CN111807452A - 一种降低河道清淤对下游水体污染的装置和方法 - Google Patents

一种降低河道清淤对下游水体污染的装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111807452A
CN111807452A CN202010694204.5A CN202010694204A CN111807452A CN 111807452 A CN111807452 A CN 111807452A CN 202010694204 A CN202010694204 A CN 202010694204A CN 111807452 A CN111807452 A CN 111807452A
Authority
CN
China
Prior art keywords
dredging
solution
water body
net
biochar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010694204.5A
Other languages
English (en)
Inventor
武海鹏
张华刚
杜春艳
陈婧
周璐
肖莎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changsha University of Science and Technology
Original Assignee
Changsha University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changsha University of Science and Technology filed Critical Changsha University of Science and Technology
Priority to CN202010694204.5A priority Critical patent/CN111807452A/zh
Publication of CN111807452A publication Critical patent/CN111807452A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
    • B01J2220/4812—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
    • B01J2220/4825—Polysaccharides or cellulose materials, e.g. starch, chitin, sawdust, wood, straw, cotton
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
    • B01J2220/4875—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being a waste, residue or of undefined composition
    • B01J2220/4887—Residues, wastes, e.g. garbage, municipal or industrial sludges, compost, animal manure; fly-ashes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/105—Phosphorus compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/007—Contaminated open waterways, rivers, lakes or ponds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/16—Total nitrogen (tkN-N)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/18—PO4-P

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

本发明公开了一种降低河道清淤对下游水体污染的装置和方法，该装置包括用于布设在清淤河道下游水体中的网状挂件，网状挂件与水流方向呈0～90°夹角布设在河道中，网状挂件上挂有若干个网袋，网袋中装有改性生物炭，其中改性生物炭是由生物炭经酸处理、碱处理和金属盐改性后制备得到。本发明装置能够有效改善清淤河道下游水体的水质，从而有效的降低了河道清淤对下游水体水质的影响，能够广泛用于清淤河道污染水体的原位治理，可实现对清淤过程中产生的多种污染物的有效去除，具有工艺简单、操作方便、成本低廉、处理效果好等优点，对于有效降低河道清淤对下游水体的污染具有十分重要的意义。

Description

一种降低河道清淤对下游水体污染的装置和方法
技术领域
