CN111153502A - 伸缩式碳纤维生态草 - Google Patents

Abstract

本发明属于水处理领域，公开了一种伸缩式碳纤维生态草，包括中空伸缩波纹管、中空伸缩波纹管上设有的碳纤维丝和中空伸缩管两端的连接件。本发明提供的种伸缩式碳纤维草，其结构简单，便于运输，可自组装成多种形态，并配合光催化氧化或增加生长因子等多种协同增效净化能力的方法，为满足不同水体处理需求。

Description

伸缩式碳纤维生态草

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别是一种伸缩式碳纤维生态草。

背景技术

水是人们生存及社会发展的重要资源，由于社会经济的发展和人类活动的增加，产生了大量工业污水和生活污水，水环境污染问题日益突出。

近年来许多研究者对污水染地表水的处理技术进行了深入研究，并取得了很好的效果。常用的技术方案多为水体曝气、微生物菌剂投放、水生植物栽培、生物膜法甚至水体过滤等。上述这些技术在水体的水质提升方面都存在不同程度的缺陷。

碳纤维草采用亲水性的人工合成材料制作而成、能像自然水草一样漂浮在水中，作为微生物的载体大量富集水中微生物，利用微生物的净化原理，并通过水中污染物与微生物的充分接触，去除水中大量有机污染物，同时碳纤维草对水中的悬浮物有一定的拦截作用，增加水体透明度，使水体中的自然植物能够生长，逐步恢复水体自然生态环境，达到水质净化的目的。

目前碳纤维草的使用方法主要有以下几种，一种是3K-5k的碳纤维丝为1株黏附在载体上，在水面上拉起固定绳再将载体以一定间距绑缚在固定绳子或者在载体的上端固定浮子、下端固定配重块使碳纤维草悬浮在水底，另一种是将碳纤维草制成碳纤维草毯，直接铺设在水底，还有一种是与曝气管或者生物浮床配合使用。这些使用方法都取得了一定得效果，但是这些方法都存在着一系列得缺陷，比如在航道上或者较宽得水域无法设置固定绳或者生物浮床，固定配件老化导致碳纤维草脱离造成二次污染，曝气管得铺设和后期维护成本昂贵，碳纤维地毯容易被水底淤泥遮盖，微生物无法良好的着生、附着和生存，从而使得碳纤维地毯发挥净化作用不佳。另外，考虑到每个待处理水域因地貌、水流、水质等自然条件差异而具独特性，为使碳纤维草能取得最佳的处理效果，应专门对其水体布局研究设计。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供了一种伸缩式碳纤维草，其结构简单，可自组装成多种形态，并配合光催化氧化或增加生长因子等多种协同增效净化能力的方法，为满足不同水体处理需求。

为达到以上目的，本发明采用以下技术方案。

伸缩式碳纤维生态草，包括中空伸缩波纹管、中空伸缩波纹管上设有的碳纤维丝和中空伸缩管两端的连接件。

进一步地，连接件上开设1-4个向内凹陷的容置槽，所述容置槽用于与中空伸缩波纹管端头可拆卸地连接。

这里的可拆卸地连接，具体的可以为容置槽外表面设置内螺纹，中空伸缩波纹管端头外表面则设置与内螺纹配套的外螺纹，通过容置槽旋进旋出来实现容置槽的安装和拆卸，还可以为伸缩波纹管端头套设弹簧和卡块，容置槽内设置卡口，端头伸入容置槽内，卡口将端头卡住，此时，中空伸缩波纹管固定在连接件内，容置槽外侧的连接件上按压部，按压此处可以使卡块向内收缩，此时中空伸缩波纹管可从连接件内抽出，当然这些连接方式不止以上的方法， 现有技术中可以将两个零件方便的拆卸和固定的方法都可以用于本发明。

进一步地，所述连接件表面负载有光催化剂涂层。催化剂涂层可采用金属氧化物或硫化物等半导体材料制成，如二氧化钛、氧化锌、硫化锌等，其中效果最好的是二氧化钛或经掺杂的二氧化钛，根据水体处理需要，掺杂离子可以为三价铁离子、银离子、铜离子、锌离子等,光催化剂具有彻底矿化有机物又能降解低浓度的有机污染物的性能，且具有化学惰性高、氧化能力强、成本效益高以及对光腐蚀和化学腐蚀的抵抗力强等优点。连接件本体可以用抗腐蚀的塑料、玻璃、橡胶或者铝铁等轻质价廉的金属或者复合材料组成，可用材料取材广，这里不作对其材料上的限制。

