CN114180664A - 一种可实现河涌两相体同步净化及控制内源污染的环保集成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可实现河涌两相体同步净化及控制内源污染的环保集成方法，包括以下步骤：S1，对斜发沸石材料进行预处理，将所述斜发沸石置于NaOH溶液中进行碱改性处理，制备得到基于沸石改性的吸附固化剂；S2，将吸附固化剂打磨成直径为3mm的球型颗粒；S3，组装一套针对河涌水体及底泥污染物的兼具净化‑监测‑识别反馈装置，包括吸附固化反应板、双轨道滑动装置、滑动控制装置及污染物监测装置。本发明能避免河涌清淤所带来二次污染，也能减少对底泥生态平衡的破坏，缩短治理周期，提高污染河涌的治理效果，具有很好的环境相容性，同时通过设备对净化中的河涌进行实时监测，实现了河涌污染的半自动化管理，提高了对河涌污染物的处理效率。
Description
技术领域
本发明属于河涌污染净化技术领域，尤其涉及一种可实现河涌两相体同步净化及控制内源污染的环保集成方法。
背景技术
河涌污染现象日趋受到关注，河涌受到污染时，进入水体的污染物大部分在物理化学作用下转化为固相，沉积于底泥中。底泥受到扰动时可重新进入水体，从而影响水体水质。不仅破坏了水体周围的生活环境，也严重影响了周边城市饮用水源安全。
传统河涌底泥污染治理技术种类有物理修复、化学修复和生物修复三种。化学修复需要投入大量药剂，反应条件不易控制，易对环境造成二次污染；生物修复受生物特性制约，见效慢；物理修复包活原位修复和异位修复，异位修复需进行底泥疏浚，不仅工程量大，还需寻找额外的处置场地。尽管原位修复可以避免疏浚过程中的二次污染和占用处置场地等问题，但现有的修复技术存在耗时长、成本高、治理效果不理想等弊端。为克服现有的原位处理技术的缺陷，我们提出了一种可实现河涌两相体同步净化及控制内源污染的环保集成方法，制备出高经济和高效率的环保型吸附固化剂，并在此基础上自行组装一套针对河涌水体及底泥污染物的净化监测装置。该装置可分析河涌水体及底泥中不同污染物的浓度，针对性地投加适量吸附固化剂，为实现河涌污染水体及底泥的净化探求重要方法。
发明内容
针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种可实现河涌两相体同步净化及控制内源污染的环保集成方法，改进现有河涌重金属污染原位修复技术的不足，制备出高经济和高效率的吸附固化剂，并在此基础上自行组装组装一套针对河涌水体及底泥污染物的兼具净化-监测-识别反馈装置。缩短治理周期，提高重金属污染的治理效果。同时通过设备对净化后的河涌进行时时监测，实现了河涌污染的半自动化管理，提高了对河涌污染物的处理效率。
本发明提供如下技术方案：
一种可实现河涌两相体同步净化及控制内源污染的环保集成方法，包括以下步骤：
S1，对斜发沸石材料进行预处理，将所述斜发沸石置于NaOH溶液中进行碱改性处理，制备得到基于沸石改性的吸附固化剂；
S2，将吸附固化剂打磨成直径为3mm的球型颗粒；
S3，组装一套针对河涌水体及底泥污染物的兼具净化-监测-识别反馈装置，包括吸附固化反应板、双轨道滑动装置、滑动控制装置及污染物监测装置。
优选的，步骤S1中，所述斜发沸石的预处理包括：将天然斜发沸石用超纯水洗涤至上清液变清，倒去上清液，在105℃的烘箱中干燥2h，装入密封袋中备用。
优选的，步骤S1中，所述碱改性处理具体实现包括：取适量预处理后的天然沸石，将其浸泡在浓度为2mo1/L的NaOH溶液中，在70℃恒温水浴下连续浸泡并搅拌4h，冷却后倒掉上清液，用超纯水洗至中性，在105℃的烘箱中干燥2h，装入密封袋中密封，放于干燥器中备用。
优选的，步骤S2中，吸附固化剂打磨处理包括以下步骤：在台钻上使用开孔器对吸附固化剂打孔，取孔里的部分；使用无齿锯对取出的部分打磨成近似圆形近似球型；将吸眼窝珠器固定在手电钻上，经反复打磨，成功制备球型吸附固化剂。
优选的，步骤S3中，所述的吸附固化反应板包括球型吸附固化剂、有机玻璃孔板和弹簧伸缩定位销，用于发生吸附固化反应；所述的双轨道滑动装置包括导轨、导轮、滑轮罩板、吊挂滑轮及滑轮制动器；所述的滑动控制装置和污染物监测装置分别位于双轨道滑动装置和吸附固化反应板上；所述的双轨道滑动装置设置在吸附固化反应板的下部。