本发明属于水环境治理领域，涉及一种降低河道清淤对下游水体污染的装置和方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展，河流水体受到了不同程度的污染和破坏。水体底泥(也称淤泥)主要源自于地表径流所携带的泥沙、陆生动植物残体、污染物，以及水生动植物残体等，在水环境各因子共同作用下沉淀形成。底泥不仅会淤塞河道，降低湖泊调蓄洪水的能力，还会向水体释放营养盐、重金属及有机污染物，成为水体的内源污染，给水生态安全带来严重威胁。
清淤是解决水体内源污染的有效措施。但是，清淤产生底泥扰动，常常引起底泥中的营养盐、污染物释放到水体中，造成下游河道水质恶化，引发水体污染和用水危机，这已成为制约清淤工程及黑臭水体修复的瓶颈。
为减轻清淤过程中底泥扰动引起的下游河道水质恶化，目前主要采用环保绞吸式清淤，该方法能够在一定程度上减少底泥泄露和扩散，对底泥的扰动相对较小，从而降低河道清淤对下游水体的污染；但该方法对底泥的扰动不能完全避免，仍会引起下游水体的污染，而且该方法相对其他清淤方法成本高，对水位有要求，只能疏浚薄的底泥层。
另外，作为农业大国，我国每年都会产生大量的农业秸秆和畜禽粪便，但目前农业秸秆多被闲置浪费或者就地焚烧，不仅容易造成土地肥力下降，而且产生了严重的环境问题。如每年农业收获季节，秸秆的大量焚烧，引起空气质量急剧下降，同时烟雾笼罩机场及高速公路，导致机场及高速公路关闭，给社会生产、生活带来诸多不利影响；畜禽粪便也多随意排放，引发了一系列的环境和卫生问题。农业秸秆和畜禽粪便的高效处置及资源化利用也因此成为社会各界关注的焦点。
随着科技的发展，科研人员成功地利用生物质材料缺氧热解制备了具有高吸附效率的廉价的生物炭，其吸附能力是活性炭的2～3倍。应用于水体污染控制既解决了水体污染的问题，又实现了生物质废物的资源化利用。而农业秸秆和畜禽粪便是一种优质的生物质材料，这为解决上述问题提供了可能。生物炭对多种污染物具有较好的吸附效率，但对磷的吸附效率有待进一步提高。同时，为了提高生物炭对磷的吸附效率，目前采用的新技术为生物炭原材料中加入铝盐或铁盐后高温热解，这种技术虽然在一定程度上提高了生物炭的吸附效率(特别是对磷的吸附效率)，但生物质材料炭化前微孔结构有限，负载金属离子的能力不强；同时，为了提高生物炭吸附能力，一般都会进行酸或碱活化，而现有该技术制备的生物炭在酸或碱活化后，负载的部分金属离子会发生置换、沉淀、解吸等反应而脱离生物炭，从而降低了金属离子负载量和吸附功效。因此，如何获得一种金属离子负载量高、吸附性能好的改性生物炭，对于有效降低河道清淤对下游水体的污染具有十分重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够有效降低河道清淤对下游水体污染的装置和方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种降低河道清淤对下游水体污染的装置，包括用于布设在清淤河道下游水体中的网状挂件，所述网状挂件与水流方向呈0～90°夹角布设在河道中；所述网状挂件上挂有若干个网袋，所述网袋中装有改性生物炭；所述改性生物炭是由生物炭经酸处理、碱处理和金属盐改性后制备得到。
上述的降低河道清淤对下游水体污染的装置，进一步改进的，所述网状挂件的数量为至少一列；所述网状挂件沿着平行水流方向布设在河道中时，网状挂件之间相互平行，间隔间距为1.0m～4.0m。
上述的降低河道清淤对下游水体污染的装置，进一步改进的，所述网状挂件的数量为至少一列；所述网状挂件沿着垂直水流方向布设在河道中时，网状挂件之间相互平行，间隔距离为5.0m～10.0m。
上述的降低河道清淤对下游水体污染的装置，进一步改进的，所述网状挂件为尼龙网。
上述的降低河道清淤对下游水体污染的装置，进一步改进的，所述装置还包括布设在清淤河道下游水体水面上的漂浮物，所述漂浮物连接在网状挂件的上部。
上述的降低河道清淤对下游水体污染的装置，进一步改进的，所述漂浮物的数量为至少两个，所述漂浮物之间通过绳子串联在一起；所述绳子固定在河道两岸的固定桩上并横跨在河道上方或通过锚固定在水中。
上述的降低河道清淤对下游水体污染的装置，进一步改进的，所述漂浮物浮筒、浮管、浮球中的至少一种；所述绳子为缆绳和/或尼龙绳。
上述的降低河道清淤对下游水体污染的装置，进一步改进的，所述网状挂件的下部设有网坠；所述网状挂件上还连接有用于固定网状挂件于水体中的锚；所述网袋可拆卸式的挂在网状挂件的两侧，呈对称布置；所述网袋在网状挂件上的投影面积占网状挂件平面面积的5％～25％；所述网袋的网孔直径为0.1mm～2.0mm。
上述的降低河道清淤对下游水体污染的装置，进一步改进的，所述改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：
S1、将生物炭进行酸处理和碱处理；
S2、将步骤S1中得到的生物炭置于改性溶液中进行超声震荡，得到改性生物炭；所述改性溶液为铝盐溶液、铁盐溶液、铝铁盐溶液中的至少一种。
上述的降低河道清淤对下游水体污染的装置，进一步改进的，步骤S1中，对生物炭的酸处理和碱处理为：
