专利名称：仿水草生物载体、聚氨酯复合材料及水质净化工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于污水和河湖水处理领域，尤其涉及一种仿水草生物载体，用于该仿水 草生物载体炭纤维层的复合材料，以及采用该仿水草生物载体进行水质净化的工艺。
背景技术：
随着社会经济的高度发展，人类社会的工业化和城市化日益加剧，水污染日益严 重。很多未经处理过的污水被直接排放到江河湖泊，使江河湖泊慢慢失去自净能力，形成以 黑臭缺氧为代表的第一代水污染，或形成以重金属、有毒化学品污染为代表的第二代水污 染，或形成以营养元素超量污染为代表的第三代水污染，更甚的是在很多江河湖泊中三代 污染同时出现，江河湖泊水污染日益严重。针对上述问题的严重性，很多环境工作者也发明了很多技术。如对水体进行人工 增氧的人工造流增氧机、生物床、生物岛、生物飘带、人工湿地、人工快渗等工艺技术。但是 这些技术还存在着占地面积大，投资及运行费用高，对有机污染物去除效率低，或者见效慢 等问题。另外，目前还出现一种纯生态微污染水处理材料，该材料由若干微生物处理片并 排组成，安装时下端固定，上端微生物填料悬浮于水中，随水流波动，形似水草，因此得名 人工水草，其安装在水体内，可根据氧的传递梯度，在微生物处理片由表及里依次形成好氧 层、兼氧层、厌氧层、兼氧层、好氧层五个生物反应区，该材料的应用不需动力能源，节约运 行成本。但是，该人工水草比面积不够大，因此处理水质的能力仍然有限。
发明内容
本发明实施例的第一发明目的在于提供一种仿水草生物载体，旨在解决现有人工 水草比面积不够大，处理水质能力有限的问题。本发明实施例的仿水草生物载体，包括聚氨酯层、纤维网层和纤维丝层，所述聚氨 酯层位于里层，所述纤维网层具有两层，分别覆盖于聚氨酯层上、下表面，所述纤维丝层具 有两层，分别覆盖于所述两纤维网层的外表面。本发明实施例的第二发明另一目的在于提供一种用于上述仿水草生物载体聚氨 酯层的聚氨酯复合材料。本发明实施例用于上述仿水草生物载体聚氨酯层的的聚氨酯复合材料，含有 2wt% 活性炭纤维和94wt% 98wt%的聚氨酯。本发明实施例的第三发明目的在于提供一种采用上述仿水草生物载体进行水净 化的工艺，旨在解决现有技术存在着占地面积大，投资及运行费用高，对有机污染物去除效 率低，见效慢等问题。本发明实施例的水质净化工艺，采用潜水式光电磁河湖水质净化装置与权利上述 仿水草式生物载体同区工作进行水净化处理，潜水式光电磁河湖水净化装置，包括污水吸 入装置、臭氧发生器、气水混合器、净化器及潜水电控箱，污水吸入装置、气水混合器及净化器依序连接，均设置于河涌、湖泊、人工湖、喷泉、景观鱼池水底，所述污水吸入装置开设有 可吸入污水之进水口，其出水处连通气水混合器，且其连通管路上装有可对水流进行磁化 之磁化器，所述气水混合器设有一可与置于水面上或水中的臭氧发生器连通之气混室，所 述气混室与净化器入水口连通，所述净化器入水口处还开设有可吸吮周围污水之多个入水 口，净化器出水口位于河涌、湖泊、人工湖、喷泉、景观鱼池临近水面位置。
与现有技术相比，上述技术方案的仿水草生物载体，由于采用由聚氨酯层、纤维网 层和纤维丝层组成的多重结构，因而比表面积大，仿水草生物载体处理污水能力强，效率 高。聚氨酯层采用含有活性碳纤维与聚氨酯的复合材料，活性碳纤维的加入提高了聚氨酯 泡沫的亲水性、孔隙率，改善了聚氨酯泡沫载体生物相容性、化学和生物稳定性能，延长了 聚氨酯泡沫的使用寿命。采用潜水式光电磁河湖水质净化装置联合上述仿水草式生物载体 对污水和河湖水进行生态净化处理的工艺，由于该潜水式光电磁河湖水质净化装置整个直 接设置于河涌、湖泊、人工湖、喷泉、景观鱼池等池底，不会占据任何陆地面积，因而具有节 省管路铺设，节省投入药剂费用，节省占地面积等优势，其又可以对河涌、湖泊、人工湖、喷 泉、景观鱼池等水体先迅速去除COD、BOD、HS、腐殖质(腐殖质分为胡敏素、富里酸、腐殖酸 和吉马多美朗酸四部分)等有机污染物，减轻了仿水草式生物载体对污水和河湖水进行生 态净化处理的负荷，从而可达到加速生物载体对污水和河湖水进行生态净化的目的，缩短 河湖水质生态修复时间。净化效率是全生态修复的2倍以上，具有很好的应用前景。
图1为本发明潜水式光电磁河湖水净化装置工作示意图2为本发明潜水式光电磁河湖水净化装置结构示意图3为本发明净化器结构示意图3A为本发明净化器之灯管下支架结构示意图4为本发明自动清洗系统结构示意图4A为本发明图4之A-A断面示意图5为本发明消声式臭氧发生器结构示意图5A为本发明图5之B-B断面示意图6为本发明电控箱之控制电路图7为应用本发明实施例一净化水质后的变化图8为应用本发明实施例二净化水质后的变化图9为本发明仿水草生物载体结构示意图10为本发明多个仿水草生物载体固定装置结构示意图11为本发明潜水式光电磁河湖水净化装置与多个仿水草生物载体同区工作示意图；图12为实施例1封闭式人工湖治理工艺流程图13为实施例2江河支流的河涌治理工艺流程图。
具体实施例方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。参见图1、图2，本发明实施例提供的潜水式光电磁河湖水净化装置，包括污水吸 入装置12、气水混合器3、净化器5及电控箱11，所述污水吸入装置12、气水混合器3及净 化器5依序连接，均设置于河涌、湖泊、人工湖、喷泉、景观鱼池等水底，所述污水吸入装置 12可为潜水泵，其上开设有可吸入污水之水泵进水口 1，潜水泵之出水处通过一连接法兰 13连通气水混合器3，且其连通管路上装有可对水流进行磁化之磁化器2，所述气水混合器 3设有一气混室，其与置于水面上或水中的臭氧发生器7连通，所述气水混合器3通过一滑 动导气管8与臭氧发生器7连接，滑动导气管8外表面套设有导气管套9，导气管套9下端 与气水混合器3中间密封焊接，内套滑动导气管8，内套滑动导气管8与导气管套9上端由 密封圈密封并可上下滑动，滑动导气管8上端与消声式臭氧发生器7密封焊接，可根据不同 的水位高低自动调节气水混合器3与臭氧发生器7之间的距离，以确定臭氧发生器7的放 置位置。