SCM复合净化材料、制备方法及材料释放设备与流程

scm复合净化材料、制备方法及材料释放设备
技术领域
1.本发明涉及水体净化技术领域，具体涉及scm复合净化材料、制备方法及材料释放设备。


背景技术：

2.近年来，随着我国工业化、城镇化进程加快，点源以及面源污染形势加剧，大量污染物进入河道水体，对水环境造成了严重影响，导致城镇周边河流普遍受到不同程度的污染，进而影响地下水水质，严重威胁人民群众的健康。因此，寻找一种适用性广且处理效果好的河道水体原位净化及修复技术迫在眉睫。
3.目前较为常用的河道修复技术主要有物理、化学以及生态等类型的修复方法。物理修复主要用于城市河道黑臭水体的治理，如疏浚底泥、机械除藻和引水稀释等，此类方法工艺设备简单、操作简便、初期处理效果明显，但往往治标不治本。化学净化方法是指向污染水体中投加化学药剂，通过药剂与污染物之间的化学反应，加快去除水体中的污染物，其主要包括混凝沉淀、加入化学药剂杀藻、加入铁盐促进磷的沉淀、加入石灰脱氮等方法。化学净化法由于投加化学药剂，因此治理费用较高，同时还易造成二次污染。
4.经过国内外专家的大量研究，一些环保绿色、无二次污染的生态修复技术被广为使用，目前的生态修复技术主要有人工浮岛、人工湿地以及生物接触氧化技术。人工浮岛技术是依据水生植物修复机理将浮床作为载体，把一些对污染物有强烈吸附作用的水生植物栽植在水面上，从而达到削减污染物的作用，但是人工浮岛的设置地点限制因素较多，对水深，流速都有一定的要求，部分河道很难应用此项技术。人工湿地技术构成了填料-水生植物-微生物三者的协同作用系统，通过一系列物理、化学和生物过程(如过滤、沉淀、吸附、植物吸收及微生物降解作用)达到去除污染物，高效净化污水的效果，人工湿地具有出水水质稳定、抗冲击能力强、操作简单和投资低等特点，但其缺点在于所要求的占地面积较大，处理负荷低，且在气温较低时净化效果变差。
5.生物膜技术是指利用附着于某些固体表面的微生物所形成的生物膜与污水接触，膜上的微生物摄食污水中的有机物作为营养物质，将其吸收转化为无机物质，从而达到净化水质、处理污水的效果。砾间接触氧化工艺是典型的生物膜技术，它处理负荷高、占地面积小，生态效果好，最重要的是能够与周边环境地形很好的融合。因此，近年来对砾间接触氧化工艺的研究日趋深入，但是其对河道水体原位净化或者污水深度处理的实际应用研究仍处于起步阶段。
6.现有一种申请号cn201710134792.5名称为《一种生物清污净化水质方法》的中国发明专利公开了污泥搅拌分离：采用移动式曝泥设备，使治理河、湖底污泥重新沉淀；然后，建立微生物生存载体系统：在治理河、湖中投放碳源和微生物菌床，为优势菌群提供繁殖、寄生、生长的环境；培养投放优势菌群：提取治理河、湖水体中有净化水质功能的微生物，形成优势菌群投入污染水体工程段中；安装水体曝气设备；最后，提升水体自净功能：优势菌群在曝气作用下快速繁殖，就地硝化降解污泥及水体中的有机物，降解、转化氨、氮和磷污
染物质。该方法中的碳源和微生物都是以单体的形式存在，没有按照比例混合，另外，该方法缺少促生长因子和活化矿物材料的混合，对于不同时期的水体净化，进化效果不好。


