CN113072207A - 一种城市河道生态治理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及城市河道生态治理技术领域，具体公开了一种城市河道生态治理系统及方法。城市河道生态治理方法包括如下步骤：1）选取若干段城市河道水流平缓段作为治理区；2）在治理区河道底部铺设吸附层；3）定期清除治理区河道底部淤泥，并重新铺设吸附材料；4）定期维护记录。本申请的城市河道生态治理系统及方法可用于城市河道生态治理，其具有治理效果好、绿色环保、成本低的优点。

Description

一种城市河道生态治理系统及方法
技术领域
本申请涉及城市河道生态治理技术领域，更具体地说，它涉及一种城市河道生态治理系统及方法。
背景技术
随着城市化的不断发展建设，城市河道对城市环境和气候调节与改善起到了重要作用，具有涵养水分，提高城市生态多样性，以及缓解城市内涝等优点。然而，随着社会经济的不断发展，大量的生活污水和工业污水排入河道中，造成城市河道出现富营养化、变质的现象，另外，更严重的是河道水体中的重金属对生态系统的破坏，造成生物多样性大大降低，对河道生态造成难以恢复的影响。
申请公布号为CN108249694A的中国专利公开了一种重金属污染河道的生态治理方法，包括污水的絮凝处理和重金属捕集，其中，重金属捕集剂按重量份包括40-50份四硫代联氨基甲酸、15-20份二硫代氨基甲酸盐、10-15份淀粉、8-10份聚丙烯酰胺、6-8份丁基钠黄药、5-10份聚乙烯醇、20-30份填料，通过重金属捕集剂中的四硫代联氨基甲酸和二硫代氨基甲酸盐与重金属螯合沉淀。
针对上述方法，发明人认为其螯合产物容易被再度活化造成二次污染，治理效果较差。
发明内容
为了提高河道水体的治理效果，本申请提供一种城市河道生态治理系统及方法。
第一方面，本申请提供一种城市河道生态治理方法，采用如下的技术方案：
一种城市河道生态治理方法，包括如下步骤：
1)选取若干段城市河道水流平缓段，平缓段河道的水流平均速度为0.5m/s-1m/s，在平缓段上游和下游修建围挡，围挡与河道两岸将河道围成治理区；
2)上、下游围挡上设有进水管和排水管，将治理段河道底部原底泥清除，然后在河道底部铺设吸附材料形成吸附层，吸附层厚度为30cm；
3)定期检测治理区水体内的重金属总含量；
4)根据步骤3)的重金属总含量向治理区投放捕集剂，当重金属总含量小于或等于0.5mg/L时，捕集剂的投放量为(0.05kg-0.2kg)/m3，当金属总含量大于0.5mg/L时，捕集剂的投放量为(0.3kg-0.6kg)/m3，投放捕集剂1d后加入絮凝剂；
5)定期对治理区河道底部的吸附层清淤，每次清淤后吸附层厚度为15cm，然后铺设新的吸附材料使吸附层厚度为30cm；
6)定期巡查维护，并记录相关数据。
通过采用上述技术方案，由于采用多段治理区间隔分布，从城市河道的上下游都进行治理，从整体上延伸或拓展治理效果，并且多段式的处理方式在保证治理效果的同时可以节省人力物力，另外，根据治理区不同的重金属总含量相适配的投放捕集剂，对水体中的重金属能够因地制宜的做出合适的捕集程度，捕集剂不容易对河道水体产生二次污染，捕集剂与重金属离子产生的螯合产物在絮凝剂的絮凝作用下，与水体中的凝胶体一起沉降至河道底部，另外，治理区河道底部铺设的吸附层能够对重金属螯合产物以及絮凝体进行吸附捕集，降低重金属螯合产物再度活化解离的几率，并且通过定期清除治理区河道底部的淤泥，补充新的吸附材料，将重金属物质与河道水体分离，吸附层、絮凝剂以及捕集剂协同作用，因此获得较好的重金属治理效果。
优选的，步骤4)中的捕集剂主要由如下重量份数的原料制成：亚胺二乙酸15-35份、二烯丙基季铵盐7-18份、气凝胶2-8份、Fe3O4微珠1-6份、2-苯基色原酮0.1-3份、聚醚2-15份；其中，气凝胶包括二氧化硅气凝胶。
通过采用上述技术方案，亚胺二乙酸和二烯丙基季铵盐在水中水解后，能够与水体中的多种重金属离子形成稳定的不溶配位络合体，具有很好的捕集效果，在絮凝剂的作用下沉降吸附在吸附层上，另外，气凝胶和Fe3O4微珠具有较大的比表面积，气凝胶还具有高孔隙率，为亚胺二乙酸和二烯丙基季铵盐所形成的配位络合体提供载体，起到锚固网联的作用，使配位络合体能够相互团聚汇集，更容易与水体分离和沉降，并且，2-苯基色原酮和聚醚在对重金属离子进行螯合吸附的同时，能够形成与配位络合体以化学键或物理交联作用形成亲水性聚合物网络水凝胶体，并与絮凝剂的协同下沉降至吸附层，其与吸附层的结合力也得到增强，大大提高了水体中重金属的处理效果。
优选的，步骤4)中的捕集剂主要由如下重量份数的原料制成：亚胺二乙酸20-35份、二烯丙基季铵盐10-15份、气凝胶3-6份、Fe3O4微珠2-5份、2-苯基色原酮0.5-2份、聚醚5-10份；其中，气凝胶包括二氧化硅气凝胶。
通过采用上述技术方案，按上述比例制得的捕集剂对水体中的重金属离子具有更佳的捕集效果，处理速度较快。
优选的，所述气凝胶还包括纤维素气凝胶、氧化硅气凝胶中的至少一种。