所述气混室还与净化器5入水口连通，所述净化器5底端设有多个可吸吮周围污 水之入水口 51，该入水口 51设于气水混合器3出口与净化器5底端之间的连接件4上，可 为密封连接于其底端之多孔板或网状连接片构成的锥形构件，污水可由连接件4上之多个 小孔或网孔进入至净化器5内。为保证污水具有一定的进入量，所述气水混合器3出口与 净化器5底端之间的距离为5-20cm ；所述净化器出水口 14位于河涌、湖泊、人工湖、喷泉、 景观鱼池水面临近位置。这样，污水经潜水泵吸入后通过磁化处理后进入气水混合器3内， 与臭氧发生器7中产生的臭氧混合后以高速射流的形式进入净化器5，同时吸入净化器5周 边的污水，使之进入净化器5进行光催化净化处理，处理完毕的水流经净化器出水口 14出 去后位于河涌、湖泊、人工湖、喷泉、景观鱼池靠水面的位置，以净化器出水口 14为中心向 周边推延，从而使整个河湖水进行梯度交换，完成净化过程。本发明潜水式光电磁河湖水净化装置具体实施例中，所述电控箱11可置于水面 外，也可为置于水内之潜水式封闭控制箱，通过固定箍10固于其邻近的其他构件上。潜水 式电控箱11四周为全密封焊接，导线引入通过防水胶圈密封，箱体上预留观察维修口，可 采用圆型法兰及胶片密封，其内电器元件紧贴箱体内壁，通过河湖水散热。如图6所示， 所述电控箱11包括TOC在线监测系统，PLC控制器1101、12V整流器1102、紫外灯整流器 1104、臭氧发生器整流器1103、直流电整流器1105，皆为市场成熟产品，置于水内之潜水式 封闭控制箱还可设有漏电开关。所述TOC在线监测系统包括TOC自动分析仪1106及一用 于检测水质状况的在线TOC监测头15，T0C自动分析仪1106能够满足污染源在线自动监测 的需要，并且由于其检测限较低，应用于地表水的自动监测也是可行的。而且，在线TOC自 动分析仪的分析周期一般较短(3 lOmin)。从仪器结构上讲，除了增加无机碳去除单元 外，各类在线TOC自动分析仪1106的结构一般比在线COD仪简单一些。技术原理为比色法 (254nm)，具有简单、快捷、价格低的特点。适用于地表水的自动在线监测，国外一般是用于 污染源的自动监测，并经常经换算表示成COD、TOC值。对水质较稳定的河湖水，在UV吸收 信号与COD或TOC值之间有较确定的线性相关关系。当TOC监测头15监测到8-15ppm(可 调)时装置控制系统将给出自动运行或关停信号，当高于8ppm值时，按COD或TOC值之间 有较确定的线性相关关系，COD通常在35-50mg/l之间，装置开始运行；当测到低于Sppm值 时，装置停止运行。因此，TOC在线监测系统可根据测得的TOC值作为评价河湖水中有机物 污染程度的综合性指标，按预设指标数值自动控制装置的运行和停止工作，实现装置运行智能化。这种智能化设计可降低电耗，保证出水质量和提高管理人员的工作效率。参见图2、图3、图3A，本发明潜水式光电磁河湖水净化装置之具体实施例中，所述 净化器5含有一可通入水流之净化腔501，所述净化腔501内壁镀有纳米二氧化钛膜，腔内 设有直流电阴极接头509、直流电阳极504，至少一紫外灯管503和石英套管502，其中，所述 直流电阳极504置于净化腔501下端且位于紫外灯管503之间，紫外灯管503套设于石英 套管502内，所述石英套管502和紫外灯管503上下两端分别由灯管上支架法兰505和灯 管下支架506固定，直流电阳极504下端由灯管下支架506固定，在所述净化腔501上端， 设有一灯管座507，所述灯管座507支撑灯管接线灯头，直流电阴极接头509焊接在灯管上 支架法兰505上，其中直流电阳极504下端与灯管下支架506中心阳极管固定座5062固定 并连接阳极线，灯管下支架506由支架连接条5063与净化腔501绝缘连接，石英套管502 下端由灯管固定座5061固定。参见图4、图4A，本发明潜水式光电磁河湖水净化装置中所述净化器5内还设有一 石英套管自动清洗机构6，固定在上支架法兰505上，其包括一直流驱动器601、与所述直流 驱动器601相连且可由其带动移动之伸缩推杆602以及装于所述伸缩推杆602上之清洗构 件。如图4所示，所述清洗构件包括至少一清洗盘，通过一导轨连杆607与伸缩推杆602相 连。由于石英套管502具有一定的长度，本发明实施例设有三个清洗盘一上清洗盘603、 中清洗盘604、下清洗盘605，通过连接杆606相连，如图4A所示，所述各清洗盘上均设有多 个硅胶清洗环609。同时，为保证各清洗盘能准确、良好的清洗石英套管502外表面，在所述 净化腔501内壁，对称设有两可导向的导轨滑槽608，所述导轨连杆607两端分别置于所述 导轨滑槽608内，可在直流驱动器601带动下沿该滑槽滑动。这样，伸缩推杆602连接连接 杆606可向下伸缩20-50cm，通过连接杆606带动上清洗盘603、中清洗盘604和下清洗盘 605上下伸缩运动，导轨连杆607与上清洗盘603、中清洗盘604和下清洗盘605连接并通 过与净化腔501焊接的导轨滑槽608使上清洗盘603、中清洗盘604和下清洗盘605上下伸 缩运动时得以平衡，可使累积在石英套管502上的污垢通过清洗盘上设有多个硅胶清洗环 609在上下运动时去除，使石英套管502常保透光性，以免影响紫外灯管503的透光率。再参阅图3，本发明潜水式光电磁河湖水净化装置在所述净化腔501上端，还设有 一净化器防水盖508，可保护直流电阳极504和紫外灯管503及石英套管自动清洗系统中直 流电驱动器601的连接线以防雨淋。如图1、图2、图5、图5A所示，本发明潜水式光电磁河湖水净化装置所述臭氧发生 器7为消声式发生器，包括一腔体702，所述腔体702上端露出河湖水水面，且设有一空气进 气口 701、臭氧发生管703、臭氧导流管704，所述臭氧发生管703设有多个，置于臭氧发生器 腔体702内，在各臭氧发生管703之间，设有一臭氧导流管704，且与滑动导气管8连通。本 发明装置消声式臭氧发生器7最上端露出于水面，以供空气由空气进气口 701进入，从臭氧 导流管704强制通过臭氧发生管703而产生臭氧，所产生的臭氧再通过臭氧导流管704进 入滑动导气管8内。因此，在消声式臭氧发生器7顶端，还设有臭氧发生器防水盖705，由臭 氧发生器防水盖705作防雨水保护，消声式臭氧发生器腔体702除上端空气进气口 701夕卜， 其余为密封焊接。本发明潜水式光电磁河湖水净化装置可应用于河涌、湖泊、人工湖、喷泉、景观鱼 池等河湖水净化、人工造流、曝气增氧以及消灭藻类。