專利名稱：一種新型碳纖維水處理裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于水污染治理技術領域和生態技術交叉領域，尤其是涉及一種新型碳纖維水處理裝置。
背景技術：
水是人類的生命線，是構成所有生物體的必要成份，是人和其他生物繁衍生存的基本條件。水也是最重要的工農業生產資源，是生態環境中最活躍、最重要的因素，構成生態循環的基礎。近十幾年來，我國水體污染和湖泊富營養化日趨加劇，水體污染不僅制約了社會經濟的可持續發展，而且影響了人民群眾的身體健康。所以，對受污染的江河湖庫水體進行修復，已成為社會經濟發展及生態環境建設的迫切需要。因此在嚴格控制向水體排污的同時，更需發展新技術、新材料來凈化水體和防治水體富營養化。國內外對受污染水體采用的物理防治技術有底泥疏浚、底泥覆蓋技術、清水沖污技術等，為清除湖泊、河流內源污染的底泥疏浚技術需要消耗大量的人力、物力和財力，而且需要很長的施工周期，底泥疏浚將底泥中磷和重金屬化合物重返水體、淤泥在運輸和存放時都會形成二次污染，而且清淤無法解決根本問題，還會破壞原來湖泊的自然生態，使底泥中的土著生物種群隨清淤而喪失，從而降低湖泊水體的自凈能力。底泥覆蓋技術需要往河底或湖底投放大量礦物材料，也會引起二次污染。清水沖污是將一個水體污水稀釋或轉移到另一個水體，污染物依然存在環境水體中，沒有從根本解決問題。國內外受污染水體的生態修復技術主要有人工岸邊緩沖帶技術、濕地技術、浮島生態修復技術和水草種植生態修復技術等，人工岸邊緩沖帶的建設在某種程度上都屬于輔助治理手段，不能徹底改善水質；而生態修復技術則是最具發展前景的水體修復技術。在污染環境中栽種對污染物吸收力高、耐受性強的植物，利用植物的生物吸收及根區修復機理達到從污染環境中去除污染物或將污染物予以固定的目的凈化環境，但是在污染水體種植水草因透明度不夠，往往存活率很低，效果不理想；浮島生態修復技術只是覆蓋在水體表面，不能深入水體，修復能力有限；人工濕地污水處理系統是一個綜合的生態系統，具有建造和運行費用便宜、易于維護，技術含量低、處理效果好等優點，但是其占地面積大、易受病蟲害影響等不足，而且建成幾年后才能夠達到完全穩定的運行。如果設計運行參數不精確，因此常由于設計不當使出水達不到設計要求或不能達標排放，有的人工濕地反而成了污染源。直接采用生物劑、生物酶等技術對污染水體就地處理的凈化處理。該技術是直接向污染環境中接入外源的污染降解生物菌或生物酶，采用生物培養法促進微生物降解，為了滿足污染環境中已經存在的降解菌或生物酶的需要還需定期地向污染環境中投加過氧化氫和營養，以便使污染環境中的微生物通過代謝將污染物徹底礦化為二氧化碳和水，從而消除污染物，凈化環境。存在問題主要有(I)有些化學品的生物降解產物的毒性和移動性比母體化合物還大；(2)處理效果維持時間短，需要不斷投入，其費用要高于常規技術的費用；(3)微生物活性受溫度和其他環境條件的影響；(4)特定的微生物只降解特定的化合物類型，化合物形態一旦變化就難以被原有的微生物酶系降解；(5)有些情況下，生物修復不能將污染物全部除去；(6)很多生化反應問題沒有弄清楚等。原位生物膜修復技術是在受污染區域直接進行污染水體的原位處理，借助某種高分子材料作為生物載體，促進本土的微生物、高價值藻類、水生植被的生長繁殖，不需要搬運或輸送污染水體的底泥，不需要投入外來物種，避免外來物種入侵。該類技術在保證原有水體功能的同時實現了水質的凈化處理和促進了生物多樣性，為被污染的水體提供了一個可靠的、卓有成效的修復方法，具有治理費用低、環境無影響、無能耗、管理方便、最大程度降解污染等優點。目前載體填料主要有軟性纖維填料、半軟性填料、盾式纖維填料、陶瓷填料、軟性塑料填料、硬塑料填料、顆粒活性碳、碳纖維、活性碳纖維材料等。其中，硬塑料填料掛膜量少；軟性纖維填料、半軟性填料、盾式纖維填料容易結團；顆粒活性碳、陶瓷填料易堵塞、需要攪拌、易沉淀或被水流沖走，再生困難；這些填料比表面積都小于300mg/m2,吸附能力十分有限。