通过采用上述技术方案，二氧化硅气凝胶、纤维素气凝胶、氧化硅气凝胶都具有很好的环境稳定性和生物友好性，不容易对水体中的生态环境造成二次破坏，并且都具有超高的孔隙率和尺寸稳定性，能够在环境中稳定存在，长期处理效果的衰减率较低，持续性更好。
优选的，所述气凝胶为二氧化硅气凝胶、纤维素气凝胶、氧化硅气凝胶按质量比为(1-3):(2-5):(1.5-3.5)组成。
通过采用上述技术方案，按照上述比例复配的气凝胶对水体中重金属离子的处理效果较佳，生物相容性和环境适配性更好。
优选的，所述Fe3O4微珠表面接枝有2-氨基二苯硫醚。
通过采用上述技术方案，Fe3O4微珠表面接枝的2-氨基二苯硫醚能够辅助捕集水体中的重金属离子，并且2-氨基二苯硫醚能够与配位络合体、气凝胶、聚醚之间形成氢键，提高Fe3O4微珠与其余组分的结合力和锚固能力。
优选的，所述聚醚为超支化聚醚。
通过采用上述技术方案，超支化聚醚的树枝状结构能够形成三维网状结构，在提高对水体中重金属离子的捕集能力的同时，也可以与其他组分产生交联作用，与絮凝剂产生协同作用，提高对水体的净化能力。
优选的，所述原料中还包括(1.5-3)重量份数的改性膨润土。
通过采用上述技术方案，改性膨润土在水体中具有很大的内外表面积，有很强的离子交换通溶剂和极高的吸附能力，能够对重金属离子起到很好的吸附捕集效果。
优选的，所述吸附材料主要由如下重量份数的原料制成：塘泥200-350份、泥炭50-75份、高岭土15-30份、细沙75-100份。
通过采用上述技术方案，塘泥在起到载体的作用，然后泥炭、高岭土和细沙均匀分散在塘泥中，能够在水体中形成孔隙比较大的含水体系，对沉降的重金属配位络合体和相应絮凝胶体具有很好的吸附固着能力，降低重金属二次活化的几率，保证重金属处理效果。
第二方面，本申请提供一种城市河道生态治理系统，采用如下的技术方案：
一种城市河道生态治理系统，将城市河道划分出若干段治理区，在治理区上游和下游修建坝体，坝体上设置有排水管，排水管上安装有阀门，下游坝体上安装有用于抽取治理区内河水的泵件，上游坝体和下游坝体之间连通设置有旁通管。
通过采用上述技术方案，通过排水管控制治理区的水流量，并采用泵件调整治理区的水体总量，方便清淤以及与外界交换水体，对河道水体的重金属治理起到协同作用。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用捕集剂、絮凝剂以及吸附层的协同作用，对水体中的重金属进行捕集、絮凝、吸附、分离，降低重金属的二次污染的几率，并通过采用分段、分量的治理的方式，对河道水体中的重金属起到很好的治理效果。
2、本申请中优选采用气凝胶、表面接枝2-氨基二苯硫醚以及超支化聚醚的综合作用，提高了对水体中重金属的捕集能力。
3、本申请的吸附层采用定期更换，重新铺设的方式，辅助配合捕集剂和絮凝剂，使水体内的重金属得到很好的去除。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请的城市河道生态治理方法，包括如下步骤：
1)选取若干段城市河道水流平缓段，平缓段河道的水流平均速度为0.5m/s-1m/s，在平缓段上游和下游修建围挡，围挡与河道两岸将河道围成治理区；
2)上、下游围挡上设有进水管和排水管，将治理段河道底部原底泥清除，然后在河道底部铺设吸附材料形成吸附层，吸附层厚度为30cm；
3)定期检测治理区水体内的重金属总含量；
4)根据步骤3)的重金属总含量向治理区投放捕集剂，当重金属总含量小于或等于0.5mg/L时，捕集剂的投放量为(0.05kg-0.2kg)/m3，当金属总含量大于0.5mg/L时，捕集剂的投放量为(0.3kg-0.6kg)/m3，投放捕集剂1d后加入絮凝剂；
5)定期对治理区河道底部的吸附层清淤，每次清淤后吸附层厚度为15cm，然后铺设新的吸附材料使吸附层厚度为30cm；
6)定期巡查维护，并记录相关数据。
优选的，上游围挡至下游围挡的距离为200m-500m。进一步优选的，上游围挡至下游围挡的距离为300m。
优选的，步骤4)中的絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铁中的任意一种。进一步优选的，步骤4)中的絮凝剂为聚合硫酸铁。
本申请的捕集剂主要由如下重量份数的原料制成：亚胺二乙酸15-35份、二烯丙基季铵盐7-18份、气凝胶2-8份、Fe3O4微珠1-6份、2-苯基色原酮0.1-3份、聚醚2-15份；其中，气凝胶包括二氧化硅气凝胶。
优选的，捕集剂主要由如下重量份数的原料制成：亚胺二乙酸20-35份、二烯丙基季铵盐10-15份、气凝胶3-6份、Fe3O4微珠2-5份、2-苯基色原酮0.5-2份、聚醚5-10份；其中，气凝胶包括二氧化硅气凝胶。
优选的，二烯丙基季铵盐为二甲基二烯丙基氯化铵。