S1-1、采用酸溶液对生物炭进行洗涤，时间为1h～6h；所述酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液中的至少一种；所述酸溶液的浓度为0.5mol/L～2.5mol/L；所述生物炭的制备包括以下步骤：将生物质材料在厌氧或缺氧条件下进行热解，所得产物粉碎成粒径为2.0mm～5.0mm的颗粒，得到生物炭；所述生物质材料为农业秸秆、畜禽粪便、林草枝叶、木屑、活性污泥中的至少一种；
S1-2、采用水对步骤S1-1中得到的生物炭进行洗涤；
S1-3、采用碱溶液对步骤S1-2中得到的生物炭进行洗涤，时间为1h～6h；所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的至少一种；所述碱溶液的浓度为0.5mol/L～2.5mol/L；
S1-4、采用水对步骤S1-3中得到的生物炭进行洗涤。
上述的降低河道清淤对下游水体污染的装置，进一步改进的，步骤S2中，所述超声震荡的时间为1h～4h；所述改性溶液的饱和度≥80％；所述铝盐溶液为氯化铝溶液、硫酸铝溶液、聚合铝盐溶液中的至少一种；所述聚合铝盐溶液为聚氯化铝溶液和/或聚合硫酸铝溶液；所述铁盐溶液为氯化铁溶液、氯化亚铁溶液、硫酸铁溶液、硫酸亚铁溶液或聚合铁盐溶液中的至少一种；所述聚合铁盐溶液为聚氯化铁溶液、聚合硫酸铁溶液、聚亚铁溶液、聚氯硫酸铁溶液中的至少一种；所述铝铁盐溶液为聚合铝铁盐溶液；所述聚合铝铁盐溶液为聚氯化铝铁溶液和/或聚合硫酸氯化铝铁溶液。
作为一个总的发明构思，本发明还提供了一种降低河道清淤对下游水体污染的方法，所述方法为采用上述的装置对清淤引起的下游河道水体污染进行原位治理。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供了一种降低河道清淤对下游水体污染的装置，包括用于布设在清淤河道下游水体中的网状挂件，网状挂件与水流方向呈0～90°夹角布设在河道中；网状挂件上挂有若干个网袋，网袋中装有改性生物炭，其中改性生物炭是由生物炭经酸处理、碱处理和金属盐改性后制备得到。本发明中，采用的改性生物炭具有金属离子负载量高、吸附性能好等优点，对多种污染物(特别是磷、氮、重金属)具有较好吸附效果，通过将其挂载在网状挂件上并将网状挂件布设在清淤河道下游水体中，即可利用改性生物炭吸附清淤河道污染水体中的污染物，从而有效去除了清淤过程中产生的污染物，实现了清淤引起的下游河道水体污染的原位治理，大大的改善了清淤河道下游水体的水质，降低了河道清淤对下游水体的污染。本发明中，采用的改性生物炭填装在网袋中，有利于实现生物炭的回收和再利用，可实现本发明装置的循环使用，也有利于降低处理成本，同时，也能够避免投加物残留在水体中引发二次污染。本发明降低河道清淤对下游水体污染的装置，能够有效改善清淤河道下游水体的水质，从而有效的降低了河道清淤对下游水体水质的影响，有着很高的使用价值和很好的应用前景。
(2)本发明中，所用改性生物炭的制备方法中，先将生物炭进行酸处理和碱处理，洗去生物炭孔隙中的灰分，增加孔隙度，有利于增加生物炭吸附能力和负载阳离子(包括金属离子)的能力，然后将上述酸碱处理后的生物炭置于改性溶液(铝盐溶液、铁盐溶液、铝铁盐溶液中的至少一种)中，使铝铁等金属离子负载到生物炭中，增加生物炭对污染物的吸附能力，且在超声震荡中进行金属离子负载，能够进一步增加金属离子的负载量，从而显著的提高了生物炭中金属离子的负载量，进一步提高了生物炭的吸附性能，最终制备得到对多种污染物(磷、氮、重金属)具有较好吸附效果的改性生物炭，解决了现有改性生物炭制备方法中“先负载金属离子再酸或碱活化”造成“先负载的金属离子发生置换、沉淀、解吸等反应”而导致的生物炭吸附功能降低的问题。本发明制备方法制得的改性生物炭具有金属离子负载量高、吸附性能好等优点，可广泛用于吸附环境中的污染物(如磷、氮、重金属)，能够实现对水体中污染物(如磷、氮、重金属)的高效吸附，且该改性生物炭经简单的活化处理后即可继续用于对污染物的吸附，有着很高的使用价值和应用前景；同时，本发明制备方法还具有工艺简单、操作方便、原料易得、成本低廉等优点，可实现大规模制备，适合于工业化生产，有利于改性生物炭的推广应用。
(3)本发明中，所用改性生物炭的制备方法中，优化了超声震荡的时间为1h～4h，能在保证较低制备成本的前提下进一步提高金属离子的负载量，这是因为超声震荡时间对于金属离子的负载具有重要的影响，若超声震荡时间过短，则难以在生物炭中负载足量的金属离子，从而会导致改性生物炭的吸附性能差，而超声震荡时间过长，由于生物炭本身的活性位点有限因而也并不能显著增加金属离子的负载量，反而，过长的震荡时间会增加生产成本和时间，导致制备成本较高。
(4)本发明中，所用改性生物炭的制备方法中，优化了改性溶液的饱和度≥80％，这有利于提高金属离子在生物炭上的负载量。
(5)本发明中，所用改性生物炭的制备方法中，采用的生物炭由农业秸秆、畜禽粪便、林草枝叶、木屑、活性污泥等富含生物质的生物质材料制备得到，实现了农业秸秆、畜禽粪便、林草枝叶、木屑、活性污泥等生物质材料的资源化利用，具有原料来源广、成本低廉等优点。
(6)本发明提供了一种降低河道清淤对下游水体污染的方法，通过将本发明装置中的网状挂件布设在清淤河道下游水体中，即可实现对清淤过程中产生的多种污染物(如氮、磷、重金属)的有效去除，具有工艺简单、操作方便、成本低廉、处理效果好等优点，对于有效降低河道清淤对下游水体的污染具有十分重要的意义。