技术实现要素：

7.为解决上述技术问题，本发明提供了一种scm复合净化材料、制备方法及材料释放设备，这种复合材料可以满足常规地表污染水体经常出现的土著微生物数量不足，水体碳氮比失衡，以及本土微生物难以满足复杂的污染条件这些问题，较好的解决水体综合降污染因子不足的问题。
8.本发明的技术方案是：一种scm复合净化材料，净化材料由以下重量比的原料组成：促生长因子10％-15％，固定化碳源35％-40％，复合微生物修复剂15％-20％，其余为活化矿物材料；
9.所述促生长因子包括生命素维生素b12和无机盐；
10.所述固定化碳源包括碳源包和骨架载体，所述碳源包填充于所述骨架载体内；
11.所述复合微生物修复剂包括生物聚酯、多糖、微量元素和维生素；
12.所述活化矿物材料包括土壤和木质纤维。
13.优选的，净化材料由以下重量比的原料组成：促生长因子10％，固定化碳源40％，复合微生物修复剂20％，活化矿物材料30％。
14.优选的，所述促生长因子由以下重量百分含量的原料制成：50％生命素维生素b12和50％的无机盐。
15.优选的，所述碳源包包括重量百分比为：30％的秸秆纤维、30％的聚乙烯和40％的聚丁二酸丁二酯，所述骨架载体包括重量百分比为：30％的藻酸钠、30％的淀粉和40％的聚乙烯醇。
16.优选的，所述复合微生物修复剂包括重量百分为：30％生物聚酯、30％多糖、20％微量元素和20％维生素。
17.优选的，所述活化矿物材料包括重量百分为：60％的土壤和40％木质纤维。
18.优选的，一种scm复合净化材料的制备方法，用于制备scm复合进化材料，包括以下步骤：
19.s1将促生长因子、固定化碳源、复合微生物修复剂和活化矿物材料以单体的状态放置在-40℃环境下充分搅拌30min，混合均匀；
20.s2将步骤s1制备的混合材料进行物理压缩，形成混合固定块。
21.优选的，一种scm复合净化材料的释放设备，其采用scm复合净化材料的制备方法，所述释放设备包括支架，所述支架由上向下依次设置有空气压缩装置、漂浮装置、升流式增氧装置和scm复合净化材料的释放装置，所述空气压缩装置与所述升流式增氧装置之间通过气体连接管相连接；
22.空气压缩装置包括镂空的箱体和固定设在所述箱体内的空气压缩机；
23.升流式增氧装置包括水平且相互平行设置的多条曝气管，多条所述曝气管分别与所述气体连接管相连接，曝气管的上部设置有一倾斜的挡水板；
24.所述scm复合净化材料的释放装置包括镂空的固定架，所述固定架内设置有scm复合净化材料。
25.优选的，曝气管的上表面的最高点的连线上均匀设置有多个曝气孔，气体通过所述曝气孔释放后，能够将水体向所述挡水板的方向推进，流动的水体经过挡水板的分流，能够使上升水流转为径向流动。
26.优选的，其特征在于：所述漂浮装置设置为中空的塑料箱体。
27.本发明的有益技术效果是：
28.本发明scm复合净化材料及其制备方法，是低温融合技术，将促生长因子、固定化碳源、复合微生物修复剂、活化矿物材料混合制成，通常这些活性生物材料常以单体的形式出现，因为属于不同的理化性质，很难在即保住生物活性的同时，又能达到很好的复合效果。本发明方法主要通过将促生长因子、固定化碳源、复合微生物修复剂和活化矿物材料以单体的状态放置在-40℃环境下充分搅拌30min，混合均匀，然后将混合材料进行物理压缩，形成混合固定块。这种复合材料可以满足常规地表污染水体经常出现的土著微生物数量不足，水体碳氮比失衡，以及本土微生物难以满足复杂的污染条件这些问题，较好的解决水体综合降污染因子不足的问题。该方法对环境影响小，工期短、维持时间长、见效快，安全性高，管理简单、维护保养方便。可以持续性的清除水体中多年淤积的有机污染物，消除内源污染，达到净化水体的目的。
29.本发明的scm复合净化材料的释放设备，配备升流式增氧结构，通过压缩机带动曝气管实现对水体的增氧，同时设备中的斜板式结构，可以很好的将上升水流转为径向流动，实现对水体的推流式增氧作用。
附图说明
30.图1为本发明的整体结构示意图一；
31.图2为本发明的整体结构示意图二；
32.图3为本发明的右视结构示意图；
33.图4为本发明的整体结构示意图三；
34.图5为本发明的空气压缩装置结构示意图；
35.图6为本发明的曝气管结构示意图。
36.附图标记为：
37.100、支架；200、空气压缩装置；300、漂浮装置；400、升流式增氧装置；500、释放装置；101、挡水板；201、箱体；202、空气压缩机；401、气体连接管；402、曝气管；403、曝气孔。
具体实施方式
38.为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
39.如图1-6所示，本发明具体涉及一种scm复合净化材料，由以下重量比的原料组成：促生长因子10％-15％，固定化碳源35％-40％，复合微生物修复剂15％-20％，剩余原料由活化矿物材料组成；
