CN108503155A - 一种原位沉积物修复设备及修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原位沉积物修复设备，包括加热装置，所述加热装置的一侧固定安装有搅拌装置，所述搅拌装置的一侧设置有加压系统，所述加压系统的一侧设置有控制系统，所述加热装置的下方固定安装有管路系统，所述管路系统的下方固定安装有放空装置，所述放空装置的一侧固定安装有注射装置，所述注射装置的下方固定装有锚固装置，所述锚固装置的一侧固定安装有升降装置。本发明可实现对底泥的分层、分区修复，实现底泥与上覆水的联合修复，一次实施可实现多种污染物的同时修复，提高了底泥原位修复效率，方便人们使用，带来更好的使用前景。

Description

一种原位沉积物修复设备及修复方法

技术领域

本发明涉及机械设备领域，特别涉及一种原位沉积物修复设备及修复方法。

背景技术

目前底泥修复技术分为两类：异位修复技术与原位修复技术。

异位修复技术最典型的代表是疏浚，异位修复虽然见效快，但是异位修复技术对上覆水扰动较大，工程巨大，投资成本较高，且疏浚污泥处理效果难以达标。

原位修复处理通常是向受污染底泥中投加酶制剂或化学药剂等，以刺激微生物繁殖，增强对污染物的生物降解作用。投加的药剂会与污染物发生生化反应，改变原有污染物的性状，提高生物可利用度，为后续的微生物降解作用提供有利条件。生物修复技术即利用生物（植物、微生物或原生动物）的生命代谢活动减少存在于环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，从而使被污染的环境能够部分或者完全恢复到原始状态的过程。

原位修复技术相对于异位修复技术，效率较低，其主要原因是部分目标污染物存在生物利用度较低、修复过程不可控这两大因素。其中，低生物利用度通过注射化学/生物制剂可实现一定程度的改善，而造成修复过程不可控的原因主要有：

（1）目前大部分的药剂投加都是人工投加至水中，靠药剂重力沉降于底泥表面，在水流较大时，药剂有可能被水冲走，由于药剂与底泥接触有限，大大降低了药剂的效率；已有的耙式注射工作过程中对底泥扰动较大，且存在修复制剂溢出的情况，同时，耙式注射方式无论是注射深度还是单次工作过程注射物质均十分有限，因此，其已有的实际案例效果显示效率较低。

（2）已有研究资料表明，污染物在底泥中无论是水平分布还是垂直分布都是不均匀的，目前原位修复技术中缺乏有针对性的设备；

（3）由于缺乏实用的投加设备，导致无法有效调控底泥污染物降解环境，底泥中污染物降解反应处于“失控状态”，直接降低了底泥修复效率。

综上所述，对于底泥中污染物的水平、垂直分布差异，传统的底泥原位修复技术缺乏有针对性的方法及设备，同时，无法调控底泥中污染物的降解过程导致底泥原位修复效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种原位沉积物修复设备及修复方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一个方面公开了一种原位沉积物修复设备，包括加热装置，所述加热装置的一侧固定安装有搅拌装置，所述搅拌装置的一侧设置有加压系统，所述加压系统的一侧设置有控制系统，所述加热装置的下方固定安装有管路系统，所述管路系统的下方固定安装有放空装置，所述放空装置的一侧固定安装有注射装置，所述注射装置的下方固定装有锚固装置，所述锚固装置的一侧固定安装有升降装置。

优选的，所述注射装置包括有注射器、结构部分与保护部分，结构部分与保护部分组合后形状为圆柱体，结构部分与保护部分的前端形状为圆锥体，圆锥体锥角为30°-60°，注射器布置间距为0.2m-1.5m，注射器直径为2-10mm，注射器排布为圆形。

优选的，所述注射装置的圆柱体直径为100mm-200mm，长度为500mm-1000mm，结构部分的材质为不锈钢。

优选的，所述加压系统包括空气压缩机与加压泵，所述控制系统包括控制面板、控制阀、仪表与切换装置。

优选的，所述管路系统包括多级管线、弃流阀，所述加压系统与注射器通过多级管线固定连接。

优选的，所述注射装置的外表面设置有螺纹，注射装置与结构部分通过螺纹固定连接。

本发明的另一个方面公开了一种原位沉积物修复方法，其包括以下步骤：

A)采样确认底泥中目标污染物的垂直、水平分布情况，确定不同水平位置、不同垂直深度修复制剂使用的时间、使用量；

B)布置设备，将注射装置缓慢插入到底泥中，将天然吸附材料制成悬浊液，注射入底泥上层，形成吸附层，修复制剂按照修复方案的设计，经多级管路系统输送至注射装置后，注射入覆盖层以下，上述过程可同时完成；