附图说明
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
图1为本发明实施例1中降低河道清淤对下游水体污染的装置示意图。
图2为本发明实施例1中装置沿平行水流方向布设的示意图。
图3为本发明实施例2中装置沿垂直水流方向布设的示意图。
图例说明：
1、漂浮物；2、网状挂件；3、网坠；4、网袋；5、绳子。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1和2所示，一种降低河道清淤对下游水体污染的装置，包括用于布设在清淤河道下游水体中的网状挂件2，网状挂件2沿着平行水流方向布设在河道中；网状挂件2上挂有若干个网袋4，网袋4中装有改性生物炭，其中改性生物炭是由生物炭经酸处理、碱处理和金属盐改性后制备得到。
本实施例中，网状挂件2的数量为10列，每列网状挂件2之间的间隔距离为2.0m，每列网状挂件2的长度为280m；网状挂件2为尼龙网。
本实施例中，网状挂件2沿着平行水流方向布设在清淤河道下游水体中，网状挂件2之间的间隔距离为1.0m～4.0m时均能实现相同或相似的技术效果。
本实施例中，网状挂件2的长度，以下游水质达标为宜。
本实施例中，网状挂件2的数量，以下游水质达标为宜。
本发明中，采用的网状挂件，在不使用时，可将挂件收紧，便于存放；在使用时，可将网状挂件打开成面状布设在清淤河道下游水体中，从而能够扩大装置的治理面积，有利于提高治理效果和治理效率。
本实施例中，降低河道清淤对下游水体污染的装置还包括布设在清淤河道下游水体水面上的漂浮物1，漂浮物1连接在网状挂件2的上部。
本实施例中，漂浮物1的数量为56个，可根据实际情况进行调整，漂浮物1之间通过绳子5串联在一起；绳子5通过锚固定在水中。本发明中，在网状挂件2的上部连接漂浮物1，且漂浮物1之间通过固定在河道中的绳子5串联在一起。
本实施例中，漂浮物1为浮球，还可以为浮筒、浮管；绳子5为缆绳，还可以为尼龙绳。
本实施例中，网状挂件2的下部设有网坠3(如市售渔网网坠)，用于将网状挂件铺展在水体中，其带来的好处是保证网状挂件在水中始终处于展开状态，从而保证装有生物炭的网袋均匀分布在网状挂件的截面上。
本实施例中，网状挂件2上还连接有用于固定网状挂件2于水体中的锚；本发明中，通过利用锚的固定作用将网状挂件2固定在水体中，也有利于网状挂件2铺展在水体中。
本实施例中，网袋4可拆卸式的挂在网状挂件2两侧，呈对称布置；网袋4的数量可根据实际清淤河道下游水体的深度、污染情况常规选择。本实施例中，网袋4在网状挂件2上的投影面积占网状挂件2平面面积的10％。本发明中，网袋通过挂钩可拆卸式的挂在网状挂件的交叉部上，这有利于改性生物炭合理、均匀的布设在下游水体中，也有利于提高治理效果和治理效率。
本实施例中，网袋4的网孔直径为1.0mm。本发明中，采用网孔直径为0.1mm～2.0mm的网袋，其目的是在保证改性生物炭与清淤河道下游水体中污染物有效接触的前提下，将改性生物炭填装在网袋内，能够减少改性生物炭进入到水体中的数量，从而避免因吸附了污染物的改性生物炭重新进入水体中而造成的二次污染。
本实施例中，采用的改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备生物炭：
将玉米秸秆在缺氧条件下加热至300℃热解2h，粉碎成粒径为2.0mm～5.0mm的颗粒，得到生物炭。
(2)对生物炭进行酸处理和碱处理：
(2.1)采用1.0mol/L的盐酸溶液对步骤(1)中制得的生物炭进行洗涤，时间为2h。
(2.2)采用水对步骤(2.1)中得到的生物炭进行洗涤，时间为20min。
(2.3)采用1.0mol/L的氢氧化钠溶液对步骤(2.2)中得到的生物炭进行洗涤，时间为2h。
(2.4)采用水对步骤(2.3)中得到的生物炭进行洗涤，时间为20min。
(3)对酸碱处理后的生物炭进行改性：
将步骤(2)中得到的生物炭置于饱和度为85％的聚氯化铝铁溶液中，超声震荡2h，得到改性生物炭。
一种利用上述本实施例1中的装置降低河道清淤对下游水体污染的方法，利用实施例1中的装置对清淤引起的下游河道水体污染进行原位治理，包括以下步骤：
如图2所示，将实施例1的装置中的网状挂件2打开，形成面状，沿着平行水流方向布设在清淤河道下游水体中，固定，完成对清淤引起的下游河道水体污染的原位治理。
本实施例中，装置与河道清淤区域之间的距离是100m。
为了对比本发明装置的治理效果，制备了其他的生物炭材料(如对比例1-3)用于替代本发明中的改性生物炭，从而制成挂载有不同生物炭材料的装置；同时，在相同条件下，利用这些挂载有不同生物炭材料的装置对河道水体进行原位治理。
对比例1：实施例1步骤(2.2)中制备的生物炭。
对比例2：将实施例1步骤(1)中制备的生物炭直接浸泡在饱和度85％的聚氯化铝铁溶液中，浸泡30min，在3MPa超声2h，离心，300℃烧制2h，得到生物炭。
对比例3：将实施例1步骤(1)中制备的生物炭直接浸泡在饱和度85％的聚氯化铝铁溶液中，浸泡30min，在3MPa超声2h，离心，300℃烧制2h，用1.0mol/L的盐酸溶液洗涤2h，得到生物炭。
空白组：研究区域不布设任何设施条件下检测自然情况下的水质变化。
