CN114212896B - 一种用于水质净化的净水组件 - Google Patents

一种用于水质净化的净水组件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于水质净化的净水组件，包括外壳、填料、微曝气系统和微生物释放物质，所述的微曝气系统设置在外壳的底部，填料和微生物释放物质均匀置于外壳内部，所述的外壳具有多个通孔。本发明的净水组件可以源源不断的培养、释放微生物，快速削减水体中的污染物质，起到净化水质，美化景观的作用，应用广泛，可以悬挂在生态浮岛下使用；也可以做护岸、护坡、植草沟使用，也可以做成丁坝、顺坝、汀步使用，也可以作为点面源预处理措施使用。

Description

一种用于水质净化的净水组件
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种用于水质净化的净水组件。
背景技术
河道污染主要是由未经处理的工业废水、生活污水、农田排水以及其他有害物质直接或间接进入河流，超过河流的自净能力引起的，在进行河道污水处理的过程中，需要对河道污水添加污水处理药剂，污水处理药剂主要起到将污水中分散的微粒絮凝成聚集体，调整污水PH值、对污水进行消毒等作用。现有多种处理河流污水的净水组件，但是存在需要持续投放，施工和维修困难等问题。
鉴于以上原因，特提出本发明。
发明内容
为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种用于水质净化的净水组件，本发明的净水组件可以源源不断的培养、释放微生物，快速削减水体中的污染物质，起到净化水质，美化景观的作用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于水质净化的净水组件，包括外壳、填料、微曝气系统和微生物释放物质，所述的微曝气系统设置在外壳的底部，填料和微生物释放物质均匀置于外壳内部，所述的外壳具有多个通孔。
进一步的，所述的外壳为刚性或柔性材料制成。
进一步的，所述的刚性材料为钢筋，所述的柔性材料为尼龙。
当本发明的净水组件用作顺坝、丁坝等，外壳需要用刚性材料制成，如果悬挂在水中，外壳需要柔性物质制成，外壳的形状可以为多种，本发明不具体限定外壳的形状，可以选择网兜、渔护、石笼网以及钢筋笼等多种形状。
进一步的，所述的填料为多孔性的沸石、火山岩、陶粒、砾石、贝壳、石英砂、生物填料中的一种或几种。
进一步的，微生物释放物质与填料的质量比为1:100～100:1。
其中，生物填料可以为生物绳或阿柯曼柔性组合填料，且均为市售的原料。
进一步的，所述的微曝气系统包括曝气机和多个微孔曝气盘，所述的微孔曝气盘通过管道与曝气机连接。
进一步的，微曝气系统中的通气量为0.5～1000L/min。
进一步的，所述的微生物释放物质通过如下方法制备而成：
(1)将植物纤维和天然矿石粉进行改性处理后，进行破碎，碾压成粉末；
(2)将微生物酶、有益微生物菌群混合得到酶菌液体，放入15-28℃恒温培养箱中，再加入所述的粉末，待粉末吸附饱和后，将其自然晾干，再次将晾干的粉末加入到酶菌液体中，待粉末吸附饱和后，将其自然晾干，重复上述步骤5-10次，得到固定化酶复合载体颗粒；
(3)将淀粉加水溶解后和加热融化的植物蜡混合，在模具的底部和四周涂抹一层淀粉和植物蜡混合液体，再将生物活性碳纤维在模具底部平铺一层，加入所述的固定化酶复合载体颗粒1/10～1/5模具厚度，再倒入1/10～1/20模具厚度的淀粉和植物蜡混合液体，再放入一层生物活性碳纤维，重复上述步骤，至达到模具厚度，得到所述的微生物释放物质。
进一步的，步骤(1)中植物纤维包括植物秸秆、玉米芯、棉纤维、麻纤维、竹纤维或木纤维，植物纤维和天然矿石粉的质量比为5:1～20:1；
进一步的，植物纤维的改性为将植物纤维先经0.1～3mol/L的氢氧化钾溶液进行处理0.5-3.5h，然后在60-80℃下烘干，再经紫外线辐射改性3-20min。
进一步的，紫外线波长180-320nm；
进一步的，天然矿石粉改性为在300-550℃下煅烧处理10min-2.5h。
