一种黑臭水体修复治理的生态浮岛的制作方法

本实用新型属于水处理技术领域，具体涉及一种黑臭水体修复治理的生态浮岛。

背景技术：

近年来，随着我国城市化与工业化进程的飞速发展，由于水污染控制与治理措施的滞后，或者能力有限或者水平较低，一些城市水体尤其是中小城市水体，直接成为工业、农业及生活污水的主要排放通道与场所，导致城市水体大面积污染，引起水体富营养化，最终形成水体黑臭，对城市生态人文景观造成严重不利影响，越来越引起人们的关注。

目前采用的黑臭水体治理修复技术主要有截污、底泥清淤、曝气充氧、化学加药、调水稀释、改变流态、水生动植物生态修复等手段，能够取得一定的处理效果，但是存在立足点零散而导致的处理效果不佳、工程量大、能耗高、费用贵、可能造成二次污染等缺陷，亟待开发一种新技术以提高修复治理效果。

中国专利200810120129.0提供了一种生态浮岛及其建造方法，其更偏向于生物方法进行的水处理，因而对水体污染的接纳程度有限。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，改善传统方法在黑臭水体修复治理中对COD、氨氮、磷、重金属去除效率不高；对水体溶解氧、氧化还原电位、透明度和气味指标改善程度不大；工程量大、能耗高、费用贵、可能造成二次污染等现状，本实用新型提供了一种黑臭水体修复治理的生态浮岛，从点源、面源污染治理着手，配合内源污染治理工艺，形成立体效应，以消除水体富营养化导致的黑臭现象。

一种黑臭水体修复治理的生态浮岛，包括承托载体，在所述承托载体内设置有土壤层，在所述土壤层内填充有多功能纳米复合材料颗粒，或者，在所述土壤层内埋置有多功能纳米材料复合层。

进一步的，所述土壤层设置有穿过所述土壤层的供植物根系穿过的通道。

具体的，所述多功能纳米复合材料颗粒的粒径为15～25mm，所述多功能纳米复合材料颗粒的填充率为50～75％。

具体的，所述多功能纳米复合材料颗粒包括以下重量份的各组分：4～6份的除COD材料，8～12份的除重金属材料，30～40份的除氨氮材料，40～60份的精度除磷纳米材料。将各组分的原料混合、造粒，即得到多功能纳米复合材料颗粒。

具体的，所述多功能纳米材料复合层从上到下依次包括：1～2cm的除COD材料层、3～4cm的除重金属材料层、7～14cm的除氨氮材料层以及10～20cm的精度除磷纳米材料层。

进一步的，在所述土壤层的上方设置有植物生长区域。

进一步的，在所述土壤层的上方设置有昆虫活动区域。

进一步的，在所述土壤层的上方设置有两栖动物活动区域。

进一步的，在所述土壤层的下方设置有水生动物活动区域。

在上述技术方案中：

精度除磷纳米颗粒可通过现有技术获得，也可以通过下述方法制备得到。优选的，通过下述方法制备得到：

1)将20～50份的蒙脱石、30～60份的膨润土和10～30份的活性白土投入到高速混料机中混合，得到干混料。

优选的，蒙脱石的细度在5微米以下，纯度在98％以上；膨润土的细度在10微米以下，纯度在95％以上；活性白土的细度在8微米以下，纯度在95％以上。

2)将18～22％的醋酸钙溶液与步骤1)得到的干混料按照0.2～0.4：1的质量比进行湿混，湿混后练泥，得到泥块。

具体的，练泥时间为20～30分钟。

3)将步骤2)得到的泥块挤出成型成颗粒。

优选的，颗粒的粒径为3～10毫米。

4)将步骤3)得到的颗粒在干燥窑中烘干，得到干燥成型品。

优选的，干燥成型品的含水率低于8％。

5)将步骤4)得到的干燥成型品经过0.5～1.5小时升温至烧成温度700～850℃烧制0.5～1.5小时，得到精度除磷纳米颗粒材料。

所述除COD材料可由现有技术提供，优选的，所述除COD材料选自由格丰环保科技有限公司生产所提供的SAMMNS-CT03纳米陶瓷材料、SAMMNS-CT06纳米陶瓷材料或SAMMNS-CT016纳米陶瓷材料中的任意一种。

所述除重金属材料可由现有技术提供，优选的，所述除重金属材料选自由格丰环保科技有限公司生产所提供的SAMMNS-MSX01-P200、SAMMNS-MSX02-P200或SAMMNS-MSX03-P200中的任意一种。

所述除氨氮材料可由现有技术提供，优选的，所述除氨氮材料为格丰环保科技有限公司生产所提供的SAMMNS-NH1陶瓷纳米材料。

本实用新型所提供的黑臭水体修复治理的生态浮岛主要针对较大面积黑臭水体进行原位强化修复。黑臭水体往往是一个流域面的整体污染，因此如何针对广阔区域的污染同步进行治理，是个难题。采用生态浮岛，均匀分布在黑臭水体当中，相当于多个独立生态链环境，有着丰富的微生物、植物、水生动物、昆虫和两栖动物栖息，充分发挥循环生态链的作用进行水体修复治理。多功能纳米材料与土壤基质有机结合，发挥污染因子吸附、生物附着等功效，为该生态链的高效作用奠定了强有力的基础。

