CN107640870B - 一种兼具城市河道净化与景观功能的一体化装置 - Google Patents

一种兼具城市河道净化与景观功能的一体化装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107640870B
CN107640870B CN201710937664.4A CN201710937664A CN107640870B CN 107640870 B CN107640870 B CN 107640870B CN 201710937664 A CN201710937664 A CN 201710937664A CN 107640870 B CN107640870 B CN 107640870B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lotus leaf
cylinder
artificial
water
woven fabric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710937664.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107640870A (zh
Inventor
潘峰
罗意清
朱书银
张毅琳
魏东洋
王爽
马丽娜
张伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan Normal University
Original Assignee
Henan Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan Normal University filed Critical Henan Normal University
Priority to CN201710937664.4A priority Critical patent/CN107640870B/zh
Publication of CN107640870A publication Critical patent/CN107640870A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107640870B publication Critical patent/CN107640870B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)

Abstract

本发明公开了一种兼具城市河道净化与景观功能的一体化装置，人造景观装置主体是由聚二甲基硅烷材料制成的人造荷叶，人造荷叶的正面喷涂有一层超疏水分子层，人造荷叶的侧面外周粘合有一圈聚乙烯材料喷涂有纳米TiO2薄层的薄膜，人造荷叶的背面粘合一层聚氨酯生物脱氮材料，人造荷叶中心部位的通孔与粘合于人造荷叶背面的透水无纺布圆筒贯通，透水无纺布圆筒上粘合有微生物生长填料筒，微生物生长填料筒下部的透水无纺布圆筒上粘合有与透水无纺布圆筒贯通的缓释药剂填料筒，透水无纺布圆筒的底部通过固定装置固定于河道的河岸上。本发明能够有效净化城市河道，材料廉价，组装简单并且后期投入少，装置运行期间无动力消耗。

Description

一种兼具城市河道净化与景观功能的一体化装置
技术领域
本发明属于城市河道环保装置技术领域，具体涉及一种兼具城市河道净化与景观功能的一体化装置。
背景技术
我国的城市河道普遍存在着污染现象，主要的污染物包括氮、磷、COD、氨氮等，由此各种水污染处理技术也就应运而生，其中原位净化处理技术在国内外河流水质净化中有着很广泛的应用，其是直接在河床中采取一些治污措施以实现就地治污，这样不仅能够节省开支还能够充分利用河流生态资源缓解河流污染状况。
使用传统的生态浮床净化水质存在结构复杂，造型不够美观，处理效果差和水上种植的水生植物可能会带来的随季节枯萎或者是在水面疯长覆盖水面自循环不足导致的水体缺氧、水体腥臭及富营养化等现象。
发明内容
本发明的目的是为了改善现有生态浮床存在的缺点而提供了一种造型美观、固定性好、利用率高、成本低廉且不用后期维护的兼具城市河道净化与景观功能的一体化装置。