因此本发明潜水式光电磁河湖水净化装置在市政公园或封闭式河流、湖泊治理的应用方面有着广阔的应用前景。本发明通过污水吸入装置12将河湖水吸入并高速射向气水混合器3，同时在负压 的作用下，空气由空气进气口 701进入消声式臭氧发生器7，从臭氧导流管704强制通过臭 氧发生管703而产生臭氧，所产生的臭氧在水中浓度为l_2mg/l，通过臭氧导流管704进入 滑动导气管8内，使河湖水与臭氧在气水混合器3内充分混合而形成微小气泡，形成气液混 合流，促进了臭氧分子对有机污染物的氧化，加速了氧化过程。经污水吸入装置12高速喷 出的气液混合体强制通过磁化器2产生的强磁区，磁场强度为3500-6000高斯，当气液混合 流经一适当聚集的强磁场时，磁力线与水垂直相交，水作为导体将产生一个电动势，这个电 动势将使水带上直流正电荷而互相排拆、分离，这导致水的表面张力大大降低，从而使水具 有溶解性，这样水能溶解更多的可溶解性物质，从而提高了臭氧在水中的溶解率，进而提高 水中溶解臭氧的饱和度(能提高20% )，这是因为(a)洛仑兹力作用水与磁流的相互移 动，能够产生感应电流，在洛仑兹力的作用下，弱极性的水分子和其他杂质的带电离子作反 向运动。该过程中，正负离子或颗粒相互碰撞形成一定数量的“离子缔合体”，这种缔合体具 有足够的稳定性，在水中形成了大量的结晶核心，以这些晶体为核心的悬浮颗粒可以稳定 的存在于水中。(b)极化作用磁场的极化作用使使盐类的结晶成分发生了变化。微粒子极 性增强，凝聚力减弱，使水中原有的较长的缔合分子链被截断为较短的缔合分子链和带电 离子的变形，破坏了离子间的静电吸引力，改变了结晶条件。形成分散的稳定小晶体。(c) 磁滞效应磁场引起水中盐类分子或离子的磁性力偶的磁滞效应，因而改变了盐类在水中 的溶解性，同时使盐类分子相互间的亲和性(结晶性)消失，防止大晶体的结晶。(d)磁力 矩重新取向在一定基团反应中，磁场影响在基团中成对的磁力矩重新取向，通过这样的中 间机理而影响其他化学反应。反应动力学发生了变化，反应结果中新得到的产品间的比例 关系也发生了变化。(e)氢键变形磁场对水的偶极分子发生定向极化作用后，电子云会发 生改变，造成氢键的弯曲和局部短裂，使单个水分子的数量增多。这些水分子占据了溶液的 各个空隙，能抑制晶体形成。并使水的整体性能发生变化。(f)活化能改变磁场的的影响 与系统的转化有联系。虽然水在磁化时获得的能量很少，但在系统中开始和终结之间存在 一个“能障”为克服这种能障必须向系统输送相应的能量以触发活化能。磁场短时间的作 用起着“催化”水系活化能改变的作用，最终导致整个系统性质的变化。磁化流速2-2. 5m/s 时最好，这时对形成核磁共振比较有利，磁化去除COD的能力较强。常温下磁化流速2. 5m/ s左右，磁感应强度0. 262 0. 315T下，污水的COD直接去除率平均医院污水为25. 4%，印 染废水为21.2%，城镇污水为16.4% (磁化流速为2. 5m/s时为20. 0% )、橡胶业废水为 11.3%，造纸废水为8. 1%，葡萄糖水为17.8%，淀粉水为11. 1%，氨水为8. 1%。由于净化器5与气水混合器3出水端由多孔或网状连接件4连接，当气水混合器 3出水端高速喷出的气液混合体喷向净化器5时，由于射流卷吸原理，气水混合器3出水端 高速喷出的气液混合体由于遇到水的阻力，外围的水源源不断地被卷吸进入净化器5内， 在净化器5内的河湖水再进一步与臭氧气水混合并由紫外灯管503照射净化腔501内壁 二氧化钛膜及直流电阳极504协同工作。在直流电场下(输出电压DC8000-10000V，功耗 < 10W)，电流通过物质而引起化学变化。化学变化是物质失去或获得电子(氧化或还原) 的过程。在净化器5中，电流(即电子)流进负电极(阴极)，溶液中带正电荷的正离子迁 移到阴极，并与电子结合，变成中性的元素或分子；带负电荷的负离子迁移到另一电极(阳极)，给出电子，变成中性元素或分子；这样改变了正负离子的定向迁移，在结构晶体中能 改变垢分子间的结合力、改变晶体结构，促使硬垢疏松，并且会增大水偶极子的偶极距，增 强其与盐类离子的水合能力，从而提高水垢的溶解速率，在直流电压DC8000-10000V电场 下阳极产生一定量活性氧如C02_、OH、H2O2，这些活性氧对臭氧与光催化氧化的效率提高提 供协助。本发明通过臭氧和光、电、磁联合工作，其对各种有机污染物的反应历程如下1.针对高污染的河湖水中的PAHsPAHs属于一组变化很多的化合物，其在紫外UV-C(185 254nm)，UV_C135uW/cm2 辐射TiO2光催化剂时，产生光催化反应，PAHs及农药会在很短的时间进行直接分解。半导体的能带通常是由一个充满电子的低能价带和一个空的高能价带构成，它们 之间的区域称为禁带，当能量大于或等于半导体带隙能的光波辐射此半导体TiO2光催化剂 时，处于价带的电子就会被激发到导带上，价带生成空穴(h+)，从而在半导体表面上产生了 具有高度活性的空穴/电子对。TiO2的带隙能为32eV，相当于387. 5nm光子的能量。当TiO2受到波长小于254nm 的紫外C光照射时，价带上的电子跃迁到导带上，形成空穴/电子对。所产生的空穴将吸附 在TiO2颗粒表面的0H_和水分子氧化成具有强氧化性的· OH自由基和02_，其作用机理如 下Ti02+h υ — e>h+h++H20 — HO · +H+e-+02 — · O2 — HO2 ·2H02 · — O2+H2O2H2O2+ · O2- — · 0H+0H-+02由此可见，Τ 02光催化氧化降解有机物实质上是一种· OH自由基反应。2.臭氧UV-C体系对氯苯氧基除草剂和浓药的降解臭氧UV-C体系对氯苯氧基除草 剂和2. 4-D的降解，在此臭氧及光电磁体系中这些有机物可以完全矿化，发生如下反应
C8H6Cl2O3 + 7H202 + 402 一v >2HC1 +
ArOCH2CO2H + Fe3+Ar0CH2C02-Fe] 2+
CO2 + Fe2+[RCO2-Fe]2+- [R · ] +C02+Fe2+ (R = 2. 4-D)经UV-C辐射藻类产生过氧化氢的浓度为0. 01 3. Omol/L之间，此臭氧及光电磁
体系中可使高浓度的有机磷化合物完全矿化，生成磷酸盐、CO2, HO2,并有以下反应历程