40.所述促生长因子包括生命素维生素b12和无机盐；
41.所述固定化碳源包括碳源包和骨架载体，所述碳源包填充于所述骨架在体内；
42.所述复合微生物修复剂包括生物聚酯、多糖、微量元素和维生素；
43.所述活化矿物材料包括土壤和木质纤维。
44.一种scm复合净化材料由以下重量比的原料组成：促生长因子10％，固定化碳源40％，复合微生物修复剂20％，活化矿物材料30％。
45.所述促生长因子由以下重量百分含量的原料制成：50％生命素维生素b12和50％的无机盐。
46.所述碳源包包括重量百分比为：30％的秸秆纤维、30％的聚乙烯和40％的聚丁二酸丁二酯，所述骨架载体包括重量百分比为：30％的藻酸钠、30％的淀粉和40％的聚乙烯醇。
47.需要进一步说明的是，所述固定化碳源是采用人工合成共混缓释碳源，将廉价的速溶型碳源包埋于骨架载体中，以达到持续稳定缓慢释放碳源的效果，同时载体骨架也可为生物膜的形成提供场所，综合成本远低于人工合成的可降解聚合物。目前碳源的固定化骨架材料主要借鉴微生物包埋常用材料，如海藻酸钠(sa)、淀粉、聚乙烯醇(pva)等。以淀粉为碳源、聚乙烯醇为缓释碳源载体材料，该材料具有良好的释碳性能且释碳量可调控，应用于污染水体后，当硝态氮降解率达86.2％时，水体化学需氧量(cod)为116.4mg/l；利用聚乳酸作为反硝化固体碳源和生物膜载体，其接种和化耗时长，当偏离适宜温度(30-40℃)时，反硝化速率明显降低；将30％秸秆纤维、30％pe(聚乙烯)和40％pbs共混得最佳缓释碳源材料hbe，试验前16d出水cod在23mg/l以上，将不同质量比聚乳酸与淀粉共混制得缓释碳，平均反硝化速率16.25mg/l
·
h，试验出水cod维持在30-70mg/l。
48.所述复合微生物修复剂包括重量百分为：30％生物聚酯、30％多糖、20％微量元素和20％维生素。
49.复合微生物修复剂是一种由选择性激活pgpr所需的各种营养物质(碳源、微量元素、生长因子)，通过纳米技术及微包覆技术制成的均匀颗粒，它能够通过缓释技术把这些营养物质持续提供给环境中的pgpr微生物，从而使得pgpr微生物被激活并且快速繁殖。
50.复合微生物修复剂的主要成分为生物聚酯、多糖、微量元素、维生素等物质，无二次污染。生态修复剂的比表面积约为900m2/m3，为pgpr微生物提供了较大的附着空间，提高了激活效率。
51.活化矿物材料由以下重量百分含量的原料制成：60％的土壤和40％木质纤维，土壤和木质纤维可为反硝化提供充足的碳源。
52.需要进一步说明的是，促生长因子、固定化碳源、复合微生物修复剂、活化矿物材料，通常这些活性生物材料常以单体的形式出现，因为属于不同的理化性质，很难在即保住生物活性的同时，又能达到很好的复合效果，采用scm复合净化材料的制备方法第一步是将促生长因子、固定化碳源、复合微生物修复剂和活化矿物材料以单体的状态放置在-40℃环境下充分搅拌30min，混合均匀；
53.第二步是将步骤s1制备的混合材料进行物理压缩，形成混合固定块。
54.混合制备成的固定块放置在scm复合净化材料的释放设备内，该设备包括支架，所述支架由上向下依次设置有空气压缩装置、漂浮装置、升流式增氧装置和scm复合净化材料的释放装置，所述空气压缩装置与所述升流式增氧装置之间通过气体连接管相连接；
55.空气压缩装置包括镂空的箱体和固定设在所述箱体内的空气压缩机；
56.升流式增氧装置包括水平且相互平行设置的多条曝气管，多条所述曝气管分别与所述气体连接管相连接，曝气管的上部设置有一倾斜的挡水板；
57.所述scm复合净化材料的释放装置包括镂空的固定架，所述固定架内设置有scm复合净化材料。
58.曝气管的上表面的最高点的连线上均匀设置有多个曝气孔，气体通过所述曝气孔释放后，能够将水体向所述挡水板的方向推进，流动的水体经过挡水板的分流，实现上升水流转为径向流动。本设备配备升流式增氧结构，通过压缩机带动曝气管实现对水体的增氧，同时设备中的斜板式结构，可以很好的将上升水流转为径向流动，实现对水体的推流式增氧作用。
59.所述漂浮装置设置为中空的塑料箱体。
60.该发明在使用时，scm复合净化材料置于固定架内，将该设备置于水体中，启动空气压缩机，压缩后的空气由气体连接管输送至曝气管内，曝气管的上表面的最高点的连线上均匀设置有多个曝气孔，气体通过所述曝气孔释放后，能够将水体向所述挡水板的方向推进，流动的水体经过挡水板的分流，实现上升水流转为径向流动，随着scm复合材料的缓慢释放，有效净化因子得以大范围的分布，从而实现范围较广的水体净化效果。
61.以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。