本发明为实现上述目的采用如下技术方案，一种兼具城市河道净化与景观功能的一体化装置，其特征在于包括漂浮于水上的人造景观装置及设置于水下的微生物生长填料筒、透水无纺布圆筒、缓释药剂填料筒和固定装置，其中人造景观装置主体是由聚二甲基硅烷材料制成的人造荷叶，人造荷叶的正面喷涂有一层超疏水分子层，人造荷叶的侧面外周粘合有一圈聚乙烯材料喷涂有纳米TiO2薄层的薄膜，人造荷叶的背面粘合一层聚氨酯生物脱氮材料，人造荷叶的中心部位开有通孔，该通孔与粘合于人造荷叶背面的透水无纺布圆筒贯通，紧邻人造荷叶的透水无纺布圆筒上粘合有微生物生长填料筒，微生物生长填料筒下部的透水无纺布圆筒上粘合有与透水无纺布圆筒贯通的缓释药剂填料筒，透水无纺布圆筒的底部通过固定装置固定于河道的河岸上。
进一步优选，所述人造荷叶由8条龙骨拼接而成，每条龙骨均呈弧面向上凸起状，用于使水滴或雨滴裹挟污垢后顺势从荷叶表面流下，每条龙骨弧度最高顶点处开有贯通的直径为2mm的透气孔，用于排出水体释放的各种气体以避免人造荷叶底部气体存积而顶翻人造荷叶，人造荷叶中心部位的通孔用于投加缓释药剂并使缓释药剂沿透水无纺布圆筒顺利落入缓释药剂填料筒内。
进一步优选，所述超疏水分子层由高分子超疏水材料喷涂而成，该高分子超疏水材料为聚四氟乙烯、聚乙烯醇或聚苯乙烯中的一种或多种。
进一步优选，所述微生物生长填料筒是由PVC材料构成的中心贯通的多孔套筒状腔体，其内筒套设于透水无纺布圆筒上，外筒上设有开合门，外筒内部填设有细菌生长挂膜材料或/和人工高效菌株胶囊，该细菌生长挂膜材料为多孔陶瓷环或/和细菌生长室，其上附着生长的细菌能够有效分解水体中的污染物。
进一步优选，所述聚氨酯生物脱氮材料为密度小且比表面大的多孔海绵状疏松材料，用于附着生长多种微生物，人造荷叶背面水流速度较快使含氧量加高，用于为微生物提供有氧生长环境。
进一步优选，所述缓释药剂填料筒内填设有基于SiO2微孔骨架的覆聚乙烯醇缓释膜缓释化学去污药剂，其中SiO2微孔骨架的微孔结构增加了药物与水接触的比表面，同时达到了去污药剂缓释的目的，并且SiO2微孔骨架水中性能稳定能够重复循环利用。
进一步优选，所述固定装置由多条横贯河道两岸的平行钢丝绳索组成，透水无纺布圆筒的底部固定于钢丝绳索上，由于透水无纺布柔软而有弹性能够实现人造荷叶随水流摆动及随水位浮沉。
与传统水上污水处理装置相比，本发明的优点是水上采用人造景观，具有自清洁功能，既美观又避免了使用水生植物可能会带来的随季节枯萎或者是在水面疯长导致的水体被覆盖缺氧、富营养化现象。人造荷叶侧面的TiO2材料可在光催化下发生一系列去污的反应，人造荷叶背面的海绵状材料可以提供微生物生长空间，水下生物挂膜材料可以利用好氧菌与厌氧菌结合分解污染物，缓释化学药剂可根据河道污染类型进行调整，不用额外投入而且整个装置为无动力装置节约能源。整个装置能够有效净化城市河道，还原水质清澈，材料廉价，组装简单并且后期投入少，廉价且耐用，装置运行期间无动力消耗。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1、人造景观装置，101、人造荷叶，102、超疏水分子层，103、聚氨酯生物脱氮材料，104、透气孔，2、微生物生长填料筒，3、透水无纺布圆筒，4、缓释药剂填料筒，5、固定装置。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容作进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
如图1所示，一种兼具城市河道净化与景观功能的一体化装置，包括漂浮于水上的人造景观装置1及设置于水下的微生物生长填料筒2、透水无纺布圆筒3、缓释药剂填料筒4和固定装置5，其中人造景观装置1主体是由聚二甲基硅烷材料制成的人造荷叶101，人造荷叶101的正面喷涂有一层超疏水分子层102，人造荷叶101的侧面外周粘合有一圈聚乙烯材料喷涂有纳米TiO2薄层的薄膜103，人造荷叶101的背面粘合一层聚氨酯生物脱氮材料，人造荷叶101的中心部位开有通孔，该通孔与粘合于人造荷叶101背面的透水无纺布圆筒3贯通，人造荷叶101由8条龙骨拼接而成，每条龙骨均呈弧面向上凸起状，用于使水滴或雨滴裹挟污垢后顺势从人造荷叶101表面流下，每条龙骨弧度最高顶点处开有贯通的直径为2mm的透气孔104，用于排出水体释放的各种气体以避免人造荷叶101底部气体存积而顶翻人造荷叶101，人造荷叶101中心部位的通孔用于投加缓释药剂并使缓释药剂沿透水无纺布圆筒3顺利落入缓释药剂填料筒4，紧邻人造荷叶101的透水无纺布圆筒3上粘合有微生物生长填料筒2，微生物生长填料筒2下部的透水无纺布圆筒3上粘合有与透水无纺布圆筒3贯通的缓释药剂填料筒4，透水无纺布圆筒3的底部通过固定装置5固定于河道的河岸上。