进一步地，所述碳纤维丝通过植绒到中空伸缩波纹管的表面，所述中空伸缩波纹管的表面经过表面粗糙处理中空伸缩波纹管的表面经喷砂或抛丸等工艺处理之后，粗糙度为Ra6.0以上，再涂附上胶水层，再用静电纺丝机对其表面进行静电植绒，植绒度高不容易脱落。

进一步地，所述碳纤维丝通过植绒或黏贴嫁接到条形无纺布上，再将无纺布缠绕或黏贴至中空伸缩波纹管的表面。无纺布具有价廉吸附性能强，本身可作为人工水草，并且其植绒成本要小于直接在中空伸缩波纹管的表面植绒成本，通过将无纺布缠绕到至中空伸缩波纹管的表面可以省略涂敷胶水步骤。

进一步地，所述中空伸缩波纹管为尼龙材质，尼龙材料具有抗腐蚀和抗水解的优点，强度高，稳定性好。其制成中空伸缩波纹管经过拉伸或扭后，投入水体中可保持良好的稳定形态。

进一步地，所述中空伸缩波纹管上开设至少一排等间距的排孔，一方面，其投入水体后，水从排孔中流入管内，增加了重量使得管内外水压相等，增加稳定性能，另一方面生物缓释填料可以从孔中释放到人工水草表面。

进一步地，所述中空伸缩波纹管装有生物缓释填料，根据处理水体的不同选择不同的生物缓释填料，其可以为多种或者一种，如可以为对水质有吸附净化且为微生物提供无机养料的凹土、蒙脱石等，为微生物提供氧气的缓释氧材料，在氮、磷含量较高的水体中投入硝化细菌、光合细菌、硝化细菌、反硝化细菌等，另外还可以是各种酶、锁磷剂、除藻剂、底改剂。

进一步地，所述多个伸缩式碳纤维生态草装配成立体结构单元再组合成立体结构，再在立体结构上拉设人工水草，根据不同水体的地理形态和水质情况，通过增加人工水草种类和单位水体投放量，组合式高效净化水体。

与现有技术相比，本发明有益效果是：

本发明使用碳纤维草作为水处理的主要材料，碳纤维草具有高度的生物亲和性，能吸收、吸附、截留水中溶解态和悬浮污染物，为各类微生物、藻类和微生物生长、繁殖提供良好的着生、附着或穴居条件，连接件上设有光催化剂涂层，降低有机物的性能，催使碳纤维草其表面快速生成拥有强净化能力的活性生物膜，加速分解水中的有机有害物质。

本发明使用碳纤维草结构简单，不需要另外设置其他配件，使用灵活，其中空伸缩波纹管可以根据水体水质装设不同的生物填料，有效降低河道水流的浑浊度和有机污染物含量，提升水体净化能力。

本发明具有伸缩结构和连接件，可以根据水体地貌、水流、水质组合成不同的形状，操作简单灵活。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为伸缩式碳纤维生态草结构示意图；

图2为中空伸缩波纹管结构示意图；

图3为条形无纺布结构示意图；

图4为中空伸缩波纹管结构示意图；

图5为圆柱体立体结构示意图；

图6为立方体立体结构示意图。

图中附图标记：中空伸缩波纹管1、碳纤维丝2、连接件3、容置槽4、排孔5、条形无纺布6、生物缓释填料7、网袋8、固定件9、圆柱体单元10、立体结构（11、14）、人工水草12、立方体单元13、蜈蚣型碳纤维水草15。

具体实施方式

下面将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的一部分实施例，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。

实施例：

如图1所示，伸缩式碳纤维生态草，包括尼龙材质制成的中空伸缩波纹管1、碳纤维丝2和中空伸缩波纹管1端部的连接件3。

连接件3上开设向内凹陷的容置槽4，所述容置槽4用于与中空伸缩波纹管1端头螺纹连接，容置槽4设为1-4个。

应当说明的是，连接件3和中空伸缩波纹管1是可拆卸地连接，现有技术中可以将两个零件方便的拆卸和固定的方法都可以用于本发明。

如图2所示，中空伸缩波纹管1上开设一排等间距的排孔5。

连接件3表面负载有光催化剂涂层。催化剂涂层可采用金属氧化物或硫化物等半导体材料制成，如二氧化钛、氧化锌、硫化锌等，其中效果最好的是二氧化钛或经掺杂的二氧化钛，根据水体处理需要，掺杂离子可以为三价铁离子、银离子、铜离子、锌离子等,光催化剂具有彻底矿化有机物又能降解低浓度的有机污染物的性能，且具有化学惰性高、氧化能力强、成本效益高以及对光腐蚀和化学腐蚀的抵抗力强等优点。连接件3本体可以用抗腐蚀的塑料、玻璃、橡胶或者铝铁等轻质价廉的金属或者复合材料组成，可用材料取材广，这里不作对其材料上的限制。