优选的，气凝胶还包括纤维素气凝胶、氧化硅气凝胶中的至少一种。进一步优选的，气凝胶为二氧化硅气凝胶、纤维素气凝胶、氧化硅气凝胶按质量比为(1-3):(2-5):(1.5-3.5)组成。进一步优选的，气凝胶为气凝胶微珠，气凝胶微珠的平均粒径为0.5-1mm，平均比表面积为1500-2000㎡/g。进一步优选的，气凝胶微珠的平均粒径为0.8mm，平均比表面积为2000㎡/g。
优选的，Fe3O4微珠表面接枝有2-氨基二苯硫醚。进一步优选的，Fe3O4微珠表面接枝2-氨基二苯硫醚包括以下步骤：
1)将Fe3O4微珠均匀分散在5mol/L的硅酸钠溶液中，升温至80℃，在氮气保护和不断搅拌下缓慢滴加1.5mol/L的盐酸溶液，缓慢调节PH为6，反应2-3h后得到Fe3O4微珠表面包覆二氧化硅中间物，二氧化硅的包覆量为0.8-1.5％；
2)使用硅烷偶联剂将2-氨基二苯硫醚通过硅烷偶联剂接枝在Fe3O4微珠表面包覆二氧化硅中间物表面即得。
进一步优选的，Fe3O4微珠的平均粒径为50-200μm。进一步优选的，Fe3O4微珠的平均粒径为100μm。
进一步优选的，硅烷偶联剂为巯丙基三乙氧基、双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物中的任意一种。进一步优选的，硅烷偶联剂为双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物。
优选的，聚醚为超支化聚醚。进一步优选的，超支化聚醚为以3,5二溴苯酚为单体缩聚制得，支化度为60％。
优选的，原料中还包括(1.5-3)重量份数的改性膨润土。进一步优选的，改性膨润土为有机改性膨润土。进一步优选的，有机改性膨润土的型号为BENGEL 434，品牌为海明斯德谦，供应商为上海凯茵化工有限公司。
本申请的捕集剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将亚胺二乙酸、二烯丙基季铵盐、2-苯基色原酮混合均匀，然后研磨15-30min制得混合物；
2)将气凝胶、Fe3O4微珠、聚醚加入到步骤1)中的混合物中混合均匀后即得。
优选的，步骤1)中将亚胺二乙酸、二烯丙基季铵盐、2-苯基色原酮混合均匀，然后研磨15-30min制得混合物是将亚胺二乙酸、二烯丙基季铵盐、2-苯基色原酮以搅拌速度为500-800rpm的转速搅拌5-15min，然后研磨20min制得混合物。
优选的，步骤2)中将气凝胶、Fe3O4微珠、聚醚加入到步骤1)中的混合物中混合均匀后即得是将气凝胶、Fe3O4微珠、聚醚加入到步骤1)中的混合物中以600-1000rpm的转速搅拌10-20min后即得。
优选的，吸附材料主要由如下重量份数的原料制成：塘泥200-350份、泥炭50-75份、高岭土15-30份、细沙75-100份。
本申请的吸附材料的制备方法包括如下步骤：
1)将塘泥、细沙在搅拌机内混合均匀制得混合料；
2)将泥炭和高岭土加入步骤1)中的混合料中混合均匀即得。
优选的，步骤1)中将塘泥、细沙在搅拌机内混合均匀制得混合料是将塘泥、细沙在搅拌机内以100-300rpm的转速搅拌20-35min后制得混合料。
优选的，步骤2)中将泥炭和高岭土加入步骤1)中的混合料中混合均匀是将泥炭和高岭土加入步骤1)中的混合料以300-600rpm的转速搅拌10-20min后即得。
本申请的城市河道生态治理系统包括：将城市河道划分出若干段治理区，在治理区上游和下游修建坝体，坝体上设置有排水管，排水管上安装有阀门，下游坝体上安装有用于抽取治理区内河水的泵件，上游坝体和下游坝体之间连通设置有旁通管。
本申请实施例、制备例及对比例主要原料信息如表1所示。
表1本申请实施例、制备例及对比例主要原料信息
Figure BDA0002995746950000061
Figure BDA0002995746950000071
制备例
制备例1
本制备例的捕集剂主要由以下重量的原料制成：亚胺二乙酸15kg、二甲基二烯丙基氯化铵7kg、气凝胶2kg、Fe3O4微珠1kg、2-苯基色原酮0.1kg、聚醚2kg。
其中，气凝胶为二氧化硅气凝胶微珠，二氧化硅气凝胶微珠的平均粒径为0.8mm，平均比表面积为2000㎡/g；Fe3O4微珠的平均粒径为100μm；聚醚为聚乙二醇6000。
本制备例的捕集剂的制备方法包括如下步骤：
1)将亚胺二乙酸、二甲基二烯丙基氯化铵、2-苯基色原酮以搅拌速度为500rpm的转速搅拌5min，然后研磨20min制得混合物；
2)将气凝胶、Fe3O4微珠、聚醚加入到步骤1)中的混合物中以600rpm的转速搅拌10min后即得。
本制备例的吸附材料主要由以下重量的原料制成：塘泥200kg、泥炭50kg、高岭土15kg、细沙75kg。
本制备例的吸附材料的制备方法包括如下步骤：
1)将塘泥、细沙在搅拌机内以100rpm的转速搅拌20min后制得混合料；
2)将泥炭和高岭土加入步骤1)中的混合料以300rpm的转速搅拌10min后即得。
制备例2
本制备例的捕集剂主要由以下重量的原料制成：亚胺二乙酸20kg、二甲基二烯丙基氯化铵10kg、气凝胶3kg、Fe3O4微珠2kg、2-苯基色原酮0.5kg、聚醚5kg。
