一种水体底泥原位电动处理装置及处理方法

文档序号:25543807发布日期:2021-06-18 20:41阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种水体底泥原位电动处理装置,其特征在于,所述的水体底泥原位电动处理装置为船体结构,包括浮力舱(1)、设备舱(2)、操作舱(3),以及支撑杆(4)、发电系统(5)、操作移动平板(6)、直流电源(7)、阳极电解器(8)、阴极电解器(9)、锚杆(10)、隔水幕布(11)、水泵和水管;

所述浮力舱(1)位于船体结构两端的底部,为船体结构提供浮力,浮力舱(1)为密封式结构;

所述设备舱(2)位于船体结构的两端,且处于浮力舱(1)的上部,设备舱(2)中放置使用的部分装置设备;

所述操作舱(3)位于船体结构的中部,为镂空结构;

所述支撑杆(4)为圆柱体结构,垂直安装在浮力舱(1)的侧壁上;

所述发电系统(5)包括固定装置(5-1)、风力发电装置(5-2)、光伏发电装置(5-3)和变压箱(5-4);所述固定装置(5-1)安置在支撑杆(4)的上方;风力发电装置(5-2)、变压箱(5-4)和光伏发电装置(5-3)依次排列在固定装置(5-1)上,风力发电装置(5-2)和光伏发电装置(5-3)的电线并联到变压箱(5-4),变压箱(5-4)内装有控制器、逆变器和蓄电池,经过控制器和逆变器作用,风力发电装置(5-2)和光伏发电装置(5-3)的电力为蓄电池充电;蓄电池通过电缆与水体底泥原位电动处理装置的用电设备连接;

所述操作移动平板(6)呈十字形平铺在操作舱(3)的上部,操作移动平板(6)的两端搭设在操作舱(3)的舱壁上,操作移动平板(6)提供操作平台;

所述直流电源(7)连接蓄电池;

所述阳极电解器(8)分为三部分,中上部为多段不锈钢柱叠摞组成的阳极圆柱形伸缩杆(8-1),下端为圆柱形阳极电解插筒(8-2),底端为阳极圆锥形固定插头(8-3);

所述阳极圆柱形伸缩杆(8-1)的不锈钢柱之间通过连接螺栓(8-4)连接;每段不锈钢柱内均设有连接螺栓(8-4),所述连接螺栓(8-4)一端具有外螺纹、另一端设有内螺纹;所述阳极圆柱形伸缩杆(8-1)最下端底部有沿伸缩杆周向均匀布置的圆形孔洞,孔洞内侧焊有若干螺帽;

所述圆柱形阳极电解插筒(8-2)与阳极圆柱形伸缩杆(8-1)为同心圆布置;圆柱形阳极电解插筒(8-2)直径为阳极圆柱形伸缩杆(8-1)直径的2~4倍;圆柱形阳极电解插筒(8-2)外壁上有沿筒壁方向向上延伸的阳极不锈钢环形插片(8-5),阳极不锈钢环形插片(8-5)上有与阳极圆柱形伸缩杆(8-1)孔洞相对应的孔洞,两者通过螺丝链接,便于拆卸;圆柱形阳极电解插筒(8-2)中心处安置有圆柱形的阳极(8-6),阳极(8-6)采用石墨材料制成,阳极(8-6)连接直流电源(7)的正极;圆柱形阳极电解插筒(8-2)外壁上设有若干菱形镂空结构,便于电解反应;

所述阳极电解器(8)最下端为阳极圆锥形固定插头(8-3),阳极圆锥形固定插头(8-3)便于把阳极电解器(8)插入底泥中;

所述阳极电解器(8)设有4个;

所述阴极电解器(9)分为三部分,中上部为多段不锈钢柱叠摞组成的阴极圆柱形伸缩杆(9-1),下端为圆柱形阴极电解插筒(9-2),底为阴极圆锥形固定插头(9-3);