碳纤维丝2通过植绒到中空伸缩波纹管1的表面，所述中空伸缩波纹管1的表面经过表面粗糙处理中空伸缩波纹管1的表面经喷砂或抛丸等工艺处理之后，粗糙度为Ra6.0以上，再涂附上胶水层，再用静电纺丝机对其表面进行静电植绒。

作为实施例的一个变形，如图3所示，所述碳纤维丝2通过植绒或黏贴嫁接到条形无纺布6上，再将无纺布缠绕或黏贴至中空伸缩波纹管1的表面。

如图2所示，中空伸缩波纹管1直接生物缓释填料7，根据处理水体的不同选择不同的生物缓释填料7，其可以为多种或者一种，如可以为对水质有吸附净化且为微生物提供无机养料的凹土、蒙脱石等，为微生物提供氧气的缓释氧材料，在氮、磷含量较高的水体中投入硝化细菌、光合细菌、硝化细菌、反硝化细菌等，另外还可以是各种酶、锁磷剂、除藻剂、底改剂。

作为实施例的一个变形，如图4所示，生物缓释填料7装在网袋8中，中空伸缩波纹管1口设固定件9，网袋8两端固定在固定件9上，使用网袋8装生物缓释填料7，可以减少其用量，节约成本，缓释更均匀，根据处理需要可以对生物填料进行分段分类填装，如在浅水环境针对垂直在水中的碳纤维生态草，近水面的填料设为光合细菌及其养料，近水底的填料设为硝化细菌及其养料，网袋可用无纺布、聚氯乙烯、聚苯乙烯等制成的可水渗透材料制成。

如图5所示，所述多个伸缩式碳纤维生态草装配成圆柱单元10，再组合成立体结构11，再在立体结构11上设无纺布制成的人工水草12。

作为另外一个实施例，如图6所示，所述多个伸缩式碳纤维生态草装配成立方体单元13，再组合成立体结构14，再在立体结构14上设蜈蚣型碳纤维水草15。

当然这些立体结构单元之间还可以随机装配或者和单个伸缩式碳纤维草组合成任意形状，另外此伸缩式碳纤维草还可以扭曲成更小的形状，增加了水域中碳纤维草的投放量，还可以组合成各种动物或植物形象，美观大方，憨态可掬，用于景观河道的投放。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.伸缩式碳纤维生态草，其特征在于，包括中空伸缩波纹管、中空伸缩波纹管上设有的碳纤维丝和中空伸缩管两端的连接件。

2.根据权利要求1所述的伸缩式碳纤维生态草，其特征在于，所述连接件上开设1-4个向内凹陷的容置槽，所述容置槽用于与中空伸缩波纹管端头可拆卸地连接。

3.根据权利要求1所述的伸缩式碳纤维生态草，其特征在于，所述连接件表面负载有光催化剂涂层。

4.根据权利要求1所述的伸缩式碳纤维生态草，其特征在于，所述碳纤维丝通过植绒到中空伸缩波纹管的表面，所述中空伸缩波纹管的表面经过表面粗糙处理，粗糙度为Ra6.0以上。

5.根据权利要求1所述的伸缩式碳纤维生态草，其特征在于，所述碳纤维丝通过植绒或黏贴嫁接到条形无纺布上，再将无纺布缠绕或黏贴至中空伸缩波纹管的表面。

6.根据权利要求1所述的伸缩式碳纤维生态草，其特征在于，所述中空伸缩波纹管为尼龙材质。

7.根据权利要求1所述的伸缩式碳纤维生态草，其特征在于，所述中空伸缩波纹管上开设至少一排等间距的排孔。

8.根据权利要求1所述的伸缩式碳纤维生态草，其特征在于，所述中空伸缩波纹管装有生物缓释填料。

9.根据权利要求1所述的伸缩式碳纤维生态草，其特征在于，所述多个伸缩式碳纤维生态草装配成立体结构单元再组合成立体结构，再在立体结构上拉设人工水草。

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