本发明中人造荷叶采用聚二甲基硅烷材料制成，因其具有很大的浮力且化学性能稳定，使其能够带动其它装置漂浮在水面上并且不易被腐蚀，人造荷叶的正面喷涂有一层超疏水分子层，使其具有自清洁能力，水滴在人造荷叶表面不浸润表面的同时还可以自由的滚动，并且能够带走表面的灰尘等固体杂质，达到自清洁的效果，这种效应称为荷叶效应。超疏水分子层特殊的浸润性使其在抗腐蚀、防雾、油水分离及自清洁等多方面具有较强的应用价值，该超疏水分子层应用在人造荷叶表面具有很好的自清洁能力，不需要人工后期清洁，常见的高分子超疏水材料有聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯等，具体实施过程中还可以通过对这些材料改性或组合使用以提高其疏水性能。人造荷叶制作成周边低、内圈高、中心下凹的形状且中心部位开有通孔是为了便于水滴或雨滴裹挟灰尘等污垢后顺势流下荷叶面，而不会在人造荷叶表面囤积。
本发明中人造荷叶边缘悬挂的薄膜是聚乙烯材料，其上面喷涂一层纳米TiO2薄膜，因其在人造荷叶侧面的水中，不影响观赏效果，且纳米TiO2是一种新型无机金属氧化物材料，是一种N型半导体材料，TiO2半导体存在一系列满带，最上面的满带称为价带（valence band），在中间存在一系列空带，最下面的空带称为导带（conduction band）。当用能量等于或大于禁带宽度(Eg)的光照射时，TiO2价带上的电子可被激发越迁到导带，同时在价带上产生相应的空穴，这样就在TiO2内部生成电子(e-)-空穴(h+)对。TiO2在紫外线照射下，会因为H+ VB催化诱发价带空穴发生氧化反应，并捕获价带空穴生成Titanol基团，在E- CB催化下，导带电子诱发还原反应，捕获导带电子生成Ti3+。当人造荷叶边缘悬挂在水中的薄膜喷涂了一层纳米TiO2层并经过太阳照射时，发生一些列复杂的氧化还原反应，分解多种污染物，并且TiO2化学性质稳定、无毒，原料来源丰富廉价。
本发明中人造荷叶背面粘合有聚氨酯材料，其不仅有简单的物理吸附作用，还有正、负电荷的引力作用，进而使人造荷叶背面带有一定的阳离子活性基团及羟基等亲水性基团，可与污水中带有负电荷的微生物产生键、价的固定结合，从而将微生物及生物酶牢固的固定在人造荷叶背面，使成活后的微生物不易在水的剪切作用下流失，微生物负载量大，容积负荷高，从而使污水中氨氮、总氮同时下降，最终达到净化水质的目的。
本发明中透水无纺布圆筒为中空筒状，其上部连接人造荷叶背面中心，贯通微生物生长填料筒，末端直通缓释药物填料筒。在起到固定整个装置的同时，还可以方便从人造荷叶中心部位通孔投加缓释药剂直通落入缓释药剂填料筒。
本发明中缓释药剂填料筒采用聚丙烯材质制成，上面开有许多细小孔，方便水流通过，里面可根据处理水质情况选择性填入细菌生长屋，也可安放高效菌株胶囊。在运行中，套筒内层溶解氧消耗得不到补充，往往内层生长的是厌氧菌，而外层因为水流作用导致溶解氧含量高，生长的是好氧菌，此环节能利用好氧菌与厌氧菌的结合，充分分解污染物质，在细菌新陈代谢中消耗污染物质，最终达到净化水质的目的。
本发明中缓释药剂填料筒上开有许多细小孔，方便里面药物与水流交换，可从荷叶中心孔洞投入缓释药剂来补充损耗的药剂。缓释药剂填料筒内填放有基于SiO2骨架的缓释化学去污剂，SiO2骨架载体选用双层介孔壳结构的中空材料，相对于单壳层中空介孔二氧化硅材料而言，双壳层材料由于其独特的结构特点往往具有更加良好的药物传输性能。且SiO2化学性能稳定，在水中不易于其他物质发生反应，制备简单，可多次回收再利用。另外为了实现更好的缓释效果，在药物表面包裹一层聚乙烯醇缓释膜，聚乙烯醇（PVA）的成分主要有PVA 1799、PVA BM-I(1788)，因为PVA的分子链中因含有大量的强亲水性羟基，故其具有良好的吸水性。PVA BM-I(1788)在常温水中先慢慢溶胀，逐渐克服大分子链之间的相互作用，缓慢移动大分子链的中心，直至逐步溶解，即具有水溶性。而PVA 1799在常温水中并不能完全溶解，只能胀大到一定的程度，即具有溶胀性。当PVA BM-I(1788)逐渐在水中溶解，PVA缓释膜的网状结构逐步形成，所包裹的药剂缓慢释放。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (5)

