CN108503166A - 一种底泥污染原位治理的复合基材 - Google Patents

Abstract

本发明涉及底泥污染原位治理技术领域，具体公开了一种底泥污染原位治理的复合基材，其包括：至少一层施放层，载体层和覆盖层；微生物菌剂能够置放于施放层内；施放层的两侧均设置有载体层；复合基材的上下两侧均为覆盖层，覆盖层的内侧为载体层。在底泥表面铺装带有微生物菌剂的复合基材，复合基材内的微生物能够附着生长在载体层上，吸收降解底泥和水中的污染物和营养物质。本发明将底泥物理覆盖技术与生物材料“定置”方式有机结合，在底泥‑水体界面上形成“生物活性垫层”，具有修复效率高、治理效果好、工程成本低以及对底栖生物环境影响小等优点。

Description

一种底泥污染原位治理的复合基材

技术领域

本发明涉及底泥污染原位治理技术领域，尤其涉及一种底泥污染原位治理的复合基材。

背景技术

水体底泥污染是目前我国面临的一个紧迫性环境问题。污染物通过大气沉降、废水排放、雨水淋溶与冲刷进入水体，最后沉积到底泥中并逐渐富集，底泥中主要的污染物有重金属、营养物质、难降解有机物。在外污染源得到一定控制后，污染底泥成为主要的内源性水体污染源。

底泥覆盖技术是受污染底泥修复的主要技术之一，其通过底泥覆盖而阻滞各种污染物向水体释放。该技术虽然对水质改善具有显著作用，但尚存在诸多缺陷，例如：覆盖后污染物仍留在原处,“治标不治本”；底泥表层覆盖后，原有的底栖生态环境被改变；施工过程易引起污染底泥扩散，导致上覆水二次污染；水体容量减少，水底条件改变。

专利“河道污染底泥原位生态修复方法(公开号：CN102757129B)”提出了在河道的底泥上铺设上中下三层植生生态混凝土，生态混凝土阻止了底泥中的重金属进入水体，切断了污染源的污染途径，并通过沉水植物吸收底泥中的重金属；但是，所种植的植物的修复作用有限只能吸收部分重金属并不能清理底泥中的营养元素和难以降解的有机物。

专利“一种原位修复重金属污染底泥的覆盖毯及其铺设方法(公开号：CN107285582A)”，是将填料层作为选择性重金属固化填料，盖层为改性钠基膨润土，仅为单一的物理阻隔将重金属进行固化，并无生物修复作用。

目前，利用微生物活动对底泥中的污染物进行吸附、转移、转化和降解已成为一种新型的修复技术，微生物技术对污染底泥的治理效果已得到公认。但是，在具体技术实施过程中，存在投放条件受限制、生物材料流失严重、修复效率低等问题。

因此，亟需一种底泥污染原位治理的复合基材，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种底泥污染原位治理的复合基材，其能够解决生物材料流失严重、污染底泥修复效果差的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种底泥污染原位治理的复合基材，包括：

至少一层施放层，微生物菌剂能够置放于所述施放层内；

载体层，所述施放层的两侧均设置有所述载体层；

覆盖层，所述复合基材的上下两侧均为所述覆盖层，所述覆盖层的内侧为所述载体层。

在底泥表面铺装带有微生物菌剂的复合基材，复合基材内的微生物能够附着生长在载体层上，吸收降解底泥和水中的污染物和营养物质；将底泥物理覆盖技术与生物材料“定置”方式有机结合，在底泥-水体界面上形成“生物活性垫层”，具有修复效率高、治理效果好、工程成本低以及对底栖生物环境影响小等优点。