经过改性后的植物纤维和天然矿石粉可以增加孔隙率。
进一步的，步骤(2)中有益微生物菌群包括光合菌、乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌、枯草杆菌、双岐菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽胞杆菌、短小芽孢杆菌、产甲烷菌、假单胞菌、硝化菌、反硝化菌、放线菌中的一种或几种。
进一步的，酶菌液体与粉末的质量比为2:1～10:1。
进一步的，步骤(2)中微生物酶与有益微生物菌群的质量比为1:3～1:50。
进一步的，步骤(3)中淀粉与植物蜡的质量比为1:1～1:5。
进一步的，淀粉与水的质量比为1:1～1:10。
本发明的微生物释放物质为具有形状的模块，可以为任意形状和大小，将其放置在水中，可以随着水体流动或曝气扰动的情况下可以缓慢释放微生物，模块内的营养基质还可以不断为微生物的繁殖生长提供养料。本发明中的微生物释放物质快速聚集在多孔性填料上聚集、繁殖。
本发明中所述的微生物酶采用专利CN111073869A的方法制成，以及其他的原料均采用市售的原料。本发明中所述的生物活性碳纤维采用专利CN104652131A的方法制备而成。本发明中所述的生物活性碳纤维作为整个系统的支撑骨架，一方面利用碳纤维极大的孔隙率，可以为微生物提供生长繁殖的空间，另一方面便于微生物的缓释。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的净水组件可以源源不断的培养、释放微生物，快速削减水体中的污染物质，起到净化水质，美化景观的作用，应用广泛，可以悬挂在生态浮岛下使用；也可以做护岸、护坡、植草沟使用，也可以做成丁坝、顺坝、汀步使用，也可以作为点面源预处理措施使用。
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是本发明一种所述净水组件中外壳的结构示意图；
图2是本发明另一种所述净水组件中外壳的结构示意图；
图3是本发明所述的微曝气系统结构示意图；
附图标记
1-曝气机、2-管道、3-微孔曝气盘。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明中所述的外壳可以是多种形状，可以为图1所示的钢筋笼结构，可以是图2所示的尼龙网袋结构，根据净水组件处理不同地方的水时进行选择外壳的结构。以下实施例中微生物酶采用专利CN111073869A实施例1的方法制备以及生物活性碳纤维采用专利CN104652131A实施例1的方法制备为例进行解释说明。
本发明实施例中的一种用于水质净化的净水组件，包括外壳、填料、微曝气系统和微生物释放物质，所述的微曝气系统设置在外壳的底部，填料和微生物释放物质均匀置于外壳内部，所述的外壳具有多个通孔，所述的通过可以使壳内的物质与水进行交换。如图3所示，所述的微曝气系统包括曝气机1和多个微孔曝气盘3，所述的微孔曝气盘3通过管道2与曝气机1连接。
实施例1
本实施例的一种用于水质净化的净水组件，如图1，外壳为钢筋笼制成，所述的填料为多孔性的沸石，微生物释放物质与填料的质量比为1:100，微曝气系统中的通气量为0.5L/min。
所述的微生物释放物质通过如下方法制备而成：
(1)将玉米芯和天然矿石粉进行改性处理后，玉米芯和天然矿石粉的质量比为5:1，进行破碎，碾压成粉末；
其中，玉米芯的改性为将玉米芯先经0.1mol/L的氢氧化钾溶液进行处理3.5h，然后在60℃下烘干，再经紫外线辐射改性3min，紫外线波长180nm；天然矿石粉改性为在300℃下煅烧处理2.5h；
(2)将微生物酶、有益微生物菌群混合得到酶菌液体，放入15℃恒温培养箱中，再加入所述的粉末，酶菌液体与粉末的质量比为2:1，待粉末吸附饱和后，将其自然晾干，再次将晾干的粉末加入到酶菌液体中，待粉末吸附饱和后，将其自然晾干，重复上述步骤5次，得到固定化酶复合载体颗粒；
其中，微生物酶与有益微生物菌群的质量比为1:3，有益微生物菌群为光合菌、乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌、枯草杆菌、双岐菌以任意比例混合而成；