H2O2 2HO·HO · +MePO3Na2-H2CHCH2PO3Na2 (R · = · CH2PO3Na2)HO · +H2O2-H2CHHO2 ·
8C02 + 9H02 +
R · +O2-RO2 ·RO2 · +H2O · -R02H+022R02 · -R，CHO+R，CH20H+02(R，= OP(ONa)2)R，CH0+2H0 · +1/202_C02+ (NaO) 2P (O) 0H+H02R，CH20H+2H02 · +O2-CO2+ (NaO) 2P (O) 0H+H02综合以上各式得MeP03Na2+4H202-C02+Na2GP04+5H02见表1。
表1 常见有机污染物与O3和·ΟΗ的反应速率常数有害化学物质O3的反应速率常数 (mor'-L-s"1)OH的反应速率常数 (mor'-L-s"1)林丹0.04(2.7~ 170)xl08涕灭威4.4χ1048.1χ109阿特拉津7.92.4χ109氯苯0.06 ~ 3(4~5)χ109PCB<0.9(4.3~8)χ109由表1可见，O3对不同的有机物质的氧化速度相差很大，相同条件下与涕灭威的反 应速率常数要比林丹高6个数量级以上，这样当使用臭氧处理含这两种有机物的废水时，O3 会优先与反应速度快的物质进行反应，而另外一种物质则无法达到处理的目的。·0Η与不同 有机物质的反应速率常数相差很小，表明羟基自由基是一种选择性很小的氧化剂，当水中 存在多种污染物质时，不会出现一种物质得到降解而另一种则基本不变的情况。3.针对河湖河湖水富营养化产生藻类疯长危害由于多年草坪所施的化肥等污染物通过雨天径流流入人工湖，日积月累，造成人 工湖水质富营养化，藻类疯长，发绿发黑，影响水质感观。在本发明中，通过臭氧与紫外光(503)及电直流电阳极(504)和由藻类因光合作 用产生微量双氧水的协同工作而令藻类和水中的HS及含有腐殖质得以去除。叶绿素在光作用下引发以下反应Chl+hv——Chl-+(激子生成)
H2O - Chl- + ——e + Chl +A-Chl-+-A-Chl+-A_+Chl+
e"q + A-A- + H2O D-Chl-+-D+-Chl--D++Chl_或ChR+l/^^O-Chl+H++l/402Chl-+Chl+-2Chl+hv式中Chl—光合成的色素，受激电子和所留下的空穴的组合称作激子；(-+)——电子-空穴对或激子e::——水合电子haq——水合空穴A-Chl+和D+_Chl--分别是带有电子受体A和电子给体D的电荷转移配合物。藻类的光合成色素在光作用下，可产生水合电子等，由此引发H2O2的产生 202>2H+-H202+02含有腐殖质的河湖水经UV-C辐射后会抑制细菌的代谢。经UV-C辐射后，河湖水 中细菌对胸腺嘧啶脱氧核苷的吸收明显比未受UV-C照射的河湖水中的低很多。对藻类的影响UV辐射对含有腐殖质的河湖水会引起化合物组分的改变，如表2 Lal = (Ral-NLAl)，Lal = Labile Al，不稳定 Al, A = aluminium.电荷密度阴离子亏损/TOCu-equiv. /mg C.活性Al.Nal = Non labile Al，稳定 Al.注试验样品没有经过pH调节；Ca, Mg，挪威标准(NS) 4776 ；Na, K，NS 4775 ；S04, Cl，离子色谱；N03, NS4745 ；Fe, Mn, NS 4770 ；NLAL, RAL, Rogeberg 和 Henriksen (1985)色度和TOC浓度都在降低。酸度升高将近2个单位，不稳定铝的浓度增加了。这 些变化会增加电荷密度(u-equiv.有机阴离子/mg TOC)。含HS的河湖水受UV辐射后会导致新生物特性的河湖水抑制藻(Selenastrum Capricornutum)的生长。UV-C辐射前后含腐殖质的河湖水的化学物组成会表现出不同的生物重要性。分子 吸收UV-C射线的量子通常会导致分子从低能量的基态向高能量的电子激发态迁移。大部 分激发态存在的时间都较短。许多化合物通过内部的变换而失去过多的能量的三重激发态 的未配对电子上。这些能够转移它们三重态能量给其他分子的化合物就称为光敏化剂。
UV-C对有机物质，如HS的辐射，会发生化学发应，产生氧化性物质，如单重态氧、 羟基等，这些反过来会对水生微生物产生毒性作用。通常，这些反应的产物存在的时间都较 短。上实验表明了含HS的河湖水，经UV-C照射后，会产生一种反应以腐殖质为光敏化剂 产生氧自由基、过氧化物等，这些物质与其他被释放了的敏化剂如铁离子等反应产生其他 活性化合物，如羟基自由基。腐殖酸直接来源于悬浮物和沉积物中腐殖质的释放及土壤腐殖质的淋溶。腐殖质 不是纯物质，而是结构组成相当复杂的混合物，而且具有很强的结合、吸附性能，各物质间 通过键合、氢键、吸附等化学、物理作用纠结在一起。腐殖质是一类无定形大分子化合物，通 常都呈黑色或棕色的无定形形态，是带色基团。在天然水系统中，能够发生直接光解的有机化合物很少，羰基化合物、碘甲烷和多 氯酚可以发生这类反应CH3I+hv-CH3+IC6C150H+hv-C6C140H+CL有些亲水性的有机化合物如叶绿素、类胡萝卜素、多不饱和脂肪酸等，可能在颗 粒相上发生直接光解。通过生色团吸收光辐射而发生的，如果生色团重新产生，生色团起光 催化的作用。溶液中发生的光化学反应；HS (腐殖质)+hv-HS+ · +eap-eap-+N20-N2+(Teap-+02-02-202、+2H-H202+02根据1919年Oden提出的分级方法，按照它们在酸和碱中的溶解度，通常把腐殖质 分为三个主要级分，即将腐殖质分成水溶性的富里酸、乙醇可溶的棕腐酸和碱溶性的黑腐 酸。黄腐酸分子量最小，溶于酸、碱和水；棕腐酸分子量较大，荣誉碱、乙醇和丙酮，而不溶于 酸和水；黑腐酸分子量最大，溶于碱、不溶于水、酸、乙醇和丙酮。亦有改进的另一种分类方 法，此种方法将腐殖质分为胡敏素、富里酸、腐殖酸和吉马多美朗酸四部分。有色物质最重要的属性可能就是它的光谱特性了，水中色度的大小于水中腐殖质 的含量于属性直接相关，因此通过测量水中色度就是估算水中腐殖质最简单的方法。Chin 等人研究了水生腐殖质光谱特性和分子量，聚合度的关系。