其中，气凝胶为二氧化硅气凝胶微珠，二氧化硅气凝胶微珠的平均粒径为0.8mm，平均比表面积为2000㎡/g；Fe3O4微珠的平均粒径为100μm；聚醚为聚乙二醇6000。
本制备例的捕集剂的制备方法包括如下步骤：
1)将亚胺二乙酸、二甲基二烯丙基氯化铵、2-苯基色原酮以搅拌速度为650rpm的转速搅拌10min，然后研磨20min制得混合物；
2)将气凝胶、Fe3O4微珠、聚醚加入到步骤1)中的混合物中以700rpm的转速搅拌12min后即得。
本制备例的吸附材料主要由以下重量的原料制成：塘泥250kg、泥炭65kg、高岭土20kg、细沙85kg。
本制备例的吸附材料的制备方法包括如下步骤：
1)将塘泥、细沙在搅拌机内以150rpm的转速搅拌25min后制得混合料；
2)将泥炭和高岭土加入步骤1)中的混合料以400rpm的转速搅拌12min后即得。
制备例3
本制备例的捕集剂主要由以下重量的原料制成：亚胺二乙酸28kg、二甲基二烯丙基氯化铵12kg、气凝胶5kg、Fe3O4微珠3.5kg、2-苯基色原酮1kg、聚醚7.5kg。
其中，气凝胶为二氧化硅气凝胶微珠，二氧化硅气凝胶微珠的平均粒径为0.8mm，平均比表面积为2000㎡/g；Fe3O4微珠的平均粒径为100μm；聚醚为聚乙二醇6000。
本制备例的捕集剂的制备方法包括如下步骤：
1)将亚胺二乙酸、二甲基二烯丙基氯化铵、2-苯基色原酮以搅拌速度为700rpm的转速搅拌12min，然后研磨20min制得混合物；
2)将气凝胶、Fe3O4微珠、聚醚加入到步骤1)中的混合物中以800rpm的转速搅拌15min后即得。
本制备例的吸附材料主要由以下重量的原料制成：塘泥300kg、泥炭70kg、高岭土25kg、细沙90kg。
本制备例的吸附材料的制备方法包括如下步骤：
1)将塘泥、细沙在搅拌机内以200rpm的转速搅拌30min后制得混合料；
2)将泥炭和高岭土加入步骤1)中的混合料以500rpm的转速搅拌15min后即得。
制备例4
本制备例的捕集剂主要由以下重量的原料制成：亚胺二乙酸35kg、二甲基二烯丙基氯化铵15kg、气凝胶6kg、Fe3O4微珠5kg、2-苯基色原酮2kg、聚醚10kg。
其中，气凝胶为二氧化硅气凝胶微珠，二氧化硅气凝胶微珠的平均粒径为0.8mm，平均比表面积为2000㎡/g；Fe3O4微珠的平均粒径为100μm；聚醚为聚乙二醇6000。
本制备例的捕集剂的制备方法包括如下步骤：
1)将亚胺二乙酸、二甲基二烯丙基氯化铵、2-苯基色原酮以搅拌速度为800rpm的转速搅拌15min，然后研磨20min制得混合物；
2)将气凝胶、Fe3O4微珠、聚醚加入到步骤1)中的混合物中以1000rpm的转速搅拌20min后即得。
本制备例的吸附材料主要由以下重量的原料制成：塘泥300kg、泥炭70kg、高岭土25kg、细沙90kg。
本制备例的吸附材料的制备方法包括如下步骤：
1)将塘泥、细沙在搅拌机内以200rpm的转速搅拌30min后制得混合料；
2)将泥炭和高岭土加入步骤1)中的混合料以500rpm的转速搅拌15min后即得。
制备例5
本制备例的捕集剂主要由以下重量的原料制成：亚胺二乙酸35kg、二甲基二烯丙基氯化铵18kg、气凝胶8kg、Fe3O4微珠6kg、2-苯基色原酮3kg、聚醚15kg。
其中，气凝胶为二氧化硅气凝胶微珠，二氧化硅气凝胶微珠的平均粒径为0.8mm，平均比表面积为2000㎡/g；Fe3O4微珠的平均粒径为100μm；聚醚为聚乙二醇6000。本制备例的捕集剂的制备方法包括如下步骤：
1)将亚胺二乙酸、二甲基二烯丙基氯化铵、2-苯基色原酮以搅拌速度为800rpm的转速搅拌15min，然后研磨20min制得混合物；
2)将气凝胶、Fe3O4微珠、聚醚加入到步骤1)中的混合物中以1000rpm的转速搅拌20min后即得。
本制备例的吸附材料主要由以下重量的原料制成：塘泥350kg、泥炭75kg、高岭土30kg、细沙100kg。
本制备例的吸附材料的制备方法包括如下步骤：
1)将塘泥、细沙在搅拌机内以200rpm的转速搅拌30min后制得混合料；
2)将泥炭和高岭土加入步骤1)中的混合料以500rpm的转速搅拌15min后即得。
制备例6
本制备例的捕集剂主要由以下重量的原料制成：亚胺二乙酸35kg、二甲基二烯丙基氯化铵15kg、气凝胶6kg、Fe3O4微珠5kg、2-苯基色原酮2kg、聚醚10kg。
其中，气凝胶为二氧化硅气凝胶、纤维素气凝胶、氧化硅气凝胶按质量比为1:2:1.5组成，气凝胶为气凝胶微珠，气凝胶微珠的平均粒径为0.8mm，平均比表面积为2000㎡/g；Fe3O4微珠的平均粒径为100μm；聚醚为聚乙二醇6000。
本制备例的捕集剂的制备方法与制备例4中相同。
本制备例的吸附材料与制备例4中相同。
本制备例的吸附材料的制备方法与制备例4中相同。
制备例7
本制备例的捕集剂主要由以下重量的原料制成：亚胺二乙酸35kg、二甲基二烯丙基氯化铵15kg、气凝胶6kg、Fe3O4微珠5kg、2-苯基色原酮2kg、聚醚10kg。
