CN104229981B - 碳纤维水修复生态系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种碳纤维水修复生态系统，包括纤维绳和安装在纤维绳上的若干六角环，所述六角环沿纤维绳的长度方向依次间隔布置，所述六角环上设置有碳纤维生态草，所述碳纤维生态草的表面具有若干孔，所述碳纤维生态草的表面涂覆有水溶性上浆剂。能有效去除废水的颜色、气味、油份、酚等，同时还可去除难降解物质，稳定性高、质轻、机械强度大和寿命长，且安装维修方便。

Description

碳纤维水修复生态系统
技术领域
本发明涉及一种碳纤维水修复生态系统。
背景技术
随着经济社会的快速发展，水资源的日益匮乏与水污染的不断加剧已成为制约我国社会经济可持续发展的重大“瓶颈”问题。而传统的物理化学治理方法不能从根本上解决问题，还有可能造成二次污染和生态系统的破坏，因此采用符合水体生态系统规律的生态修复技术、生物修复技术以及多种技术的复合是加强湖泊水资源保护和水华治理的主要技术和研究方向，特别是以生物修复为主的生态基技术已经成为国内外研究环境水体原位修复的热门研究领域。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种碳纤维水修复生态系统，能有效去除废水的颜色、气味、油份、酚等，同时还可去除难降解物质，稳定性高、质轻、机械强度大和寿命长，且安装维修方便。
为解决上述现有的技术问题，本发明采用如下方案：碳纤维水修复生态系统，包括纤维绳和安装在纤维绳上的若干六角环，所述六角环沿纤维绳的长度方向依次间隔布置，所述六角环上设置有碳纤维生态草，所述碳纤维生态草的表面具有若干孔，所述碳纤维生态草的表面涂覆有水溶性上浆剂。
作为优选，所述六角环由上下两片环体扣合而成，其中一个环体朝向另一个环体的一面设有若干卡柱，另一个环体朝向设有卡柱的环体的一面设有与卡柱一一对应的卡孔，上下两片环体之间通过卡柱伸入卡孔中实现二者的扣合，所述碳纤维生态草为带状结构，所述碳纤维生态草通过部分夹在上下两片环体之间实现设置在六角环上。
作为优选，每个环体包括由6根第一周向连接条围成的外六角环、由6根第二周向连接条围成的内六角环以及连接外六角环和内六角环的径向连接条组成，所述内六角环的中心设有用于使纤维绳穿过的穿孔部位，所述穿孔部位与内六角环之间通过若干径向连接条连接。
作为优选，所述六角环包括外环和内环，所述内环套设在纤维绳上，所述内环一侧设有螺纹孔，所述螺纹孔内安装有螺钉，所述螺钉端部伸入内环内并嵌入纤维绳中，所述内环通过螺钉与纤维绳固定连接，所述外环与内环卡扣连接，所述碳纤维生态草嵌设在外环上，所述外环具有缺口，所述纤维绳可从缺口处进入外环内。
作为优选，所述纤维绳张紧于支架上，所述纤维绳为n*m根且在支架上呈n*m矩阵阵列排布。
作为优选，所述六角环的外接圆直径为70mm。该直径下效果最佳。
作为优选，所述六角环上碳纤维生态草的含量为2g。
有益效果：
本发明采用上述技术方案提供的碳纤维水修复生态系统，能有效去除废水的颜色、气味、油份、酚等，同时还可去除难降解物质，稳定性高、质轻、机械强度大和寿命长，且安装维修方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为实施例二中六角环的结构示意图。
图3为实施例一中六角环的主视图；
图4为实施例一中六角环的左视图；
具体实施方式
实施例一：
如图1和2所示，碳纤维水修复生态系统，包括纤维绳1和安装在纤维绳1上的若干六角环2，六角环2沿纤维绳1的长度方向依次间隔布置，六角环2上设置有碳纤维生态草3，碳纤维生态草的表面具有若干微孔和多种活性含氧官能团，微孔的直径在0.5-2nm，活性含氧官能团对某些特殊的吸附质具有吸附能力、催化特性和氧化还原能力，碳纤维生态草的表面涂覆有水溶性上浆剂。纤维绳1张紧于支架4上，纤维绳1为n*m根且在支架4上呈n*m矩阵阵列排布。六角环2的外接圆直径为70mm。六角环2上碳纤维生态草3的含量为2g，碳纤维生态草3可以做成条状、带状、水草等形状。六角环2包括外环21和内环22，内环22套设在纤维绳1上，内环22一侧设有螺纹孔，螺纹孔内安装有螺钉221，螺钉221端部伸入内环22内并嵌入纤维绳1中，内环22通过螺钉221与纤维绳1固定连接，外环21与内环22卡扣连接，碳纤维生态草3嵌设在外环21上并均匀分布，外环21具有缺口211，纤维绳1可从缺口211处进入外环21内。
本实施例中，通过在普通碳纤维的基础上经过表面处理和改性后，在碳纤维表面生成微孔和多种活性含氧官能团后得到生物相容性碳纤维，表面能升高，与水的润湿性得到改善，接触角变小，表面呈现出优良的亲水性、生物兼容性和生物附着性，而且其比表面积大、孔径分布合理、吸附性和生物相容性高，除能起到强吸附作用外，还能使大量微生物在材料表面迅速附着并形成的生物膜，以降解水体中的有机污染物，再在碳纤维的表面涂覆有水溶性上浆剂，水溶性上浆剂分散性好，更容易吸附水生垃圾。具体效果如下：
1、比表面积高，吸附能力强，污水净化效果强。其有巨大的比表面积、丰富的微孔及多种官能团，因此具有更高的吸附性，能有效去除废水的颜色、气味、油份、酚等，同时还可去除难降解物质，尤其对氨氮具有很强的净化作用，氨氮去除率大于90％。
2、微生物挂膜快，不易受水流影响，生物相稳定。通过六角环和纤维绳间距固定，不易粉化，在震动条件下不会变松动或过分密实，在自然水体中，经太阳光照射后，碳纤维发出超微波，吸引微生物菌群并在其表面形成粘着性活性生物膜，这使得生物膜挂膜速度快。附着在生物膜上的微生物以有机污染物为能量来源，通过自身的新陈代谢作用降解水体中的有机污染物。碳纤维生态草抗酸碱、耐老化、耐生物降解、在水中不生锈、不发霉和不腐烂，因此生物膜上的生物相稳定。碳纤维生态草能吸引并保护小鱼等其他小生物，使其聚集在碳纤维生态草的周围，从而碳纤维生态草成为鱼类及其他高级水生动物的优良卵床与养育空间，使水体中的食物链、生物链修复以致完整。利用碳纤维生态草治理水环境，结合水生态构建技术构建水下森林，在提升水质的同时，给水生生物搭建栖息地，使以微生物、小虾小鱼、大鱼为基础的循环生态链逐步建立，从而水体成为真正有生命的活水。
3、单位用量少，价格实惠，经济优势显著。该碳纤维水修复生态系统处理静态水工程投资为200～300元/m3，处理动态为300～400元/m3，处理高浓度废水为500～600元/m3，低于国家发改委对于净化水处理工程持续投资600～900元/m3的标准，完全满足工程投资要求；此外，且运行成本只有每日曝气消耗电费和日常维护费用，运行成本低廉。
4、生物亲和性、相容性好，充氧效率高。微生物固定在碳纤维生态草填料上，使微生物的分解功能加强。碳纤维生态草对气泡有重复分割作用和阻挡作用，使废水中的溶解氧浓度提高，增强了微生物、有机物和溶解氧三者之间的转换。
5、稳定性高、质轻、机械强度大和寿命长，且安装维修方便。该碳纤维水修复生态系统具有很高的强度、抗酸、抗碱性强，耐氧化，不易老化等特点；坚固耐用，更换次数少，使用寿命长。
6、六角环的外环和内环采用卡扣式连接结构，外环上设置缺口，外环安装到纤维绳和从纤维绳脱离均比较方便，安装非常方便。
该碳纤维水修复生态系统可成为生物接触氧化法的生物载体，用于污水、废水处理工程，不仅可以用于处理生活污水、水产养殖废水及微污染水，而且适用于各种有机废水的处理，还可对含氯废水、制药厂废水、有机染料废水、进行处理，同时，对金属离子具有较好的吸附还原能力，可吸附水中的银、铂、汞、铁等多种栗子并能够将其还原。
实施例二：
与实施例一的不同之处在于，如图3和4所示，六角环由上下两片环体23扣合而成，其中一个环体23朝向另一个环体23的一面设有若干卡柱24，另一个环体23朝向设有卡柱24的环体23的一面设有与卡柱24一一对应的卡孔，上下两片环体23之间通过卡柱24伸入卡孔中实现二者的扣合，碳纤维生态草3为带状或水草状结构，碳纤维生态草3通过部分夹在上下两片环体23之间实现设置在六角环上。每个环体23包括由6根第一周向连接条231围成的外六角环、由6根第二周向连接条232围成的内六角环以及连接外六角环和内六角环的径向连接条233组成，所述内六角环的中心设有用于使纤维绳1穿过的穿孔部位234，所述穿孔部位与内六角环之间通过若干径向连接条233连接。