研究表明，分子量和聚合度也于 色度直接相关，并且色度会随着溶解的PH值的增加而上升，此外，铁离子、镁离子、铝的化 合物和硝酸盐也会影响到含有腐殖质的水的色度。下表是利用腐殖质的光谱特性估算水中 有机物浓度的实例水生腐殖质的测定过程中用来表征水中有机物的波长 注DOC-Dissolved organic carbon，溶角军个生有机碳；TOC-total organic carbon, ；^^!/!^ ；COD-Chemical Oxygen Demand，化学需氧量；BOD-Biochemical oxygen demand，L_fifi。天然水的颜色通常来源于有机腐殖质的浙滤。在覆盖地球大部分面积的海洋中， 腐殖质_黄色物质更多的来源于海水中低等生物的残体转化；淡水中河流淋洗和冲刷以及 河流上游水土流失也是河流腐殖质的重要来源部分，由于腐殖质不是纯物质，而是结构组 成相当复杂的混合物，而且具有很强的结合、吸附性能，各物质间通过键合、氢键、吸附等化 学、物理作用纠结在一起。因此，对腐殖质结构的研究也就不可能像阐明纯物质那样将分子 中各元素原子个数、相对位置及空间排布都描绘得清清楚楚，而只能在宏观上粗略地勾画 出其主要结构特征。由官能团的测定可知，腐殖质含有酚羟基、羧基、醇羟基、烯醇基、磺酸基、胺基、醌 基、羰基、甲氧基等多种基团，由于这些活性基团的存在，决定了腐殖质的酸性、亲水性、离 子交换性、络合能力及较高的吸附能力。腐殖质是一类无定形大分子化合物，通常都呈黑色或棕色的无定形形态，腐殖质 的颜色随着腐殖化程度的加深，由红棕色_暗褐色_黑色一次变化。腐殖质在一定条件下 还可以进行硝化、磺化、氧化和氯化等反应，通过化学结构变化可以在一定程度上改变腐殖 质原有的性质，赋予它新的品质，以满足实际应用的需要。腐殖质由较强的离子交换能力， 利用其离子交换性，可将腐殖质土壤保肥等很多方面。但是天然河湖水中存在过多的腐殖 质是会影响感观的。所以，在河湖水治理中对腐殖质的去除非常重要，将腐殖质去除了，其 DOC-Dissolved organic carbon (角军t生Ι ) ；TOC-total organic carbon ( ^W^/L 碳)；COD-Chemical Oxygen Demand (化学需氧量)；BOD-Biochemical oxygendemand (生物 需氧量)等也得去除。经过上述一连串工作及反应从而使河湖水水质净化、人工造流和曝气增氧等三种 功能同时完成。实施例一封闭式人工湖治理以某一个高尔夫球场20800立方的人工湖为例说明本实施例，其治理方案如下
1.湖泊地理情况1)湖水发黑发臭、有绿藻与灌花，透明度为0. 3米；2)河湖水面积为15000平方，平均深为1. 4米；3)人工湖为雨水给，污染源为化肥和农药和腐殖质；4)经常有鱼类死亡；2.治理前水质情况 3.设计原则1)选择本发明装置，达到处理要求程度；2)因地制宜，合理布置；3)投资少，运行成本低，方便操作管理和维修。4.设计出水水质出水水质治理后出水达到国家地表水2类水标准(GB3838-88)，即 5.设备选型5. 1本发明装置实施例技术参数 5. 2设备选型根据处理前的水质计算，计得COD总量为1248公斤，BOD总量为520 公斤，氨氮为312公斤，按上述参数，选择BIBA0-32-80型16台，按3个月的梯度净化范围 计算，在3个月内可将15000平方湖面共20800立方河湖水净化至国家地表水2类水标准。6.工艺流程参见图127.工艺说明本方案整治定位于以臭氧光电氧化和电磁力混凝沉淀为主，配合生物修复技术， 通过强化土著微生物的自然分解能力，进行底泥生物氧化和河湖水生物修复为辅，以臭氧 氧化有机物后的新生氧进行增加人工复氧及人工造流等措施，使现有有机污染负荷及新增 负荷得到降解，强化河湖的自净能力。通过本实施例的造流曝气功能，改变富氧水与贫氧水 的交换，保持综合治理的长期结果。本实施例设计每小时河湖水1280立方，河湖水循环周 期为17小时，型号为BIBA0-32-80型的潜水式光电磁河湖水质净化装置，功率2. 3kw。16 台装置每天工作24小时，每月运行两周。在湖中营造出沿湖岸缓缓流动的水流，从而最大 限地消除死角，使整个湖水都动起来，确保湖水成为循环流动的一湖活水。
8.污染物的的去除(通过3个月梯度净化后)，见图7。9.设备报价(见表3)表3主设备设计参数及报价表
5010.运行费计算完工后运行费计算A.光电磁水质净化装置运行总功率为36. 8KW，每天24小时运行一个月后，停止一 个月后视水质情况再运行，即全年运行180天，系统出力按80%计，全年电费约127180. 8 度，按每度电0. 7元计算，全年光电磁水质净化设备耗电89026. 56元。B.每月电费约89026. 56 + 12 = 7418. 88元；日处理费用为7418. 88 + 30 = 247. 3兀。C.吨水处理费用为2. 3KWX0. 8X0. 7元+40立方=0. 0322元。D.吨水投资费用为500000 + 20800立方=24元实施例二 江河支流的河涌治理1.河涌地理及水质情况1. 1、地理位置B涌位于某市区商业中心，是某市区著名的景观河，河道全长1000米，平均宽20 米。B涌为新开河涌，已完成驳岸、绿化工程，河涌两岸种植垂柳及小叶榕，形成垂柳依依，绿 树婆娑，既有北国风光，又有南国秀丽的独特人文景观。B涌为感潮河涌，其水位受河潮汐影 响，每天有两次涨潮和落潮，涨落潮水位差约为0. 6-1米。由于河涌沿线生活污水和工业废水随潮水上涨进入B涌，在此停留沉淀，使B涌 (原为硬底化河涌)淤积深约0. 5米的黑色淤泥。B涌沿线有6个生活污水排放口 ；加之上 游随潮水进入的有机污染物和底泥有机物释放腐殖质，使B涌常年处于极度富营养状态， 有时甚至处于黑臭状态，大量黑色底泥淤积使河湖水上层溶解氧过饱和，而下层却处于厌 氧状态，底泥厌氧使河湖水中不断出现底泥上浮，同时使底泥中积累的大量的磷释放出来， 加剧河湖水富营养。河湖水富营养(河湖水呈现浓绿色)和底泥上浮是B涌河湖水的显著 特点；如果没有每天12次上游潮汐水和B涌进行河湖水交换，B涌将处于黑臭状态。B涌河 湖水的黑臭或富营养与底泥上浮，与其两岸美丽的景观不相称，与其作为市区中心重要的 景观河涌的地位不相称，对B涌河湖水的治理意义十分重大。