在装置上游以及下游分别取样，测定总氮、总磷、镉含量，结果如表1所示。
表1实施例1中不同装置对河道水体的治理效果
Figure BDA0002590457730000071
由表1可知，实施例1中，经本发明挂载有改性生物炭的装置处理后清淤河道下游水体中的总氮、总磷、镉的含量分别下降至1.50mg/L、0.29mg/L和0.003mg/L，达到地表水环境质量标准Ⅳ类水标准，而挂载有其他生物炭材料的装置并不能有效降清淤河道下游水体中氮、磷、镉的含量，经它们治理后进入到下游河道水体中的总氮、总磷、镉的含量仍然较高，没有达到地表水环境质量标准Ⅳ类水标准。由此可见，本发明实施例1中挂载有改性生物炭的装置中，利用改性生物炭对多种污染物(特别是磷、氮、镉)的高效吸附，能够将清淤河道下游水体中的氮、磷、镉等污染物吸附固定在改性生物炭中，从而能够有效去除清淤河道污染水体中的氮、磷、镉等污染物，实现了清淤引起的下游河道水体污染的原位治理，大大的改善了清淤河道下游水体的水质，降低了河道清淤对下游水体的污染。因此，本发明中，利用本发明装置原位治理清淤河道下游水体时，通过将装置中的网状挂件沿着平行水流方向布设在河道水体中，即可实现对清淤河道污染水体中多种污染物(如氮、磷、重金属)的有效去除，由此实现了对清淤河道污染水体的有效治理，且具有工艺简单、操作方便、成本低廉、处理效果好等优点，对于有效降低河道清淤对下游水体的污染具有十分重要的意义。
实施例2：
如图1和3所示，一种降低河道清淤对下游水体污染的装置，包括用于布设在清淤河道下游水体中的网状挂件2，网状挂件2沿着垂直水流方向布设在河道中；网状挂件2上挂有若干个网袋4，网袋4中装有改性生物炭，其中改性生物炭是由生物炭经酸处理、碱处理和铁铝盐改性后制备得到。
本实施例中，网状挂件2的数量为15列，呈交叉布设，每列网状挂件2之间的间隔距离为8.0m，同一平面上布设的两列网状挂件2的间隔距离为河流宽度的1/10，以便水生生物及水中漂浮物通过，不同平面上布设的网状挂件2呈间隔错位布设，以便所有水流都要经过多列网状挂件2；网状挂件2为尼龙网。
本实施例中，网状挂件2沿着垂直水流方向布设在清淤河道下游水体中，网状挂件2之间的间隔距离为5.0m～10.0m时均能实现相同或相似的技术效果。
本实施例中，网状挂件2沿着垂直水流方向平行布设时，网状挂件的长度，以小于河道宽度为宜。
本实施例中，网状挂件2沿着垂直水流方向平行布设时，网状挂件的数量，以下游水质达标为宜。
本发明中，采用网状挂件，在不使用时，可将挂件收紧，便于存放；在使用时，可将网状挂件打开成面状布设在清淤河道下游水体中，从而能够扩大装置的治理面积，有利于提高治理效果和治理效率。
本实施例中，降低河道清淤对下游水体污染的装置还包括布设在清淤河道下游水体水面上的漂浮物1，漂浮物1连接在网状挂件2的上部。
本实施例中，漂浮物1的数量为至少两个，可根据实际处理情况进行适当调整，漂浮物1之间通过绳子5串联在一起；绳子5固定在河道两岸的固定桩上并横跨在河道上方。本发明中，在网状挂件2的上部连接漂浮物1，且漂浮物1之间通过固定在河道两岸的绳子5串联在一起。
本实施例中，漂浮物1为浮球，还可以为浮筒、浮管；绳子5为缆绳，还可以为尼龙绳。
本实施例中，网状挂件2的下部设有网坠3(如市售渔网网坠)，用于将网状挂件铺展在水体中，其带来的好处是保证网状挂件在水中始终处于展开状态，从而保证装有生物炭的网袋均匀分布在网状挂件的截面上。
本实施例中，网状挂件2上还连接有用于固定网状挂件2于水体中的锚；本发明中，通过利用锚的固定作用将网状挂件2固定在水体中，也有利于网状挂件2铺展在水体中。
本实施例中，网袋4可拆卸式的挂在网状挂件2两侧，呈对称布置；网袋4的数量可根据实际清淤河道下游水体的深度、污染情况常规选择。本实施例中，网袋4在网状挂件2上的投影面积占网状挂件2平面面积的10％。本发明中，网袋通过挂钩可拆卸式的挂在网状挂件的交叉部上，这有利于改性生物炭合理、均匀的布设在下游水体中，也有利于提高治理效果和治理效率。
本实施例中，网袋4的网孔直径为1.0mm。本发明中，采用网孔直径为0.1mm～2.0mm的网袋，其目的是在保证改性生物炭与清淤河道污染水体中污染物有效接触的前提下，将改性生物炭填装在网袋内，能够减少改性生物炭进入到水体中的数量，从而避免因吸附了污染物的改性生物炭重新进入水体中而造成的二次污染。
本实施例中，采用的改性生物炭的制备方法，与实施例1相同。
一种利用上述本实施例2中的装置降低河道清淤对下游水体污染的方法，采用实施例2中的装置对清淤引起的下游河道水体污染进行原位治理，包括以下步骤：
如图3所示，将实施例2的装置中的网状挂件2打开形成面状，沿着垂直水流方向布设在清淤河道的下游水体中，固定，完成对清淤引起的下游河道水体污染的原位治理。
本实施例中，装置与河道清淤区域之间的距离是100m。
为了对比本发明装置的治理效果，制备了其他的生物炭材料(如对比例1-3)用于替代本发明中的改性生物炭，从而制成挂载有不同生物炭材料的装置；同时，在相同条件下，利用这些挂载有不同生物炭材料的装置对河道水体进行原位治理。
在装置上游以及下游分别取样，测定总氮、总磷、镉含量，结果如表2所示。
表2实施例2中不同装置对河道水体的治理效果