Claims (4)

1.碳纤维水修复生态系统，其特征在于：包括纤维绳(1)和安装在纤维绳(1)上的若干六角环(2)，所述六角环(2)沿纤维绳(1)的长度方向依次间隔布置，所述六角环(2)上设置有碳纤维生态草(3)，所述碳纤维生态草的表面具有若干孔，所述碳纤维生态草的表面涂覆有水溶性上浆剂，所述六角环(2)包括外环(21)和内环(22)，所述内环(22)套设在纤维绳(1)上，所述内环(22)一侧设有螺纹孔，所述螺纹孔内安装有螺钉(221)，所述螺钉(221)端部伸入内环(22)内并嵌入纤维绳(1)中，所述内环(22)通过螺钉(221)与纤维绳(1)固定连接，所述外环(21)与内环(22)卡扣连接，所述碳纤维生态草(3)嵌设在外环(21)上，所述外环(21)具有缺口(211)，所述纤维绳(1)可从缺口(211)处进入外环(21)内。
2.根据权利要求1所述的碳纤维水修复生态系统，其特征在于：所述纤维绳(1)张紧于支架(4)上，所述纤维绳(1)为n*m根且在支架(4)上呈n*m矩阵阵列排布。
3.根据权利要求1所述的碳纤维水修复生态系统，其特征在于：所述六角环(2)的外接圆直径为70mm。
4.根据权利要求1所述的碳纤维水修复生态系统，其特征在于：所述六角环(2)上碳纤维生态草(3)的含量为2g。
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