一种河道水质净化人工水草的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于河道水质净化的人工仿真水草，对河流、湖泊等具有良好的水质净化效果，属于人工水草技术领域。
【背景技术】
[0002]原位生态修复技术法用于改善污染河流、湖泊水质具有处理效果好、运行成本低等优点，近年来得到迅猛发展。目前主要采用的原位生态处理技术主要有曝气法、投菌法、人工湿地等方法，但曝气法电耗较高，投菌法的特种细菌获得及是否能成长为优势菌目前还是待解决的问题，人工湿地法的应用也受到河道地形及水利特点的限制。生物接触氧化法是在天然河道上设置填料床，依靠填料上附着的生物膜微生物的新陈代谢机制来净化水体水质，适宜于河流、湖泊等水体自净。人工水草技术是生物接触氧化法应用的拓展，该技术将仿真水草应用河道、湖泊等水体，使水体净化过程更具生态性。
[0003]现有人工水草技术在应用于水污染控制工程领域时还存在一些问题和不足。中国专利文献CN2820849Y公布了一种人工净水草，但该人工净水草需人工曝气、跌水工艺进行水体充氧，且水草生态系统单一，仅靠菌类完成污水的净化，系统净化效率低；专利CN202046932U公布了一种水质净化用人工水草，该水草包括上段生物填料和下段生物填料及固定装置组成，但该水草在水体安装采用垂挂状态，安装不方便，且对通航和行洪造成不利影响；CN101254975A公布了一种人工仿真水草的制造方法及应用，该水草采样三层复合结构，中间为轻质泡沫，两侧为混合纤维层，上设浮球，下设沙袋，结构复杂，对水体行洪及通航不利，且实际应用时仿真水草的生态系统单一，影响处理效果。总之，现有人工水草选用的载体多为有机合成材料，其生物亲和性和亲水性较差，应用时载体挂膜缓慢，运行稳定性能较差；一些人工水草直接用条块状预制混凝土固定，与河道底质的生态相容性差；人工水草的微孔设计未考虑细菌、藻类微生物的生长特点，也未考虑细菌、藻类、天然水草及水生生物复合生态系统的净化功能，实际运行时净水效能低下。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有人工水草技术存在的不足，提出一种使用方便、成本低、易于安装固定、比表面积大、挂膜理想、净水效能高的河道水质净化人工水草。
[0005]本发明的河道水质净化人工水草，采用以下技术方案:
该人工水草，包括网箱和本体，本体连接在网箱上；本体由外侧多孔纤维素载体和中间充气泡膜组成，外侧多孔纤维素载体分为上层多孔纤维素载体和下层多孔纤维素载体，上层多孔纤维素载体的孔径大于下层多孔纤维素载体的孔径；网箱中装有水生植物生长填料(陶粒、粘土等)和水草种子。
[0006]本体的底部设置有无纺布，无纺布的两端设有套环。
[0007]网箱的上表面设置有挂钩。网箱的空隙直径为0.5-2cm。
[0008]所述多孔纤维素载体采用以下方法制备的改性多孔纤维素载体: 将干燥的芦苇杆切成长10-20cm杆段，除砂后进入蒸球，在蒸球中加入芦苇质量15%的亚硫酸钠、1.0%的甲醛和0.06%的蒽醌，在蒸球内混合后加热至160°C _180°C，反应2小时后，用清水漂洗，将漂洗后所得纤维素烘干至含水率10-20%后，加入质量分数80-90%的氯化锌溶液，在50-100转/分钟的转速下搅拌至纤维素溶解，加入聚酯纤维作为增强骨架，再加入成孔剂，搅拌均匀后，注入模具成型；最后在温水中水洗固化1-2天，使纤维素溶剂溶出，同时使成孔剂溶出形成微孔；然后，经冷冻干燥制得纤维素材料，再将纤维素制品浸入阳离子淀粉改性剂溶液中，升温至60°C，并保持30分钟，加入氢氧化钠，形成质量浓度为1-2%碱液，反应30分钟，然后取出水洗，晾干得到改性多孔纤维素载体。
[0009]上述人工水草通过本体漂浮于水体中，通过网箱加以固定。放入河床以后，网箱中的水草种子萌发，水草根穿透网箱底部，水草生长，依靠天然水草的根部和网箱的双重作用，水草固定在岸边或河床中。本体中的多孔纤维素载体的上部微孔孔隙大适宜附着微藻生长，下部微孔孔隙小，适宜细菌附着生长，另外，针对不同的水质特点，下部微孔大孔隙与小孔隙按一定比例进行布置，分别为生物膜上的氨化菌、硝化菌等自养型细菌和反硝化菌等异养型菌创造适生环境，有效去除水体中的氮、磷、有机物等污染物。水草种子的主要作用是利用水草的根部将沙袋牢牢的固定在河床上，网箱就不会因为水力冲刷而移动，影响人工水草对水质的净化效果。
[0010]本发明结构设计合理，安装简易，制作成本低，无需人工曝气，运行成本低，比表面积大，采用改性天然纤维，生物挂膜理想，利用菌-藻-水生植物复合生态系统净化水质，净化效能高，是一种方便、经济、环保、节能的人工水草。
【附图说明】
[0011]图1是本发明河道水质净化人工水草的结构示意图。
[0012]其中:1、网箱，2、本体，3、无纺布，4、套环，5、挂钩，6、水草，7、水草根，8、填料，9、天然水草种子。
【具体实施方式】
[0013]如图1所示，本发明的河道水质净化人工水草，包括网箱I和本体2，本体2连接在网箱I上。本体2的底部设置有无纺布3，无纺布I的两端设有套环4，网箱I的上表面设置有挂钩5，套环4与挂钩5搭扣在一起，将本体2与网箱I连接在一起。网箱I的上表面至少连接一列本体2。
[0014]本体2呈长方形，长80-160cm，宽3-10cm，厚约l_3cm，呈条带状漂浮于水体中。本体2由外侧改性多孔纤维素载体和中间充气泡膜组成，中间充气泡膜夹两侧为改性多孔纤维素载体。充气泡膜由轻质抗老化的改性聚氨酯塑料制成，由多个椭圆形充气袋组成的，确保人工水草本体漂浮于水体中。多孔纤维素载体巨大的比表面积和极低的材料密度，另外在充气膜作用下，整个本体2放置在水中时会产生较大的浮力。
[0015]本体2外侧的多孔纤维素载体分为上层多孔纤维素载体和下层多孔纤维素载体，上层多孔纤维素载体的孔径大于下层多孔纤维素载体的孔径。多孔纤维素载体由芦苇杆经蒸煮获得纤维素、纤维素溶解制孔、冷冻干燥及阳离子改性制备而成，生物兼容性好，易于挂膜，能有效去除水体中的氮、磷、有机质等污染物，克服了现有人工水草成本过高、生物膜量不足等问题。多孔纤维素载体采用改性多孔纤维素载体，其制备具体方法为:将干燥的芦苇杆切成10-20cm杆段，风力除砂进入蒸球，在蒸球中加入15%的亚硫酸钠、1.0%的甲醛和
0.06%的蒽醌，在蒸球内混合后加热至160°C _180°C，反应2小时后，用清水反复漂洗后，将漂洗后所得纤维素烘干至含水率10-20%后，加入质量分数80-90%的氯化锌溶液，在50-100转/分钟的转速下搅拌至纤维素溶解，加入一定长度的成品聚酯纤维作为增强骨架，再加入成孔剂，搅拌均匀后，注入磨具成型；最后在温水中水洗固化1-2天，使纤维素溶剂溶出，同