CN111470613B - 河道治理用生态净化体系 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种河道治理用生态净化体系，包括河道治理用生态净化体系，包括曝气装置，曝气装置包括曝气管，曝气管具有两段相互平行的管道部，两管道部之间设有多组中空纤维复合生物膜和多组仿生水草，中空纤维复合生物膜包括若干膜纤维，各膜纤维包括选择性透氧膜，选择性透氧膜涂覆有疏水纳米涂料层，选择性透氧膜围成用于容纳空气的腔体，膜纤维的外表面连接有多根长短不一的棉纤维；仿生水草包括若干柔性的且相互平行的仿生水草丝，仿生水草丝包括主干以及亲水性的环状纤维，环状纤维形成放射状结构，环状纤维包括若干围成环形的超细纤维，超细纤维所形成的环的直径长度至少包括两种。

Description

河道治理用生态净化体系

技术领域

本发明涉及河道污水处理技术领域，尤其涉及一种河道治理用生态净化体系。

背景技术

随着经济社会的飞速发展，城市的不断扩张，在城市建设过程中，我国城市水环境污染日益严重，城市河道中的水体多被有机污染物和氮、磷等污染物污染，黑臭水体已是我国各城市河道普遍存在的现象，城市黑臭河道的治理将是今后一段时间内重点解决的环境问题。河道污染具有污染途径多、污染程度严重、污染物种类多，数量大、污染区域广、分布范围宽、自然生态系统破坏严重、非点源污染越来越严重等特点。

目前，因此，开发更多的用于河道净化的技术和体系十分必要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种河道治理用生态净化体系，本发明比表面积大，提高了微生物的附着性。

本发明的一种河道治理用生态净化体系，包括曝气装置，曝气装置包括曝气管，曝气管的一部分置于河道水体中，曝气管具有两段相互平行的管道部，其中一段管道部位于另一段管道部的上方，两管道部之间设有多组中空纤维复合生物膜和多组仿生水草，单个仿生水草位于相邻两个中空纤维复合生物膜之间；

中空纤维复合生物膜包括若干膜纤维，各膜纤维包括选择性透氧膜，选择性透氧膜围成用于容纳空气的腔体，腔体沿膜纤维的长度方向延伸，膜纤维的外表面连接有多个棉纤维组，每组棉纤维组中包括多根长短不一的棉纤维，棉纤维用于微生物的附着和生长；选择性透氧膜远离外表面的一侧表面涂覆有疏水纳米涂料层；腔体与曝气管流体连通；

仿生水草包括若干柔性的且相互平行的仿生水草丝，仿生水草丝包括主干以及与主干连接的若干环状纤维，环状纤维沿靠近至远离主干的方向上形成放射状结构，环状纤维设有亲水性涂层，环状纤维包括若干组超细纤维组，每组超细纤维组中包括多个围成环形的超细纤维，超细纤维所形成的环的直径长度至少包括两种。

进一步地，疏水纳米涂料层包括疏水纳米颗粒，疏水纳米颗粒的粒径为100-500nm。

进一步地，膜纤维还包括呈网格状的聚偏氟乙烯纤维层，聚偏氟乙烯纤维层环绕于选择性透氧膜的外部。

进一步地，多根棉纤维围绕膜纤维的外表面设置且棉纤维远离膜纤维的外表面的一端形成波浪形表面。

进一步地，膜纤维的外表面包裹有编织层，编织层呈网格状，棉纤维的另一端与编织层连接。

进一步地，环状纤维还包括连接部，超细纤维包括靠近主干的近端部和远离主干的远端部，连接部的一端与主干连接，连接部的另一端与各超细纤维的近端部连接。

进一步地，各超细纤维的远端部与主干的距离逐渐增大。

进一步地，主干包括多根合股的中心绳，中心绳的外周绞合有至少三根绳股。

进一步地，中心绳大致合股成三角形，三角形的各条边大致呈弧形。

进一步地，环状纤维沿主干的周向均匀分布。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

本发明的河道治理用生态净化体系，集成了中空纤维复合生物膜和仿生水草，依靠中空纤维复合生物膜反应技术以及仿生水草技术可快速有效净化黑臭水体，提高水体透明度，使河道水质在短时间内提高两到三个级别。其具有氧气分离吸收高效、生物聚集作用强、能耗低且高效吸附性等优点。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明河道治理用生态净化体系的结构示意图；