优选的，所述的吸附固化反应板可进行拆卸，达到吸附饱和后可更换新的球型吸附固化剂。
优选的，所述的双轨道滑动装置实现了吸附固化反应板的伸缩滑动，通过调节其使用长度改变吸附固化剂的投加量，调节反应板与水体及底泥的接触面积，可用于治理不同深度及不同污染程度的河涌。
优选的，所述的滑动控制装置使双轨道滑动装置随河涌环境的改变，自动根据参数数据生成并执行，自动控制双轨道滑动装置的运行，调节吸附固化反应板的作用面积。
优选的，所述污染物监测装置用于对河涌中BOD、COD、TP、TN以及重金属浓度指标进行检测。
优选的，所述的污染物监测装置可根据采样器采集的样品的检测结果确定污染物所在位置，判断河涌的污染状况以及治理程度。
优选的，所述的吸附固化反应板可伸缩滑动，通过调节其使用高度改变吸附固化剂的投加量，调节反应板与水体及底泥的接触面积，可用于治理不同深度及不同污染程度的河涌水体及底泥。
优选的，步骤S3中，所述反馈装置还包括环境识别装置，所述环境识别装置位于所述双轨道滑动装置上，所述环境识别装置包括包括显控计算机、云台、数据中转板、信号处理板和摄像机机芯，且分别均加装防水衬套，所述的显控计算机，可通过云台显示摄像采集的河涌深处视频图像，也可通过数据中转板对采集到图像进行调焦和变倍；所述的云台是摄像机中的主要部件，对其进行传动设计，包括方位转动和俯仰转动；所述的数据中转板，包括交换机、串转网、解码电路、电源等，是云台同摄像机机芯、图像处理板进行数据交换的中间板块，可实现云台与图像处理板和摄像前端之间的数据交换。
优选的，所述的污染物监测装置是一套集水样预处理、数据采集、控制及远程监控于一体的在线全自动监控系统，结合现代通讯技术，并利用无线网桥、 GPRS、局域网形式，将河涌污染物的监测结果、各传感器的运行状况、系统故障信息通过无线收发装置传送到手机终端设备，利用APP监测软件显示统计数据；所述污染物监测装置设置在所述吸附固化反应板上，可通过监测数据判断吸附固化反应板的运行状态。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明一种可实现河涌两相体同步净化及控制内源污染的环保集成方法，本发明以天然斜发沸石为基材制备改性吸附固化剂，我国的沸石资源丰富、储量大、成本低廉且不会对环境造成二次污染。
（2）本发明一种可实现河涌两相体同步净化及控制内源污染的环保集成方法，本发明能同步实现净化河涌水质和修复河涌底泥两个目标：拦截了水体中的外源污染物，阻断其在沉积物中的累积过程；控制了内源污染物底泥释放重金属过程，避免造成二次污染，解决河涌内外源两方面引起的污染问题。
（3）本发明一种可实现河涌两相体同步净化及控制内源污染的环保集成方法，本发明能避免河涌清淤所带来二次污染，也能减少对底泥生态平衡的破坏，缩短治理周期，提高重金属污染河涌的治理效果，原位修复底泥的同时，还能恢复上覆水体水域生态体系，应用性强、经济合理、方法可行。通过设备对净化中的河涌进行时时监测，实现了河涌污染的半自动化管理，提高了对河涌污染物的处理效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的沸石改性前SEM电镜图。
图2为本发明的沸石改性后SEM电镜图。
图3为本发明的吸附固化反应板结构示意图。
图4为本发明的双轨道滑动装置结构示意图。
图5为本发明的污染物监测装置结构示意图。
图6为本发明的环境识别装置的硬件示意图。
图7为本发明的滑动控制装置的简易流程图。
图中：1-1、球型吸附固化剂；1-2、有机玻璃孔板；1-3、弹簧伸缩定位销；2-1、导轨；2-2、导轮；2-3、滑轮罩板；2-4、吊挂滑轮；2-5、滑轮制动器；2-6、遮挡板；2-7、滑杆；3、环境识别装置。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1-7所示，一种可实现河涌两相体同步净化及控制内源污染的环保集成方法，包括以下步骤：
S1，对环保型材料天然斜发沸石进行预处理，将所述斜发沸石置于NaOH溶液中进行碱改性处理，制备得到基于沸石改性的吸附固化剂；
S2，将吸附固化剂打磨成直径为3mm的球型颗粒；