1.2、水质情况1.2. 1、感官指标由于上游污染物大量排放，加上B涌沿河上游有6个污水排放口，使整条河涌常年 呈现浓绿的富营养状态。有时呈现黑臭状态。1.2. 2、理化指标从B涌口取水样测理化指标，见下表 1.3、污染源情况描述主要污染源为上游河涌沿线随潮水进入的工业废水和生活污水。其它污染源还 有沿岸6个污水排放口排放污水；雨水带入的氮、磷等营养盐；河面漂浮的垃圾及枯枝落叶等有机杂物；河涌底泥释放有机污染物和营养盐。1. 4、富营养和黑臭的基本成因上述因素增加了河水中有机物及N. P的浓度，底泥厌氧及厌氧条件下大量磷源释 放使河湖水富营养，由于底泥微生物分解有机物需要消耗溶氧，缺氧的后果导致有机分解 不彻底及厌氧，产生底泥黑臭化，因河道水流缓慢，河湖水中有机物及死亡藻类沉淀加剧底 泥黑臭化，造成河湖水上层好氧，下层厌氧，河湖水呈现极度富营养状态，如果河湖水停留 时间过长，会形成河湖水黑臭。2.设计依据及治理目标2.1执行标准规范本方案执行《中华人民共和国水污染防治法》本方案引用地表水环境质量标准(GB/3838-2003)本方案引用广东省新制定的地方生活污水排放标准(DB44/26-2001)2. 2设计依据对于河涌沿线随潮水进入的工业废水和生活污水直接排入河道，河道中溶解氧偏 低，COD和BOD、SS较高，河水黑臭，透明度低。其中对周围居民影响最大的是河水黑臭问 题，臭气散发，对居民构成强迫性侵害。因此首先要以本发明装置对河水的C0D、B0D、氨氮和 腐殖质进行处理，并以臭氧氧化有机物后的新生氧进行充分曝气增氧，使河水在削减COD、 BOD、氨氮和腐殖质等有机物的同时处于好氧环境，切断臭气的根源。
治理目标分为下述3步(1)臭氧氧化完全消除河水发臭问题；(2)光电磁河湖水质净化装置对河水的B0D、C0D、SS、NH3_N进行全面降解，达到广 东省地方污水排放1级B标准。(3)进一步配合生物技术提高治理效果，使治理后的排放污水达到国家标准地表 水4类水平。广东省新制定的地方生活污水排放标准(DB44/26-2001)如下 国家标准中对地表水的质量标准(GB3838-88)部分数据如下 2. 3设计原则2. 3. 1选择本发明装置+曝气造流工艺+投放微生物制剂，达到处理要求程度。2. 3. 2因地制宜，合理布置。2. 3. 3投资少，运行成本低，方便操作管理和维修。2. 4设计规模、设计水质2.4. 1设计规模设计处理水量为2万吨/天，最大负荷2. 5万吨/天；2. 4. 2设计水质广东省新制定的地方生活污水排放标准(DB44/26-2001)的1级排放标准，即 2. 5、总体设计整治定位于以臭氧光电氧化和电磁力混凝沉淀为主，配合生物修复技术，通过强 化土著微生物的自然分解能力，进行底泥生物氧化和河道河湖水生物修复为辅，以臭氧氧 化有机物后的新生氧进行增加人工复氧及人工造流等措施，使河道现有有机污染负荷及新 增负荷得到降解，强化河涌的自净能力。同时，由于该河湖水的治理河段与非治理河段相连 接，污染源的控制不易，且河湖水有一定的换水率，故要加强河道卫生管理和维护，通过河 涌两端的橡皮坝进行调水，变自然潮汐的双向流水为单向流水，通过本发明装置的造流曝 气功能，改变富氧水与贫氧水的交换，保持综合治理的长期结果，使B涌成为芳村区市中心 真正的样板河涌，景观河涌。2. 6、治理目标在完全截污的情况下，即B涌6个污水排放口排出污水以及上游河涌沿线排入 河涌的工业废水和生活污水全部达到国家有关排放标准，治理目标为，透明度、漂浮物、 CODmn、B0D5、TSS、PH指标达到国家地表水2类标准。若无法完全截污，治理目标为，透明度、漂浮物、CODmn、B0D5、TSS、PH指标达到国家 地表水3类或劣3类标准。3.工艺流程及工艺说明3. 1工艺流程参见图134.设备选型4. 1潜水式光电磁河湖水质净化装置技术参数 4. 2设备选型本河涌长1000米，宽20米，筑后水深2米，根据处理前的水质指 标及水量计算，COD平均值156mg/l计得COD总量为3120公斤/天，BOD平均值58mg/l计 得BOD总量为1160公斤/天，COD按每台平均氧化800g/h参数计，应选择BIBA0-33-80型 162. 5台，取整数为160台。5.工艺说明本实施例整治定位于以臭氧光电氧化和电磁力混凝沉淀为主，配合生物修复技 术，通过强化土著微生物的自然分解能力，进行底泥生物氧化和河道河湖水生物修复为辅， 以臭氧氧化有机物后的新生氧进行增加人工复氧及人工造流等措施，使河道现有有机污染 负荷及新增负荷得到降解，强化河涌的自净能力。同时，由于该河湖水的治理河段与非治 理河段相连接，污染源的控制不易，且河湖水有一定的换水率，故要加强河道卫生管理和维 护，通过河涌两端的橡皮坝进行调水，变自然潮汐的双向流水为单向流水，通过潜水式光电 磁河湖水质净化装置的造流曝气功能，改变富氧水与贫氧水的交换，保持综合治理的长期 结果。设计1000米河道中取400米筑坝2米高，总容积为16000立方，而每小时需处理的 河水为20000 + 24 = 833. 3立方，相当于停留循环处理时间为19. 2小时。河道宽截面隔5 米设置1台装置，20米共4台，即4列；长按每隔10米的长设置一行，共设置40行型号为 BIBA0-33-80型的潜水式光电磁河湖水质净化装置共160台，每小时内循环处理坝内河水 12800立方，相当于833. 3立方的河水坝内每小时循环处理15次，以防止未经处理的河水 流向坝外。型号为BIBA0-33-80型的潜水式光电磁河湖水质净化装置，功率3. 4kw。160台 装置每天工作24小时。在400米长的河道中营造出缓缓流动的水流，从而最大限地消除死 角，使整个河湖水都动起来，确保坝内河水成为循环流动的一湖活水。筑坝河道预留排泥排 沙闸阀。6.污染物的的去除(每小时循环处理15次后)，见图8。7.设备报价(见表4)表4主设备设计参数及报价表