优选地，所述覆盖层包括上覆盖层和下覆盖层，所述上覆盖层和所述下覆盖层均为土工格网，所述下覆盖层为土工格网或覆有土工布的土工格网；

所述载体层为软性填料、半软性填料或改性填料；

所述施放层包括两层聚乳酸纤维网，所述微生物菌剂分布于两层所述聚乳酸纤维网之间。

优选地，所述复合基材上设置有固定组件，所述固定组件将所述施放层、所述载体层和所述覆盖层固定连接在一起。

优选地，所述固定组件包括连接件，所述连接件包括连接件本体和套环；所述连接件本体沿轴向设置有通孔，所述连接件本体的一端向外环设有凸起，另一端与所述套环可拆卸连接。

优选地，所述连接件本体的通孔内设置有网杯，所述网杯能够盛装辅助生物修复材料，所述网杯位于所述复合基材的所述上覆盖层的一端设置有堵塞件。

优选地，所述固定组件包括两块固定板和多个能够将两块所述固定板连接在一起的固定件，所述固定件沿所述固定板的长度方向布置；所述复合基材能够卷绕成筒，所述固定板沿所述筒的轴向设置。

优选地，所述复合基材上设置有曝气装置，所述曝气装置包括曝气管，所述曝气管上设置有布气孔；

所述复合基材的两侧均设置有所述曝气管，所述复合基材能够卷绕成筒，所述曝气管沿所述筒的轴向设置。

优选地，所述复合基材上下两侧的所述曝气管通过至少两个连通件连接在一起；

所述曝气管上的相邻两个连通件，其中一个所述连通件为中空结构，与靠近所述下覆盖层的所述曝气管相连通，该连通件靠近所述上覆盖层的一端设置有进气口；另一个所述连通件靠近所述上覆盖层的部分为中空结构，与靠近所述上覆盖层的所述曝气管相连通，该连通件靠近所述上覆盖层的一端设置有进气口。

优选地，所述曝气管通过缆绳连接有搭载浮球，所述连通件的进气口连接有供气管，所述供气管搭载于所述搭载浮球上；所述供气管远离所述曝气管的一端与供气系统相连通。

优选地，所述下覆盖层为覆有土工布的土工格网。

本发明的有益效果为：在底泥表面铺装带有微生物菌剂的复合基材，复合基材内的微生物能够附着生长在载体层上，吸收降解底泥和水中的污染物和营养物质；将底泥物理覆盖技术与生物材料“定置”方式有机结合，在底泥-水体界面上形成“生物活性垫层”，具有修复效率高、治理效果好、工程成本低以及对底栖生物环境影响小等优点。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的底泥污染原位治理的复合基材的结构示意图；

图2是本发明实施例一中提供的连接件、网杯和堵塞件的结构示意图；

图3是本发明实施例二提供的底泥污染原位治理的复合基材的俯视图；

图4是图3中沿A-A向的剖视图；

图5是本发明实施例四提供的底泥污染原位治理的复合基材的俯视图；

图6是图5中沿B-B向的剖面和浮球的结构示意图；

图7是图5中沿C-C向的剖面和浮球的结构示意图。

图中：

1、施放层；2、载体层；3、上覆盖层；4、下覆盖层；51、连接件；52、网杯；53、堵塞件；61、固定板；62、固定件；63、吊环；71、曝气管；711、布气孔；72、连通件；73、挂钩；74、供气管；8、搭载浮球；81、缆绳；9、标记浮球；91、连接绳。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1和图2所示，本实施例公开了一种底泥污染原位治理的复合基材，包括：至少一层施放层1、载体层2和覆盖层。施放层1用于置放微生物菌剂，施放层1的两侧均设置有载体层2；复合基材的上下两侧均为覆盖层，覆盖层的内侧为载体层2。

本实施例中优选地施放层1为一层，施放层1的两侧为载体层2，两个载体层2远离施放层1的一侧是覆盖层。当然施放层1还可以为多层，相邻的两层施放层1之间设置有载体层2，最外侧的两层施放层1的外侧为载体层2，最外侧的两层载体层2的外侧为覆盖层。