S3，组装一套针对河涌水体及底泥污染物的兼具净化-监测-识别反馈装置，包括吸附固化反应板、双轨道滑动装置、滑动控制装置、环境识别装置及污染物监测装置。
步骤S1中，所述斜发沸石的预处理包括：将天然斜发沸石用超纯水洗涤至上清液变清，倒去上清液，在105℃的烘箱中干燥2h，装入密封袋中备用。主要目的是洗去天然沸石表面杂质及可溶性盐类物质，以免影响改性效果。
步骤S1中，所述碱改性处理具体实现包括：取适量预处理后的天然沸石，将其浸泡在浓度为2mo1/L的NaOH溶液中，在70℃恒温水浴下连续浸泡并搅拌4h，冷却后倒掉上清液，用超纯水洗至中性，在105℃的烘箱中干燥2h，装入密封袋中密封，放于干燥器中备用。目的是增大沸石的孔容积，增强对重金属离子的吸附能力。
步骤S2中，吸附固化剂打磨处理包括以下步骤：在台钻上使用开孔器对吸附固化剂打孔，取孔里的部分；使用无齿锯对取出的部分打磨成近似圆形近似球型；将吸眼窝珠器固定在手电钻上，经反复打磨，成功制备球型吸附固化剂。
步骤S3中，所述的吸附固化反应板包括球型吸附固化剂1-1、有机玻璃孔板1-2、弹簧伸缩定位销1-3，用于发生吸附固化反应，使用时将球型吸附固化剂1-1放在的孔洞内，通过弹簧伸缩定位销1-3使其固定在有机玻璃孔板1-2上，使用时将其放置在双轨道滑动装置的卡槽内，可根据需要控制一组或多组吸附固化反应板同时在河涌中运行。
所述的双轨道滑动装置包括导轨2-1、导轮2-2、滑轮罩板2-3、吊挂滑轮2-4、滑轮制动器2-5、遮挡板2-6，滑杆2-7。
所述导轨2-1设置在双轨道滑动装置2的上端内表面和下端内表面，与导轮2-2滑动配合。滑杆2-7设置在与导轨2-1平行的遮挡板2-6上，两端分别与双轨道滑动装置的左右两侧固定连接，可滑动贯穿。滑轮罩板2-3设置有两个滑轮制动器2-5，吊挂滑轮2-4两个滑轮制动器2-5之间，吊挂滑轮2-4与滑轮制动器2-5配合，滑轮制动器2-5具备用于与双轨道滑动装置接触的限位部。
河涌净化过程中可开启环境识别装置3来观察记录河涌的环境参数。如图5所示，双轨道滑动装置上的环境识别装置3主要包括包括显控计算机、云台、数据中转板、信号处理板和摄像机机芯。所有部位均加装防水衬套。所述的显控计算机，可通过云台显示摄像采集的河涌深处视频图像，也可通过数据中转板对采集到图像进行调焦和变倍；所述的云台是摄像机中的主要部件，对其进行传动设计，包括方位转动和俯仰转动；所述的数据中转板，包括交换机、串转网、解码电路、电源，是云台同摄像机机芯、图像处理板进行数据交换的中间板块，可实现云台与图像处理板和摄像前端之间的数据交换。
所述的滑动控制装置和污染物监测装置分别位于双轨道滑动装置和吸附固化反应板上；所述的双轨道滑动装置设置在吸附固化反应板的下部。
所述的吸附固化反应板可进行拆卸，达到吸附饱和后可更换新的球型吸附固化剂。
所述的双轨道滑动装置实现了吸附固化反应板的伸缩滑动，通过调节其使用长度改变吸附固化剂的投加量，调节反应板与水体及底泥的接触面积，可用于治理不同深度及不同污染程度的河涌。
所述的滑动控制装置使双轨道滑动装置随河涌环境的改变，自动根据参数数据生成并执行，自动控制双轨道滑动装置的运行，调节吸附固化反应板的作用面积。
所述的污染物监测装置设在是一套集水样预处理、数据采集、控制及远程监控于一体的在线全自动监控系统。结合现代通讯技术，并利用无线网桥、 GPRS、局域网形式，将河涌污染物的监测结果、各传感器的运行状况、系统故障信息通过无线收发装置传送到手机终端设备，利用APP监测软件显示统计数据。
所述污染物监测装置设置吸附固化反应板上，可通过监测数据判断吸附固化反应板1的运行状态。
所述污染物监测装置用于对河涌中BOD、COD、TP、TN以及重金属浓度指标进行检测。
所述的污染物监测装置可根据采样器采集的样品的检测结果确定污染物所在位置，判断河涌的污染状况以及治理程度。
所述的吸附固化反应板可伸缩滑动，通过调节其使用高度改变吸附固化剂的投加量，调节反应板与水体及底泥的接触面积，可用于治理不同深度及不同污染程度的河涌水体及底泥。
