CARBON FIBER MAKE WATER METHOD ASSOCIATION
炭素繊維水利用工法研究会
                       
   炭素繊維
什么是碳纤维?
使用碳素纤维的
水质净化
碳素纤维的效果
水质净化的机理
水质净化效果
能够应用碳素纤
维的领域
使用碳素纤维
的水质净化的特性
粘合在碳素纤维
上微生物群的特点
碳纤维的设置量
使用碳纤维的水质
净化施工方法
   问题和回答
   注意事项
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碳素纤维

 采用碳素纤维来净化水质,对环境没有负荷。是即经济(廉价)又有效果的方法。
通过碳素纤维具有的高度生物亲和性,形成活性生物膜,利用微生物的功能,分解污染物质。 并且,从碳素纤维发出的声波,能够激发微生物活性化,招引鱼类,发挥作为形成产卵和鱼苗, 生长环境的藻场功能。


什么是碳素纤维?

  ・碳纤维是通过特殊热处理工艺,把丙烯酸纤维进行碳化制造成
   “具有微细石墨结晶结构的纤维状碳物质”。(PAN系)
  ・被称为“轻量强韧、不腐蚀” 的先进功能材料的碳纤维,兼备轻量、优异的
   机械性能,以及碳质具有的卓越的特性,广泛用于各种用途。
     比强度(抗拉强度/比重):铁的10倍  
     比弹性模量(抗拉弹性模量/比重):铁的7倍
     用途:飞机、汽车、混凝土构件增强材料、钓鱼竿、高尔夫球棒、其他
  ・因为由于水质净化材料的碳素纤维实施了特殊表面处理,所以具有在水中扩散的特性。
  ・水质净化用碳纤维由12,000 根7微米的微细纤丝集束而成。



使用碳素纤维的水质净化

  ■ 碳素纤维的效果
  ・在碳纤维的大表面积上吸附水中的污浊物质。
  ・同时,吸引水中的微生物,进行粘合。
  ・依靠高生物亲合性,形成活泼的微生物膜,变为微生物的住处。
  ・微生物通过在水中摇动,捕捉污浊物质,进行分解。 →水质净化
  ・使微生物活性化,吸引鱼类,成为产卵、鱼苗的养育地点。→形成海藻场
  ・达到确保水质净化 、生态保护、生物多样性。



如果放入水中,水溶性上胶剂便溶解、扩散。

在大表面积上吸附污浊物质,粘合微生物。

微生物膜
( 活性污泥)
微生物群
(显微镜的照片)


 ■ 水质净化的机理

通过碳纤维的摇动水的运动和污浊物质分解 微生物膜内的微生物的主要营养物质和代谢成物


水质净化效果

 采用碳素纤维净化水质的效果是短时间改善透视度(SS),也显著地减低COD及BOD。 总氮及总磷也起到了很大的改善,到达净化水质的效果。


采用碳素纤维净化水质各项目的清除率(%)
项 目 河 流 湖泊・池 排 水
 BOD 生物化学的氧气需求量 50~70 20~90 90~95
 SS  浮游性悬浊物 50~70 20~90 90~95
 TN  总氮 10~30 10~30 30~70
 TP  总磷 10~50 30~90 30~50



 ■ 能够应用碳纤维的领域
  ● 环境水(河流、湖沼、池水、海水)
  ● 城市污水(粪便净化槽、高级处理槽)
  ● 工厂有机废水(食品、酿酒、化学)
  ● 畜产有机废水(粪尿、挤奶)
  ● 生活排水、厨房排水