8.运行费计算A.光电磁水质净化装置运行总功率为544KW，每天24小时运行，设备出力80%，按 每度电0. 7元计算，每天光电磁水质净化设备耗电7311. 36元。B.吨水处理费用为7311. 36元+20000立方=0. 365元。C.吨水设备投资为5760000元+20000立方=288元D.吨水占河道面积为400 X 20 + 20000 = 0. 4平方参见图9，本发明实施例提供的一种仿水草生物载体100，包括由聚氨酯层101、纤 维网层102和纤维丝层103组成的多重结构，以及连接于该仿水草生物载体100上端的浮 球104，当然，不设浮球104，该仿水草生物载体100也能悬浮在水中。该聚氨酯层101位于 里层，纤维网层102具有两层，分别覆盖于聚氨酯层101上、下表面，纤维丝层103具有两 层，分别覆盖于所述两纤维网层102的上表面。这样设置的仿水草生物载体100比表面积 大，仿水草生物载体处理污水能力强，效率高。更具体的，上述聚氨酯层为一种聚氨酯复合材料制成，其中，含有2wt% 6wt% 的活性炭纤维和94wt% 98wt%的聚氨酯。活性碳纤维的加入提高了聚氨酯泡沫的亲水 性、孔隙率，改善了聚氨酯泡沫载体生物相容性、化学和生物稳定性能，延长了聚氨酯泡沫 的使用寿命。更具体的，上述聚氨酯层空隙率为80 95%，具有大孔与微孔相结合的孔结构， 大孔孔径为50-500微米，微孔孔径为0. 1-50微米，进一步增大仿水草生物载体比表面积。更具体的，上述纤维网层为聚丙烯和/或麻纤维加工而成的非织造纤维网层，纤 维直径为50 200nm。由于纤维直径超细，所以比表面积大。其中，在回弹性较好的聚丙烯 纤维中加入一定比例的麻纤维，可提高成网质量。优选聚丙烯含量大于25%，这样材料的强 度会增大，硬挺度也较高。更具体的，上述纤维网层空隙率为80 95%，具有大孔与微孔相结合的孔结构， 所述大孔孔径为50-500微米，微孔孔径为0. 1-50微米。这样，可进一步增大仿水草生物载 体比表面积。更具体的，上述纤维丝层表面经亲水处理，单丝密度为0. 8-0. 91g/cm2,当量直 径为18-48 μ m，长度为15-19mm，抗拉强度彡358MPa，弹性模量彡3. 5GPa，断裂伸长率为 8-30 %。这样，可进一步增大仿水草生物载体比表面积。
更具体的，上述炭纤维层、纤维网层和纤维丝层三层材料由表面热压熔融一次成 型。更具体的，上述纤维网层和纤维丝层为多组分熔喷纤维工艺制成。本发明实施例的仿水草生物载体，每平方米可提供2300 4300m2的比表面积，该 产品最大长度< 200cm，宽度> 5cm，厚度为1. 5 2. 5cm。当然，该仿水草生物载体可以根 据实际需要做成各种规格尺寸，其长度根据水深而定。更具体的，上述仿水草生物载体有多个，且该多个仿水草生物载体间隔设置于一 固定底座上，实践中，往往采用多个仿水草生物载体同时工作，以增强水质净化效果。上述聚氨酯复合材料，其生产工艺流程是⑴按上述配方配料；(2)发泡；(3)出 模；(4)切割整理得到活性炭纤维和聚氨酯的复合材料。上述纤维网层是由多组分熔喷纤维新工艺制造，熔喷纤维网的工艺过程(1)聚 合物喂入；(2)熔融挤出；(3)纤维形成；(4)纤维冷却；(5)成网，加固成纤维网布。由于熔 喷喷丝组件的孔数可以达到每英寸100孔，每孔的挤出量可达到0. 5g/分，使纤维网的粘结 性、蓬松性大大提高。上述工艺过程中，优选采用聚丙烯纤维和麻纤维作为原材料，其中优 选聚丙烯含量大于25%，梳理成网时应适当放大隔踞，减少各梳理部件转速，以降低对麻纤 维的打击力度，避免过多的纤维损失，单位面积重量可控制在100克/平方米-200克/平 方米之间。上述纤维丝也是由多组分熔喷纤维新工艺制造，熔喷纤维网的工艺过程(1)聚合物喂入；(2)熔融挤出；(3)纤维形成；⑷纤维冷却；(5)成丝。仿水草生物载体的综合组装，包括步骤(1)制备活性炭纤维和聚氨酯复合材料 得到聚氨酯层；聚氨酯(2)热熔胶喷膜；(3)在聚氨酯层上、下表面覆盖纤维网层成毡；(4) 在纤维网层上表面覆盖纤维丝；(5)热压成型；(6)切割整理得到仿水草生物载体。热压成 型时毡合温度可在160°C _180°C范围内。仿水草式生物载体的基本原理载体上的活性基团与微生物肽链氨基酸残基形成 离子键结合或共价键结合的方式固定微生物细胞，固定微生物细胞后的载体密度接近水的 密度，在工程应用中载体一端固定在底座上在水中呈现垂直悬浮态，在造流曝气设备配合 下进行高效传质，好氧、兼行、厌氧状态同时存在，利用仿水草作为生物基载体其具有很大 的比表面积，能吸收、吸附、截留水中溶解态和悬浮态污染物，将水体中藻类有机物作为自 身新陈代谢的养料，为各类微生物、藻类和微型动物的生长、繁殖提供良好的着生、附着或 穴居条件，最终在载体上形成薄层的具有很强净化活性功能的“生物膜”，生物膜成熟时可 形成0. 2 1. 0毫米的生物膜，生物膜硝化活性高，载体挂膜后湿密度接近lkg/L，解决了 固定化微生物技术(IM)中悬浮状生物填料超轻多孔问题。因此，人工水草中的生态基在其 生命活动处理过程中，河湖水中的藻类有机物在微生物的新陈代谢过程中，或被合成微生 物的细胞体而被分离，或被氧化成二氧化碳和水，形成达到藻类细胞破坏和降解活性酶成 份，人工水草利用对有机物的降解，同时也脱除了少量的COD、BOD、悬浮物和大量的各类藻 类。在工程应用中不需要设置反冲洗装置，尤其是针对老旧城市污水处理厂的提标改造，只 需要在好氧池内投加载体就可达到提标改造后的排放标准，其处理能力C0D去除率90% 以上，冬季硝化效率不低于95%，总氮去除率达到70%以上，并达到国家污水排放一级标 准(GB18918-2002)；与常规活性污泥法生物脱氮系统相比，运行费用降低10%以上，同等悬浮活性污泥浓度条件下，单位池容的硝化速率提高30%。本发明实施例的仿水草式生物载体，具有很好的物理稳定性和化学稳定性，因此 使用寿命长。在施工方面，这些生物膜柔性载体产品可以根据实际需要做成各种规格尺寸， 其高度根据水深而定。其所构建载体生物膜可以在不降低水体营养水平的情况下，在较短 的时间内显著提高富营养水体透明度和景观功能，而后逐步改善富营养水体水质，为重建 健康的生态系统营造一个良好的理化条件；其还具有建设成本低廉，操作简单、易维护等特 点。本发明实施例的仿水草式生物载体，从微生物固定化技术(全膜法)特点来讲，具有如 下特点A、微生物负载量大，载体不易脱落，可以保持很高的生物量，提高处理效率。B、微生物细胞固定在载体上，由于载体上提供了不同的微环境，适合于不同微生 物菌群的代谢活动，利于各种微生物的分布纯化好繁殖。C、微生物细胞固定在材料上可以休眠及迅速启动。