CN203048655U

CN203048655U - 一种新型碳纤维水处理装置

Info

Publication number: CN203048655U
Application number: CN 201220665948
Authority: CN
Inventors: 王翔; 杜娟娟; 石卫; 常布辉
Original assignee: WUHAN HUANTIANYU BIOLOGICAL ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: WUHAN HUANTIANYU BIOLOGICAL ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2022-12-06

Abstract

一种新型碳纤维水处理装置，它包括PVC管支架，PVC管支架上间隔平行设有多条绳子，绳子下方间隔0.3～1.0m设有多束碳纤维净水产品，所述的碳纤维净水产品包括两条叠加一起的防水布，两条防水布之间设有多条碳纤维或活性碳纤维材料丝。本实用新型不仅能吸附水中的氮磷等营养物质、有机物、重金属等污物，而且能使得水体中微生物、着生藻类和水生植被自我修复，实现了生物链的原位修复，增强了对整个水体的净化能力。

Description

一种新型碳纤维水处理装置

技术领域

本实用新型属于水污染治理技术领域和生态技术交叉领域，尤其是涉及一种新型碳纤维水处理装置。

背景技术

水是人类的生命线，是构成所有生物体的必要成份，是人和其他生物繁衍生存的基本条件。水也是最重要的工农业生产资源，是生态环境中最活跃、最重要的因素，构成生态循环的基础。近十几年来，我国水体污染和湖泊富营养化日趋加剧，水体污染不仅制约了社会经济的可持续发展，而且影响了人民群众的身体健康。所以，对受污染的江河湖库水体进行修复，已成为社会经济发展及生态环境建设的迫切需要。因此在严格控制向水体排污的同时，更需发展新技术、新材料来净化水体和防治水体富营养化。

国内外对受污染水体采用的物理防治技术有底泥疏浚、底泥覆盖技术、清水冲污技术等，为清除湖泊、河流内源污染的底泥疏浚技术需要消耗大量的人力、物力和财力，而且需要很长的施工周期，底泥疏浚将底泥中磷和重金属化合物重返水体、淤泥在运输和存放时都会形成二次污染，而且清淤无法解决根本问题，还会破坏原来湖泊的自然生态，使底泥中的土著生物种群随清淤而丧失，从而降低湖泊水体的自净能力。底泥覆盖技术需要往河底或湖底投放大量矿物材料，也会引起二次污染。清水冲污是将一个水体污水稀释或转移到另一个水体，污染物依然存在环境水体中，没有从根本解决问题。

国内外受污染水体的生态修复技术主要有人工岸边缓冲带技术、湿地技术、浮岛生态修复技术和水草种植生态修复技术等，人工岸边缓冲带的建设在某种程度上都属于辅助治理手段，不能彻底改善水质；而生态修复技术则是最具发展前景的水体修复技术。在污染环境中栽种对污染物吸收力高、耐受性强的植物, 利用植物的生物吸收及根区修复机理达到从污染环境中去除污染物或将污染物予以固定的目的净化环境，但是在污染水体种植水草因透明度不够，往往存活率很低，效果不理想；浮岛生态修复技术只是覆盖在水体表面，不能深入水体，修复能力有限；人工湿地污水处理系统是一个综合的生态系统，具有建造和运行费用便宜、易于维护,技术含量低、处理效果好等优点，但是其占地面积大、易受病虫害影响等不足，而且建成几年后才能够达到完全稳定的运行。如果设计运行参数不精确，因此常由于设计不当使出水达不到设计要求或不能达标排放，有的人工湿地反而成了污染源。

直接采用生物剂、生物酶等技术对污染水体就地处理的净化处理。该技术是直接向污染环境中接入外源的污染降解生物菌或生物酶,采用生物培养法促进微生物降解，为了满足污染环境中已经存在的降解菌或生物酶的需要还需定期地向污染环境中投加过氧化氢和营养, 以便使污染环境中的微生物通过代谢将污染物彻底矿化为二氧化碳和水, 从而消除污染物, 净化环境。存在问题主要有（1）有些化学品的生物降解产物的毒性和移动性比母体化合物还大；（2）处理效果维持时间短，需要不断投入，其费用要高于常规技术的费用；（3）微生物活性受温度和其他环境条件的影响；(4)特定的微生物只降解特定的化合物类型，化合物形态一旦变化就难以被原有的微生物酶系降解；(5)有些情况下，生物修复不能将污染物全部除去；（6）很多生化反应问题没有弄清楚等。