其中，气凝胶为二氧化硅气凝胶、纤维素气凝胶、氧化硅气凝胶按质量比为2:3.5:2.5组成，气凝胶为气凝胶微珠，气凝胶微珠的平均粒径为0.8mm，平均比表面积为2000㎡/g；Fe3O4微珠的平均粒径为100μm；聚醚为聚乙二醇6000。
本制备例的捕集剂的制备方法与制备例4中相同。
本制备例的吸附材料与制备例4中相同。
本制备例的吸附材料的制备方法与制备例4中相同。
制备例8
本制备例的捕集剂主要由以下重量的原料制成：亚胺二乙酸35kg、二甲基二烯丙基氯化铵15kg、气凝胶6kg、Fe3O4微珠5kg、2-苯基色原酮2kg、聚醚10kg。
其中，气凝胶为二氧化硅气凝胶、纤维素气凝胶、氧化硅气凝胶按质量比为3:5:3.5组成，气凝胶为气凝胶微珠，气凝胶微珠的平均粒径为0.8mm，平均比表面积为2000㎡/g；Fe3O4微珠的平均粒径为100μm；聚醚为聚乙二醇6000。
本制备例的捕集剂的制备方法与制备例4中相同。
本制备例的吸附材料与制备例4中相同。
本制备例的吸附材料的制备方法与制备例4中相同。
制备例9
本制备例的捕集剂主要由以下重量的原料制成：亚胺二乙酸35kg、二甲基二烯丙基氯化铵15kg、气凝胶6kg、Fe3O4微珠5kg、2-苯基色原酮2kg、聚醚10kg。
其中，气凝胶为二氧化硅气凝胶、纤维素气凝胶、氧化硅气凝胶按质量比为2:3.5:2.5组成，气凝胶为气凝胶微珠，气凝胶微珠的平均粒径为0.8mm，平均比表面积为2000㎡/g；Fe3O4微珠的平均粒径为100μm，Fe3O4微珠表面接枝有2-氨基二苯硫醚；聚醚为聚乙二醇6000。
本制备例中的Fe3O4微珠表面接枝2-氨基二苯硫醚的接枝方法包括以下步骤：
1)将Fe3O4微珠均匀分散在5mol/L的硅酸钠溶液中，升温至80℃，在氮气保护和不断搅拌下缓慢滴加1.5mol/L的盐酸溶液，缓慢调节PH为6，反应2h后得到Fe3O4微珠表面包覆二氧化硅中间物，二氧化硅的包覆量为0.8％；
2)使用硅烷偶联剂将2-氨基二苯硫醚通过硅烷偶联剂接枝在Fe3O4微珠表面包覆二氧化硅中间物表面即得。
其中，硅烷偶联剂为双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物。
本制备例的捕集剂的制备方法与制备例4中相同。
本制备例的吸附材料与制备例4中相同。
本制备例的吸附材料的制备方法与制备例4中相同。
制备例10
本制备例的捕集剂主要由以下重量的原料制成：亚胺二乙酸35kg、二甲基二烯丙基氯化铵15kg、气凝胶6kg、Fe3O4微珠5kg、2-苯基色原酮2kg、聚醚10kg。
其中，气凝胶为二氧化硅气凝胶、纤维素气凝胶、氧化硅气凝胶按质量比为2:3.5:2.5组成，气凝胶为气凝胶微珠，气凝胶微珠的平均粒径为0.8mm，平均比表面积为2000㎡/g；Fe3O4微珠的平均粒径为100μm，Fe3O4微珠表面接枝有2-氨基二苯硫醚；聚醚为聚乙二醇6000。
本制备例中的Fe3O4微珠表面接枝2-氨基二苯硫醚的接枝方法包括以下步骤：
1)将Fe3O4微珠均匀分散在5mol/L的硅酸钠溶液中，升温至80℃，在氮气保护和不断搅拌下缓慢滴加1.5mol/L的盐酸溶液，缓慢调节PH为6，反应2.5h后得到Fe3O4微珠表面包覆二氧化硅中间物，二氧化硅的包覆量为1.2％；
2)使用硅烷偶联剂将2-氨基二苯硫醚通过硅烷偶联剂接枝在Fe3O4微珠表面包覆二氧化硅中间物表面即得。
其中，硅烷偶联剂为双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物。
本制备例的捕集剂的制备方法与制备例4中相同。
本制备例的吸附材料与制备例4中相同。
本制备例的吸附材料的制备方法与制备例4中相同。
制备例11
本制备例的捕集剂主要由以下重量的原料制成：亚胺二乙酸35kg、二甲基二烯丙基氯化铵15kg、气凝胶6kg、Fe3O4微珠5kg、2-苯基色原酮2kg、聚醚10kg。
其中，气凝胶为二氧化硅气凝胶、纤维素气凝胶、氧化硅气凝胶按质量比为2:3.5:2.5组成，气凝胶为气凝胶微珠，气凝胶微珠的平均粒径为0.8mm，平均比表面积为2000㎡/g；Fe3O4微珠的平均粒径为100μm，Fe3O4微珠表面接枝有2-氨基二苯硫醚；聚醚为聚乙二醇6000。
本制备例中的Fe3O4微珠表面接枝2-氨基二苯硫醚的接枝方法包括以下步骤：
1)将Fe3O4微珠均匀分散在5mol/L的硅酸钠溶液中，升温至80℃，在氮气保护和不断搅拌下缓慢滴加1.5mol/L的盐酸溶液，缓慢调节PH为6，反应3h后得到Fe3O4微珠表面包覆二氧化硅中间物，二氧化硅的包覆量为1.5％；
2)使用硅烷偶联剂将2-氨基二苯硫醚通过硅烷偶联剂接枝在Fe3O4微珠表面包覆二氧化硅中间物表面即得。
其中，硅烷偶联剂为双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物。
本制备例的捕集剂的制备方法与制备例4中相同。
本制备例的吸附材料与制备例4中相同。