Figure BDA0002590457730000091
由表2可知，实施例2中，经本发明挂载有改性生物炭的装置处理后清淤河道下游水体中的总氮、总磷、镉的含量分别下降至1.44mg/L、0.30mg/L和0.003mg/L，达到地表水环境质量标准Ⅳ类水标准，而挂载有其他生物炭材料的装置并不能有效降低清淤河道污染水体中氮、磷、镉的含量，经它们治理后进入到下游河道水体中的总氮、总磷、镉的含量仍然较高，没有达到地表水环境质量标准Ⅳ类水标准。由此可见，本发明实施例1中挂载有改性生物炭的装置中，利用改性生物炭对多种污染物(特别是磷、氮、镉)的高效吸附性，能够将清淤河道污染水体中的氮、磷、镉等污染物吸附固定在改性生物炭中，从而能够有效去除清淤河道污染水体中的氮、磷、镉等污染物，实现了对清淤河道污染水体的原位治理，大大的改善了清淤河道下游水体的水质，降低了河道清淤对下游水体的污染。因此，本发明中，利用本发明装置原位治理清淤河道下游水体时，通过将装置中的网状挂件沿着垂直水流方向布设在河道水体中，即可实现对清淤河道污染水体中多种污染物(如氮、磷、重金属)的有效去除，由此实现了对清淤河道污染水体的有效治理，且具有工艺简单、操作方便、成本低廉、处理效果好等优点，对于有效降低河道清淤对下游水体的污染具有十分重要的意义。
本发明中，网状挂件2沿着垂直水流方向或其他角度平行布设时，应根据河道中水生生物和漂浮物情况设置网状挂件的网孔大小及装置布设宽度，确保基本不阻挡水生生物及漂浮物通过。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种降低河道清淤对下游水体污染的装置，其特征在于，包括用于布设在清淤河道下游水体中的网状挂件(2)，所述网状挂件(2)与水流方向呈0～90°夹角布设在河道中；所述网状挂件(2)上挂有若干个网袋(4)，所述网袋(4)中装有改性生物炭；所述改性生物炭是由生物炭经酸处理、碱处理和金属盐改性后制备得到。
2.根据权利要求1所述的降低河道清淤对下游水体污染的装置，其特征在于，所述网状挂件(2)的数量为至少一列；所述网状挂件(2)沿着平行水流方向布设在河道中时，网状挂件(2)之间相互平行，间隔间距为1.0m～4.0m；
或，所述网状挂件(2)的数量为至少一列；所述网状挂件(2)沿着垂直水流方向布设在河道中时，网状挂件(2)之间相互平行，间隔距离为5.0m～10.0m。
3.根据权利要求2所述的降低河道清淤对下游水体污染的装置，其特征在于，所述网状挂件(2)为尼龙网。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的降低河道清淤对下游水体污染的装置，其特征在于，所述装置还包括布设在清淤河道下游水体水面上的漂浮物(1)，所述漂浮物(1)连接在网状挂件(2)的上部。
5.根据权利要求4所述的降低河道清淤对下游水体污染的装置，其特征在于，所述漂浮物(1)的数量为至少两个，所述漂浮物(1)之间通过绳子(5)串联在一起；所述绳子(5)固定在河道两岸的固定桩上并横跨在河道上方或通过锚固定在水中。
6.根据权利要求5所述的降低河道清淤对下游水体污染的装置，其特征在于，所述漂浮物(1)为浮筒、浮管、浮球中的至少一种；所述绳子(5)为缆绳和/或尼龙绳。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的降低河道清淤对下游水体污染的装置，其特征在于，所述网状挂件(2)的下部设有网坠(3)；所述网状挂件(2)上还连接有用于固定网状挂件(2)于水体中的锚；所述网袋(4)可拆卸式的挂在网状挂件(2)的两侧，呈对称布置；所述网袋(4)在网状挂件(2)上的投影面积占网状挂件(2)平面面积的5％～25％；所述网袋(4)的网孔直径为0.1mm～2.0mm。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的降低河道清淤对下游水体污染的装置，其特征在于，所述改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：
S1、将生物炭进行酸处理和碱处理；
S2、将步骤S1中得到的生物炭置于改性溶液中进行超声震荡，得到改性生物炭；所述改性溶液为铝盐溶液、铁盐溶液、铝铁盐溶液中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的降低河道清淤对下游水体污染的装置，其特征在于，步骤S1中，对生物炭的酸处理和碱处理为：
S1-1、采用酸溶液对生物炭进行洗涤，时间为1h～6h；所述酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液中的至少一种；所述酸溶液的浓度为0.5mol/L～2.5mol/L；所述生物炭的制备包括以下步骤：将生物质材料在厌氧或缺氧条件下进行热解，所得产物粉碎成粒径为2.0mm～5.0mm的颗粒，得到生物炭；所述生物质材料为农业秸秆、畜禽粪便、林草枝叶、木屑、活性污泥中的至少一种；
S1-2、采用水对步骤S1-1中得到的生物炭进行洗涤；
S1-3、采用碱溶液对步骤S1-2中得到的生物炭进行洗涤，时间为1h～6h；所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的至少一种；所述碱溶液的浓度为0.5mol/L～2.5mol/L；