总体上，本实用新型具有如下优点：

1、不同于传统基材，具有很高的机械强度，很好的耐酸碱腐蚀性，适应各种污染水质，使用寿命长；

2、从点源、面源立体着手；原位修复与异位治理灵活使用，全方位解决水体黑臭问题；

3、无需换水加药，大大减少工程量与费用花销；

4、在治理水体黑臭的同时生态护坡可以形成优美的景观，创造人文景观效益。

本实用新型所提供的黑臭水体修复治理的生态浮岛，将纳米材料的物理化学作用、微生物、动植物的生态作用、土壤与基材的物理作用有机结合，用于黑臭水体修复治理，COD去除率≥88％，SS去除率≥75％，重金属去除率≥90％，磷和氮的去除率在90％以上，经过处理后的水中污染因子得到大幅削减去除，能够有效配合其他黑臭水体治理手段，发挥高效协同作用。

附图说明

图1是本实用新型所提供的黑臭水体修复治理的生态浮岛的结构图。

附图1中，各标号所代表的结构列表如下：

1、承托载体，2、土壤层，4、通道，5、植物生长区域，6、水生动物活动区域，7、昆虫活动区域，8、两栖动物活动区域。

具体实施方式

以下对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

在一个具体实施方式中，如图1所示，一种黑臭水体修复治理的生态浮岛，包括承托载体1，在承托载体1内设置有土壤层2。土壤层2设置有穿过土壤层2的供植物根系穿过的通道4。

在土壤层2的上方设置有植物生长区域5、昆虫活动区域7和两栖动物活动区域8。在土壤层2的下方设置有水生动物活动区域6。

实施例1

在土壤层内填充多功能纳米复合材料颗粒，其材料设置如下：

多功能纳米复合材料颗粒的粒径为20mm，填充率为65％；

多功能纳米复合材料颗粒包括以下重量份的各组分：5份的除COD材料，10份的除重金属材料，35份的除氨氮材料层，50份的精度除磷纳米材料；

精度除磷纳米材料有下述方法制备得到：

1)将35份的蒙脱石、45份的膨润土和20份的活性白土投入到高速混料机中混合，得到干混料，其中，蒙脱石的细度在5微米以下，纯度在98％以上；膨润土的细度在10微米以下，纯度在95％以上；活性白土的细度在8微米以下，纯度在95％以上；

2)将20％的醋酸钙溶液与步骤1)得到的干混料按照0.3：1的质量比进行湿混，湿混后练泥，练泥时间为25分钟，得到泥块；

3)将步骤2)得到的泥块挤出成型成颗粒，颗粒的粒径为8毫米；

4)将步骤3)得到的颗粒在干燥窑中烘干，得到含水率低于8％的干燥成型品；

5)将步骤4)得到的干燥成型品经过1小时升温至烧成温度775℃烧制1小时，得到精度除磷纳米材料；

除COD材料为SAMMNS-CT016纳米陶瓷材料；

除重金属材料为SAMMNS-MSX02-P200；

除氨氮材料为SAMMNS-NH1陶瓷纳米材料。

实验设置：

1m²生态浮岛中试。

实验数据：

试验在某黑臭河到水流平稳的角落进行静态试验。根据分析，该河水COD≤80mg/L、Cr³⁺≤0.8mg/L、氨氮≤18mg/L、总磷≤2.8mg/L、SS≤110mg/L，污染较为严重。

实验结果：

经过8月份整月的运行，获取生态浮岛周边10平米的水质数据，综合得出，经过生态浮岛净化处理的水质，COD≤10mg/L、Cr³⁺≤0.08mg/L、氨氮≤1.5mg/L、总磷≤0.25mg/L、SS≤25mg/L，取得了理想效果，对于较大流域黑臭水体的原位净化有较大帮助，能够有效配合其他治理措施发挥高效协同作用。

实施例2

在土壤层内埋置多功能纳米材料复合层，复合层从上到下依次包括：2cm的除COD材料层、3cm的除重金属材料层、10cm的除氨氮材料层以及15cm的精度除磷纳米材料层，各层的材料设置同实施例1。本次1m²生态浮岛中试装置，选取水流较为活跃的河道作为静态试验的参照对比试验。根据实验结果显示，针对COD、Cr³⁺、氨氮、总磷与SS的去除效率与静态试验结果极为相似，证明在水体流动条件下，该生态浮岛同样可以获得理想的处理效果。

应用例

项目：安徽省芜湖市三山区某黑臭河道治理工程。

项目数据：经过分析，该黑臭水体COD≤95mg/L、Cr³⁺≤2.3mg/L、氨氮≤20mg/L、总磷≤5.4mg/L、SS≤120mg/L。

项目分析：该水体流域较广，河流长度达到3km，河面平均宽度10m，沿着水流方向，按照合适的间距均布生态浮岛，根据3-11月份获取的平均数据，生态浮岛周边水体COD≤12mg/L、Cr³⁺≤0.2mg/L、氨氮≤2mg/L、总磷≤0.5mg/L、SS≤30mg/L，有效配合其他黑臭水体治理工艺协同高效发挥作用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。