同时在单元载体上形成营养 物-细菌-原生动物的食物链，可以减少生化池50%的污泥量。D、适应性强，耐冲击负荷性能高，在处理高难度的有机工业废水方面具有很强优势。E、载体上的微生物细胞负载量达到28mg/L。主要技术指标及条件1、技术指标仿水草式生物载体相关参数表 2、条件要求微生物载体在污水中的适应环境PH = 6-10，DO彡3应用领域及前景人工水 草_生物膜系统技术将致力于中国的“生态水环境”建设事业，主要适用于受污染的海洋、 湖泊、水库、河流等天然水体以及水质变劣的喷泉、鱼塘等天然水体水质的改善，尤其是适 合于城内小型景观水体的水质改善工程。经过对人工水草结构进行改型，其应用领域还可 以拓展到城镇污水处理工程，其面临着广阔的湖泊和景观水体生态修复市场。生产成本价 生产成本价为50-100元/m2。参考市场价参考市场价为300-500元/m2。(美国梅瑞地安水生科技公司研究发明，被广州阿科蔓生态环境技术有限公司引进的美国产品为500-800 元/m2) 本发明实施例还提供一种水质净化工艺，采用上述潜水式光电磁河湖水质净化装 置与仿水草式生物载体同区工作进行水净化处理，图11显示了潜水式光电磁河湖水质净 化装置与仿水草式生物载体同区工作示意图，图中潜水式光电磁河湖水质净化装置与仿水 草式生物载体结构前已详述，此处不再赘述。 本发明工艺定位于以上述潜水式光电磁河湖水质净化装置进行光电磁臭氧氧化 为辅，联合上述仿生水草生物载体的修复技术，通过强化微生物的自然分解能力，以臭氧氧 化有机物后的新生氧进行增加人工复氧及人工造流等措施，使河湖水体现有有机污染负荷 及新增负荷得到降低，强化水体的自净能力。上述强氧化方式使COD、BOD、HS、腐殖质等有 机污染物大量迅速去除，同时不影响和破坏生物载体上的生物膜工作。虽然，光电磁臭氧 氧化对游离于水中的微生物有一定破坏，但是游离于水中的微生物对水质净化是不起作用 的，因为对水质净化起作用的生物载体上的生物膜，所以，本发明工艺可以减轻仿水草式生 物载体对污水和河湖水进行生态净化处理的负荷，从而达到加速生物载体对污水和河湖水 进行生态净化的目的，缩短河湖水质生态修复时间。使用本发明上述净化水工艺，在处理南方地区COD < 200mg/L的生活污水时，每平 方米比表面积为500m2的仿水草生物载体的使用量为每吨污水0. 5m2 lm2。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种仿水草生物载体，其特征在于包括由聚氨酯层、纤维网层和纤维丝层组成的多重结构，所述聚氨酯层位于里层，所述纤维网层具有两层，分别覆盖于聚氨酯层上、下表面，所述纤维丝层具有两层，分别覆盖于所述两纤维网层的外表面。
2.如权利要求1所述的仿水草生物载体，其特征在于所述聚氨酯层为含活性炭纤 维和聚氨酯的复合材料，其中，活性炭纤维含量为2wt % 6wt %，聚氨酯含量为94wt % 98wt%。
3.如权利要求3所述的仿水草生物载体，其特征在于所述聚氨酯层空隙率为80 95%，具有大孔与微孔相结合的孔结构，所述大孔孔径为50-500微米，微孔孔径为0. 1-50 微米。
4.如权利要求1所述的仿水草生物载体，其特征在于所述纤维网层为聚丙烯和/或 麻纤维加工而成的非织造纤维网层，纤维直径为50 200nm。
5.如权利要求5所述的仿水草生物载体，其特征在于所述纤维网层为聚丙烯和麻纤 维加工而成，其中，聚丙烯含量大于25%。
6.如权利要求4或5所述的仿水草生物载体，其特征在于所述纤维网层空隙率为 80 95%，具有大孔与微孔相结合的孔结构，所述大孔孔径为50-500微米，微孔孔径为 0. 1-50 微米。
7.如权利要求1所述的仿水草生物载体，其特征在于所述纤维丝层表面经亲水处理， 单丝密度为0. 8-0.91g/cm2，当量直径为18-48 μ m，长度为15_19mm，抗拉强度彡358MPa，弹 性模量彡3. 5GPa，断裂伸长率为8-30%。
8.如权利要求1所述的仿水草生物载体，其特征在于所述炭纤维层、纤维网层和纤维 丝层三层材料由表面热压熔融一次成型。
9.如权利要求1所述的仿水草生物载体，其特征在于所述纤维网层和纤维丝层为多 组分熔喷纤维工艺制成。
10.如权利要求1 9任一项所述的仿水草生物载体，其特征在于所述仿水草生物载 体有多个，且该多个仿水草生物载体间隔设置于一固定底座上。
11.一种用于权利要求1所述仿水草生物载体聚氨酯层的聚氨酯复合材料，其特征在 于含有2wt% 活性炭纤维和94wt% 98wt%的聚氨酯。
12.—种水质净化工艺，其特征在于采用潜水式光电磁河湖水质净化装置与权利要 求10所述仿水草式生物载体同区工作进行水净化处理，所述潜水式光电磁河湖水净化装 置，包括污水吸入装置、臭氧发生器、气水混合器、净化器及潜水电控箱，所述污水吸入装 置、气水混合器及净化器依序连接，均设置于河涌、湖泊、人工湖、喷泉、景观鱼池水底，所述 污水吸入装置开设有可吸入污水之进水口，其出水处连通气水混合器，且其连通管路上装 有可对水流进行磁化之磁化器，所述气水混合器设有一可与置于水面上或水中的臭氧发生 器连通之气混室，所述气混室与净化器入水口连通，所述净化器入水口处还开设有可吸吮 周围污水之多个入水口，净化器出水口位于河涌、湖泊、人工湖、喷泉、景观鱼池临近水面位 置。
全文摘要
本发明提供了一种仿水草生物载体、聚氨酯复合材料及水质净化工艺，该仿水草生物载体包括由聚氨酯层、纤维网层和纤维丝层组成的多重结构，聚氨酯层位于里层，纤维网层具有两层，分别覆盖于聚氨酯层上、下表面，纤维丝层具有两层，分别覆盖于所述两纤维网层的外表面。该聚氨酯复合材料，含有2wt％～6wt％的活性炭纤维和94wt％～98wt％的聚氨酯。该水质净化工艺，采用潜水式光电磁河湖水质净化装置与权利上述仿水草式生物载体同区工作进行水质净化处理。采用本发明净化地表水水体，设备不占陆地面积，投资及运行费用低，对有机污染物去除效率高，净化效率是全生态修复的2倍以上，具有很好的应用前景。
文档编号C08K7/06GK101921017SQ20091010785
公开日2010年12月22日 申请日期2009年6月9日 优先权日2009年6月9日
发明者彭云龙, 方琳, 罗新, 赵绪新, 陈兆勇 申请人:深圳市环境工程科学技术中心;深圳市碧宝环保科技有限公司