[發明專利]一種碳纖維凈水系統

在審

• 申請號: 202011172427.1
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112340941A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 齊開;趙麗婭;郭志威;張晴
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 陳熙

本發明屬于水處理技術領域，具體涉及一種碳纖維凈水系統，其包括依次連通設置的微電解反應器、堿性過渡池、兼氧及厭氧反應器和好氧反應器。本發明的系統簡便易操作，可在高濃度酸性環境下運行，前置微電解工藝不僅可以去除廢水中的大顆粒懸浮物和鈣鎂離子，降低水的硬度，還能滅菌消毒，降低廢水色度，提高廢水可生化性，后續兼性厭氧和好氧區的微生物濾床降解工藝，可高效降低廢水的COD、TN、TP，最終實現“1+1+1”大于“3”的組合效果。

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，具體涉及一種碳纖維凈水系統。

背景技術

聚丙烯腈基碳纖維是一種各項性能優異的新材料，它的強度比鋼的大、密度比鋁小、比不銹鋼耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導電的性質。在凈水領域，國內外現較為成熟的技術是用聚丙烯腈基碳纖維制作碳素纖維生態水草來凈化水體，但該技術僅在自然封閉水體應用效果較好，對于某些具有酸性的工業廢水(甚至具有毒性)、生活污水，其應用效果不佳，且無法除去大顆粒懸浮物。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明提供了一種碳纖維凈水系統。本發明的系統簡便易操作，可在高濃度酸性環境下運行，前置微電解工藝不僅可以去除廢水中的大顆粒懸浮物和鈣鎂離子，降低水的硬度，還能滅菌消毒，降低廢水色度，提高廢水可生化性，后續兼性厭氧和好氧區的微生物濾床降解工藝，可高效降低廢水的COD、TN、TP，最終實現“1+1+1”大于“3”的組合效果。

本發明所提供的技術方案如下：

一種碳纖維凈水系統，包括依次連通設置的微電解反應器、堿性過渡池、兼氧及厭氧反應器和好氧反應器。

上述技術方案中：

微電解反應器中：酸性廢水(中性、堿性廢水需預處理將PH調解至3～5)從入水口進水后，通過混合型鐵碳纖維電解劑的微電解作用，滅菌消毒，生成二價態的鐵離子，提高廢水可生化性；

堿性過渡池中：廢水再通過堿性過渡池，調節廢水pH至8～9，除去廢水中的鈣、鎂離子，從而降低水的硬度；另一方面，鐵離子與氫氧根作用形成具有混凝作用的氫氧化亞鐵，可與污染物中帶微弱負電荷的微粒異性相吸，形成比較穩定的絮凝物絮凝沉淀(鐵泥)，吸附去除顆粒懸浮物，降低廢水色度；

兼氧及厭氧反應器中：經前置處理后的廢水流經碳纖維生態基，一方面碳纖維生態基的音波能夠激發微生物活性，促進污染物的降解及轉化；另一方面碳纖維生態基上具有很強凈化活性功能的“生物膜”，由于反應區處于半厭氧狀態，在生物膜的一個斷面上，由外及里形成了兼性厭氧和厭氧兩種反應區。厭氧菌和兼性厭氧菌將硝基氮轉化為氮氣和氧氣，把難分解的大分子有機物分解為可降解的小分子有機物。最終污染基團就被分解轉化成逸出水體的N₂、CO₂和H₂O。

好氧反應器中：廢水流經碳纖維生態草，一方面絮狀碳纖維生態草的音波能夠激發微生物活性，另一方面絮狀碳纖維生態草伸展開會形成巨大的比表面積(可達1000m²/g)，對該反應區進行曝氣，絮狀碳纖維斷面上薄層具有很強凈化活性功能的“生物膜”發生生化反應，好氧菌將氨氮轉化為硝基氮，并把小分子有機物轉化為二氧化碳和水，并把無機磷轉化為細胞體內的ATP。

具體的，所述的微電解反應器中的電解劑為混合型鐵碳纖維電解劑。

具體的，所述的電解劑由下述方法制備得到：

將混合原料制作成球形顆粒，然后經過200～600℃的高溫燒制，燒制時間至少6h，然后冷卻至室溫，即得，其中，所述混合原料包括重量比為55:18～22:9～11:9～11:4～6的鐵粉、改性膨潤土、聚丙烯腈基碳纖維粉末、碳粉和造孔劑。