本制备例的吸附材料的制备方法与制备例4中相同。
制备例12
本制备例的捕集剂与制备例10的不同之处在于：捕集剂的原料组成中，聚醚为超支化聚醚，超支化聚醚为以3,5二溴苯酚为单体缩聚制得，支化度为60％，其余的与制备例10中相同。
本制备例中的Fe3O4微珠表面接枝2-氨基二苯硫醚的接枝方法与制备例10中相同。
本制备例的捕集剂的制备方法与制备例4中相同。
本制备例的吸附材料与制备例4中相同。
本制备例的吸附材料的制备方法与制备例4中相同。
制备例13
本制备例与制备例12的不同之处在于：捕集剂的原料组成中还包括1.5kg的改性膨润土，改性膨润土为有机改性膨润土，型号为BENGEL 434，品牌为海明斯德谦，供应商为上海凯茵化工有限公司。
本制备例中的Fe3O4微珠表面接枝2-氨基二苯硫醚的接枝方法与制备例10中相同。
本制备例的捕集剂的制备方法与制备例4中相同。
本制备例的吸附材料与制备例4中相同。
本制备例的吸附材料的制备方法与制备例4中相同。
制备例14
本制备例与制备例12的不同之处在于：捕集剂的原料组成中还包括2.5kg的改性膨润土，改性膨润土为有机改性膨润土，型号为BENGEL 434，品牌为海明斯德谦，供应商为上海凯茵化工有限公司。
本制备例中的Fe3O4微珠表面接枝2-氨基二苯硫醚的接枝方法与制备例10中相同。
本制备例的捕集剂的制备方法与制备例4中相同。
本制备例的吸附材料与制备例4中相同。
本制备例的吸附材料的制备方法与制备例4中相同。
制备例15
本制备例与制备例12的不同之处在于：捕集剂的原料组成中还包括3kg的改性膨润土，改性膨润土为有机改性膨润土，型号为BENGEL 434，品牌为海明斯德谦，供应商为上海凯茵化工有限公司。
本制备例中的Fe3O4微珠表面接枝2-氨基二苯硫醚的接枝方法与制备例10中相同。
本制备例的捕集剂的制备方法与制备例4中相同。
本制备例的吸附材料与制备例5中相同。
本制备例的吸附材料的制备方法与制备例4中相同。
制备例16
本制备例的捕集剂主要由以下重量的原料制成：四硫代氨基甲酸40kg、淀粉15kg、二硫代氨基甲酸盐18kg、聚乙烯醇8kg、聚丙烯酰胺10kg、高岭土5kg。
其中，二硫代氨基甲酸盐为二硫代氨基甲酸钠。
本制备例的捕集剂的制备方法包括以下步骤：
1)将四硫代氨基甲酸、淀粉、二硫代氨基甲酸盐、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、高岭土搅拌均匀即得。
实施例1
本实施例的城市河道生态治理方法，包括如下步骤：
1)选取一段长度为300m、水体的水流平均速度为0.5m/s的城市河道，标记为平缓段，在平缓段上游和下游修建围挡，围挡与河道两岸将河道围成治理区；
2)上、下游围挡上设有进水管和排水管，将治理段河道底部原底泥清除，然后在河道底部铺设吸附材料形成吸附层，吸附层厚度为30cm，吸附材料为制备例1中的吸附材料；
3)每天检测一次治理区内重金属总含量；
4)根据步骤3)的重金属总含量向治理区投放捕集剂，捕集剂为制备例1中的捕集剂，当重金属总含量小于或等于0.5mg/L时，捕集剂的投放量为0.05kg/m3，当金属总含量大于0.5mg/L时，捕集剂的投放量为0.3kg/m3，投放捕集剂1d后加入絮凝剂；
5)每隔15天检测治理区河道底部吸附层深度上的重金属总含量变化趋势；
6)根据治理区河道底部吸附层的深度上的重金属总含量的变化趋势，当治理区河道河床上方15cm的吸附层检测到重金属总含量大于0.3mg/kg时，对治理区河道底部的吸附层清淤，每次清淤后剩余吸附层的厚度为15cm，然后铺设新的吸附材料使吸附层的厚度为30cm；
7)每隔一个月巡查维护，并记录相关数据。
本实施例的城市河道治理系统包括：将本实施例中城市河道划分出的上游和下游修建坝体，坝体上设置有排水管，排水管上安装有阀门，下游坝体上安装有用于抽取治理区内河水的泵件，上游坝体和下游坝体之间连通设置有旁通管。
实施例2
本实施例的城市河道生态治理方法，包括如下步骤：
1)选取一段长度为300m、水体的水流平均速度为0.8m/s的城市河道，标记为平缓段，在平缓段上游和下游修建围挡，围挡与河道两岸将河道围成治理区；
2)上、下游围挡上设有进水管和排水管，将治理段河道底部原底泥清除，然后在河道底部铺设吸附材料形成吸附层，吸附层厚度为30cm，吸附材料为制备例1中的吸附材料；
3)每天检测一次治理区内重金属总含量；
4)根据步骤3)的重金属总含量向治理区投放捕集剂，捕集剂为制备例1中的捕集剂，当重金属总含量小于或等于0.5mg/L时，捕集剂的投放量为0.15kg/m3，当金属总含量大于0.5mg/L时，捕集剂的投放量为0.45kg/m3，投放捕集剂1d后加入絮凝剂；
5)每隔15天检测治理区河道底部吸附层深度上的重金属总含量变化趋势；
6)根据治理区河道底部吸附层的深度上的重金属总含量的变化趋势，当治理区河道河床上方15cm的吸附层检测到重金属总含量大于0.3mg/kg时，对治理区河道底部的吸附层清淤，每次清淤后剩余吸附层的厚度为15cm，然后铺设新的吸附材料使吸附层的厚度为30cm；
