一种水质净化多功能帷幕的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水质净化多功能帷幕，属于水处理材料领域。
【背景技术】
[0002]我国水资源量短缺较严重，人均水资源拥有量仅为世界平均水平的四分之一，是全球人均水资源最贫乏的国家之一，有三分之二以上的城市面临缺水危机。而且，我国水污染情况仍然非常严重。近年来，随着工业发展、城镇化提速以及人口数量的膨胀，我国生活污水年均排放量为4400多亿吨，工业废水年均排放量超过200亿吨。中国是世界农药和化肥使用大国，农药的单位面积用量为世界平均用量水平的3倍，大量氮肥、磷肥、抗生素和农药进入地表水体后，造成“水体富营养化”或“藻灾”爆发、藻毒素释放等严重后果。全国主要流域的IV、V类、劣V类水质断面仍占很大比例，湖泊(水库)富营养化问题仍然突出。近年监测调查显示，我国主要河流、湖泊等水域中，均存在一定程度的有毒有害有机污染物污染，仅长江和松花江流域就检测出107种有毒有害有机污染物，包括抗生素、环境激素、持久性有机物(POPs)、全氟有机物、多环芳烃(PAHs)等有毒有害物质。此外，近几年中国重大环境污染以及事故频频发生，水污染事故占一半左右。综上，我国水质问题严重，而且呈现复杂多重污染的特征。
[0003]近年来水质问题得到了广泛关注，水环境质量下降已经引起了行政部门和社会公众的高度重视。我国已经或正在兴建数千座自来水厂和污水处理厂，水质净化技术也得到了迅速发展。饮用水处理方面，已由占主导地位的“混凝-沉淀-过滤-消毒”传统工艺，进而逐渐开发并应用的预处理方法有氯气预氧化、高锰酸钾预氧化、臭氧预处理、生物滤池、生物塔滤、生物接触氧化、粉末活性炭吸附等和深度处理技术如臭氧-活性碳技术、膜分离技术、生物活性碳技术、吹脱技术以及研发中的超声空化技术和光氧化技术等。针对特殊水源的处理技术工艺也得到了广泛应用，如采用气浮或者生物预处理+活性碳深度处理除藻，接触氧化过滤除铁除锰，活性氧化铝吸附法、混凝沉淀法或电渗析法除氟等。当前我国在城市污水处理方面主要采用机械截流、物理沉淀、化学沉淀、化学氧化、传统好氧活性污泥法、A2/0工艺、氧化沟工艺、SBR工艺、生物膜法、厌氧活性污泥法等等。在工业废水处理方面，主要有膜技术、化学氧化、化学沉淀、活性炭吸附、离子交换、电化学等技术。在水环境治理和生态修复方面，物理工程措施、投加化学药剂、人工湿地、生态浮岛、生物浮床、生物接触氧化等技术得到了广泛应用。
[0004]近年来，新材料不断被开发和应用到水质净化领域。活性炭纤维是继粉状粉末活性炭、颗粒活性炭之后的第三代高新吸附材料，是一种新颖、高效、性能稳定、用途多种的高科技产品，具有许多特异的性能，是吸附能力更强的吸附剂，具有广阔的发展前景。与目前常用的粉末及颗粒活性炭相比其含碳量高、比表面积大、微孔丰富，孔径小且分布窄，具有较大的吸附量和较快的吸附速度，再生脱附容易，工艺灵活(可制成纱、布、毡、纸等多种形态)。连续化活性碳纤维毡不受长度限制、选择性好、质量均匀、稳定、吸附容量大、强度高、不易粉化、不会造成二次污染，而且耐酸、耐碱、耐高温、无毒无味、吸脱附速度快、使用寿命长、形态多样、易深加工。活性炭纤维吸附容量较大，对水中的无机化合物、染料、苯酚等有机化合物及贵重金属离子都具有很好的吸附能力，对微生物及细菌也有良好的吸附能力，对低浓度吸附质的吸附能力特别优良。活性炭纤维的吸附容量是颗粒活性炭的数倍以上，用活性炭纤维制造的饮用水净化装置不仅净化效率高，而且处理量大，装置紧凑占地面积小，设备投资少，效益高。
[0005]离子交换纤维是继离子交换树脂后的一种新型功能材料，具有独特的化学及物理吸附和分离功能，它具有比表面积大、传质速快、阻力小、使用的形态多样化和易循环再生等优异的特性。一般来说，水处理用离子交换树脂具有以下优点:I)吸附能力强，吸附量大，吸附速度快，比粒状树脂快数倍，对难处理难降解物质具有较好的吸附效果;2)性能稳定，不与待处理水样中的其他物质发生化学反应;3)容易脱附和再生，可以反复使用;4)分离效率高，适用范围广，可以有效避免柱层堵塞等现象;5)便于二次加工，制成线、无纺布及各种织物形式，应用灵活，有利于实现交换分离装置的小型化、连续化。
[0006]总之，针对我国水质污染问题严重，现有污染控制技术存在一定限制，与此同时新型高效净水材料正在被开发和应用到水处理领域，所以急需开发适用我国水质污染特征的新型高效净水材料和净水工艺。