實用新型內容本實用新型主要是解決現有技術所存在的技術問題而提供了一種新型碳纖維水處理裝置，其不僅能吸附水中的氮磷等營養物質、有機物、重金屬等污物，而且能使得水體中微生物、著生藻類和水生植被自我修復，增強了對整個水體的凈化能力。本實用新型的目的是這樣實現的:一種新型碳纖維水處理裝置，它包括PVC管支架，PVC管支架上間隔平行設有多條繩子，繩子下方間隔0.3 1.0m設有多束碳纖維凈水產品，所述的碳纖維凈水產品包括兩條疊加一起的防水布，兩條防水布之間設有多條碳纖維或活性碳纖維材料絲。上述的PVC管支架拐角處具有彎管，兩拐角之間具有直管，相對兩直管的內端外側設有連接裝置。上述的碳纖維凈水產品通過扎帶與繩子連接。上述的碳纖維凈水產品長度為0.5m 0.7m，碳纖維或活性碳纖維材料絲彼此間距為8_ 1 2mm米均勻布設，防水布長0.5m 0.7m ,寬35mm 50mm。上述的PCV管支架俯視面為圓形、方形或多邊形。上述的水處理帶根據水深的不同在水下設置一連或多連不同方式和不同形狀。本實用新型取得了以下的技術效果:碳纖維、活性碳纖維材料是以聚丙烯睛基(PAN)纖維、粘膠纖維、浙青纖維等原絲經過預氧化、碳化、石墨化等高溫固相反應工藝過程制備而成，是一種碳含量超過90%的纖維狀碳材料，其化學性質特別穩定，由有擇優取向的石墨微晶構成。碳纖維具有以下特點:(O活性炭纖維強大的吸附性質具有快速吸附污染物的功能；(2)活性炭纖維的氧化還原特性可有效去除重金屬；(3)活性炭纖維強大比表面積有利于生物繁殖和生長，提高污水處理效率，有利于營造水生物鏈修復環境；(4)活性炭纖維的特性可構造厭氧、缺氧、耗氧環境，具有降解和去除多種污染物能力；(5)活性炭纖維生態產品處理污水，可以實現污泥減量化和無害化、無二次污染。新型碳纖維水處理裝置投入天然水體使用后，具有快速凈水水質、提高水體透明度的能力，因碳纖維比表面積大，微生物親和性好，能吸附、截留水中污染物，是微生物群附著的理想固床，形成有粘著性的動態生物膜和活性污泥團，使水體透明度增高、各污染物濃度降低，促進了藻類及水生植被的生長，實現水體生態系統原位修復，形成碳纖維-生物膜/活性污泥團-藻場-水生植被共生系統，增強水體的凈化能力，達到了四天提升水質2個等級、2個月提升3個等級、5個月提升4個等級的水處理效果。該水處理系統適用于各種受污染水體的水處理，其結構簡單、使用方便、成本低、使用壽命長、可移動性強、浮力好、實用性強、經濟、無能耗、運行成本低。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
圖1是本實用新型的俯視圖；圖2為
圖1的剖視圖。
具體實施方式
如
圖1-2所示一種新型碳纖維水處理裝置，它包括PVC管支架，PVC管支架上間隔平行設有多條繩子3，繩子下方間隔0.3 1.0m設有多束碳纖維凈水產品，所述的碳纖維凈水產品包括兩條疊加一起的防水布7，兩條防水布之間設有多條碳纖維或活性碳纖維材料絲6。所述的PVC管支架拐角處具有彎管1，兩拐角之間具有直管2，相對兩直管的內端外側設有連接裝置4。所述的碳纖維凈水產品通過扎帶5與繩子連接。所述的碳纖維凈水產品長度為0.5m 0.7m,碳纖維或活性碳纖維材料絲彼此間距為8mm 12mm米均勻布設，防水布長0.5m 0.7m ,寬35mm 50mm。所述的PCV管支架俯視面為圓形、方形或多邊形。所述的碳纖維凈水產品根據水深的不同在水下設置一連或多連不同方式和立式或臥式不同布置形狀。將聚丙稀腈或粘膠基的碳纖維狀凈水材料與防水布相結合形狀呈條狀、帶狀、蜈蚣形、纓穗形、片狀、繩狀、筒狀、管狀、棒狀、短條狀、螺旋狀、螺線狀、格子狀、開孔狀、網狀等末端開纖而成為松散狀態的材料或者具有平面形狀的成形體。通過扎帶將不同的碳纖維凈水產品連接，連接方式可以根據水深的不同按照U型、I型、V型、S型等型態之一或兩種型態之組合連接成一連、二連和多連等不同方式，再通過扎帶與繩子相連。本實用新型的碳纖維狀凈水產品是水處理系統的核心，本身巨大的比表面積，能吸附、截留水中污染物，且具有微生物親和性，是微生物群附著的理想固床，可形成有粘著性的動態生物膜，使水體透明度增高、各污染物濃度降低，促進了藻類及水生植被的生長，藻類及水生植被的生長，吸收水中的氮磷和各種營養物質，實現水體生態系統原位修復，形成碳纖維-生物膜/活性污泥團-藻場-水生植被共生系統，增強水體的凈化能力。實施實例以東湖試驗場為例。該實例中，像