7)每隔一个月巡查维护，并记录相关数据。
本实施例的城市河道治理系统包括：将本实施例中城市河道划分出的上游和下游修建坝体，坝体上设置有排水管，排水管上安装有阀门，下游坝体上安装有用于抽取治理区内河水的泵件，上游坝体和下游坝体之间连通设置有旁通管。
实施例3
1)选取一段长度为300m、水体的水流平均速度为1m/s的城市河道，标记为平缓段，在平缓段上游和下游修建围挡，围挡与河道两岸将河道围成治理区；
2)上、下游围挡上设有进水管和排水管，将治理段河道底部原底泥清除，然后在河道底部铺设吸附材料形成吸附层，吸附层厚度为30cm，吸附材料为制备例1中的吸附材料；
3)每天检测一次治理区内重金属总含量；
4)根据步骤3)的重金属总含量向治理区投放捕集剂，捕集剂为制备例1中的捕集剂，当重金属总含量小于或等于0.5mg/L时，捕集剂的投放量为0.2kg/m3，当金属总含量大于0.5mg/L时，捕集剂的投放量为0.6kg/m3，投放捕集剂1d后加入絮凝剂；
5)每隔15天检测治理区河道底部吸附层深度上的重金属总含量变化趋势；
6)根据治理区河道底部吸附层的深度上的重金属总含量的变化趋势，当治理区河道河床上方15cm的吸附层检测到重金属总含量大于0.3mg/kg时，对治理区河道底部的吸附层清淤，每次清淤后剩余吸附层的厚度为15cm，然后铺设新的吸附材料使吸附层的厚度为30cm；
7)每隔一个月巡查维护，并记录相关数据。
本实施例的城市河道治理系统包括：将本实施例中城市河道划分出的上游和下游修建坝体，坝体上设置有排水管，排水管上安装有阀门，下游坝体上安装有用于抽取治理区内河水的泵件，上游坝体和下游坝体之间连通设置有旁通管。
实施例4
本实施例与实施例2的不同之处在于：
步骤2)中使用的吸附材料为制备例2中的吸附材料；
步骤4)中使用的捕集剂为制备例2中的捕集剂。
其余的与实施例2中相同。
本实施例的城市河道治理系统与实施例1中相同。
实施例5
本实施例与实施例2的不同之处在于：
步骤2)中使用的吸附材料为制备例3中的吸附材料；
步骤4)中使用的捕集剂为制备例3中的捕集剂。
其余的与实施例2中相同。
本实施例的城市河道治理系统与实施例1中相同。
实施例6
本实施例与实施例2的不同之处在于：
步骤2)中使用的吸附材料为制备例4中的吸附材料；
步骤4)中使用的捕集剂为制备例4中的捕集剂。
其余的与实施例2中相同。
本实施例的城市河道治理系统与实施例1中相同。
实施例7
本实施例与实施例2的不同之处在于：
步骤2)中使用的吸附材料为制备例5中的吸附材料；
步骤4)中使用的捕集剂为制备例5中的捕集剂。
其余的与实施例2中相同。
本实施例的城市河道治理系统与实施例1中相同。
实施例8
本实施例与实施例2的不同之处在于：
步骤2)中使用的吸附材料为制备例6中的吸附材料；
步骤4)中使用的捕集剂为制备例6中的捕集剂。
其余的与实施例2中相同。
本实施例的城市河道治理系统与实施例1中相同。
实施例9
本实施例与实施例2的不同之处在于：
步骤2)中使用的吸附材料为制备例7中的吸附材料；
步骤4)中使用的捕集剂为制备例7中的捕集剂。
其余的与实施例2中相同。
本实施例的城市河道治理系统与实施例1中相同。
实施例10
本实施例与实施例2的不同之处在于：
步骤2)中使用的吸附材料为制备例8中的吸附材料；
步骤4)中使用的捕集剂为制备例8中的捕集剂。
其余的与实施例2中相同。
本实施例的城市河道治理系统与实施例1中相同。
实施例11
本实施例与实施例2的不同之处在于：
步骤2)中使用的吸附材料为制备例9中的吸附材料；
步骤4)中使用的捕集剂为制备例9中的捕集剂。
其余的与实施例2中相同。
本实施例的城市河道治理系统与实施例1中相同。
实施例12
本实施例与实施例2的不同之处在于：
步骤2)中使用的吸附材料为制备例10中的吸附材料；步骤4)中使用的捕集剂为制备例10中的捕集剂。
其余的与实施例2中相同。
本实施例的城市河道治理系统与实施例1中相同。
实施例13
本实施例与实施例2的不同之处在于：
步骤2)中使用的吸附材料为制备例11中的吸附材料；步骤4)中使用的捕集剂为制备例11中的捕集剂。
其余的与实施例2中相同。
本实施例的城市河道治理系统与实施例1中相同。
实施例14
本实施例与实施例2的不同之处在于：
步骤2)中使用的吸附材料为制备例12中的吸附材料；步骤4)中使用的捕集剂为制备例12中的捕集剂。
其余的与实施例2中相同。
本实施例的城市河道治理系统与实施例1中相同。
实施例15
本实施例与实施例2的不同之处在于：
步骤2)中使用的吸附材料为制备例13中的吸附材料；步骤4)中使用的捕集剂为制备例13中的捕集剂。
其余的与实施例2中相同。
本实施例的城市河道治理系统与实施例1中相同。
实施例16
本实施例与实施例2的不同之处在于：
步骤2)中使用的吸附材料为制备例14中的吸附材料；步骤4)中使用的捕集剂为制备例14中的捕集剂。
其余的与实施例2中相同。
本实施例的城市河道治理系统与实施例1中相同。