在底泥表面铺装带有微生物菌剂的复合基材，复合基材内的微生物能够附着生长在载体层2上，吸收降解底泥和水中的污染物和营养物质；将底泥物理覆盖技术与生物材料“定置”方式有机结合，在底泥-水体界面上形成“生物活性垫层”，具有修复效率高、治理效果好、工程成本低以及对底栖生物环境影响小等优点。

施放层1包括两层聚乳酸纤维网，微生物菌剂均匀地分布于两层聚乳酸纤维网之间，其主要是在未投入水中使用时作为微生物菌剂的承托体。在投入水中后微生物可以被激活生长，附着在载体层2上再经繁殖对底泥和水体污染物进行治理。

载体层2为软性填料、半软性填料或改性填料等。本实施例中优选为软性填料，软性填料的材质为纤维织物，纤维织物的纤维选用活性碳纤维，其具有较大的比表面积和极强的生物挂膜能力，能够使施放层1内激活的微生物附着于载体层2上而进行大量繁殖。

覆盖层包括上覆盖层3和下覆盖层4，上覆盖层3为土工格网。作为优选，本实施例中下覆盖层4为土工格网，这种方式使水体和底泥得以同时治理；下覆盖层4还可以为覆有土工布的土工格网，这种方式是以水体治理为主，对底泥进行覆盖的治理方式。

复合基材上设置有固定组件，固定组件将施放层1、载体层2和覆盖层固定连接在一起。

如图2所示，固定组件包括连接件51，连接件51包括连接件本体和套环，连接件51为金属或塑料材质，连接件本体沿轴向设置有通孔，连接件本体的一端向外环设有凸起，另一端环设有凹槽，且这一端连接件本体的侧壁上沿周向均匀布置有多个条形槽，套环可以套设在连接件本体上，卡在环设的凹槽内。

连接件51均布在复合基材上，施放层1上设置有连接孔，载体层2和覆盖层上与施放层的连接孔对应的位置也设置有连接孔，连接件本体穿设在连接孔上，在施放层1、载体层2和覆盖层叠放后，将连接件本体从上覆盖层3穿过复合基材，然后套环套设在连接件本体上将施放层1、载体层2和覆盖层固定在一起。

连接件本体的通孔内设置有网杯52，网杯52能够盛装可溶性的辅助生物修复材料，网杯52位于复合基材的上覆盖层3的一端设置有堵塞件53。可溶性的辅助生物修复材料可以为生物氧化剂、改良促进剂等，其能快速杀灭水中病害，改善底泥性状，增加水体溶解氧，提高微生物活性。

可溶性的辅助生物修复材料还可以为初步驯化的微生物，与施放层1的微生物菌剂搭配使用。

连接件本体上不设置网杯52或网杯52上不设置堵塞件53时，复合基材即成为多孔通透型结构，由此可建立底泥与水体之间的生物活动通道，并实现底泥与水体同时治理。此外，连接件51也是基材的配重物，以便于水中下沉施工作业和加强基材铺装时与底泥的贴合，有利于微生物在底泥中繁殖。

连接件本体上设置有网杯52，且网杯52上设置堵塞件53时，可以实现底泥与水体的隔离治理。通过对堵塞件53的控制(放入或空置)可实现底泥-水体界面的阻隔或连通，以进行人工过程调控。

对堵塞件53的放入或空置，可在复合基材投入水中前预先设置；经一定治理周期后，也可对已存在于复合基材上的堵塞件53，通过人工操作的方式在水下从复合基材上移除。具体地可以通过浮球配合缆绳的方式从复合基材上将堵塞件53移除。

实施例二

本实施例中的复合基材与实施例一中的相同，只是复合基材的固定方式和所采用的固定组件与实施例一不同。

如图3和图4所示，本实施例中固定组件包括两块固定板61和多个能够将两块固定板61连接在一起的固定件62，固定板61采用长条板，其材质为金属，固定件62采用螺栓。螺栓的下端固定于靠近下覆盖层4的固定板61上，螺栓的杆体穿过复合基材和靠近上覆盖层3的固定板61然后由螺母固定。固定件62沿固定板61的长度方向布置，本实施例中一个固定板61上设置两个固定件62。复合能够卷绕成筒，固定板61沿筒的轴向设置；这样设置可以将复合基材卷绕成筒，便于搬运和运输。