通过环境识别装置记录的环境参数和污染物监测装置积累的水质参数，构建FFM算法实现滑动控制装置的运行。所述的滑动控制装置通过控制双轨道滑动装置改变吸附固化反应板与河涌水体及底泥的接触面积。河涌环境参数数据发生异常，则FFM算法控制模型会自动根据参数数据生成并执行滑动指令，滑动控制装置能够自动控制双轨道滑动装置的运行，滑动控制装置控制的准确程度高，极大提高了河涌污染的净化效果。
本发明工作过程如下：工作前，组装吸附固化反应板，将其固定在双轨道滑动装置上，将其放置于河涌过流断面处，并同时开启环境识别装置和污染物监测装置，记录对应环境参数及水质参数，当河涌环境参数数据发生异常时，自动启动滑动控制装置，经过以上操作完成河涌污染的净化过程。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；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 (10)
1.一种可实现河涌两相体同步净化及控制内源污染的环保集成方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，对斜发沸石材料进行预处理，将所述斜发沸石置于NaOH溶液中进行碱改性处理，制备得到基于沸石改性的吸附固化剂；
S2，将吸附固化剂打磨成直径为3mm的球型颗粒；
S3，组装一套针对河涌水体及底泥污染物的兼具净化-监测-识别反馈装置，包括吸附固化反应板、双轨道滑动装置、滑动控制装置及污染物监测装置。
2.根据权利要求1所述一种可实现河涌两相体同步净化及控制内源污染的环保集成方法，其特征在于，步骤S1中，所述斜发沸石的预处理包括：将天然斜发沸石用超纯水洗涤至上清液变清，倒去上清液，在105℃的烘箱中干燥2h，装入密封袋中备用。
3.根据权利要求1所述一种可实现河涌两相体同步净化及控制内源污染的环保集成方法，其特征在于，步骤S1中，所述碱改性处理具体实现包括：取适量预处理后的天然沸石，将其浸泡在浓度为2mo1/L的NaOH溶液中，在70℃恒温水浴下连续浸泡并搅拌4h，冷却后倒掉上清液，用超纯水洗至中性，在105℃的烘箱中干燥2h，装入密封袋中密封，放于干燥器中备用。
4.根据权利要求1所述一种可实现河涌两相体同步净化及控制内源污染的环保集成方法，其特征在于，步骤S2中，吸附固化剂打磨处理包括以下步骤：在台钻上使用开孔器对吸附固化剂打孔，取孔里的部分；使用无齿锯对取出的部分打磨成近似圆形近似球型；将吸眼窝珠器固定在手电钻上，经反复打磨，成功制备球型吸附固化剂。
5.根据权利要求1所述一种可实现河涌两相体同步净化及控制内源污染的环保集成方法，其特征在于，步骤S3中，所述的吸附固化反应板包括球型吸附固化剂、有机玻璃孔板和弹簧伸缩定位销，用于发生吸附固化反应；所述的双轨道滑动装置包括导轨、导轮、滑轮罩板、吊挂滑轮及滑轮制动器；所述的滑动控制装置和污染物监测装置分别位于双轨道滑动装置和吸附固化反应板上；所述的双轨道滑动装置设置在吸附固化反应板的下部。
6.根据权利要求5所述一种可实现河涌两相体同步净化及控制内源污染的环保集成方法，其特征在于，所述的吸附固化反应板可进行拆卸，达到吸附饱和后可更换新的球型吸附固化剂。
7.根据权利要求5所述一种可实现河涌两相体同步净化及控制内源污染的环保集成方法，其特征在于，所述的双轨道滑动装置实现了吸附固化反应板的伸缩滑动，通过调节其使用长度改变吸附固化剂的投加量，调节反应板与水体及底泥的接触面积，可用于治理不同深度及不同污染程度的河涌。
8.根据权利要求5所述一种可实现河涌两相体同步净化及控制内源污染的环保集成方法，其特征在于，所述的滑动控制装置使双轨道滑动装置随河涌环境的改变，自动根据参数数据生成并执行，自动控制双轨道滑动装置的运行，调节吸附固化反应板的作用面积。
9.根据权利要求5所述一种可实现河涌两相体同步净化及控制内源污染的环保集成方法，其特征在于，所述污染物监测装置用于对河涌中BOD、COD、TP、TN以及重金属浓度指标进行检测。
10.根据权利要求5所述一种可实现河涌两相体同步净化及控制内源污染的环保集成方法，其特征在于，所述的污染物监测装置可根据采样器采集的样品的检测结果确定污染物所在位置，判断河涌的污染状况以及治理程度。
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