图2是中空纤维复合生物膜的横截面结构示意图；

图3是中空纤维复合生物膜的部分结构的竖直方向剖面示意图；

图4是仿生水草丝的部分结构示意图(图中只图示了一组超细纤维组)；

图5是仿生水草丝的主干的横截面结构示意图；

附图标记说明：

1-曝气装置；10-曝气管；100-管道部；2-中空纤维复合生物膜；3-仿生水草；4-河道水体；20-疏水纳米涂料层；21-选择性透氧膜；22-聚偏氟乙烯纤维层；23-编织层；24-棉纤维；200-疏水纳米颗粒；30-主干；31-连接部；300-中心绳；301-绳股；320-近端部；321-远端部。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例

参见附图，本发明一较佳实施例的一种河道治理用生态净化体系，包括曝气装置1，曝气装置1包括曝气管10，曝气管10的一部分置于河道水体4中，曝气管10具有两段相互平行且相互连通的管道部100，其中一段管道部100位于另一段管道部100的正上方。两管道部100之间设有多组竖直的中空纤维复合生物膜2和竖直的多组仿生水草3，单个仿生水草3位于相邻两个中空纤维复合生物膜2之间。

中空纤维复合生物膜2包括成束的若干膜纤维，膜纤维之间间隔设置。各膜纤维包括选择性透氧膜21，选择性透氧膜21围成用于容纳空气的腔体，腔体沿膜纤维的长度方向延伸。腔体与曝气管10流体连通，腔体的横截面呈圆形、椭圆形、正六边形或星型，可根据实际需要进行选择。选择性透氧膜21的厚度为10～20μm。

选择性透氧膜21的外部环绕有聚偏氟乙烯纤维层22，聚偏氟乙烯纤维层22呈网格状，网格状的聚偏氟乙烯纤维层22既可以增强膜纤维的机械性能，又能赋予膜纤维一定的柔性，在河道中应用时，使其可在水流的作用下弯曲，避免承受较大的冲击力。选择性透氧膜21远离膜纤维外表面的一侧表面涂覆有疏水纳米涂料层20，疏水纳米涂料层20用于阻挡水分子扩散到膜纤维的内表面。疏水纳米涂料层20包括疏水纳米颗粒200，疏水纳米颗粒200的粒径为100-500nm。

膜纤维的外表面包裹有编织层23，编织层23呈网格状。编织层23上间隔地连接有多个棉纤维24组，每组棉纤维24组中包括多根长短不一的棉纤维24，棉纤维24用于微生物的附着和生长。棉纤维24的一端与编织层23固定连接，另一端自由，可随水流摆动。多根棉纤维24围绕膜纤维的外表面设置且棉纤维24远离膜纤维的外表面的一端形成波浪形表面，这样增大膜纤维的外表面的比表面积，并且由于微生物在棉纤维24中间段和端部附着的差异性，长短不一的棉纤维24提高了在垂直于膜纤维轴向的方向上的微生物附着的均匀性。

仿生水草3包括若干柔性的且相互平行的仿生水草3丝，仿生水草3丝包括主干30以及与主干30连接的若干环状纤维，环状纤维沿主干30的周向均匀分布。环状纤维沿靠近至远离主干30的方向上形成放射状结构。主干30包括多根合股的中心绳300，中心绳300的外周绞合有至少三根绳股301，这样可以提高主干30的力学强度。中心绳300的材质为丙纶。为了提高主干30的比表面积和机械性能，各中心绳300合股后使得主干30的横截面大致为三角形，三角形的各条边大致呈弧形。绳股301的材质为聚偏氟乙烯纤维、聚丙烯纤维或尼龙纤维。

环状纤维设有亲水性涂层以提高仿生水草3丝的亲水性。环状纤维包括若干组超细纤维组，每组超细纤维组中包括多个围成环形的超细纤维及连接部31。超细纤维包括靠近主干30的近端部320和远离主干30的远端部321。连接部31的一端与主干30连接，连接部31的另一端与各超细纤维的近端部320连接。超细纤维所形成的环的直径长度至少包括两种，优选地，各超细纤维的远端部321与主干30的距离逐渐增大。超细纤维的纤度为1.5～2.5D，该纤度的超细纤维较细，比表面积较大。