圖1、圖2所示那樣，用防水圍格布在東湖布置了試驗場(40mX25m)，對試驗場水深進行測量，知試驗場平均水深為1.5m，根據水深及湖泊水質狀況，設計水處理系統的布置方案。將PVC管支架設計成長方形，用繩子3將碳纖維材料條6懸掛于直管2上，所使用的碳纖維凈水產品長度為0.5m 0.7m，碳纖維或活性碳纖維材料絲彼此間距為8mm 12mm米均勻布設在2片長0.5m 0.7m、寬35mm 50mm防水布之間。構成束狀碳纖維凈水產品，根據不同的水深，根據水深的不同按照U型、I型、V型、S型等型態之一或兩種型態之組合連接成一連、二連和多連等不同方式，再通過扎帶與繩子相連。經過4天碳素纖維凈水處理，試驗場水質從劣V類上升為IV類水質(國家地表水質量標準(GB3838-2002))，達到東湖水質保護目標，五個月可以達到II類水質，恢復了東湖試驗區水體飲用水功能。工程布設I天形成生物膜、半個月后形成活性污泥團、I個月后形成大規模剛毛藻藻場、8個月后成功實現7種沉水植物的自我修復。東湖碳纖維試驗場先后自動形成本土微生物群落、大規模剛毛藻藻場和7種沉水植物群落，形成碳素纖維-微生物膜/活性污泥團-藻場-水生植物共生系統聯合凈化水質。凈化后試驗場TN，TP, BOD5,CODfc、氨氮都能夠達到II類以上水質標準，透明度達到2米左右，為更有效地控制湖泊富營養化提供了參考。本實用新型不僅僅限制于上述實例，適用于各種天然水體(湖泊、河流、水庫、水渠、排水溝、運河、景觀水、池塘、庫灣、湖岔、海洋等中的淡水、半咸水、海水)等環境水和工業廢水及污水中除去污濁物質的水凈化系統。在不破壞原始生態系統的情況下，實現水生態系統的原位修復。
權利要求1.一種新型碳纖維水處理裝置，其特征在于:它包括PVC管支架，PVC管支架上間隔平行設有多條繩子(3)，繩子下方間隔0.3 1.0m設有多束碳纖維凈水產品，所述的碳纖維凈水產品包括兩條疊加一起的防水布(7)，兩條防水布之間設有多條碳纖維或活性碳纖維材料絲(6)。
2.根據權利要求1所述的新型碳纖維水處理裝置，其特征在于:所述的PVC管支架拐角處具有彎管(I )，兩拐角之間具有直管(2)，相對兩直管的內端外側設有連接裝置(4)。
3.根據權利要求2所述的新型碳纖維水處理裝置，其特征在于:所述的碳纖維凈水產品通過扎帶(5)與繩子連接。
4.根據權利要求1或2所述的新型碳纖維水處理裝置，其特征在于:所述的碳纖維凈水產品長度為0.5m 0.7m,碳纖維或活性碳纖維材料絲彼此間距為8mm 12mm米均勻布設，防水布長0.5m 0.7m ,寬35mm 50mm。
5.根據權利要求1或2所述的新型碳纖維水處理裝置，其特征在于:所述的PCV管支架俯視面為圓形或多邊形。
專利摘要一種新型碳纖維水處理裝置，它包括PVC管支架，PVC管支架上間隔平行設有多條繩子，繩子下方間隔0.3～1.0m設有多束碳纖維凈水產品，所述的碳纖維凈水產品包括兩條疊加一起的防水布，兩條防水布之間設有多條碳纖維或活性碳纖維材料絲。本實用新型不僅能吸附水中的氮磷等營養物質、有機物、重金屬等污物，而且能使得水體中微生物、著生藻類和水生植被自我修復，實現了生物鏈的原位修復，增強了對整個水體的凈化能力。
文檔編號C02F1/28GK203048655SQ201220665948
公開日2013年7月10日 申請日期2012年12月6日 優先權日2012年12月6日
發明者王翔, 杜娟娟, 石衛, 常布輝 申請人:武漢環天禹生物環保科技有限公司