实施例17
本实施例与实施例2的不同之处在于：
步骤2)中使用的吸附材料为制备例15中的吸附材料；步骤4)中使用的捕集剂为制备例15中的捕集剂。
其余的与实施例2中相同。
本实施例的城市河道治理系统与实施例1中相同。
对比例
对比例1
1)选取一段长度为300m、水体的水流平均速度为0.8m/s的城市河道，标记为平缓段，在平缓段上游和下游修建围挡，围挡与河道两岸将河道围成治理区；
2)上、下游围挡上设有进水管和排水管；
3)每天检测一次治理区水体内重金属总含量；
4)根据步骤3)的重金属总含量向治理区投放捕集剂，捕集剂为制备例16中的捕集剂，当重金属总含量小于或等于0.5mg/L时，捕集剂的投放量为0.15kg/m3，当金属总含量大于0.5mg/L时，捕集剂的投放量为0.45kg/m3，投放捕集剂1d后加入絮凝剂；
5)每隔1个月检测治理区河道底部淤泥深度上的重金属总含量变化趋势；
6)每隔一个月巡查维护，并记录相关数据。
本对比例的城市河道治理系统包括：将本对比例中城市河道划分出的上游和下游修建坝体，坝体上设置有排水管，排水管上安装有阀门，下游坝体上安装有用于抽取治理区内河水的泵件，上游坝体和下游坝体之间连通设置有旁通管。
性能检测试验
检测方法/试验方法
按照GB/T7475-1987中的测定方法测定实施例1-17以及对比例1中水体内加入捕集剂后，不同时间点水体内的重金属总含量，其测定结果如表2所示。
表2实施例1-17以及对比例1中水体内重金属总含量的测定结果
Figure BDA0002995746950000181
Figure BDA0002995746950000191
由表2可以看出，本申请的城市河道生态治理系统及方法具有很好的重金属去除效果，不产生重金属二次污染，水体中的重金属的去除率高。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种城市河道生态治理方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）选取若干段城市河道水流平缓段，平缓段河道的水流平均速度为0.5m/s-1m/s，在平缓段上游和下游修建围挡，围挡与河道两岸将河道围成治理区；
2）上、下游围挡上设有进水管和排水管，将治理段河道底部原底泥清除，然后在河道底部铺设吸附材料形成吸附层，吸附层厚度为30cm；
3）定期检测治理区内水体内的重金属总含量；
4）根据步骤3）的重金属总含量向治理区投放捕集剂，当重金属总含量小于或等于0.5mg/L时，捕集剂的投放量为（0.05kg-0.2kg）/ m³，当金属总含量大于0.5mg/L时，捕集剂的投放量为（0.3kg-0.6kg）/ m³，投放捕集剂1d后加入絮凝剂；
5）定期对治理区河道底部的吸附层清淤，每次清淤后吸附层厚度为15cm，然后铺设新的吸附材料使吸附层厚度为30cm；
6）定期巡查维护，并记录相关数据。
2.根据权利要求1所述的一种城市河道生态治理方法，其特征在于：步骤4）中的捕集剂主要由如下重量份数的原料制成：亚胺二乙酸15-35份、二烯丙基季铵盐7-18份、气凝胶2-8份、Fe3O4微珠1-6份、2-苯基色原酮0.1-3份、聚醚2-15份；其中，气凝胶包括二氧化硅气凝胶。
3.根据权利要求2所述的一种城市河道生态治理方法，其特征在于：步骤4）中的捕集剂主要由如下重量份数的原料制成：亚胺二乙酸20-35份、二烯丙基季铵盐10-15份、气凝胶3-6份、Fe3O4 微珠2-5份、2-苯基色原酮0.5-2份、聚醚5-10份；其中，气凝胶包括二氧化硅气凝胶。
4.根据权利要求2所述的一种城市河道生态治理方法，其特征在于：所述气凝胶还包括纤维素气凝胶、氧化硅气凝胶中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的一种城市河道生态治理方法，其特征在于：所述气凝胶为二氧化硅气凝胶、纤维素气凝胶、氧化硅气凝胶按质量比为(1-3):(2-5):(1.5-3.5)组成。
6.根据权利要求2所述的一种城市河道生态治理方法，其特征在于：所述Fe3O4微珠表面接枝有2-氨基二苯硫醚。
7.根据权利要求2所述的一种城市河道生态治理方法，其特征在于：所述聚醚为超支化聚醚。
8.根据权利要求2所述的一种城市河道生态治理方法，其特征在于：所述原料中还包括(1.5-3)重量份数的改性膨润土。
9.根据权利要求1所述的一种城市河道生态治理方法，其特征在于：所述吸附材料主要由如下重量份数的原料制成：塘泥200-350份、泥炭50-75份、高岭土15-30份、细沙75-100份。
10.一种城市河道生态治理系统，其特征在于：将城市河道划分出若干段治理区，在治理区上游和下游修建坝体，坝体上设置有排水管，排水管上安装有阀门，下游坝体上安装有用于抽取治理区内河水的泵件，上游坝体和下游坝体之间连通设置有旁通管。
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