CN115784459A - 一种新型高效水生态处理系统及其处理工艺和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及城市河道污水治理领域，提供一种新型高效水生态处理系统及其在由于管网破损造成堤岸缝隙渗漏的城市河道污染治理方面的应用，解决了现有技术中由于管网破损造成堤岸缝隙渗漏的城市河道污染治理成本高、难度大、治理效果不佳，污水处理用填料性能不佳缺陷。其采用ZL2019202809663非标波裂解机对天然矿石进行深加工制得的波裂解纳米介孔材料作为填料进行纯生态处理工艺，水土共治，遵循自然法则，对修复由于管网破损造成的堤岸缝隙渗水的城市河道原始生态退化有着明显促进作用，材料的纳米级晶状孔道结构稳定、持久，可长时间发挥作用，且沉入水底，不会造成对航道有不利影响，精准、科学、长效治理，不消耗电能，安全可靠，运维简单，处理成本低。

Description

一种新型高效水生态处理系统及其处理工艺和应用

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种新型高效水生态处理系统及其处理工艺和应用。

背景技术

城市排水系统是城市基础建设的重要组成部分，不但承担着城市防洪、排涝以及生活与工业生产污水的的排放任务，而且还关系到城市环境与城市水安全，城市排水系统主要包括管道、泵站、闸门与污水厂等设施，通过将城市中的生活污水、工业污水与雨水进行收集，通过管道进行运输，泵站将低处的水泵至高处，并将污水传输至污水处理厂进行处理。

随着城市的建设，排水管网络逐渐复杂化，排水管的使用时间有限，在长时间使用之后，排水管也会出现老化破损，并且破损位置无法有效确定而无法进行修复，排水管内污水通过河道堤岸缝隙渗漏入河道内部，影响城市河道水质。

现有技术中对城市河道的明显排污处采用截污纳管进行拦截处理，使用时，将其就近接入敷设在城镇道路下的污水管道系统中，并转输至城镇污水处理厂进行集中处理。

如专利号为201611128331.9的申请文件，其公开了一种治理城市黑臭水体的串联截污纳管方法，包括如下步骤：1)在河道驳岸上对应各个合流干管的位置设置承托机构或者在河道内对应各个合流干管的位置进行打桩，使用所述承托机构或桩体对各个合流干管进行支撑架空；2)将每一个合流干管的出水口与一个截流支管相连通，在每一个截流支管的出水口处设置截流井，采用管路将各个截流井相连通以形成截流干管；3)将截流干管的出水口与所述市政污水管网相连通，以使各个截流井截流的污水和雨水经所述截流干管输送至市政污水管网；4)所述市政污水管网的污水连通污水处理厂的进水口，污水处理厂对接收的污水进行处理，将处理后的出水排入河道。上述截污纳管处理方法，其工程量大、难度大、治理成本高，处理技术科技含量低，能效尤显不足。

发明内容

因此，针对上述的问题，本发明提供一种新型高效水生态处理系统及其处理工艺和应用，解决现有技术中由于管网破损造成堤岸缝隙渗漏的城市河道污染治理成本高、难度大、治理效果不佳，处理用填料性能不佳的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种新型高效水生态处理系统，包括底泥处理单元、河床处理单元和堤岸处理单元；各处理单元均采用波裂解纳米介孔材料作为填料，所述波裂解纳米介孔材料为多孔的含水架状铝硅酸盐矿物,所述多孔的含水架状铝硅酸盐矿物由Si、Al和O组成硅氧四面体和铝氧四面体,所述硅氧四面体和铝氧四面体构成三维空间架状构造。

上述多孔的含水架状铝硅酸盐矿物是由中国专利号ZL2019202809663的一种用于麻纤维或天然矿石的非标波裂解机加工而得的高科技污水处理新材料，其原理：利用波能转化成机械能，产生冲击波，由此而产生的机械效应、空化效应和自由基效应，对天然矿石进行深加工，疏通其2～50NM天然晶体状孔道，增加其比表面积，恢复其“微型反应器”功能，利用量子小尺寸效应、表面界面效应、宏观量子隧道效应等纳米级材料基本特性，增强其选择性吸附能力和催化作用，再通过去阴离子和高温烘干一系列工艺制备而成的硅系介孔材料。

该材料具有诸多优异性能，可以双向调节PH值，同时去除COD、BOD、NH4-N、TN、TP，可以去除铅、镉、铬、铜、镍、锌、锑、汞、砷等重金属，还可以去除苯酚有机挥发物，降解抗生素、苯醚甲环唑、丙环唑等农药成分，对修复原始生态也有很好自然均衡作用，在水土共治、提升处理能效上具有很好的作用。

具体地，所述底泥处理单元为在河床内均匀撒入波裂解纳米介孔材料。

按照待处理处水量测算波裂解纳米介孔材料的加料量，将其均匀撒入河床内，利用波裂解纳米介孔材料的弛豫效应，阻隔底泥与上覆水之间氮磷释放，改善底泥底质，同时去除底泥里部分有机质、氮磷和重金属，改善底泥生态。

具体地，所述河床处理单元包括木质托盘和袋装波裂解纳米介孔材料，将所述袋装波裂解纳米介孔材料绑扎固定在木质托盘上，再将其投放于河床，并配合沉水植物群，修复河道生态植物群落。

具体地，投放至河床处的木质托盘之间的间隔为2～4米。

根据待处理处水量测算投料量，波裂解纳米介孔材料为袋装形式，每袋12.5公斤，5袋为一组，用扎带绑在木质托盘上，间隔为2～4米沿两岸以插花式交叉投放于河床处，配合种植的沉水植物群，修复河道生态植物群落。

沉水植物群可选用如四季苦草、金鱼藻、车轮藻、狸藻和眼子菜等。

具体地，所述堤岸处理单元包括格栅围栏和袋装波裂解纳米介孔材料，每袋12.5公斤，沿堤岸构建格栅围栏，围住堤岸缝隙渗漏较为严重河段，在格栅围栏上叠加垒放袋装波裂解纳米介孔材料以抬高地基，垒放高度视河道深度而定，由于波裂解纳米介孔材料主要依托纳米级孔道吸附和生化反应来去除污染物，故需要配合沉水植物群或挺水植物群，促进生化，因此，会配合水生植物群一起构建相对完整的纳米生物反应场。

具体地，所述格栅围栏为松木材质，其成本较低，在水中又不易腐烂，更适合微生物挂膜，经水浸泡后膨胀强度更大的特点，所以格栅围栏的使用寿命持久，不易坍塌。

所述水生植物群分别植入装有河床底泥的陶瓷花盆中，并放置于作为地基的袋装波裂解纳米介孔材料中间，以波裂解纳米介孔材料作为营养基质。

具体地，所述水生植物为沉水植物或挺水植物，选用沉水植物时，如可选择四季苦草、金鱼藻、车轮藻、狸藻和眼子菜等，作为地基的袋装波裂解纳米介孔材料距离水面深度为70～80cm，满足光照条件，以确保沉水植物能照射到充足阳光；选用挺水植物时，如可选择美人蕉、再力花、梭鱼草等，作为地基的袋装波裂解纳米介孔材料距离水面深度为15～20cm，挺水植物的用量为沉水植物的用量的3～4倍，成本会高出很多，但景观效果明显。

用波裂解纳米介孔材料与水生植物一起构建相对完整的纳米生物反应场，水土同治，为自然界的土著微生物创造更为适宜的生存条件，加速生化过程，拦截缝隙渗水中的污染物，同时兼顾美化环境。

具体地，格栅围栏与堤岸之间种植有浮叶水生植物。

根据河道内污染情况，可在格栅围栏与堤岸之间移载一定量的浮叶水生植物(铜钱草、狐尾藻、睡莲等)，拦截过滤渗漏污水，确保污水进入主体河道前水质得到集中有效拦截。

本发明的第二方面，提供一种新型高效水生态处理工艺，其采用上述新型高效水生态处理系统，包括如下处理步骤：

S1、按照待处理处污染情况测算波裂解纳米介孔材料的加料量，将其均匀撒入河床内，利用波裂解纳米介孔材料的弛豫效应，阻隔底泥与上覆水之间氮磷释放，改善底泥底质，去除底泥里部分有机质、氮磷和重金属，改善底泥生态；

S2、根据待处理处水量测算投料量，波裂解纳米介孔材料为袋装形式，每袋12.5公斤，5袋为一组，用扎带绑在木质托盘上，间隔为2～4米沿两岸以插花式交叉投放于河床处，配合种植的沉水植物群，修复河道生态植物群落；

S3、沿堤岸构建松木材质的格栅围栏，围住堤岸缝隙渗漏较为严重河段，在格栅围栏上叠加垒放袋装波裂解纳米介孔材料以抬高地基，垒放高度视河道深度而定，由于波裂解纳米介孔材料主要依托纳米级孔道吸附和生化反应来去除污染物，故需要配合沉水植物群或挺水植物群，促进生化，因此，会配合水生植物群一起构建相对完整的纳米生物反应场并配合水生植物群一起构建相对完整的纳米生物反应场，波裂解纳米介孔材料通过其纳米级孔道大量吸附周边营养素，水体微生物也随之聚拢于波裂解纳米介孔材料周边繁衍挂膜生存，共同构建相对完整的纳米生物反应场，为自然界的土著微生物和水生动植物创造更为适宜的生存条件，提高污泥活性，加速生化过程，代谢污染物，完善水体生态系统，提升水体自净能力，同时兼顾美化环境；

S4、根据待处理处的污染情况，可在格栅围栏与堤岸之间移载一定量的浮叶水生植物，拦截过滤渗漏污水，确保污水进入主体河道前水质得到集中有效拦截。

本发明的第三方面，提供一种上述新型高效水生态处理系统的应用，其用于由于管网破损造成堤岸缝隙渗漏的城市河道污染治理。

城市河道由于历史原因，堤岸大多数是石泊，污水管网乱接，年久失修破损，且破损位置无法确定，治理难度加大，治理成本高，水质时常受污水干扰，难以稳定，采用本申请中的新型高效水生态处理系统，用于由于管网破损造成堤岸缝隙渗漏的城市河道污染治理，拦截并净化渗漏污水，达到水土共治，提升处理能效。它可以和水体微生态、水生动植物相互促进、和谐共生，在遵循自然法则的前提下，构建纳米生物反应场，自建原始生态系统，重建大自然、水体微生态、水生动植物之间的物质和能量的循环链，提升水体自净能力。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明所采用的波裂解纳米介孔材料，具有诸多优异性能。具有色散力作用，表面具有较强的吸附力场，介孔材料内壁面较大，比表面积大，能够吸附各种杂质；可以双向调节pH，同时去除COD、BOD、NH4-N、TN、TP，可以去除铅、镉、铬、铜、镍、锌、锑、汞、砷等重金属；还可以去除苯酚有机挥发物，降解激素、抗生素、苯醚甲环唑、丙环唑等农药成分；材料的纳米级晶状孔道结构稳定、持久，可长时间发挥作用，且沉入水底，不会造成对航道有不利影响；

(2)在河床内均匀撒入波裂解纳米介孔材料，利用波裂解纳米介孔材料的弛豫效应，阻隔底泥与上覆水之间氮磷释放，改善底泥底质，去除底泥里部分有机质、氮磷和重金属，改善底泥生态；

(3)将袋装波裂解纳米介孔材料绑扎固定在木质托盘上，再将其投放于河床，并配合沉水植物群，修复河道生态植物群落；

(4)采用松木制成格栅围栏，其成本低，不易腐烂，吸水后强度会变大，使用寿命持久，不易坍塌，配合袋装波裂解纳米介孔材料作为隔离墙体，可以有效拦截污染物，材料粒径之间有间隙，有透水性，不会造成水压过大；

(5)采用格栅围栏和袋装波裂解纳米介孔材料配合，以抬高河床高度，同时波裂解纳米介孔材料通过吸附和离子交换功能，提升水体透明度，能满足水生植物的光照需求，波裂解纳米介孔材料通过吸附功能，聚集水体中营养素，可以作为水生植物和水体微生物营养基质，不断为其提供营养物质，水生植物和微生物吸收营养素后，也为波裂解纳米介孔材料不断消纳营养素，腾空纳米级孔道的容积，使其处于不饱和状态，维持其强大、持续不断的吸附能力；

(6)本申请中采用纯生态工艺，水土共治，遵循自然法则，对修复由于管网破损造成的堤岸缝隙渗水的城市河道原始生态退化有着明显促进作用，精准治理、科学治理、长效治理，而且不消耗电能，安全可靠，运维简单，处理成本低。

附图说明

下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为波裂解纳米介孔材料的等温吸脱附曲线图；

图2为波裂解纳米介孔材料的测试菌落图。

具体实施方式

实施例1

一种波裂解纳米介孔材料，其为多孔的含水架状铝硅酸盐矿物,多孔的含水架状铝硅酸盐矿物由Si、Al和O组成硅氧四面体和铝氧四面体,硅氧四面体和铝氧四面体构成三维空间架状构造。

该多孔的含水架状铝硅酸盐矿物是由中国专利号ZL2019202809663的一种用于麻纤维或天然矿石的非标波裂解机对天然矿石进行深加工后得到的高科技污水处理新材料，其原理：利用波能转化成机械能，产生冲击波，由此而产生的机械效应、空化效应和自由基效应，对天然矿石进行深加工，疏通其2～50NM天然晶体状孔道，增加其比表面积，恢复其“微型反应器”功能，利用量子小尺寸效应、表面界面效应、宏观量子隧道效应等纳米级材料基本特性，增强其选择性吸附能力和催化作用，再通过去阴离子和高温烘干一系列工艺制备而成的纳米级硅系介孔材料。

该材料具有诸多优异性能，可以双向调节PH值，同时去除COD、BOD、NH4-N、TN、TP，可以去除铅、镉、铬、铜、镍、锌、锑、汞、砷等重金属，还可以去除苯酚有机挥发物，降解抗生素、苯醚甲环唑、丙环唑等农药成分，对修复原始生态也有很好自然均衡作用，在水土共治、提升处理能效上具有很好的作用，而且材料的纳米级晶状孔道结构稳定、持久，可长时间发挥作用，且沉入水底，不会造成对航道有不利影响。

对实施例1中制得的波裂解纳米介孔材料对农药的降解效果进行测试，测试结果见表1。

表1

对实施例1中制得的波裂解纳米介孔材料进行孔径分布测试，具体测试过程如下：

测试设备型号：BK300C	测试方法：静态容量法
		吸附质：N<sub>2</sub>	吸附温度：77.35K
质量：2.0063g	处理条件：200设施的，3h

测试得到的等温吸脱附曲线见图1，波裂解纳米介孔材料的孔径分布情况见表2。

表2

该多孔的含水架状铝硅酸盐矿物的吸附机理、生化机理及纳米生物反应场运行原理如下：

一、选择性吸附机理

1.1色散力作用：一切固体物质表面的原子或分子和固体内部的原子或分子所处的状态是不同的。在固体内部原子或分子所受的吸引力是对称的，它均匀地分布在周围的原子或分子中，处在力场饱和的平衡状态；而表面的原子或分子所受的力是不对称的，也就是说固体表面有过剩的表面自由能，即表面有吸附力场存在，这种吸附力称为色散力。天然矿石的这种不饱和力场的作用范围很小，大约相当于分子直径的大小，我们通过波裂解将其由微孔扩大到介孔，内孔壁面就增加了，使其表面积变大(最大可达500～800平米/克)，作用范围和色散力也相应扩大。产生孔壁场迭加，形成超空效应。波裂解纳米介孔材料2～50NM直径的孔道就像一个“微型反应器”，小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应都是纳米级材料的基本特性，它使纳米微粒呈现许多奇异的物理、化学性质，出现一些“反常现象”。可以使物质熔点降低，比热增大、化学活性增强等特点，会产生催化效应。

1.2静电作用：由于其晶体格架的作用，格架上的电荷即阳离子格架上的负电与阳离子正电在空间上是不重叠的，中间隔着孔道，所以在其孔穴中有很大的静电吸引力，因而使其对极性物质具有吸附作用。同时部分格架中的氧(AlO4)还有未被抵消的负电荷，于是在这些电荷周围便形成了电场。

1.3离子交换作用：介孔材料骨架外被碱金属、碱土元素或稀土元素包围覆盖，部分外层电子多的元素被外层电子少的元素所取代或被取代，出现了多余或缺少电子，为平衡其晶体骨架中多余的(或缺少)电子，使其达到电中性，就有部分金属离子(或阴离子)来平衡其电荷，这些金属离子(或阴离子)与介孔材料分子晶格结合力很弱，可在骨架结构中自由移动，在一定条件下，易与其他阳离子(或阴离子)进行可逆交换，从而改变物质特性或价态。

波裂解纳米介孔材料是一种多孔的含水架状铝硅酸盐矿物。由Si、Al和O组成的四面体，其中硅氧四面体(SiO₂)和铝氧四面体(AlO₄)构成了具有无限扩展的三维空间架状构造。这种构造开放性较大，整个晶体内部有大小均一且相互连通的通道和孔隙，在这些孔道中占据有碱金属阳离子、碱土元素阳离子、稀土元素阳离子和水分子。因为这些阳离子只是很松散地连接在晶体结构上，不够稳定，易与其他阳离子发生交换，其内部表面积很大，因此对离子吸附量很大。由于吸附的选择性与其结构有关，也和阳离子的有关特性(电荷数、离子半径、水合度等)以及交换条件有关。重金属的毒性与其在水和土壤中存在的各种形态密切相关。水和土壤中的重金属可分为交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态、有机结合态和残渣态，植物吸收的重金属主要是交换态重金属。因此，控制水和土壤重金属的有效形态，是降低植物对重金属吸收的关键。波裂解纳米介孔材料具有较大的比表面积和离子交换量，可促进水和土壤中的重金属由交换态和碳酸盐结合态向铁锰结合态、有机态和残渣态转化，即由生物有效态向非生物有效态的转化，降低重金属在水和土壤环境中的生物有效性，有效地钝化水和土壤中的重金属，降低重金属的可迁移性，增加重金属离子的地球化学稳定性，从而减轻重金属对动植物的毒害，维护土壤的生态平衡。波裂解纳米介孔材料对重金属的固定转化有竞争性。一般二价金属的选择性是：Cu²⁺＞Ni²⁺＞Co²⁺＞Pb²⁺＞Ca²⁺＞Zn²⁺＞Mg²⁺＞Sr²⁺,可能还受离子半径、水合能、水合离子半径等因素的影响。

二、生化机理

2.1孔道与污染物的尺度匹配性有增强作用；

2.2蛋白质转运的关键作用。生化反应大都是要在生物细胞内进行的，要进入细胞就要通过生物的细胞膜。有益菌菌膜上平均具有大约4NM孔道，可通过相对分子质量小于60000的白蛋白分子，而对其他物质只能通过相对分子量小于100的且不带电荷的其他极性分子，如水、乙醇、乳酸等水溶性小分子。氧气、二氧化碳等气体可通过难溶扩散跨膜转运，其相对扩散率与该物质在膜两侧的浓度差成正比，葡萄糖几乎不能通过。细菌菌膜这种选择性过滤为产生易化扩散提供了条件。

介孔材料吸附的蛋白质和污染物，以纳米孔道为反应器，发生了构型变化，使本来不能通过菌膜的污染物，变成了能进入细菌细胞内，加速了生化反应。主动转运也是在载体蛋白帮助下，加入一定能量，让负载了污染物的蛋白发生逆浓度梯度的分子穿膜运动，带动污染物，依靠浓度差扩散到孔外，在孔外进入有益菌细胞，发生生化反应。如：动物的肠粘膜细胞从糖浓度低的肠腔摄取葡萄糖的过程。蛋白负载转运，这是纳米介孔材料加强生化反应的主要机理。

三、纳米生物反应场

波裂解纳米介孔材料依靠吸附、离子交换能力把湖泊、土壤中污染物集中到自己孔道和周围，动物、植物、微生物跟着营养物质也会向纳米吸附剂及周围集中，这样就形成了以纳米吸附缓释剂为中心的反应场，进行着不断的纳米生物反应。对重金属是分别对待的，首先它们都可以进入纳米吸附缓释剂的孔道中，缺少的品种是储存在孔道中的，过多产生溢出的，微生物才对其进行以下降解。降解类型有以下几种情况：

3.1微生物新陈代谢，降低有机物分子量，产生较易于与重金属污染物络合的物质，促进有机物和重金属二类污染物同时转移；

3.2放出生物酸对重金属起溶解作用，淋滤出底泥和水中的结合态的重金属；

3.3微生物的氧化还原作用，改变重金属离子的价态，降低其毒性；

3.4利用含硫、磷，氧等含有孤对电子的物质，提供配位电子对，让重金属离子在微生物胞外发生络合、沉淀作用，胞内发生积累作用，使重金属固定；

3.5利用微生物和植物间的菌根联合作用对重金属污染进行治理修复。

将实施例1中制得的波裂解纳米介孔材料加入至菌液样本中，菌落图测试结果见图2，可知，相同条件下，1：4比例的菌落数比1：100比例的菌落数要高很多，菌种活性也有较大差异，空白样电镜显示几乎无存活菌。

实施例2

一种用于由于管网破损造成堤岸缝隙渗漏的城市河道污染治理的新型高效水生态处理工艺，包括如下处理步骤：

S1、按照待处理处污染情况测算实施例1中波裂解纳米介孔材料的加料量，将其均匀撒入河床内，利用波裂解纳米介孔材料的弛豫效应，阻隔底泥与上覆水之间氮磷释放，改善底泥底质，去除底泥里部分有机质、氮磷和重金属，改善底泥生态；

S2、根据待处理处水量测算投料量，波裂解纳米介孔材料为袋装形式，每袋12.5公斤，5袋为一组，用扎带绑在木质托盘上，间隔为2～4米沿两岸以插花式交叉投放于河床处，配合种植的沉水植物群，修复河道生态植物群落，沉水植物群可选用如四季苦草、金鱼藻、黑叶轮藻和眼子菜等；

S3、沿堤岸构建松木材质的格栅围栏，围住堤岸缝隙渗漏较为严重河段，松木材质，其成本较低，在水中又不易腐烂，经水浸泡后膨胀强度更大的特点，所以格栅围栏的使用寿命持久，不易坍塌，在格栅围栏上叠加垒放袋装波裂解纳米介孔材料以抬高地基，垒放高度视河道深度而定，由于波裂解纳米介孔材料主要依托纳米级孔道吸附和生化反应来去除污染物，故需要配合沉水植物群或挺水植物群，促进生化，因此，会配合水生植物群一起构建相对完整的纳米生物反应场并配合水生植物群一起构建相对完整的纳米生物反应场，波裂解纳米介孔材料通过其纳米级孔道大量吸附周边营养素，水体微生物也随之聚拢于波裂解纳米介孔材料周边繁衍挂膜生存，共同构建相对完整的纳米生物反应场，为自然界的土著微生物和水生动植物创造更为适宜的生存条件，提高污泥活性，加速生化过程，代谢污染物，提升水体自净能力，同时兼顾美化环境；

具体地，水生植物群分别植入装有河床底泥的陶瓷花盆中，并放置于作为地基的袋装波裂解纳米介孔材料中间，以波裂解纳米介孔材料作为营养基质。水生植物可选用沉水植物或挺水植物，选用沉水植物时，如可选择择四季苦草、金鱼藻、车轮藻、狸藻和眼子菜等，作为地基的袋装波裂解纳米介孔材料距离水面深度为70～80cm，以确保沉水植物能照射到充足阳光；选用挺水植物时，如可选择美人蕉、再力花、梭鱼草等，作为地基的袋装波裂解纳米介孔材料距离水面深度为15～20cm，挺水植物的用量为沉水植物的用量的3～4倍，成本会高出很多，但景观效果明显；

S4、根据待处理处的污染情况，可在格栅围栏与堤岸之间移载一定量的浮叶水生植物(睡莲、铜钱草、狐尾藻等)，拦截过滤渗漏污水，确保污水进入主体河道前水质得到集中有效处理。

综上，本发明中所采用的波裂解纳米介孔材料，具有色散力作用，表面具有较强的吸附力场，介孔材料内壁面较大，比表面积大，能够吸附各种杂质；可以双向调节pH，同时去除COD、BOD、NH4-N、TN、TP，可以去除铅、镉、铬、铜、镍、锌、锑、汞、砷等重金属；还可以去除苯酚有机挥发物，降解激素、抗生素、苯醚甲环唑、丙环唑等农药成分，材料的纳米级晶状孔道结构稳定、持久，可长时间发挥作用，且沉入水底，不会造成对航道有不利影响；其采用波裂解纳米介孔材料作为填料进行纯生态处理工艺，水土共治，遵循自然法则，对修复由于管网破损造成的堤岸缝隙渗水的城市河道原始生态退化有着明显促进作用，精准治理、科学治理、长效治理，而且不消耗电能，安全可靠，运维简单，处理成本低。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种新型高效水生态处理系统，其特征在于，包括底泥处理单元、河床处理单元和堤岸处理单元；各处理单元均采用波裂解纳米介孔材料作为填料，所述波裂解纳米介孔材料为多孔的含水架状铝硅酸盐矿物,所述多孔的含水架状铝硅酸盐矿物由Si、Al和O组成硅氧四面体和铝氧四面体,所述硅氧四面体和铝氧四面体构成三维空间架状构造。

2.根据权利要求1所述的新型高效水生态处理系统，其特征在于，所述底泥处理单元为在河床均匀撒入波裂解纳米介孔材料。

3.根据权利要求1所述的新型高效水生态处理系统，其特征在于，所述河床处理单元包括木质托盘和袋装波裂解纳米介孔材料，将所述袋装波裂解纳米介孔材料绑扎固定在木质托盘上，再将其投放于河床，并配合沉水植物群，构建纳米生物反应场，修复河道生态系统。

4.根据权利要求3所述的新型高效水生态处理系统，其特征在于，投放至河床处的木质托盘之间的间隔为2～4米。

5.根据权利要求1所述的新型高效水生态处理系统，其特征在于，所述堤岸处理单元包括松木格栅围栏和袋装波裂解纳米介孔材料，沿堤岸构建格栅围栏，围住堤岸缝隙渗漏较为严重河段，在格栅围栏上叠加垒放袋装波裂解纳米介孔材料以抬高地基，并配合水生植物群一起构建相对完整的纳米生物反应场，拦截并净化渗入的污水。

6.根据权利要求5所述的新型高效水生态处理系统，其特征在于，所述格栅围栏为松木材质，所述水生植物群分别植入装有底泥的陶瓷花盆中，并放置于作为地基的袋装波裂解纳米介孔材料中间，以波裂解纳米介孔材料作为营养基质。

7.根据权利要求5或6所述的新型高效水生态处理系统，其特征在于，所述水生植物为沉水植物或挺水植物，为沉水植物时，作为地基的袋装波裂解纳米介孔材料距离水面深度为70～80cm；为挺水植物时，作为地基的袋装波裂解纳米介孔材料距离水面深度为15～20cm，挺水植物的植株间隔20～30cm左右。

8.根据权利要求5所述的新型高效水生态处理系统，其特征在于，格栅围栏与堤岸之间种植有浮叶水生植物。

9.一种高效水生态处理工艺，其特征在于，其采用如权利要求1～8中任一项所述的新型高效水生态处理系统，包括如下处理步骤：

S1、在河床均匀撒入波裂解纳米介孔材料，利用波裂解纳米介孔材料的弛豫效应，阻隔底泥与上覆水之间氮磷释放，改善底泥底质，去除底泥里部分有机质、氮磷和重金属，改善底泥生态；

S2、将袋装形式的波裂解纳米介孔材料绑扎固定在木质托盘上，间隔2～4米将其投放于河床，并配合沉水植物群，构建纳米生物反应场，修复河道生态系统；

S3、沿堤岸构建格栅围栏，围住堤岸缝隙渗漏较为严重河段，在格栅围栏上叠加垒放袋装波裂解纳米介孔材料以抬高地基，并配合水生植物群一起构建相对完整的纳米生物反应场；拦截并净化渗入的污水。

S4、在格栅围栏与堤岸之间种植浮叶水生植物，拦截过滤渗漏污水，确保污水进入主体河道前水质得到集中有效处理。

10.一种新型高效水生态处理系统的应用，其特征在于，如1～8中任一项所述的新型高效水生态处理系统，其用于由于管网破损造成堤岸缝隙渗漏的城市河道污染治理，波裂解纳米介孔材料纳米级晶状孔道结构稳定、持久，可长时间发挥作用，且沉入水底，不会造成对航道有不利影响。

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