原位生物膜修复技术是在受污染区域直接进行污染水体的原位处理，借助某种高分子材料作为生物载体，促进本土的微生物、高价值藻类、水生植被的生长繁殖，不需要搬运或输送污染水体的底泥，不需要投入外来物种，避免外来物种入侵。该类技术在保证原有水体功能的同时实现了水质的净化处理和促进了生物多样性，为被污染的水体提供了一个可靠的、卓有成效的修复方法，具有治理费用低、环境无影响、无能耗、管理方便、最大程度降解污染等优点。目前载体填料主要有软性纤维填料、半软性填料、盾式纤维填料、陶瓷填料、软性塑料填料、硬塑料填料、颗粒活性碳、碳纤维、活性碳纤维材料等。

其中，硬塑料填料挂膜量少；软性纤维填料、半软性填料、盾式纤维填料容易结团；颗粒活性碳、陶瓷填料易堵塞、需要搅拌、易沉淀或被水流冲走，再生困难；这些填料比表面积都小于300mg/m²，吸附能力十分有限。

实用新型内容

本实用新型主要是解决现有技术所存在的技术问题而提供了一种新型碳纤维水处理装置，其不仅能吸附水中的氮磷等营养物质、有机物、重金属等污物，而且能使得水体中微生物、着生藻类和水生植被自我修复，增强了对整个水体的净化能力。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种新型碳纤维水处理装置，它包括PVC管支架，PVC管支架上间隔平行设有多条绳子，绳子下方间隔0.3～1.0m设有多束碳纤维净水产品，所述的碳纤维净水产品包括两条叠加一起的防水布，两条防水布之间设有多条碳纤维或活性碳纤维材料丝。

上述的PVC管支架拐角处具有弯管，两拐角之间具有直管，相对两直管的内端外侧设有连接装置。

上述的碳纤维净水产品通过扎带与绳子连接。

上述的碳纤维净水产品长度为0.5m～0.7m，碳纤维或活性碳纤维材料丝彼此间距为8mm～12mm米均匀布设，防水布长0.5m～0.7m ，宽35mm～50mm。

上述的PCV管支架俯视面为圆形、方形或多边形。

上述的水处理带根据水深的不同在水下设置一连或多连不同方式和不同形状。

本实用新型取得了以下的技术效果：

碳纤维、活性碳纤维材料是以聚丙烯睛基（PAN）纤维、粘胶纤维、沥青纤维等原丝经过预氧化、碳化、石墨化等高温固相反应工艺过程制备而成，是一种碳含量超过90%的纤维状碳材料，其化学性质特别稳定，由有择优取向的石墨微晶构成。碳纤维具有以下特点：（1）活性炭纤维强大的吸附性质具有快速吸附污染物的功能；（2）活性炭纤维的氧化还原特性可有效去除重金属；（3）活性炭纤维强大比表面积有利于生物繁殖和生长，提高污水处理效率，有利于营造水生物链修复环境；（4）活性炭纤维的特性可构造厌氧、缺氧、耗氧环境，具有降解和去除多种污染物能力；（5）活性炭纤维生态产品处理污水，可以实现污泥减量化和无害化、无二次污染。

新型碳纤维水处理装置投入天然水体使用后，具有快速净水水质、提高水体透明度的能力，因碳纤维比表面积大，微生物亲和性好，能吸附、截留水中污染物，是微生物群附着的理想固床，形成有粘着性的动态生物膜和活性污泥团，使水体透明度增高、各污染物浓度降低，促进了藻类及水生植被的生长，实现水体生态系统原位修复，形成碳纤维-生物膜/活性污泥团-藻场-水生植被共生系统，增强水体的净化能力，达到了四天提升水质2个等级、2个月提升3个等级、5个月提升4个等级的水处理效果。

该水处理系统适用于各种受污染水体的水处理，其结构简单、使用方便、成本低、使用寿命长、可移动性强、浮力好、实用性强、经济、无能耗、运行成本低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的俯视图；

图2为图1的剖视图。

具体实施方式

如图1-2所示一种新型碳纤维水处理装置，它包括PVC管支架，PVC管支架上间隔平行设有多条绳子3，绳子下方间隔0.3～1.0m设有多束碳纤维净水产品，所述的碳纤维净水产品包括两条叠加一起的防水布7，两条防水布之间设有多条碳纤维或活性碳纤维材料丝6。

所述的PVC管支架拐角处具有弯管1，两拐角之间具有直管2，相对两直管的内端外侧设有连接装置4。所述的碳纤维净水产品通过扎带5与绳子连接。所述的碳纤维净水产品长度为0.5m～0.7m，碳纤维或活性碳纤维材料丝彼此间距为8mm～12mm米均匀布设，防水布长0.5m～0.7m ，宽35mm～50mm。所述的PCV管支架俯视面为圆形、方形或多边形。所述的碳纤维净水产品根据水深的不同在水下设置一连或多连不同方式和立式或卧式不同布置形状。

