一种人工仿真水草制造方法及其应用技术

本发明专利技术提供人工仿真水草制造方法，是指以天然水草为模板，采用三层复合结构，中间层以板状软质泡沫塑料浮型骨架为固体支架，其表面两侧粘结混合纤维层，制得该人工仿真水草本体；在人工仿真水草本体的上端等距设置有多个浮球，下端设置配重沙袋，从而制得该人工仿真水草。本发明专利技术以亲水性纤维及疏水性纤维的混合纤维作为生物膜载体，制造的人工仿真水草表面特性、理化指标参数好，比表面积大，生物膜挂膜理想，运行性能稳定；结构设计合理，安装简易，制作成本低，应用场合多样。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水污染控制
，具体是指一种人工仿真水草制造方袪 及其应用。
技术介绍
河道的形态、结构，以及构成形态、结构的基质、材料和河岸带的植物 种群数量、结构，对河道水体的自然净化能力和生物栖息地品质具有十分重 要的作用。形态结构单一和河岸带基质材料不透水及不适于生物(含微生物) 的栖息和繁衍，会严重影响河道水流的自然净化能力及氧化还原能力，反之， 则有利于生物的繁衍和河道自净能力提高。在河道形态结构及生态整治方面，20世纪50年代，德国创立了 "近自然河道整治工程"，提出河道的整治要 符合植物化和生命化的原理。河川的生态工程在德国称为"河川生态自然工程 "，而日本称为"近自然工事"，或"多自然型建设工法"，美国称为"自然河道 设计技术〃 (natural channel design techniques) 。 1999年6月，美国陆军 工程师团完成了《河流管理、河流保护和恢复的概念和方法》(Stream Managements Concepts and Methods in Stream Protection and Restoration) 研究报告，对河流生态保护与恢复方面的问题进行了系统阐述；英国于2002 年4月发布了《河流恢复技术手册》(Manual of River Restoration Techniques)。从而可见，国外河流生态恢复或修复的水工学方法日渐成熟。 日本从70年代中期开始，在各地开展了多种河流、湖泊的直接净化试验。1983 年，日本第一个河流直接净化设施在野川开始正式投入使用，此后在各地逐 渐推广兴建了河流直接净化设施。进入90年代，日本在全国范围提出并实施 了规模浩大的河流综合水质保障"清流再生21"计划。其主要内容就是直接普 及、推广和实施河湖的直接净化技术。据日本建设省统计，在日本全国实施 的河流直接净化项目中有80%采用的是浸渍型接触氧化法，接触时间一般为 几个小时，净化交易效果很好。B0D除去率一般在70-85。/。之间，悬浮物除去 率在75-85%之间，从而实现了河流净化的目的。韩国自上世纪90年代开始 实施河道内直接净化工程措施，1995年韩国良才川(汉江支流)建设了河流傍侧生物一生态净化装置，采用卵石接触氧化法处理河流水质，治污效果显著，BOD和SS的处理率达70-75%。我国福州市2002年在国内率先采用加拿 大的Living Machine Process生态浮床工艺治理被污染河道，是一个很好的 河道原位处理示范工程，该工艺污染物去除率高、运行管理简单、无污泥处 理问题等，工程已运行近四年。我国从2002年开始逐步引进国外的治河理念和生态方法，先后在北京、 上海、浙江、江苏等地开展了一系列的实验和研究，并正在制定相关的技术 导则和标准；国家科技部在"十五"重大科技专项和国家"863"高科技项目 中，先后以上海苏州河、滇池、太湖及武汉汉阳区等为典型示范，开展了河 湖岸带的生态修复研究，并且还先后北京、深圳、昆明等地建立河湖生态修 复研究基地或开展生态材料等专项研宄工作，确立了 "河道主体沿程减污， 河道旁路分流治污"的总体思路。河道生物膜技术主要是生物载体材料运用于河道水质净化，是污水处理 生物膜工艺的拓展。生物膜法是指废水通过生长在固定制成物表面的生物膜， 利用生物氧化作用降解废水中有机污染物的方法。这种处理方法的实质是使 微生物与原生动物、后生动物等微型动物附着在滤料或某些载体上生长发育、 并在其上形成膜状生物污泥一生物膜，污水与生物膜接触，污水中的有机物 作为营养物质被生物膜上的微生物利用使污水得到净化的过程。近10年来， 生物膜法在城市污水和工业废水的二级处理中得到了广泛应用，与传统的活 性污泥法相比，生物膜法具有体积小、微生物含量高、生物相相对稳定、对 毒物和冲击负荷抵抗性强、处理效果高等特点。生物膜的产生和生长离不开 生物膜载体，优质生物膜载体的选定和研制已成为当前生物膜法最重要的研 究方向之一。