(gòu)的人工凈水草，其特征在于所述的漂浮層由改性聚氨酯海綿體或其他泡沫材料制成，所述的附著層由尼龍、滌綸、錦綸、氨綸等纖維材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三層結(jié)構(gòu)的人工凈水草，其特征在于所述的微生物膜由炭化菌、氨化菌和硝化菌組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的三層結(jié)構(gòu)的人工凈水草，其特征在于在所述的固定邊的兩端設(shè)有對(duì)應(yīng)的搭扣。
專利摘要一種三層結(jié)構(gòu)的人工凈水草，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(wǎng)格結(jié)構(gòu)的高分子材料制成，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(shí)用新型在應(yīng)用時(shí)將其固定邊在水中，草形的條狀載體漂浮在水中。經(jīng)過(guò)人工曝氣、跌水后富含氧的水流經(jīng)人工凈水草時(shí)，其三維的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使污水、空氣和生物膜得到充分摻混接觸交換，同時(shí)巨大的比表面積和高的空隙率將水中的有機(jī)污染物、溶解氧以及微生物富集在其表面上，為微生物的生理活動(dòng)創(chuàng)造出非常適宜的環(huán)境條件，使污染物得到迅速的降解。
文檔編號(hào)C02F3/10GK2825627SQ20052011250
公開(kāi)日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2005年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者朱向宏 申請(qǐng)人:朱向宏