S1-4、采用水对步骤S1-3中得到的生物炭进行洗涤；
步骤S2中，所述超声震荡的时间为1h～4h；所述改性溶液的饱和度≥80％；所述铝盐溶液为氯化铝溶液、硫酸铝溶液、聚合铝盐溶液中的至少一种；所述聚合铝盐溶液为聚氯化铝溶液和/或聚合硫酸铝溶液；所述铁盐溶液为氯化铁溶液、氯化亚铁溶液、硫酸铁溶液、硫酸亚铁溶液或聚合铁盐溶液中的至少一种；所述聚合铁盐溶液为聚氯化铁溶液、聚合硫酸铁溶液、聚亚铁溶液、聚氯硫酸铁溶液中的至少一种；所述铝铁盐溶液为聚合铝铁盐溶液；所述聚合铝铁盐溶液为聚氯化铝铁溶液和/或聚合硫酸氯化铝铁溶液。
10.一种降低河道清淤对下游水体污染的方法，其特征在于，所述方法为采用权利要求1～9中任一项所述的装置对清淤引起的下游河道水体污染进行原位治理。
CN202010694204.5A 2020-07-17 2020-07-17 一种降低河道清淤对下游水体污染的装置和方法 Pending CN111807452A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010694204.5A CN111807452A (zh) 2020-07-17 2020-07-17 一种降低河道清淤对下游水体污染的装置和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010694204.5A CN111807452A (zh) 2020-07-17 2020-07-17 一种降低河道清淤对下游水体污染的装置和方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111807452A true CN111807452A (zh) 2020-10-23

Family

ID=72866029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010694204.5A Pending CN111807452A (zh) 2020-07-17 2020-07-17 一种降低河道清淤对下游水体污染的装置和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111807452A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113233723A (zh) * 2021-05-11 2021-08-10 中国水利水电第五工程局有限公司 能够提高河道清淤效果的清淤方法
CN113582312A (zh) * 2021-08-10 2021-11-02 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂及其制备方法与应用

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203890135U (zh) * 2014-01-17 2014-10-22 浙江卓锦工程技术有限公司 一种利用废弃生物质吸附重金属污染水体的浮床
CN105170091A (zh) * 2015-10-22 2015-12-23 南京信息工程大学 铁改性芦苇生物炭的制备及其在处理含磷废水上的应用
US20160229709A1 (en) * 2015-02-06 2016-08-11 Biochar Now, Llc Contaminant removal from water bodies with biochar
CN107720940A (zh) * 2017-12-08 2018-02-23 中国水产科学研究院淡水渔业研究中心 一种水产养殖尾水净化装置
CN207062100U (zh) * 2017-06-22 2018-03-02 宁波清川环保工程有限公司 一种河道排污口预处理装置
CN109012585A (zh) * 2018-08-14 2018-12-18 河南工业大学 吸附去除水中高氯酸盐的铁改性牛粪基生物炭的制备方法
CN209113587U (zh) * 2018-03-05 2019-07-16 南京水之灵环保科技有限公司 一种新型生态浮床
CN110183040A (zh) * 2019-05-24 2019-08-30 光大水务科技发展（南京）有限公司 一种网膜基生物质水体净化系统
CN110586036A (zh) * 2019-09-27 2019-12-20 常州大学 一种复合改性生物炭的制备方法
CN210220074U (zh) * 2019-07-04 2020-03-31 山西金阁环保设备有限公司 一种组合式等离子空气净化装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203890135U (zh) * 2014-01-17 2014-10-22 浙江卓锦工程技术有限公司 一种利用废弃生物质吸附重金属污染水体的浮床
