[發明專利]一種水處理凈化裝置及其水處理方法

在審

• 申請號: 201710013952.0
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106698677A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 李克非
• 申請（專利權）人: 青海愛迪旺環保科技有限公司
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及水處理技術領域，特別是涉及一種水處理凈化裝置及其水處理方法。將納米碳纖維應用于高寒高海拔地區的水處理。

背景技術

生物膜技術是人們長期以來根據自然界中水體自凈的現象，農田灌溉時土壤對污染物的凈化作用以及有機物的腐敗過程，總結、模擬而發展起來的一種污水處理技術。它使微生物群體附著于某些載體的表面上呈膜狀，通過與污水接觸，生物膜上的微生物攝取污水中的有機物作為營養吸收并加以同化，從而使污水得到凈化。該方法自1893年第一個生物膜處理設施(生物濾池)試驗成功以來，因其降解能力強、接觸時間短、占地面積小以及投資少等特點而得到了長足的發展與應用。近年來，由于城市周圍中小河流污染事故的不斷發生，生物膜技術又有了新的應用領域。當前國外特別是日本在利用生物膜技術凈化河流方面發展較快，已達到了工程化程度。我國對該法在河流治理中的應用研究還處于起步階段。

生物膜法凈化河流的實質是對天然河流中所發生的生物過程的一種強化，把天然過程變為了天然過程和人工過程的結合體。它拫據天然河床上附著的生物膜的凈化作用及過濾作用，人工填充濾料或載體供細菌絮凝生長，形成生物膜。當污染的河水經過生物膜時，污水和濾料或載體上附著生長的菌膠團開始接觸，菌膠團表面由于細菌和胞外聚合物的作用，絮凝或吸附了水中的有機物，與介質中的有機物濃度形成一種動態的平衡，使菌膠團表面既附有大量的活性細菌，又有較高濃度的有機物，成為細菌繁殖活動的適宜場所。由于這種有利條件，菌膠團表層的細菌迅速繁殖，很快消耗水中有機物，這時污染河水中的有機物大部分被去除，水質也得到了改善。生物膜降解污染物質的具體過程主要分為四個階段：(1)污染物質向生物膜表面擴敢；(2)污染物在生物膜內部擴散；(3)微生物分泌的酵素與催化劑發生化學反應；(4)代謝生成物排出生物膜。生物膜由于固著在濾料或載體上，因此能在其中生長世代時間較長的細菌和較高級的微生物，如硝化菌的繁殖速度要比一般的假單胞菌慢40～50倍，這就使生物膜法在去除有機物的同時具有脫氮除磷的作用，尤其是對受有機物及氨氮污染的河流有明顯的凈化效果。另外，在生物膜上還可能大量出現絲狀菌、輪蟲、線蟲等，從而使生物膜凈化能力大大增強。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的缺陷和不足，提供一種水處理凈化裝置及其水處理方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種水處理凈化裝置，包括用于固定生物膜組件的框架，所述框架內安裝有生物膜組件；所述生物膜組件包括納米碳纖維掛膜載體，所述納米碳纖維掛膜載體上掛載有細菌或/和微生物膜。

作為對上述技術方案的改進，一個所述框架內的生物膜組件為若干個，以線型或U形布置方式設置于框架內。

作為對上述技術方案的改進，所述細菌為硝化菌、絲狀菌等；所述微生物為輪蟲或線蟲等。

作為對上述技術方案的改進，所述帶固定生物膜組件的框架為若干個，以并行的方式設置于待凈化的水體中。

本發明并提供了一種利用上述裝置進行水處理凈化的處理方法，該方法的步驟是：

S1、制成用于固定生物膜組件的框架，將納米碳纖維掛膜載體以線型的方式垂直掛設在框架內，或以U形的方式掛設在框架內；

S2、將細菌或/和微生物固著在濾料或載體，并使細菌或/和微生物繁殖形成生物膜；

S3、在需凈化的水體中設置圍堰，圍堰之間形成處理池，采用人工堰壩切斷河流，然后利用河水的自然落差或采用水泵將水引入建設在水體中的處理池中；

S4、將帶有生物膜組件的框架布置于處理池中。

碳纖維是含碳量高于90％的無機高分子纖維。其中含碳量高于99％的稱石墨纖維。碳纖維的微觀結構類似人造石墨，是亂層石墨結構。碳纖維各層面間的間距約為3.39到3.42A，各平行層面間的各個碳原子，排列不如石墨那樣規整，層與層之間借范德華力連接在一起。

納米碳纖維材料是具有良好生物相容性的纖維狀的碳材料，其在宿主與生物反應上具有優異的生物相容性、電、機械等綜合特性被人們所注目。納米碳纖維是在生物碳纖維基礎上，對其進行表面處理，增強生物相容性。碳纖維表面能低，與水的潤濕性差，表面呈現出疏水性，經表面修飾處理后，碳纖維表面含氧官能團增加，表面能增加，與水的潤濕性得到改善，接觸角變小，表面呈現出親水性。在污水處理過程中對污染物的吸附以及生物膜的負載都與生物碳纖維表面官能團的結構與組成密切相關，通過調整表面修飾方法和工藝參數，可以制備出潤濕性好和微生物相容性高的生物碳纖維。