将聚丙稀腈或粘胶基的碳纤维状净水材料与防水布相结合形状呈条状、带状、蜈蚣形、缨穗形、片状、绳状、筒状、管状、棒状、短条状、螺旋状、螺线状、格子状、开孔状、网状等末端开纤而成为松散状态的材料或者具有平面形状的成形体。

通过扎带将不同的碳纤维净水产品连接，连接方式可以根据水深的不同按照U型、I型、V型、S型等型态之一或两种型态之组合连接成一连、二连和多连等不同方式，再通过扎带与绳子相连。

本实用新型的碳纤维状净水产品是水处理系统的核心，本身巨大的比表面积，能吸附、截留水中污染物，且具有微生物亲和性，是微生物群附着的理想固床，可形成有粘着性的动态生物膜，使水体透明度增高、各污染物浓度降低，促进了藻类及水生植被的生长，藻类及水生植被的生长，吸收水中的氮磷和各种营养物质，实现水体生态系统原位修复，形成碳纤维-生物膜/活性污泥团-藻场-水生植被共生系统，增强水体的净化能力。

实施实例以东湖试验场为例。

该实例中，像图1、图2所示那样，用防水围格布在东湖布置了试验场（40m×25m），对试验场水深进行测量，知试验场平均水深为1.5m，根据水深及湖泊水质状况，设计水处理系统的布置方案。

将PVC管支架设计成长方形，用绳子3将碳纤维材料条6悬挂于直管2上，所使用的碳纤维净水产品长度为0.5m～0.7m，碳纤维或活性碳纤维材料丝彼此间距为8mm～12mm米均匀布设在2片长0.5m～0.7m 、宽35mm～50mm防水布之间。构成束状碳纤维净水产品，根据不同的水深，根据水深的不同按照U型、I型、V型、S型等型态之一或两种型态之组合连接成一连、二连和多连等不同方式，再通过扎带与绳子相连。

经过4天碳素纤维净水处理，试验场水质从劣Ⅴ类上升为IV类水质（国家地表水质量标准（GB3838-2002）），达到东湖水质保护目标，五个月可以达到Ⅱ类水质，恢复了东湖试验区水体饮用水功能。工程布设1天形成生物膜、半个月后形成活性污泥团、1个月后形成大规模刚毛藻藻场、8个月后成功实现7种沉水植物的自我修复。东湖碳纤维试验场先后自动形成本土微生物群落、大规模刚毛藻藻场和7种沉水植物群落，形成碳素纤维-微生物膜/活性污泥团-藻场-水生植物共生系统联合净化水质。净化后试验场TN，TP，BOD₅、COD_Mn、氨氮都能够达到Ⅱ类以上水质标准，透明度达到2米左右，为更有效地控制湖泊富营养化提供了参考。

本实用新型不仅仅限制于上述实例，适用于各种天然水体（湖泊、河流、水库、水渠、排水沟、运河、景观水、池塘、库湾、湖岔、海洋等中的淡水、半咸水、海水）等环境水和工业废水及污水中除去污浊物质的水净化系统。在不破坏原始生态系统的情况下，实现水生态系统的原位修复。

Claims

1.一种新型碳纤维水处理装置，其特征在于：它包括PVC管支架，PVC管支架上间隔平行设有多条绳子（3），绳子下方间隔0.3～1.0m设有多束碳纤维净水产品，所述的碳纤维净水产品包括两条叠加一起的防水布（7），两条防水布之间设有多条碳纤维或活性碳纤维材料丝（6）。

2.根据权利要求1所述的新型碳纤维水处理装置，其特征在于：所述的PVC管支架拐角处具有弯管（1），两拐角之间具有直管（2），相对两直管的内端外侧设有连接装置（4）。

3.根据权利要求2所述的新型碳纤维水处理装置，其特征在于：所述的碳纤维净水产品通过扎带（5）与绳子连接。

4.根据权利要求1或2所述的新型碳纤维水处理装置，其特征在于：所述的碳纤维净水产品长度为0.5m～0.7m，碳纤维或活性碳纤维材料丝彼此间距为8mm～12mm米均匀布设，防水布长0.5m～0.7m ，宽35mm～50mm。

5.根据权利要求1或2所述的新型碳纤维水处理装置，其特征在于：所述的PCV管支架俯视面为圆形或多边形。