(3)将淀粉加水溶解后和加热融化的植物蜡混合，淀粉与水的质量比为1:1，淀粉与植物蜡的质量比为1:1，在模具的底部和四周涂抹一层淀粉和植物蜡混合液体，再将生物活性碳纤维在模具底部平铺一层，加入所述的固定化酶复合载体颗粒1/10模具厚度，再倒入1/10模具厚度的淀粉和植物蜡混合液体，再放入一层生物活性碳纤维，重复上述步骤，至达到模具厚度，得到所述的微生物释放物质。
实施例2
本实施例的净水组件结构如图2所示，外壳为尼龙材料制成尼龙网袋结构，微生物释放物质与填料的质量比为50:1，微曝气系统中的通气量为500L/min。
所述的微生物释放物质通过如下方法制备而成：
(1)将植物秸秆和天然矿石粉进行改性处理后，植物秸秆和天然矿石粉的质量比为12.5:1，进行破碎，碾压成粉末；
其中，植物秸秆的改性为将植物秸秆先经1.5mol/L的氢氧化钾溶液进行处理2h，然后在70℃下烘干，再经紫外线辐射改性11min，紫外线波长250nm；天然矿石粉改性为在420℃下煅烧处理1.2h，植物秸秆为小麦秸秆；
(2)将微生物酶、有益微生物菌群混合得到酶菌液体，放入18℃恒温培养箱中，再加入所述的粉末，酶菌液体与粉末的质量比为6:1，待粉末吸附饱和后，将其自然晾干，再次将晾干的粉末加入到酶菌液体中，待粉末吸附饱和后，将其自然晾干，重复上述步骤7次，得到固定化酶复合载体颗粒；
其中，微生物酶与有益微生物菌群的质量比为1:26，有益微生物菌群为光合菌、乳酸菌、酵母菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽胞杆菌、短小芽孢杆菌、产甲烷菌、假单胞菌以任意比例混合而成；
(3)将淀粉加水溶解后和加热融化的植物蜡混合，淀粉与水的质量比为1:5，淀粉与植物蜡的质量比为1:3，在模具的底部和四周涂抹一层淀粉和植物蜡混合液体，再将生物活性碳纤维在模具底部平铺一层，加入所述的固定化酶复合载体颗粒7/50模具厚度，再倒入3/40模具厚度的淀粉和植物蜡混合液体，再放入一层生物活性碳纤维，重复上述步骤，至达到模具厚度，得到所述的微生物释放物质。
实施例3
本实施例的净水组件结构中微生物释放物质与填料的质量比为100:1，微曝气系统中的通气量为1000L/min。
所述的微生物释放物质通过如下方法制备而成：
(1)将棉纤维和天然矿石粉进行改性处理后，棉纤维和天然矿石粉的质量比为20:1，进行破碎，碾压成粉末；
其中，棉纤维的改性为将棉纤维先经3mol/L的氢氧化钾溶液进行处理3.5h，然后在80℃下烘干，再经紫外线辐射改性20min，紫外线波长320nm；天然矿石粉改性为在550℃下煅烧处理10min；
(2)将微生物酶、有益微生物菌群混合得到酶菌液体，放入28℃恒温培养箱中，再加入所述的粉末，酶菌液体与粉末的质量比为10:1，待粉末吸附饱和后，将其自然晾干，再次将晾干的粉末加入到酶菌液体中，待粉末吸附饱和后，将其自然晾干，重复上述步骤10次，得到固定化酶复合载体颗粒；
其中，微生物酶与有益微生物菌群的质量比为1:50，有益微生物菌群为光合菌、乳酸菌、酵母菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽胞杆菌、短小芽孢杆菌、产甲烷菌、假单胞菌以任意比例混合而成；
(3)将淀粉加水溶解后和加热融化的植物蜡混合，淀粉与水的质量比为1:10，淀粉与植物蜡的质量比为1:50，在模具的底部和四周涂抹一层淀粉和植物蜡混合液体，再将生物活性碳纤维在模具底部平铺一层，加入所述的固定化酶复合载体颗粒1/5模具厚度，再倒入1/20模具厚度的淀粉和植物蜡混合液体，再放入一层生物活性碳纤维，重复上述步骤，至达到模具厚度，得到所述的微生物释放物质。
试验例1
海南三亚博后村某20000m2景观湖，将实施例2制备的净水组件悬挂于浮岛下面，4个月后水质由劣五类水体升到地表四类水，水质检测如表1所示。
试验例2
浙江温州某600m长重度黑臭河道，采用的是在排污口处设置点源预处理与河道中悬挂实施例2制备的净水组件于浮岛下面，一个月后消除水体黑臭，6个月后达到地表五类水，水质检测如表1所示。