C)利用天然酸碱物质调控底泥环境pH，利用热水调控底泥环境温度，利用硝酸钙、富氧水等调节氧化还原电位；

D)将注射装置缓慢提升至上覆水中，进行上覆水修复；

E)每隔3~5天，采样确定目标污染物降解情况，及时调整第二轮注射物质，重复上述步骤；

F）定期对上覆水及空气进行采样，以确保修复过程没有大量有害物质溢出；

G)待底泥修复至水生植物可存活状态，将水生植物种子及营养物质通过设备注射入底泥中。

优选的，修复制剂投加方式为插入底泥后的分层、分方向注射。

优选的，天然修复材料为活性炭、膨润土、高岭土及其混合物，制成悬浊液的质量分数为3%~15%。

本发明所达到的有益效果是：该原位沉积物修复设备，可实现对底泥的分层、分区修复，实现底泥与上覆水的联合修复，一次实施可实现多种污染物的同时修复，提高了底泥原位修复效率，整个原位沉积物修复设备结构简单，操作方便，使用的效果相对于传统方式更好。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种原位沉积物修复设备的整体结构示意图；

图2是本发明一种原位沉积物修复设备的平面结构示意图；

图3是本发明一种原位沉积物修复设备的注射示意图。

图中：1、加热装置；2、搅拌装置；3、加压系统；4、控制系统；5、管路系统；6、放空装置；7、注射装置；8、锚固装置；9、升降装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-3所示，本发明一种原位沉积物修复设备，包括加热装置1，加热装置1的一侧固定安装有搅拌装置2，搅拌装置2的一侧设置有加压系统3，加压系统3的一侧设置有控制系统4，加热装置1的下方固定安装有管路系统5，管路系统5的下方固定安装有放空装置6，放空装置6的一侧固定安装有注射装置7，注射装置7的下方固定装有锚固装置8，锚固装置8的一侧固定安装有升降装置9。

注射装置7包括有注射器、结构部分与保护部分，结构部分与保护部分组合后形状为圆柱体，结构部分与保护部分的前端形状为圆锥体，圆锥体锥角为30°-60°，注射器布置间距为0.2m-1.5m，注射器直径为2-10mm，注射器排布为圆形，注射装置7的圆柱体直径为100mm-200mm，长度为500mm-1000mm，结构部分的材质为不锈钢，加压系统3包括空气压缩机与加压泵，控制系统4包括控制面板、控制阀、仪表与切换装置，管路系统5包括多级管线、弃流阀，所述加压系统3与注射器通过多级管线固定连接，注射装置7的外表面设置有螺纹，注射装置7与结构部分通过螺纹固定连接。

一种有针对性的高效受污染底泥/受污染水体修复方法，其工作步骤为：

A)采样确认底泥目标污染物的垂直、水平分布情况，确定底泥修复方案，包括不同水平位置、不同垂直深度修复制剂使用时间、使用量等；

B)布置设备，将注射装置缓慢插入到底泥中，避免引起底泥的再悬浮，将活性炭、高岭土、膨润土中的一种或几种混合制成3%~15%的悬浊液，通过注射装置上部注射器注射入底泥上层，在泥水界面下3~15cm的范围内形成吸附层，吸附层将有效吸附底泥间隙水中的污染物及修复制剂的溢出，抑制其向上覆水释放污染物，吸附层较大的孔隙率可为微生物聚集提供载体，在底泥上部形成高密度微生物活性层，降解污染物的同时有效抑制底泥污染物的释放。

同时，诸如硝酸钙、富氧水、硝化细菌、反硝化细菌、促生因子等修复制剂按照底泥修复方案设计，经多级管路系统输送至相应深度的注射器，注射入底泥中对应的深度，多出口设计将极大的提高修复制剂与底泥混合程度，同时，修复制剂注射后形成的区域与周围形成浓度差，在间隙水存在的情况，修复制剂可在扩散作用下，进一步与底泥混合；

C)根据采样结果，及时利用天然酸碱物质调控底泥环境pH，利用热水调控底泥环境温度、利用硝酸钙、富氧水等调节氧化还原电位等，通过调控底泥环境，为修复制剂降解目标污染物创造最佳条件；

D)将注射装置缓慢提升至上覆水中，根据上覆水情况，通过注射装置投加生物制剂、曝气等方式，对上覆水进行修复；

E)每隔3~5天，采样确定目标污染物降解情况及底泥环境，确定是否将注射装置插入底泥、是否需要调整第二轮注射物质，重复上述步骤，直至目标污染物浓度降解至设计值以下;

