CN112520842A - 一种固定化生态基仿生水草 - Google Patents
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Abstract
一种固定化生态基仿生水草，包括以下步骤：S1：制备仿生水草基体：取聚对苯二甲酸乙二醇酯加热融化，然后加入聚对苯二甲酸丁二醇酯混合均匀，再加入纳米羟基磷酸铜、紫外线吸收剂混合均匀，将混合物加入模具中热压成型，成品冷却后成为首尾相连的螺旋状的基体；S2：制备仿生水草：将步骤S1制备的基体呈阵列的固定于中心绳上，形成仿生水草；S3：仿生水草附着：将步骤S2制备的仿生水草呈螺旋状附着于投放装置表面；S4：仿生水草放置：将多个附着有仿生水草的投放装置均匀投放于污染河段。本发明具有优异的污水治理能力，可高效降解水体中的污染物，通过补充营养液可改善微生物生长环境，提高仿生水草污水处理持续性，进一步改善水质。
Description
技术领域
本发明涉及环境治理技术领域，特别与一种固定化生态基仿生水草相关。
背景技术
仿生水草作用原理是将原本悬浮于水中和附着于植物根系的本土微生物富集在仿生水草表面，由于仿生水草的存在，使这些微生物找到更加适宜的居住空间，从而培养起种类更丰富、数量巨大的适应于水体的微生物，通过微生物对水体中有机物、营养盐的吸收分解，以降解污染物，强化水体的自净能力；随着水体水质的改善，大量水生动植物开始不断生长和繁衍，从而逐步恢复水体的良好生态系统，使水质处于长期良好稳定的状态。现有的仿生水草为降低生产成本多制作为条状，仿生水草表面积小，不能充分利用治理空间，且仿生水草主要依靠基体中自带的营养物质供微生物生长，后期由于营养物质耗尽，使得微生物只能依靠水体中的营养成分进行生长，导致后期治理效果差，需要定期更换仿生水草，治理成本高。
发明内容
针对相关现有技术存在的问题，本发明提供一种固定化生态基仿生水草，具有优异的污水治理能力，可高效降解水体中的污染物，通过补充营养液可改善微生物生长环境，提高仿生水草污水处理持续性，进一步改善水质。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术：
一种固定化生态基仿生水草，包括以下步骤：
S1：制备仿生水草基体：取聚对苯二甲酸乙二醇酯加热融化，然后加入聚对苯二甲酸丁二醇酯混合均匀，再加入纳米羟基磷酸铜、紫外线吸收剂混合均匀，将混合物加入模具中热压成型，成品冷却后成为首尾相连的螺旋状的基体；
S2：制备仿生水草：将步骤S1制备的基体呈阵列的固定于中心绳上，形成仿生水草；
S3：仿生水草附着：将步骤S2制备的仿生水草呈螺旋状附着于投放装置表面；
S4：仿生水草放置：将多个附着有仿生水草的投放装置均匀投放于污染河段，投放深度为1m，投放间隔为2m。
进一步地，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、纳米羟基磷酸铜、紫外线吸收剂的添加比例为100:（35～60）:（2～4）:（2.5～4）。
进一步地，纳米羟基磷酸铜制备方法为：向乙酸铜溶液中滴加磷酸溶液，控制Cu2+与PO4 3-的摩尔比为2:1，并调节pH为3.5，置于聚四氟乙烯内衬的反应釜中，160℃水热晶化4h，洗涤、干燥、研磨后，得到纳米羟基磷酸铜。
进一步地，中心绳的材质为芳香族聚酰胺纤维、聚丙稀纤维、聚乙烯纤维、聚丙腈纤维中的一种。
进一步地，步骤S1中聚对苯二甲酸乙二醇酯加热融化温度为265～285℃。
进一步地，步骤S1中热压成型的温度为255～265℃，压力为12～15MPa，处理时间为16～20min。
进一步地，步骤S1中冷却结晶温度为190～200℃、压力为8～10MPa的条件下，冷却结晶1.5～2h，再以10℃/min速率降温至室温。
进一步地，中心绳上包埋有缓释型环保用微生物菌种。
进一步地，步骤S3中投放装置具体使用方法为，将附着有步骤S2制备的仿生水草的支管安装于分配头，使支管与主管连通，然后将支管与主管放置于污染水体中，利用配重块将支管牵引至水面以下；将适合于微生物菌种生长的营养液原料加入搅拌罐内，利用电机驱动搅拌轴旋转，搅拌叶旋转时对营养液进行充分搅拌；打开电磁阀，利用水泵将营养液泵入主管，然后通过分配头流至支管中，营养液通过微孔缓慢渗透至仿生水草处并被吸收。
本发明有益效果：
1、本发明制备的仿生水草具有优异的污水治理能力，可高效降解水体中的污染物，通过补充营养液可改善微生物生长环境，提高仿生水草污水处理持续性，进一步改善水质。
2、本发明中采用纳米羟基磷酸铜，该物质是一种可见光响应型光催化剂，可赋予仿生水草优异的光氧化能力，在可见光的照射下，能高效催化降解水体中的有机污染物，提高净水效率，缩短污水处理时间。