固定板61和固定件62还可以作为复合基材的配重物，以便于水中下沉施工和加强基材铺装时与底泥的贴合，有利于微生物在底泥中繁殖。

在靠近上覆盖层3的固定板61上设置有吊环63，在吊环63上连接有缆绳，缆绳的另一端连接有搭载浮球，由于水流对搭载浮球产生的牵引力会传递给复合基材，可使复合基材与底泥起伏接触，以改善界面的扩散、循环、交换条件，提高修复效率及治理效果。搭载浮球还可以作为标志，便于找到复合基材在水中所在的位置。此外，必要时也可利用缆绳在水面对基材实施人工牵引，使复合基材与底泥起伏接触，从而实现人工过程调控。

实施例三

对复合基材的固定还可以采用连接件51和固定板61相结合的方式。固定组件包括连接件51、两块固定板61和多个能够将两块固定板61连接在一起的固定件62。其中连接件51与实施例一中的连接件51的设置和布置方式相同；固定板61和固定件62与实施例二中的设置和布置方式相同，固定板61设置于相邻的两行连接件51之间。

实施例四

本实施例中的复合基材的固定方式与实施例一中的相同，且连接件51上设置有网杯52和堵塞件53。

如图5、图6和图7所示，复合基材上设置有曝气装置，曝气装置包括曝气管71和连通件72，本实施例中曝气管71优选为两端封闭的方形管。曝气管71上设置有布气孔711。复合基材的两侧均设置有曝气管71，复合基材能够卷绕成筒，曝气管71沿筒的轴向设置。这样设置可以将复合基材卷绕成筒，便于搬运和运输。

如图6所示，复合基材上下两侧的曝气管71通过至少两个连通件72连接在一起。曝气管71上的相邻两个连通件72，其中一个连通件72为中空结构，与靠近下覆盖层4的曝气管71相连通，该连通件72靠近上覆盖层3的一端设置有进气口；另一个连通件72靠近上覆盖层3的部分为中空结构，与靠近上覆盖层3的曝气管71相连通，该连通件72靠近上覆盖层3的一端设置有进气口。连通件72与靠近下覆盖层4的曝气管71一体成型，靠近上覆盖层3的一端设置有螺纹，螺纹上螺接有螺母，通过螺母将复合基材两侧的曝气管71相连接。曝气管71和连通件72还起到了将复合基材的施放层1、载体层2和覆盖层固定连接到一起的作用。曝气管71和连通件72能够起到固定板61和固定件62的作用，可以作为固定板和固定件的替代。

连通件72的进气口连接有供气管74。靠近上覆盖层3的曝气管74上设置有挂钩73，挂钩73上连接有缆绳81，缆绳81的另一端连接有搭载浮球8。供气管顺缆绳81搭载于搭载浮球8上，供气管74远离曝气管71的一端与供气系统相连通。由于水流对搭载浮球8产生的牵引力会传递给复合基材，可使复合基材与底泥起伏接触，以改善界面的扩散、循环、交换条件，提高修复效率及治理效果。

此外，必要时也可利用缆绳81在水面对基材实施人工牵引，使复合基材与底泥起伏接触，从而实现人工过程调控。

供气系统向供气管74提供高压气体，高压气体通过曝气管71上的布气孔711排出，对复合基材的两侧进行曝气，增加水中的氧含量，促进微生物生长、附着、繁殖，在底泥-水体界面上形成“生物活性垫层”。可以根据底泥环境及微生物生长条件，对曝气过程进行时序分配及调控。