【发明内容】
[0007]针对我国形势严峻的水污染问题且其往往呈现多重复合污染的特性，基于快速发展的新型高效净水材料，本发明开发一种层片式帷幕状的水质净化多功能帷幕;所述帷幕具有单层或两层及以上组合层片结构，每组层片相对独立且各层能以不同速度相对移动；所述帷幕主要由滤布、高强度多孔海绵、活性炭纤维、离子交换纤维其中两种或多种及其复合制品材料，经过优化层片模块组合方式制作而成;所述帷幕针对待处理原水的类型、水量与水质污染特征进行选择优化制作技术;所述多功能帷幕具有原位净化多重复合污染原水水质的功能。
[0008]所述的滤布主要为固液分离用织造滤布种类，其最大平均孔径〈5毫米，孔径比〉
0.8，厚度〈5毫米，常压透水速率>0.5立方米每平方米每秒，断裂强度(N/5 X 20cm)经向〉500，化学性能稳定，具有耐磨抗拉伸性能。
[0009]所述高强度多孔海绵为开孔网状的聚氨酯种类，其有效孔隙率>60%，孔径大小为
0.05?I毫米，孔径分布均匀，密度〈45千克每立方米，具有抗挤压性能。
[0010]所述活性炭纤维为由活性炭纤维滤网、活性炭纤维绵、活性炭纤维丝、活性炭纤维布、活性炭纤维毡制成的层片状过滤材料，其比表面积>1000平方米每克，密度〈250千克每立方米，微孔发达分布均匀。
[0011]所述离子交换纤维为经化学纤维强化后制成的离子交换纤维布、毡和海绵层片状或者用于填充滤袋而形成的层块状过滤材料，其纤维直径〈50微米，比表面积>200平方米每克，交换容量>0.2毫摩尔每克，溶胀度〈2.0。
[0012]所述多功能帷幕由外层滤布和内层滤布间隔或者贴合高强度多孔海绵、活性炭纤维、离子交换纤维层片排列形成多层组合层片结构。
[0013]所述多功能帷幕的运行布置与水流方向垂直，其主要运行参数为过流速度〈0.1米每秒，表面负荷〈0.1立方米每平方米每秒，水头损失〈0.3米。
[0014]所述多功能帷幕中的各组层片可以独立分拆，分类成滤布、高强度多孔海绵、活性炭纤维和离子交换纤维分别进行再生。
[0015]有益效果
与现有材料相比，本发明具有以下有益效果。
[0016]I)适应范围广，具有原位净化功能，可以广泛应用于富营养化湖泊水、城镇生活污水、工业废水、中水回用和微污染或多重复合污染水源水的常规处理以及集中式饮用水水源地突发环境事件的应急处理；
2)高度集成了物理截留、高效沉淀、吸附架桥和离子交换等原理，具备了高效协同去除水中低浓度复合污染物的能力，层片状易拆卸的结构形式可以有效避免滤层堵塞等问题，从而有利于获得长期稳定高效的水质净化性能；
3)使用高性能滤布、聚氨酯类海绵、活性炭纤维和离子交换树脂为原料，材料本身性质稳定，不易与待处理水样中的其他物质发生化学反应；
4)应用形式灵活，层片状模块化、易拆卸，有利于实现净水设备的小型化、连续化，减小了占地面积，降低了运行成本；
5)帷幕状构型有利于保持较好的可移动性能，便于更换，易于再生，可连续运行，与其它处理方法嵌套和兼容性好，而且可重复利用、多次使用；
6)生态环保，减少了污泥等固体废物的排放量，降低了二次污染物的产生。
【附图说明】
[0017]图1层片并列式水质净化多功能帷幕剖面示意图图2层片袋装并列式水质净化多功能帷幕剖面示意图图3水质净化多功能帷幕工作示意图1——滤布 2一一聚氨酯海绵 3一一活性炭纤维 4——离子交换纤维
5--导杆
6--导杆环
7——工作水位 8一一帷幕外侧 9 导轨 10——导轨滑轮。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体的实施例和水源水质净化效果的检测对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0019]实施例1
如图1所示的层片并列式水质净化多功能帷幕结构，构成单元为:涤纶长纤工业滤布240( 60-10)采用复丝平纹织造，重量为240克/平米;密度为经线22/厘米、玮线18.8/厘米，强力N/5*20厘米径向2162.6、玮向1082.6，伸长率经向32.03、玮向24.87，透气率36.1升/平方米每秒，厚度0.42毫米，外围两侧均使用;普通市售工业聚氨酯过滤海绵，孔隙率96%，孔径30PPI，密度28kg/m3，并列2层，每层厚度20毫米;某公司生产TK-1500型活性炭纤维毡，比表面积140