 ■ 使用碳素纤维的水质净化的特性

● 使用碳纤维的水质净化的优点
 ・依靠微生物活性化,有机物分解处理速度迅速
 ・产生的剩余污泥少,不易剥离
 ・脱氮、脱磷效果显著
 ・悬浮物补充效果高
 ・设置费低廉,维持管理方便,不需要运行成本
● 使用碳纤维的水质净化的注意事项           措 施
 ・在微生物少的环境中不易显示效果,需要花费时间      籽微生物
 ・如果粘附微生物的尸体等剩余污泥,效果便下降      维持管理
 ・在缺氧的环境中需氧细菌不能活性化           曝气设备
 ・在无水流的情况下,因为不接触污浊物质而不能净化    循环水流
 ・如果吸附大量的污浊物质,分解需要花费时间       维持管理


       ”如果适量流动,依靠氧气量使微生物活性化,增大效果”


 ■ 粘合在碳素纤维上微生物群的特点
   ・ 微生物粘合速度快,粘合量多。
   ・ 粘合微生物不易剥离,同时活性度高。
   ・ 在粘合在纤维的微生物群内部,厌气微生物群与需氧微生物群一起在比较分散的状态下存在。
   ・ 粘合在碳纤维束的体积大的微生物群,在水的流动中进行某种泵运动,在与碳纤维束一起摇动的同时,
     使物质产生移动,促进污浊物质的分解。
   ・ 需碳细菌加快初期粘合,依靠碳发出的声波的微生物增殖作用依靠与微生物群的共存,扩大影响范围。



 ■ 碳素纤维的设置量
  设置量根据水域的形状、水深、水质、流速、滞留时间等状况进行计算。

设置地点 目  的 碳纤维量 g/m3
池、湖沼、海 水质净化 10~100
河  流 水质净化 100~200
污水、工厂排水 水质净化 200~600
池、湖沼、海 形成海藻场 10~200



使用碳素纤维的水质净化施工方法

 虽然仅仅在水中设置碳纤维就能够达到较大的水质净化效果,但是,根据水面积、 水深、水量、水流、水质等现场状况和设置方法、设置量,产生的效果大不相同。 在需要更高的费用比效果的高水质净化时,需要进行最佳设置计划。


 ● 使用碳素纤维的环境水直接净化方式的分类
干流部位设置方式
直接净化方式
接触池设置方式
河流净化 流入水净化方式
分离方式
流出入方式
直接净化方式 湖内循环方式
湖沼净化
(闭锁性水域)

流入水净化方式 湖内个别方式
分离方式
海域净化
(内海、闭锁性海域)
海域直接净化方式



 ● 碳素纤维标准设置方法(水质净化、形成海藻场)

目  的 方  式 分  类 安 装 方 法
水质净化

形成海藻场
悬挂式 绳索悬挂   ・U形安装、I形安装
绳-浮筒式   ・绳索浮动装置
筏悬挂   ・PVC制,木制
浮岛悬挂   ・发泡材料制,木制
安装框式 框架式   ・钢制框架固定
浮起式 浮筒式   ・水底固定+浮筒浮出
底泥分解 水底敷设 框架式   钢制框架固定
桩式   ・钢制桩固定、压铁
水质净化

形成海藻场

底泥分解
安装框架+水底敷设 框架式   ・钢制框架固定
浮出+水底敷设 浮筒式   ・浮筒浮出
※因为仅仅用水底敷设不能达到水质净化,效果小,使用浮出+水底敷设,或者与悬挂方式并用比较有效。





● 河流直接净化方式


干流部位设置方式


接触池设置方式





  ● 流入水净化设施




  ● 分离方式净化设施

   ● 分离式净化设施的注意事项
    ∙ 依靠河床陡坡整治、机械式的曝气
    ∙ 微生物维持管理、活性污泥
    ∙ 流入水量、滞留时间的调整


河流分离方式直接净化设施





  ● 湖沼直接净化方式

   ● 闭锁性水域情况下的注意事项
   ・依靠水流使碳纤维产生摇动
   ・使污浊水与碳纤维微生物膜接触
   ・在缺氧状态下使用曝气设备装置
   ・在无水流氧的情况下需要花费时间



流入水方式

湖内循环方式

湖内个别方式





  ● 海域直接净化方式




                       ”用碳纤维恢复美丽的水环境吧!”


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