F)在上述过程中，定期对上覆水及空气进行采样，监控整个修复过程，以确保修复过程没有大量有害物质溢出；

G)待底泥修复至水生植物可存活状态，将水生植物种子及其萌发所需要的营养物质通过设备注射入底泥中，利用水生植物的生长、繁殖，实现底泥的长效修复，提升底泥的自我修复能力。

本发明的工作过程为：首先，对底泥及采样、分析，确定目标污染物的垂直、水平分布，根据第一阶段确定的目标污染物分布情况，确定药剂的投加方案包括投加种类、投加数量、流态载体种类、投加顺序、投加节点、注射装置7各级药剂出口浓度及数量、出口压力，根据投加方案，在混合系统中将药剂与流态载体充分混合，将混合物经加压系统3加压后，通过管路系统输送至注射装置，通过控制系统控制各级出口压力，以确保混合物辐射半径能达到预期效果；控制注射时间，确保注射的药剂量达到预期，在第一阶段注射完成后，锚固装置8将注射装置7提升至上覆水中，控制系统切换至曝气状态，开始对上覆水进行曝气，修复上覆水的同时强化底泥降解过程，定期进行上覆水及空气监测，系统评估底泥修复效果，根据目标污染物的降解情况，确定第二阶段的修复方案，重复上述步骤，直至目标污染物达到预期的降解效果，待底泥修复至水生植物可存活状态，将水生植物种子及其萌发所需要的营养物质通过设备注射入底泥中，利用水生植物的生长、繁殖，实现底泥的长效修复，提升底泥的自我修复能力，最终使底泥成由污染“源”变成污染“汇”。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种原位沉积物修复设备，包括加热装置（1），其特征在于：所述加热装置（1）的一侧固定安装有搅拌装置（2），所述搅拌装置（2）的一侧设置有加压系统（3），所述加压系统（3）的一侧设置有控制系统（4），所述加热装置（1）的下方固定安装有管路系统（5），所述管路系统（5）的下方固定安装有放空装置（6），所述放空装置（6）的一侧固定安装有注射装置（7），所述注射装置（7）的下方固定装有锚固装置（8），所述锚固装置（8）的一侧固定安装有升降装置（9）。

2.根据权利要求1所述的一种原位沉积物修复设备，其特征在于：所述注射装置（7）包括有注射器、结构部分与保护部分，结构部分与保护部分组合后形状为圆柱体，结构部分与保护部分的前端形状为圆锥体，圆锥体锥角为30°-60°，注射器布置间距为0.2m-1.5m，注射器直径为2-10mm，注射器排布为圆形。

3.根据权利要求1所述的一种原位沉积物修复设备，其特征在于：所述注射装置（7）的圆柱体直径为100mm-200mm，长度为500mm-1000mm，结构部分的材质为不锈钢。

4.根据权利要求1所述的一种原位沉积物修复设备，其特征在于：所述加压系统（3）包括空气压缩机与加压泵，所述控制系统（4）包括控制面板、控制阀、仪表与切换装置。

5.根据权利要求1所述的一种原位沉积物修复设备，其特征在于：所述管路系统（5）包括多级管线、弃流阀，所述加压系统（3）与注射器通过多级管线固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种原位沉积物修复设备，其特征在于：所述注射装置（7）的外表面设置有螺纹，注射装置（7）与结构部分通过螺纹固定连接。

7.一种原位沉积物修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

A)采样确认底泥中目标污染物的垂直、水平分布情况，确定不同水平位置、不同垂直深度修复制剂使用的时间、使用量；

B)布置设备，将注射装置缓慢插入到底泥中，将天然吸附材料制成悬浊液，注射入底泥上层，形成吸附层，修复制剂按照修复方案的设计，经多级管路系统输送至注射装置后，注射入覆盖层以下，上述过程可同时完成；

C)利用天然酸碱物质调控底泥环境pH，利用热水调控底泥环境温度，利用硝酸钙、富氧水等调节氧化还原电位；

D)将注射装置缓慢提升至上覆水中，进行上覆水修复；

E)每隔3~5天，采样确定目标污染物降解情况，及时调整第二轮注射物质，重复上述步骤；

F）定期对上覆水及空气进行采样，以确保修复过程没有大量有害物质溢出；

G)待底泥修复至水生植物可存活状态，将水生植物种子及营养物质通过设备注射入底泥中。

8.根据权利要求7所述的一种原位沉积物修复方法，其特征在于，修复制剂投加方式为插入底泥后的分层、分方向注射。

9.根据权利要求7所述的一种原位沉积物修复方法，其特征在于，天然修复材料为活性炭、膨润土、高岭土及其混合物，制成悬浊液的质量分数为3%~15%。