3、本发明采用投放装置作为仿生水草的附着载体，便于仿生水草的投放和取出，在水质处理过程中可随时观察仿生水草状态，由于仿生水草呈螺旋状附着于支管表面，各个仿生水草独立设置，便于更换。
附图说明
图1为本发明的制作工艺流程图。图2为本发明结构示意图。
图3为本发明搅拌机构结构示意图。
图4为本发明图2中A局部结构示意图。
图5为本发明水泵结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述。术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
如图1所示，一种固定化生态基仿生水草，包括以下步骤：
S1：制备仿生水草基体：取聚对苯二甲酸乙二醇酯加热融化，然后加入聚对苯二甲酸丁二醇酯混合均匀，再加入纳米羟基磷酸铜、紫外线吸收剂混合均匀，将混合物加入模具中热压成型，成品冷却后成为首尾相连的螺旋状的基体；
S2：制备仿生水草：将步骤S1制备的基体呈阵列的固定于中心绳上，形成仿生水草；
S3：仿生水草附着：将步骤S2制备的仿生水草呈螺旋状附着于投放装置表面；
S4：仿生水草放置：将多个附着有仿生水草的投放装置均匀投放于污染河段，投放深度为1m，投放间隔为2m。
进一步地，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、纳米羟基磷酸铜、紫外线吸收剂的添加比例为100:35:2:2.5。
进一步地，纳米羟基磷酸铜制备方法为：向乙酸铜溶液中滴加磷酸溶液，控制Cu2+与PO4 3-的摩尔比为2:1，并调节pH为3.5，置于聚四氟乙烯内衬的反应釜中，160℃水热晶化4h，洗涤、干燥、研磨后，得到纳米羟基磷酸铜。
进一步地，中心绳的材质为芳香族聚酰胺纤维、聚丙稀纤维、聚乙烯纤维、聚丙腈纤维中的一种。
进一步地，步骤S1中聚对苯二甲酸乙二醇酯加热融化温度为265℃。
进一步地，步骤S1中热压成型的温度为255℃，压力为12MPa，处理时间为16min。
进一步地，步骤S1中冷却结晶温度为190℃、压力为8MPa的条件下，冷却结晶1.5h，再以10℃/min速率降温至室温。
进一步地，中心绳上包埋有缓释型环保用微生物菌种。
实施例2：
一种固定化生态基仿生水草，包括以下步骤：
S1：制备仿生水草基体：取聚对苯二甲酸乙二醇酯加热融化，然后加入聚对苯二甲酸丁二醇酯混合均匀，再加入纳米羟基磷酸铜、紫外线吸收剂混合均匀，将混合物加入模具中热压成型，成品冷却后成为首尾相连的螺旋状的基体；
S2：制备仿生水草：将步骤S1制备的基体呈阵列的固定于中心绳上，形成仿生水草；
S3：仿生水草附着：将步骤S2制备的仿生水草呈螺旋状附着于投放装置表面；
S4：仿生水草放置：将多个附着有仿生水草的投放装置均匀投放于污染河段，投放深度为1m，投放间隔为2m。
进一步地，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、纳米羟基磷酸铜、紫外线吸收剂的添加比例为100:60:4:4。
进一步地，纳米羟基磷酸铜制备方法为：向乙酸铜溶液中滴加磷酸溶液，控制Cu2+与PO4 3-的摩尔比为2:1，并调节pH为3.5，置于聚四氟乙烯内衬的反应釜中，160℃水热晶化4h，洗涤、干燥、研磨后，得到纳米羟基磷酸铜。
进一步地，中心绳的材质为芳香族聚酰胺纤维、聚丙稀纤维、聚乙烯纤维、聚丙腈纤维中的一种。
进一步地，步骤S1中聚对苯二甲酸乙二醇酯加热融化温度为285℃。
进一步地，步骤S1中热压成型的温度为265℃，压力为15MPa，处理时间为20min。
进一步地，步骤S1中冷却结晶温度为200℃、压力为10MPa的条件下，冷却结晶2h，再以10℃/min速率降温至室温。
进一步地，中心绳上包埋有缓释型环保用微生物菌种。
将实施例1~2制备的仿生水草和对照组的传统仿生水草呈螺旋状附着于投放装置表面并投放至池塘中，其中，实施例1~2制备的仿生水草分别投放两组，其中一组注入营养液，投放深度为1m，投放间隔为2m，测定水体初始理化值M1，在晴朗、光照充足的天气下，处理5d后测定水体理化值M2，按照公式降解率＝100％×(M1-M2)/M1进行计算。
如图2~5所示，投放装置具体结构为：包括搅拌罐1，搅拌罐1顶部设有盖体101，搅拌罐1底部设有出液管102；
搅拌机构2，设于搅拌罐1底部，包括贯穿搅拌罐1底部的搅拌轴201，搅拌轴201顶端连接有多个搅拌叶202，搅拌轴201底端连接有电机203，电机203固定于搅拌罐1底部；
水泵3，固定于搅拌罐1，包括进液口301和出液口302，进液口301连通出液管102；