试验例3
河北保定某五类水河道，将实施例1制备的净水组件采用顺坝形式作为沿途净化措施，随着上游来水的冲击，微生物的释放，3个月后河道水质提升到了地标四类水，水质检测如表1所示。
试验例4
北京潮白河，在橡胶坝消力池内投放了若干实施例2制备的净水组件，随着橡胶坝跌水的冲击，净化组件内微生物快速示范，2周内消除了水面上的蓝藻。
实施例5
天津军粮城某景观连通河，将实施例3制备的净水组件悬挂于浮岛下方，一个月内消除了水体黑臭，水质检测如表2所示。
表1
表2
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种用于水质净化的净水组件，其特征在于，包括外壳、填料、微曝气系统和微生物释放物质，所述的微曝气系统设置在外壳的底部，填料和微生物释放物质均匀置于外壳内部，所述的外壳具有多个通孔，
所述的微生物释放物质通过如下方法制备而成：
（1）将植物纤维和天然矿石粉进行改性处理后，进行破碎，碾压成粉末；
（2）将微生物酶、有益微生物菌群混合得到酶菌液体，放入15-28℃恒温培养箱中，再加入所述的粉末，待粉末吸附饱和后，将其自然晾干，再次将晾干的粉末加入到酶菌液体中，待粉末吸附饱和后，将其自然晾干，重复上述步骤5-10次，得到固定化酶复合载体颗粒；
（3）将淀粉加水溶解后和加热融化的植物蜡混合，在模具的底部和四周涂抹一层淀粉和植物蜡混合液体，再将生物活性碳纤维在模具底部平铺一层，加入所述的固定化酶复合载体颗粒1/10~1/5模具厚度，再倒入1/10~1/20模具厚度的淀粉和植物蜡混合液体，再放入一层生物活性碳纤维，重复上述步骤，至达到模具厚度，得到所述的微生物释放物质。
2.根据权利要求1所述的用于水质净化的净水组件，其特征在于，所述的外壳为刚性或柔性材料制成。
3.根据权利要求2所述的用于水质净化的净水组件，其特征在于，所述的刚性材料为钢筋，所述的柔性材料为尼龙。
4.根据权利要求1所述的用于水质净化的净水组件，其特征在于，所述的填料为多孔性的沸石、火山岩、陶粒、砾石、贝壳、石英砂、生物填料中的一种或几种，微生物释放物质与填料的质量比为1:100～100:1。
5.根据权利要求1所述的用于水质净化的净水组件，其特征在于，所述的微曝气系统包括曝气机和多个微孔曝气盘，所述的微孔曝气盘通过管道与曝气机连接，微曝气系统中的通气量为0.5~1000L/min。
6.根据权利要求1所述的用于水质净化的净水组件，其特征在于，步骤（1）中植物纤维包括植物秸秆、玉米芯、棉纤维、麻纤维、竹纤维或木纤维，植物纤维和天然矿石粉的质量比为5:1~20:1。
7.根据权利要求6所述的用于水质净化的净水组件，其特征在于，植物纤维的改性为将植物纤维先经0.1~3mol/L的氢氧化钾溶液进行处理0.5-3.5h，然后在60-80℃下烘干，再经紫外线辐射改性3-20min。
8.根据权利要求7所述的用于水质净化的净水组件，其特征在于，紫外线波长为180-320nm。
9.根据权利要求6所述的用于水质净化的净水组件，其特征在于，天然矿石粉改性为在300-550℃下煅烧处理10min-2.5h。
10.根据权利要求1所述的用于水质净化的净水组件，其特征在于，步骤（2）中有益微生物菌群包括光合菌、乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌、枯草杆菌、双岐菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽胞杆菌、短小芽孢杆菌、产甲烷菌、假单胞菌、硝化菌、反硝化菌、放线菌中的一种或几种。
11.根据权利要求1所述的用于水质净化的净水组件，其特征在于，步骤（2）中微生物酶与有益微生物菌群的质量比为1:3~1:50。
12.根据权利要求1所述的用于水质净化的净水组件，其特征在于，步骤（3）中淀粉与植物蜡的质量比为1:1~1:5，淀粉与水的质量比为1:1~1:10。
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