US20160229709A1 (en) * 2015-02-06 2016-08-11 Biochar Now, Llc Contaminant removal from water bodies with biochar
CN105170091A (zh) * 2015-10-22 2015-12-23 南京信息工程大学 铁改性芦苇生物炭的制备及其在处理含磷废水上的应用
CN207062100U (zh) * 2017-06-22 2018-03-02 宁波清川环保工程有限公司 一种河道排污口预处理装置
CN107720940A (zh) * 2017-12-08 2018-02-23 中国水产科学研究院淡水渔业研究中心 一种水产养殖尾水净化装置
CN209113587U (zh) * 2018-03-05 2019-07-16 南京水之灵环保科技有限公司 一种新型生态浮床
CN109012585A (zh) * 2018-08-14 2018-12-18 河南工业大学 吸附去除水中高氯酸盐的铁改性牛粪基生物炭的制备方法
CN110183040A (zh) * 2019-05-24 2019-08-30 光大水务科技发展（南京）有限公司 一种网膜基生物质水体净化系统
CN210220074U (zh) * 2019-07-04 2020-03-31 山西金阁环保设备有限公司 一种组合式等离子空气净化装置
CN110586036A (zh) * 2019-09-27 2019-12-20 常州大学 一种复合改性生物炭的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张涛等: "载铁生物炭的制备及其对高氟水的处理研究", 《应用化工》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113233723A (zh) * 2021-05-11 2021-08-10 中国水利水电第五工程局有限公司 能够提高河道清淤效果的清淤方法
CN113582312A (zh) * 2021-08-10 2021-11-02 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 剩余污泥改性的无机-有机复合絮凝剂及其制备方法与应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110270310B (zh) 一种同步高效回收养殖场废液中氮和磷养分的富镁生物炭的制备方法及其应用
CN107188318B (zh) 一种黑臭河道污水治理方法
WO2019091178A1 (zh) 基于生物质循环的人工湿地及其污染物强化去除方法
CN111807452A (zh) 一种降低河道清淤对下游水体污染的装置和方法
CN102952747B (zh) 一种废水资源利用的碳素纤维微藻培育系统
Soumya et al. Removal of phosphate and nitrate from aqueous solution using seagrass Cymodocea rotundata beads
CN111517470A (zh) 防堵塞的高效脱氮除磷人工湿地基质、人工湿地及方法
CN110668575A (zh) 一种全自动高效脱氮除磷潮汐流人工湿地及其使用方法
CN101811782A (zh) 一种利用煤渣的抑草控淤技术
CN111807451A (zh) 一种降低湖库清淤对周边水体污染的装置和方法
CN211198968U (zh) 农村污水处理的土壤渗滤系统
CN111807450A (zh) 一种治理排污口污染水体的装置和方法
CN102225804B (zh) 一种快速应急处理富营养化水体的滤式生物模块反应器及其应用
CN111470739A (zh) 一种复合矿物耦合底栖藻类抑制内源污染释放的方法
Wang et al. Study on treatment of acid mine drainage by nano zero-valent iron synergistic with SRB immobilized particles
CN111807449A (zh) 一种原位治理天然水体污染的装置和方法
CN109879565A (zh) 用于黑臭水体污染底泥修复的化学-微生物-生态原位组合方法
CN106745781B (zh) 具有底泥磷固定与吸收功能的下沉式生态修复装置
CN112851037B (zh) 多级拦截净化水体中颗粒物的草坪
CN203048655U (zh) 一种新型碳纤维水处理装置
CN103657398B (zh) 基于燃煤烟气净化径流湿地系统及利用其进行烟气净化的方法
CN202279762U (zh) 一种利用水葫芦净化生活污水的小型周年复合净化系统
CN102491523A (zh) 一种修复水体重金属污染的生态复合材料
CN108610014B (zh) 富营养化水体高效除磷可回收型生物陶粒的制备方法及陶粒中磷回收和生物陶粒再生方法
CN112919745A (zh) 一种水产养殖废水的生态处理装置及工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201023