评价载体材料优劣的重要依据是载体材料的高比表面积、物理 化学性质、良好的生物相容性。随着材料学与生物膜处理技术的发展，研究 者对填料挂膜性能的主要因素进行了相应研究，其中材料的亲水性是影响挂 挂膜性能的一项不可忽视的因素，它将直接影响挂膜速度与挂膜量，此外， 载体的形状不仅影响挂膜速度与挂膜量，同时还依托于运行的环境，对于湖 泊、河流等的水环境修复及水污染防治，载体的安装方便性和适应性成为一 个重要的课题。目前应用得比较多有美国Aquamantics、深圳河道治理的生 物飘带技术等，滇池863项目中也有关于人工仿真水草的研究。现有的同类技术由于应用场合，材料选择及主要市场考虑等多方面的因素导致他们在应用于水污染控制工程领域时还存在一些问题和不足，概括起 来主要有两个方面①产品的表面特性、理化指标参数较差，产品的比表面 积偏小，应用时生物膜量不足，大多数产品表面没有采用生态亲水型材质导 致应用时，启动较慢，生物膜挂膜不理想，稳定运行性能较差；②产品结构 设计单一，对复杂的应用条件考虑欠佳导致或者安装困难，或者成本大大增 加。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提出一种人工仿真 水草制造方法，其制造的人工仿真水草表面特性、理化指标参数好，比表面 积大，生物膜挂膜理想，运行性能稳定；结构设计合理，安装简易，制作成 本低，应用场合多样。本专利技术的另一 目的在于提供上述人工仿真水草的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现该人工仿真水草制造方法，是指 以天然水草为模板，采用三层复合结构，中间层以板状软质泡沬塑料浮型骨 架为固体支架，其表面两侧粘结混合纤维层，具体步骤如下第一步，按重量比疏水纤维60%~100%、亲水纤维40%~0%，将疏水纤 维、亲水纤维混合均匀后，制成无纺布的样式；第二步，在板状软质泡沬塑料浮型骨架表面施涂胶粘剂，所述板状软质 泡沬塑料浮型骨架密度为0.6~0.85g/cm3;第三步，通过胶粘剂将所述无纺布粘结在板状软质泡沬塑料浮型骨架的 表面两侧，并进行固化，从而制得该人工仿真水草本体；第四步，在所述人工仿真水草本体的上端等距设置有多个浮球，以提高 该人工仿真水草的浮力，在所述人工仿真水草本体的下端设置配重沙袋，从 而制得该人工仿真水草。为更好地实现本专利技术，作为生物膜载体，要求所述疏水纤维、亲水纤维 具有高的比表面积、优良的环境稳定性和无毒害作用，易于微生物的附着与 生长，同时必须具有相对价廉和合适的工业生产方法。所述疏水纤维密度为 0.8 0.95g/cm3，其可以是聚丙烯纤维(丙纶)、聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚 乙烯醇缩甲醛纤维(维尼纶)、聚酰胺纤维(锦纶)或聚对苯二甲酸乙二酯 (涤纶)中的一种或其组合物；所述聚丙烯纤维具有良好的疏水性、环境稳 定性，按称重法共吸水率低于20%，在利于微生物附着的同时，提供一定的浮力。所述亲水性纤维外层为人造纤维中空多孔纤维(其密度为0.5~0.7g/cm3) 与天然纤维的组合物，所述天然纤维包括麻纤维、丝瓜绒，所述人造纤维包 括粘胶纤维、醋酸纤维或经亲水改性的合成纤维。所述麻纤维，其密度为 0.6~1.0g/cm3，具有良好的亲水性，对环境友好，按称重法，常本文档来自技高网...

【技术保护点】
人工仿真水草制造方法，其特征在于：以天然水草为模板，采用三层复合结构，中间层以板状软质泡沫塑料浮型骨架为固体支架，其表面两侧粘结混合纤维层，具体步骤如下：第一步，按重量比疏水纤维６０％～１００％、亲水纤维４０％～０％，将疏水纤维、亲水纤维混合均匀后，制成无纺布的样式；第二步，在板状软质泡沫塑料浮型骨架表面施涂胶粘剂，所述板状软质泡沫塑料浮型骨架密度为０．６～０．８５ｇ／ｃｍ↑［３］；第三步，通过胶粘剂将所述无纺布粘结在板状软质泡沫塑料浮型骨架的表面两侧，并进行固化，从而制得该人工仿真水草本体；第四步，在所述人工仿真水草本体的上端等距设置有多个浮球，在所述人工仿真水草本体的下端设置配重沙袋，从而制得该人工仿真水草。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许振成，谌建宇，王正详，
申请(专利权)人：国家环境保护总局华南环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]