CN105198093A - 人工净水草 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种人工净水草，包括固定袋和与所述固定袋连接的条状载体；所述固定袋内填装有多孔介质载体；所述条状载体包括漂浮层和复合在所述漂浮层上的附着层。本发明有效地解决了传统技术存在的问题。通过为微生物提供适宜的环境条件，恢复水体的生态系统，提高水体的自净能力，从而使污染物得到降解。由于其在技术、成本、效率、生态性能等方面的优势，人工净水草必将在水环境保护、水体生态修复、以及生物膜法水处理等领域迅速获得推广。

Description

人工净水草

技术领域

本发明涉及一种水处理材料，具体是一种人工净水草。

背景技术

水资源是基础自然资源，是生态环境的控制性因素之一，同时又是战略性资源，是一个国家综合国力的有机组成部分，随着我国经济建设的高速发展，人口不断增加，特别是城市人口急剧膨胀，全国的污废水排放量快速增长，但水资源保护措施相对滞后，使水环境受到了严重的污染。目前，我国水资源问题十分突出，尤其是水资源短缺、水生态退化和水环境污染等已经成为我国社会经济发展的主要制约因素。

我国水环境问题主要表现在三个方面：其一，主要污染物排放量大，远远超过水体的自净能力，使水环境质量恶化。目前，我国城市污水排放量迅速增加，近年来，全国年增排水量高达24亿m³，并以每年5.2％的速度增长，而城市污水处理达标排放率不足12％，未经处理而直接排入自然水体的高达80％；工业废水达标不到50％，治理率不到70％。大量的工业和生活污水未经处理直接排入水中、农业生产中化肥和农药大量使用等，引起大面积水体污染，造成水环境恶化，严重破坏了水环境的生态平衡，已经产生了相当严重的后果。其二，生物多样性严重受损，为改善城市河流污染造成的环境问题所进行的一系列河道综合整治工作，包括河道清淤工程、引水防洪工程等等。河道整治项目引起河道流量及流量过程的变化和输送泥沙质及量的变化，许多生物生息地环境改变甚至消失。其三，河流形态多样性遭到破坏，河道的渠道化和裁弯取直工程彻底改变了河流蜿蜒型的基本形态，急流、缓流、弯道及浅滩相间的格局消失，而横断面上的几何规范化，也改变了深潭、浅滩交错的形式，水域生态系统的结构与功能随之发生变化，特别是生物群落的多样性降低及引起生态退化。

通常水体治理采用包括截污、清淤和生态建设等方法。由于对污染源的拦截很难做到百分之百，往往使整治好的河道又会重新被污染，而产生治理后水体污染又重现的问题；水体的清淤过程中也存在着水体底泥清掏外运极其困难，且有脱水、运输时的二次污染，在市区选择合适的淤泥堆场难度大等问题；人工湿地和生物浮床等水体的生态建设的应用又受到效率低、受季节影响和占地面积大等方面的问题。

发明内容

本发明提出一种人工净水草，以解决现有技术存在的水体中净水微生物生长载体不够，治理后水体污染又重现，水体底泥清掏外运困难，脱水、运输时的二次污染，以及人工湿地和生物浮床等水体的生态建设的应用又受到效率低、受季节影响和占地面积限制的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种人工净水草，包括固定袋和与所述固定袋连接的条状载体；所述固定袋内填装有多孔介质载体；所述条状载体包括漂浮层和复合在所述漂浮层上的附着层。

进一步地，所述漂浮层为泡沫层。

进一步地，所述附着层为多孔高分子复合材料层。

进一步地，所述固定袋设有对应的栓连结构。

进一步地，所述附着层复合在所述漂浮层的两侧。

本发明在应用时将其固定在水中，草形的条状载体漂浮在水中。经过人工曝气或跌水后富含氧的水流经人工净水草时，其净化污水的结构主要包括两个部分：其一，条状载体三维的结构特点使污水、空气和微生物膜得到充分掺混、接触和交换，同时巨大的比表面积和高的孔隙率将水中的有机污染物、溶解氧以及微生物富集在其表面上，为微生物的生理活动创造出非常适宜的环境条件，使污染物得到迅速的降解；其二，填装有多孔介质载体的固定袋可依靠其本身的重力将人工净水草固定在水体中，由具有空间网格结构的高分子材料制成的固定袋可将悬浮物等杂质拦截在外，避免了内部多孔介质载体堵塞。同时可根据水质的不同及相关要求，固定袋内部可填装不同作用及特性的多孔介质载体填料，多孔介质载体强烈的吸附性能、离子交换性能、催化性能等性能可将大量的微生物、污染物吸附在其表面上，可去除水中的浊度、色度、异味、有害的重金属及有机污染物。

使用一段时间后，本发明的吸附作用会逐渐减弱，而其巨大的比表面积为大量的微生物提供生长空间，同时高的孔隙率使污水、空气和微生物膜得到充分混合、接触，利用微生物去除污染物质的作用明显增强，最终将污染物质迅速分解。

当水流经人工净水草时，由于人工净水草固定袋的独特设计，固定袋会随着水流方向及水位的变化而发生形状及容积的变化，可以将固定袋内部的水吸进或压出，加强固定袋内外部水流的交换，使水中污染物与内部多孔介质载体充分掺混与接触，提升水处理能力与效果。

本发明的有益效果为：

1、微生物膜生成、固着性能良好，废水与微生物膜接触效率高。

在多孔介质载体中引入大量活性和强极性基因，如氨基、轻基和环氧基等，通过分子间的共价键、离子键等作用力，将大量的有益菌和酶制剂牢牢固定在载体上，同时利用多孔介质载体填料的强烈吸附性能将微生物吸附和固定在填料上，实现真正的固定化。构建适合不同微生物群落生长繁殖的三维复合结构，数百倍地放大废水与微生物膜的接触作用；载体中大孔与微孔相结合，气、液、固三相在孔隙中进行高效传质，好氧、兼氧和厌氧状态同时存在，提高处理效率。

2、比表面积大，孔隙率高。

多孔介质载体填料为微生物提供了最佳的生长环境，高浓度的微生物量使处理设施的溶剂负荷增大，不仅减少了处理设施的占地面积，而且停留时间变短，基建投资减少；填料的巨大的比表面积上生长着各种碳化菌、氨化菌和硝化菌组成的高活性微生物膜，具有优良的氧化降解和吸附水中污染物的功能。

3、随水流方向及水位的变化，加强水质交换，提升处理效果。

人工净水草的固定袋随着水流方向及水位的变化而发生形状及容积的变化，可以将固定袋内部的水吸进或压出，加强固定袋内外部水流的交换，使水中污染物与内部填料充分掺混与接触，提升水处理能力与效果。

4、化学及生物学的稳定性强，不溶出有毒有害物质，不造成二次污染。

人工净水草为高分子材料制成，具有耐腐蚀、耐生物作用、耐光照、耐低温和耐老化等性能，使用寿命可达10年；化学及生物学的稳定性强，在长期的浸泡和微生物膜的侵蚀下，不会溶出有毒有害物质，不造成二次污染。

5、有利于脱氮、抑制藻类生长。

由于生长在多孔介质载体填料上的微生物膜中好氧、厌氧和兼氧菌同时存在，具有很好的脱氮效果。经过处理后的水，氨氮含量可以稳定的保持在较低水平，可以有效地抑制藻类生长。

6、外形美观，赏心悦目。

人工净水草颜色可灵活设置，外形美观。在水体治理中，该净水草、清水和蓝天将组成一幅美丽的图画。

本发明有效地解决了传统技术存在的问题。通过为微生物提供适宜的环境条件，恢复水体的生态系统，提高水体的自净能力，从而使污染物得到降解。由于其在技术、成本、效率、生态性能等方面的优势，人工净水草必将在水环境保护、水体生态修复、以及生物膜法水处理等领域迅速获得推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是图1的A-A向剖视示意图；

图3是图2中B处的放大示意图；

图4是本发明的应用状态示意图。

图中：

1、条状载体；2、固定袋；3、多孔介质载体；4、漂浮层；5、附着层；6、栓连结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，本实施例中人工净水草，包括固定袋2和与固定袋2连接的条状载体1，固定袋2由空间网格结构的材料制成；固定袋2内填装多孔介质载体3；条状载体1包括漂浮层4和复合在漂浮层4上的附着层5。条状载体1形似水草，与固定袋2及多孔介质载体3可吸附并固定水体中的微生物，如炭化菌、氨化菌、硝化菌等，形成微生物膜。

本实施例中的多孔介质载体3是具有净化功能的填料。

漂浮层4为泡沫层，也可采用其他轻质材料制成，能保证条状载体1在水中漂浮即可。

附着层5为多孔高分子复合材料层。附着层5复合在漂浮层4的两侧。

固定袋2设有对应的栓连结构6，可以对接在一起使本发明形成环形体，在水中构成一簇簇的新形式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种人工净水草，其特征在于：包括固定袋和与所述固定袋连接的条状载体；

所述固定袋内填装有多孔介质载体；

所述条状载体包括漂浮层和复合在所述漂浮层上的附着层。

2.如权利要求1所述的一种人工净水草，其特征在于：所述漂浮层为泡沫层。

3.如权利要求1所述的一种人工净水草，其特征在于：所述附着层为多孔高分子复合材料层。

4.如权利要求1-3任意一项所述的一种人工净水草，其特征在于：所述固定袋设有对应的栓连结构。

5.如权利要求4所述的一种人工净水草，其特征在于：所述附着层复合在所述漂浮层的两侧。