主管4，一端与出液管102连通，主管4另一端连接有分配头401，分配头401均匀连通有多个支管402，支管402沿周向及轴向均匀开设有多个微孔403，支管402另一端连接有配重块404，主管4上设有电磁阀405，主管4外部滑动套设有漂浮块406，电磁阀405设于漂浮块406与分配头401之间，主管4与支管402均采用聚乙烯软管。
投放装置具体使用方法为：将附着有仿生水草的支管402安装于分配头401，使支管402与主管4连通，然后将支管402与主管4放置于污染水体中，利用配重块404将支管402牵引至水面以下；将适合于微生物菌种生长的营养液原料加入搅拌罐1内，利用电机203驱动搅拌轴201旋转，搅拌叶202旋转时对营养液进行充分搅拌；打开电磁阀405，利用水泵3将营养液泵入主管4，然后通过分配头401流至支管402中，营养液通过微孔403缓慢渗透至仿生水草处并被吸收。
试验结束后测定结果如下表所示：
由上表可知，本发明制备的仿生水草具有优异的污水治理能力，可高效降解水体中的污染物，通过补充营养液可改善微生物生长环境，提高仿生水草污水处理持续性，进一步改善水质。
本发明中采用纳米羟基磷酸铜，该物质是一种可见光响应型光催化剂，可赋予仿生水草优异的光氧化能力，在可见光的照射下，能高效催化降解水体中的有机污染物，提高净水效率，缩短污水处理时间。
本发明采用投放装置作为仿生水草的附着载体，便于仿生水草的投放和取出，在水质处理过程中可随时观察仿生水草状态，由于仿生水草呈螺旋状附着于支管表面，各个仿生水草独立设置，便于更换。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种固定化生态基仿生水草，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制备仿生水草基体：取聚对苯二甲酸乙二醇酯加热融化，然后加入聚对苯二甲酸丁二醇酯混合均匀，再加入纳米羟基磷酸铜、紫外线吸收剂混合均匀，将混合物加入模具中热压成型，成品冷却后成为首尾相连的螺旋状的基体；
S2：制备仿生水草：将步骤S1制备的基体呈阵列的固定于中心绳上，形成仿生水草；
S3：仿生水草附着：将步骤S2制备的仿生水草呈螺旋状附着于投放装置表面；
S4：仿生水草放置：将多个附着有仿生水草的投放装置均匀投放于污染河段，投放深度为1m，投放间隔为2m。
2.根据权利要求1所述的一种固定化生态基仿生水草，其特征在于：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、纳米羟基磷酸铜、紫外线吸收剂的添加比例为100:（35～60）:（2～4）:（2.5～4）。
3.根据权利要求1所述的一种固定化生态基仿生水草，其特征在于：纳米羟基磷酸铜制备方法为：向乙酸铜溶液中滴加磷酸溶液，控制Cu2+与PO4 3-的摩尔比为2:1，并调节pH为3.5，置于聚四氟乙烯内衬的反应釜中，160℃水热晶化4h，洗涤、干燥、研磨后，得到纳米羟基磷酸铜。
4.根据权利要求1所述的一种固定化生态基仿生水草，其特征在于：中心绳的材质为芳香族聚酰胺纤维、聚丙稀纤维、聚乙烯纤维、聚丙腈纤维中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种固定化生态基仿生水草，其特征在于：步骤S1中聚对苯二甲酸乙二醇酯加热融化温度为265～285℃。
6.根据权利要求1所述的一种固定化生态基仿生水草，其特征在于：步骤S1中热压成型的温度为255～265℃，压力为12～15MPa，处理时间为16～20min。
7.根据权利要求1所述的一种固定化生态基仿生水草，其特征在于：步骤S1中冷却结晶温度为190～200℃、压力为8～10MPa的条件下，冷却结晶1.5～2h，再以10℃/min速率降温至室温。
8.根据权利要求1所述的一种固定化生态基仿生水草，其特征在于：中心绳上包埋有缓释型环保用微生物菌种。
9.根据权利要求1所述的一种固定化生态基仿生水草，其特征在于：步骤S3中投放装置具体使用方法为，将附着有步骤S2制备的仿生水草的支管（402）安装于分配头（401），使支管（402）与主管（4）连通，然后将支管（402）与主管（4）放置于污染水体中，利用配重块（404）将支管（402）牵引至水面以下；将适合于微生物菌种生长的营养液原料加入搅拌罐（1）内，利用电机（203）驱动搅拌轴（201）旋转，搅拌叶（202）旋转时对营养液进行充分搅拌；打开电磁阀（405），利用水泵（3）将营养液泵入主管（4），然后通过分配头（401）流至支管（402）中，营养液通过微孔（403）缓慢渗透至仿生水草处并被吸收。
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