1.一种兼具城市河道净化与景观功能的一体化装置，其特征在于包括漂浮于水上的人造景观装置及设置于水下的微生物生长填料筒、透水无纺布圆筒、缓释药剂填料筒和固定装置，其中人造景观装置主体是由聚二甲基硅烷材料制成的人造荷叶，该人造荷叶的正面喷涂有一层超疏水分子层，人造荷叶的侧面外周粘合有一圈聚乙烯材料喷涂有纳米TiO2薄层的薄膜，人造荷叶的背面粘合一层聚氨酯生物脱氮材料，人造荷叶的中心部位开有通孔，该通孔与粘合于人造荷叶背面的透水无纺布圆筒贯通，紧邻人造荷叶的透水无纺布圆筒上粘合有微生物生长填料筒，微生物生长填料筒下部的透水无纺布圆筒上粘合有与透水无纺布圆筒贯通的缓释药剂填料筒，透水无纺布圆筒的底部通过固定装置固定于河道的河岸上；所述人造荷叶由8条龙骨拼接而成，每条龙骨均呈弧面向上凸起状，用于使水滴或雨滴裹挟污垢后顺势从荷叶表面流下，每条龙骨弧度最高顶点处开有贯通的直径为2mm的透气孔，用于排出水体释放的各种气体以避免人造荷叶底部气体存积而顶翻人造荷叶，人造荷叶中心部位的通孔用于投加缓释药剂并使缓释药剂沿透水无纺布圆筒顺利落入缓释药剂填料筒内；所述超疏水分子层由高分子超疏水材料喷涂而成，该高分子超疏水材料为聚四氟乙烯、聚乙烯醇或聚苯乙烯中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的兼具城市河道净化与景观功能的一体化装置，其特征在于：所述微生物生长填料筒是由PVC材料构成的中心贯通的多孔套筒状腔体，其内筒套设于透水无纺布圆筒上，外筒上设有开合门，外筒内部填设有细菌生长挂膜材料或/和人工高效菌株胶囊，该细菌生长挂膜材料为多孔陶瓷环或/和细菌生长室，其上附着生长的细菌能够有效分解水体中的污染物。
3.根据权利要求1所述的兼具城市河道净化与景观功能的一体化装置，其特征在于：所述聚氨酯生物脱氮材料为密度小且比表面大的多孔海绵状疏松材料，用于附着生长多种微生物，人造荷叶背面水流速度较快使含氧量加高，用于为微生物提供有氧生长环境。
4.根据权利要求1所述的兼具城市河道净化与景观功能的一体化装置，其特征在于：所述缓释药剂填料筒内填设有基于SiO2微孔骨架的覆聚乙烯醇缓释膜缓释化学去污药剂，其中SiO2微孔骨架的微孔结构增加了药物与水接触的比表面，同时达到了去污药剂缓释的目的，并且SiO2微孔骨架水中性能稳定能够重复循环利用。
5.根据权利要求1所述的兼具城市河道净化与景观功能的一体化装置，其特征在于：所述固定装置由多条横贯河道两岸的平行钢丝绳索组成，透水无纺布圆筒的底部固定于钢丝绳索上，由于透水无纺布柔软而有弹性能够实现人造荷叶随水流摆动及随水位浮沉。
CN201710937664.4A 2017-09-30 2017-09-30 一种兼具城市河道净化与景观功能的一体化装置 Active CN107640870B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710937664.4A CN107640870B (zh) 2017-09-30 2017-09-30 一种兼具城市河道净化与景观功能的一体化装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710937664.4A CN107640870B (zh) 2017-09-30 2017-09-30 一种兼具城市河道净化与景观功能的一体化装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107640870A CN107640870A (zh) 2018-01-30
CN107640870B true CN107640870B (zh) 2023-06-27

Family

ID=61122868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710937664.4A Active CN107640870B (zh) 2017-09-30 2017-09-30 一种兼具城市河道净化与景观功能的一体化装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107640870B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201737777U (zh) * 2010-07-22 2011-02-09 韩生健 可用作微生物填料的超细纤维立体人工水草
CN102966071A (zh) * 2012-11-02 2013-03-13 同济大学 一种浅流再生水河道原位治理方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1613799A (zh) * 2004-11-12 2005-05-11 哈尔滨工业大学 仿生水处理填料及装置