除此之外，可将供气管74作为灌注管，从外部对基材和底泥区域泵入所需的微生物菌剂及辅助材料，以改善底泥-水体界面的生物环境，提高修复效率及效果。同时，还可将供气管74作为抽取管，此时，供气管74的材质必须是硬质的材质，比如硬质塑料管或钢管；通过外接采样泵对底泥-水体界面的环境因素进行采样、监测，以对人工过程调控提供参照。

如图7所示，在堵塞件53设置有连接环，连接环通过连接绳91与标记浮球9相连。将设置有网杯52和堵塞件53的复合基材放入水中，经一定治理周期后，人工通过拉动连接在标记浮球9上的连接绳91可以将堵塞件53从复合基材上移除。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种底泥污染原位治理的复合基材，其特征在于，包括：

至少一层施放层(1)，微生物菌剂能够置放于所述施放层(1)内；

载体层(2)，所述施放层(1)的两侧均设置有所述载体层(2)；

覆盖层，所述复合基材的上下两侧均为所述覆盖层，所述覆盖层的内侧为所述载体层(2)。

2.根据权利要求1所述的复合基材，其特征在于，所述覆盖层包括上覆盖层(3)和下覆盖层(4)，所述上覆盖层(3)和所述下覆盖层(4)均为土工格网；

所述载体层(2)为软性填料、半软性填料或改性填料；

所述施放层(1)包括两层聚乳酸纤维网，所述微生物菌剂分布于两层所述聚乳酸纤维网之间。

3.根据权利要求2所述的复合基材，其特征在于，所述复合基材上设置有固定组件，所述固定组件将所述施放层(1)、所述载体层(2)和所述覆盖层固定连接在一起。

4.根据权利要求3所述的复合基材，其特征在于，所述固定组件包括连接件(51)，所述连接件(51)包括连接件本体和套环；所述连接件本体沿轴向设置有通孔，所述连接件本体的一端向外环设有凸起，另一端与所述套环可拆卸连接。

5.根据权利要求4所述的复合基材，其特征在于，所述连接件本体的通孔内设置有网杯(52)，所述网杯(52)能够盛装辅助生物修复材料，所述网杯(52)位于所述复合基材的所述上覆盖层(3)的一端设置有堵塞件(53)。

6.根据权利要求3所述的复合基材，其特征在于，所述固定组件包括两块固定板(61)和多个能够将两块所述固定板(61)连接在一起的固定件(62)，所述固定件(62)沿所述固定板(61)的长度方向布置；

所述复合基材能够卷绕成筒，所述固定板(61)沿所述筒的轴向设置。

7.根据权利要求2所述的复合基材，其特征在于，所述复合基材上设置有曝气装置，所述曝气装置包括曝气管(71)，所述曝气管(71)上设置有布气孔(711)；

所述复合基材的两侧均设置有所述曝气管(71)，所述复合基材能够卷绕成筒，所述曝气管(71)沿所述筒的轴向设置。

8.根据权利要求7所述的复合基材，其特征在于，所述复合基材上下两侧的所述曝气管(71)通过至少两个连通件(72)连接在一起；

所述曝气管(71)上的相邻两个连通件(72)，其中一个所述连通件(72)为中空结构，与靠近所述下覆盖层(4)的所述曝气管(71)相连通，该连通件(72)靠近所述上覆盖层(3)的一端设置有进气口；另一个所述连通件(72)靠近所述上覆盖层(3)的部分为中空结构，与靠近所述上覆盖层(3)的所述曝气管(71)相连通，该连通件(72)靠近所述上覆盖层(3)的一端设置有进气口。

9.根据权利要求8所述的复合基材，其特征在于，所述曝气管(71)通过缆绳(81)连接有搭载浮球(8)，所述连通件(72)的进气口连接有供气管(74)，所述供气管(74)搭载于所述搭载浮球(8)上；所述供气管(74)远离所述曝气管(71)的一端与供气系统相连通。

10.根据权利要求2所述的复合基材，其特征在于，所述下覆盖层(4)为覆有土工布的土工格网。