本发明的膜纤维中，以选择性透氧膜21作为膜纤维的内表面，使得腔体内容纳的空气中的氧气选择性透过膜纤维并到达膜的外表面，同时在选择性透氧膜21上设置疏水纳米涂料层20，降低甚至避免膜纤维外部的污水进入膜纤维的内部，氧气透过膜纤维后直接被外表面的微生物所利用，有利于供氧速度和氧气利用率的提高。

同时利用棉纤维24作为微生物的附着和生长的载体，多根棉纤维24的设置，增大了膜纤维的比表面积，使其在膜表面营造了相对稳定的微环境，为水体中微生物的附着生长，提供了优越的场所，从而促进了水体微生物的快速聚集和大量繁殖，通过微生物的作用，使河道水质得到净化和改善。此外，利用棉纤维24作为微生物的附着和生长的载体，避免微生物直接附着在膜纤维的外表面，能有效的减缓膜纤维外表面的膜污染问题。

在仿生水草3的环状纤维上设置亲水性涂层，提高了环状纤维的亲水性，利于微生物附着。环状纤维的放射状结构、超细纤维的使用增加了仿生水草3的比表面积。此外，由于超细纤维的直径长度至少包括两种，提高了环状纤维的蓬松度，更有利于微生物在仿生水草3上均匀附着。

以上仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种河道治理用生态净化体系，其特征在于：包括曝气装置，所述曝气装置包括曝气管，所述曝气管的一部分置于河道水体中，所述曝气管具有两段相互平行的管道部，其中一段管道部位于另一段管道部的上方，两管道部之间设有多组中空纤维复合生物膜和多组仿生水草，单个所述仿生水草位于相邻两个中空纤维复合生物膜之间；

所述中空纤维复合生物膜包括若干膜纤维，各所述膜纤维包括选择性透氧膜，所述选择性透氧膜围成用于容纳空气的腔体，所述腔体沿所述膜纤维的长度方向延伸，所述膜纤维的外表面连接有多个棉纤维组，每组棉纤维组中包括多根长短不一的棉纤维，所述棉纤维用于微生物的附着和生长；所述选择性透氧膜远离所述外表面的一侧表面涂覆有疏水纳米涂料层；所述腔体与所述曝气管流体连通；

所述仿生水草包括若干柔性的且相互平行的仿生水草丝，所述仿生水草丝包括主干以及与主干连接的若干环状纤维，所述环状纤维沿靠近至远离所述主干的方向上形成放射状结构，所述环状纤维设有亲水性涂层，所述环状纤维包括若干组超细纤维组，每组超细纤维组中包括多个围成环形的超细纤维，所述超细纤维所形成的环的直径长度至少包括两种；

所述膜纤维还包括呈网格状的聚偏氟乙烯纤维层，所述聚偏氟乙烯纤维层环绕于所述选择性透氧膜的外部。

2.根据权利要求1所述的河道治理用生态净化体系，其特征在于：所述疏水纳米涂料层包括疏水纳米颗粒，所述疏水纳米颗粒的粒径为100-500nm。

3.根据权利要求1所述的河道治理用生态净化体系，其特征在于：多根棉纤维围绕所述膜纤维的外表面设置且棉纤维远离所述膜纤维的外表面的一端形成波浪形表面。

4.根据权利要求3所述的河道治理用生态净化体系，其特征在于：所述膜纤维的外表面包裹有编织层，所述编织层呈网格状，所述棉纤维的另一端与所述编织层连接。

5.根据权利要求1所述的河道治理用生态净化体系，其特征在于：所述环状纤维还包括连接部，所述超细纤维包括靠近所述主干的近端部和远离所述主干的远端部，所述连接部的一端与所述主干连接，所述连接部的另一端与各所述超细纤维的近端部连接。

6.根据权利要求1所述的河道治理用生态净化体系，其特征在于：各所述超细纤维的远端部与所述主干的距离逐渐增大。

7.根据权利要求1所述的河道治理用生态净化体系，其特征在于：所述主干包括多根合股的中心绳，所述中心绳的外周绞合有至少三根绳股。

8.根据权利要求7所述的河道治理用生态净化体系，其特征在于：所述中心绳大致合股成三角形，所述三角形的各条边大致呈弧形。

9.根据权利要求1所述的河道治理用生态净化体系，其特征在于：所述环状纤维沿所述主干的周向均匀分布。

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