CN2825627Y (zh) * 2005-06-30 2006-10-11 朱向宏 三层结构的人工净水草
CN2856032Y (zh) * 2005-10-12 2007-01-10 林云明 水质净化仿生水草填料
JP2008221113A (ja) * 2007-03-12 2008-09-25 Osaka Univ 浮遊性光触媒及びそれを用いた汚染水処理方法
CN101611937B (zh) * 2009-07-13 2011-06-01 东莞同昌人造花工艺有限公司 一种聚氨酯人造花及其制作方法
CN204981237U (zh) * 2015-08-12 2016-01-20 浙江工商大学 一种用于河道原位修复的光催化净化装置
CN105217804B (zh) * 2015-11-05 2017-11-14 北京博汇特环保科技股份有限公司 一种针对黑臭河道水质净化的仿生水草
CN207918620U (zh) * 2017-09-30 2018-09-28 河南师范大学 一种兼具城市河道净化与景观功能的一体化装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201737777U (zh) * 2010-07-22 2011-02-09 韩生健 可用作微生物填料的超细纤维立体人工水草
CN102966071A (zh) * 2012-11-02 2013-03-13 同济大学 一种浅流再生水河道原位治理方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107640870A (zh) 2018-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2760011C1 (ru) Биоэкологическое микроэнергетическое устройство плавучего острова и способ очистки водоемов со сточными и пахучими водами с его использованием
CN103359834B (zh) 一种风与光耦合的富氧纳米基质复合生态浮床
CN206278978U (zh) 植物‑自然生物膜复合生态浮床
CN110803827A (zh) 一种菌藻填料强化组合式生态浮床及其净化水质的方法
CN103739079A (zh) 一种河道水体生态修复和水质保持的方法
CN104058508B (zh) 一种利用微生物进行污水净化的水处理方法
CN108946951B (zh) 一种高效净化污染水体的复合生态浮岛装置
CN208500666U (zh) 一种带光催化网的生态浮床净水装置
CN105461071A (zh) 绿色生态浮岛装置
CN205442798U (zh) 绿色生态浮岛装置
CN201240925Y (zh) 多孔活性表面复合填料
CN202465395U (zh) 人工浮岛水体净化装置
US11401186B2 (en) Urban river channel direct purification device
CN203582577U (zh) 一种水面漂浮式陶粒填料生物反应器
CN202968256U (zh) 一种利用人工水草加强河流净化能力的新型生态浮床
CN205527955U (zh) 复合强化生物膜装置
CN208135960U (zh) 一种水体生态修复装置
CN205088015U (zh) 一种针对黑臭河道水质净化的仿生水草
CN107640870B (zh) 一种兼具城市河道净化与景观功能的一体化装置
CN207483440U (zh) 一种河道水体净化用膜生物床
CN205500928U (zh) 生态浮床及生态浮床系统
CN207918620U (zh) 一种兼具城市河道净化与景观功能的一体化装置
CN103951050A (zh) 一种基于网状载体的反硝化细菌固定化直筒状生物活性填料制备及应用
CN103351055A (zh) 一种生物膜填料球
CN106698590B (zh) 一种生物培养与生物还原一体化的树脂再生厌氧微生物反应器及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant