蓮藕形可曝氣的富營養(yǎng)化沉積物修復系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明通過構建蓮截形可曝氣的富營養(yǎng)化沉積物修復系統(tǒng)探索了一種富營養(yǎng)化 河湖沉積物修復的方法或工藝。
【背景技術】
[0002] 富營養(yǎng)化沉積物中的營養(yǎng)鹽、重金屬等污染物的含量往往是上覆水中的數十倍W上，其中的污染物通過食物鏈產生生物放大作用進入人體，對人體健康造成威脅；且污染物 會通過溶解、解析及生物分解等作用重新回到水體中，成為二次污染源。因此，當外源污染 得到控制后，沉積物中污染物的去除對富營養(yǎng)化河湖生態(tài)修復具有更加重要的意義。原位 覆蓋是控制沉積物中污染物釋放的常見方法之一。原位覆蓋技術是將粗沙、±壤等覆蓋材 料覆蓋在沉積物表層，隔離污染物與上覆水，阻礙某些有毒物質在生物體內的富集，阻止沉 積物中污染物的遷移和顆粒物的再懸浮，減少沉積物中污染物向上覆水中擴散的通量。當 覆蓋材料飽和時，污染底泥對環(huán)境健康的風險又會出現，由于沉積物-水界面間溶解氧含 量低，覆蓋材料再生困難，利用率不高，而且投入的大量物質對底棲生物有較大影響，破壞 底棲生物的生態(tài)平衡。
[0003] 經對現有技術的文獻檢索發(fā)現，中國專利申請201210123999.X提出了一種"一種 襯墊式底泥生態(tài)修復系統(tǒng)"，襯墊覆蓋于污染底泥上部，具有吸附阻滯污染物的作用，可壓 實底泥，防止污染底泥再懸浮；中國專利申請201210276651. 4 "河流湖泊重金屬污染底泥 原位覆蓋方法及裝置"，將鐵尾礦和水泥投加到底泥表層，形成固化覆蓋層，有效防止了底 泥再懸浮，阻隔了深層底泥污染釋放向上覆水體的遷移，減少了處理過程對上覆水體的不 利影響；中國專利申請200910053309. 6 "在富營養(yǎng)化水域底泥層上構筑底棲微生物層的 方法"，通過天然貝殼清潔并活化后負載硝化反硝化微生物，在底泥表層形成礦化穩(wěn)定層， 阻止底泥內營養(yǎng)鹽的釋放；中國專利申請201210273969. 7 "河道污染底泥原位生態(tài)修復 方法"，是在河道的底泥上鋪設上中下=層植生生態(tài)混凝±，阻止了底泥中的重金屬進入水 體，切斷了污染源的污染途徑，不易產生二次污染，并通過沉水植物吸收底泥中的重金屬。 然而運些方法僅強調了對底泥污染物釋放的阻擋，沒有考慮到污染物從底泥中根本的去 除，覆蓋物一般長久滯留在原地，不易移除，運大大改變了底質環(huán)境；同時，由于覆蓋層附近 溶解氧缺乏，覆蓋材料難W再生利用，去除污染物的能力隨時間而減緩。
[0004] 如何克服現有技術的不足已成為富營養(yǎng)化沉積物生態(tài)修復中亟待解決的重點難 題之一。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足而提供蓮截形可曝氣的富營養(yǎng)化沉積物 修復系統(tǒng)，本發(fā)明不僅具有長期有效去除沉積物中的有機污染物和營養(yǎng)鹽的優(yōu)點，而且具 有外形美觀、結構簡單和經濟實用的優(yōu)點，適用于普通富營養(yǎng)化表層沉積物的治理和修復。
[0006] 根據本發(fā)明所提出的蓮截形可曝氣的富營養(yǎng)化沉積物修復系統(tǒng)，它包括由=葉風 輪、保護罩、曲軸飛輪組、方向艙、連接桿、活塞、曝氣筒、單向閥組成的風能曝氣體，其特征 在于風能曝氣體與由中軸軸承、直通旋轉接頭、曝氣管組成的萬向旋轉連接曝氣體與由框 架和挺水植物組成的植物飄浮體與沉水植物、傳輸曝氣管、=通、曝氣孔、生物沸石、網袋組 成的蓮截形基質體W及由生物陶瓷環(huán)和尼龍繩組成的硝化細菌強化體由上至下依次相連， 植物漂浮體與蓮截形基質體通過牽引繩連接。其中：硝化細菌強化體中的生物陶瓷環(huán)W及 蓮截形基質體中的生物沸石先經過微生物掛膜處理；蓮截形基質體的網袋中裝有傳輸曝氣 管和生物沸石，硝化細菌強化體中的尼龍繩將裝有傳輸曝氣管和生物沸石的網袋捆扎成蓮 截形，蓮截形基質體與硝化細菌強化體縱橫交錯捆扎成網墊狀；曝氣筒與曝氣管通過直通 旋轉接頭相連，曝氣筒的底端設有與直通旋轉接頭相切合的螺紋；中軸軸承一端與曝氣筒 通過焊接相連，另一端通過螺母與不誘鋼絲與框架的毛竹固定連接；蓮截形基質體中的傳 輸曝氣管一端密封，另一端與萬向旋轉連接曝氣體的曝氣管通過=通相連，每個蓮截形基 質體中的有2根傳輸曝氣管。
[0007] 本發(fā)明實現的原理是：生物沸石物理通過吸附和離子交換等作用快速吸附沉積 物-水界面中的氨氮，并儲存起來，從而抑制沉積物氨氮釋放和削減上覆水體氨氮；然后通 過微生物的同步異養(yǎng)硝化和好氧反硝化作用W及沉水植物的同化吸收作用實現脫氮和沸 石的原位生物再生。蓮截形基質體中的生物沸石和硝化細菌強化體中的生物陶瓷環(huán)上所附 著的異養(yǎng)硝化細菌在氧氣充足的情況下，通過硝化作用將上覆水和間隙水中的氨氮轉化為 一氧化二氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮，從而使得上覆水和沉積物間隙水中的氨氮濃度降低， 促進生物沸石和生物陶瓷環(huán)中所吸附的氨氮解吸到上覆水和間隙水中，從而實現了生物沸 石和生物陶瓷環(huán)的原位生物再生；氨氮、亞硝氮和硝氮等無機氮可W作為微生物細菌和沉 水植物生長的氮源，通過生物同化作用轉化為有機氮，并隨著沉水植物的收割，實現脫氮； 另外生物沸石和生物陶瓷環(huán)上的好氧反硝化細菌在通過反硝化作用將亞硝氮、硝氮、有機 氮轉化為氮氣，實現系統(tǒng)的脫氮。本發(fā)明所述的蓮截形基質體不僅可為微生物提供安全的 掛膜生長載體，風能爆氣體與萬向旋轉連接體W及蓮截形基質體中所含的傳輸曝氣管為沉 積物-水界面提供了有足夠的溶解氧。
[000引本發(fā)明與現有技術相比其顯著優(yōu)點在于：
[0009] 一是阻止沉積物的再懸浮。由蓮截形基質體與硝化細菌強化體捆扎成覆蓋網墊的 透水性良好，不會阻礙沉積物被壓實過程中間隙水的上下流動，增加底泥的密實度，阻止底 泥的再懸浮。
[0010] 二是生物脫氮效果顯著。通過生物沸石和生物陶瓷環(huán)的吸附作用，沉積物-水界 面間的污染物被大量集中在蓮截形基質體與硝化細菌強化體中，而后通過微生物降解和水 生植物的同化吸收被生物利用，防止氮二次釋放，實現系統(tǒng)的脫氮。
[0011] =是覆蓋物可移除。系統(tǒng)有牽引繩，且覆蓋材料被設計成為一個整體，系統(tǒng)移除方 便，沉積物的物理環(huán)境改變較小，移出的生物沸石和生物陶瓷環(huán)可W通過脫污處理，循環(huán)利 用。
[0012] 四是可W實現沉積物-水界面間的富氧。傳輸曝氣管上的曝氣孔可在沉積物-水 界面形成均勻的容氧層，增強生物沸石和生物陶瓷環(huán)交換錠離子的能力，有助于發(fā)揮蓮截 形基質體與硝化細菌強化體中好氧微生物的作用，增強沉積物-水界面間污染物的去除能 力。
[0013] 本發(fā)明能為富營養(yǎng)化河湖健康的恢復提供方法，實現沉積物的凈化，具有修復效 果好、費用低、施工和維護管理方便、無二次污染等功能。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明提出的蓮截形可曝氣的富營養(yǎng)化沉積物修復系統(tǒng)的結構示意圖。
[0015] 圖2為本發(fā)明提出的蓮截形基質體與硝化細菌強化體的結構示意圖。
[0016] 圖3為本發(fā)明提出的萬向旋轉連接曝氣體結構示意圖。
[0017] 其中：1、風能曝氣體；2、萬向旋轉連接曝氣體；3、植物漂浮體；4、蓮截形基質體； 5、硝化細菌強化體；6、牽引繩；7、S葉風輪；8、保護罩；9、曲軸飛輪組；10、方向艙；11、連 接桿；12、活塞；13、曝氣筒；14、單向閥；15中軸軸承；16、直通旋轉接頭；17曝氣管；18、框 架；19、生物陶粒植物生長包；20、挺水植物；21、沉水植物；22、傳輸曝氣管；23、=通；24、 曝氣孔；25、生物沸石；26、網袋；27、生物陶瓷環(huán)；28、尼龍繩。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0019] 結合圖1，本發(fā)明提出的蓮截形可曝氣的富營養(yǎng)化沉積物修復系統(tǒng)，它由=葉風輪 7、保護罩8、曲軸飛輪組9、方向艙10、連接桿11、活塞12、曝氣筒13、單向閥14組成的風能 曝氣體1，與由中軸軸承15、直通旋轉接頭16、曝氣管17組成的萬向旋轉連接曝氣體2,與 由框架18、生物陶粒植物生長包19和挺水植物20組成的植物飄浮體3,與沉水植物21、傳 輸曝氣管22、=通23、曝氣孔24、生物沸石25、網袋26組成的蓮截形基質體4W及由生物 陶瓷環(huán)27和尼龍繩28組成的硝化細菌強化體5由上至下依次相連，植物漂浮體3與蓮截 形基質體4通過牽引繩6連接。其中：
[0020] 所述的風能曝氣體1和萬向旋轉連接曝氣體2的工作方式為：風吹動=葉風輪7， 依次由曲軸飛輪組9和連接桿11帶動曝氣筒13內的活塞12,不斷壓縮空氣曝氣富氧，曝氣 筒13底端設兩個W上的螺旋孔，螺旋孔的大小設置與直通旋轉接頭17相契合，每個螺旋孔 孔處裝有單向閥14,活塞12壓縮空氣通過單向閥14經曝氣管17和傳輸曝氣管22曝氣富 氧；在曲軸飛輪組9和連接桿11的外部設置保護罩8,該保護罩8與方向艙10固定連接，曝 氣筒13與中軸軸承15同軸焊接，直通旋轉接頭16的一端連接曝氣筒13,另一端連接曝氣 管17。萬向旋轉連接曝氣體2中的中軸軸承16和直通旋轉接頭17可W隨風向360度自由 旋轉，保證了在任何風向的情況下都可W對系統(tǒng)進行富氧；充足的氧氣可加強沉積物-水 界面間硝化作用的進行，消耗有機碳，提高沉積物-水界面間有機污染物的去除效率。
[0021] 所述的萬向旋轉連接曝氣體2通過螺母和不誘鋼絲與植物飄浮體3的框架18固 定連接，生物陶粒植物生長包19由裝有粒徑為l-2cm的生物陶粒的尼龍網袋，生物陶粒植 物生長包19上種植挺水植物20,挺水植物20可W空屯、菜、水芹菜和香根草中的一種或幾 種，生