所述阴极圆柱形伸缩杆(9-1)的不锈钢柱之间通过连接螺栓(8-4)连接;每段不锈钢柱内均设有连接螺栓(8-4),所述连接螺栓(8-4)一端具有外螺纹、另一端设有内螺纹;所述阴极圆柱形伸缩杆(9-1)最下端底部有沿伸缩杆周向均匀布置的圆形孔洞,孔洞内侧焊有若干螺帽;

所述圆柱形阴极电解插筒(9-2)与阴极圆柱形伸缩杆(9-1)为同心圆布置;圆柱形阴极电解插筒(9-2)直径为阴极圆柱形伸缩杆(9-1)直径的2~4倍;圆柱形阴极电解插筒(9-2)有阴极电解内筒(9-4)和阴极电解外筒(9-5);阴极电解内筒(9-4)有沿筒壁方向向上延伸的阴极不锈钢环形插片(9-7),阴极不锈钢环形插片(9-7)上有与阴极圆柱形伸缩杆(9-1)孔洞相对应的孔洞,两者通过螺丝链接,便于拆卸;阴极电解内筒(9-4)中心处安置有石墨或不锈钢材料制成的圆柱形的阴极(9-6),阴极(9-6)连接直流电源(7)的负极;阴极电解外筒(9-5)的内壁内衬有无纺棉布,将改性吸附碳填充在无纺棉布围成的圆柱形空间内;阴极电解外筒(9-5)与阴极电解内筒(9-4)为密闭结构,阴极电解内筒(9-4)和阴极电解外筒(9-5)筒壁上设有若干菱形镂空结构,便于电解反应;阴极电解外筒(9-5)外壁上设有可开闭的环形推拉门(9-8),便于安置和清理改性吸附碳;

所述阴极电解器(9)最下端为阴极圆锥形固定插头(9-3),阴极圆锥形固定插头(9-3)便于把阴极电解器插入底泥中;

所述阴极电解器(9)设有1个;

所述锚杆(10)设在设备舱(2)的四个角落,共有四根,每根锚杆(10)由不锈钢柱(10-1)和四棱锥(10-2)两部分组成,所述不锈钢柱(10-1)为4~6段结构组成,每段结构设有连接螺栓(8-4),所述连接螺栓(8-4)一端具有外螺纹、另一端开有内螺纹;最下端的结构相邻两侧面分别焊有三个挂环(6-1);不锈钢柱下方焊接有四棱锥(10-2),四棱锥(10-2)结构便于把锚杆(10)插入底泥中;

所述隔水幕布(11)绕着锚杆(10)围成封闭状四面体形,隔水幕布(11)中内置有由上至下层层分布的钢圈(11-1),层与层之间的钢圈(11-1)通过细钢丝(11-2)连接,位于隔水幕布(11)最上部的钢圈上焊接有多个挂钩(11-3),每个挂钩(11-3)分别挂在操作舱(3)四周的舱壁上;隔水幕布(11)最下部的钢圈(11-1)上焊接有多个挂钩(11-3),每个挂钩(11-3)分别挂入锚杆(10)上设置的挂环(6-1)上;

所述水泵安装在设备舱(2)内,水管与水泵相连,水泵工作时通过水管,将锚杆(10)和隔水幕布(11)围绕的四面体空间里的水抽干。

2.根据权利要求1所述的一种水体底泥原位电动处理装置,其特征在于,所述改性吸附碳的制作过程为:

(1)将小麦秆洗净干燥、粉碎、经50~100目过筛后,浸入质量浓度为2~10%的氢氧化钠水溶液中反应80~100分钟,小麦秆与氢氧化钠水溶液固液比为10~80g/ml;

(2)在步骤(1)反应物中加入质量浓度为90~95%的环氧氯丙烷水溶液,小麦秆与环氧氯丙烷水溶液的固液比为10~80g/ml,反应18~24小时后,抽滤,得1号固体样品;

(3)将1号固体样品浸入质量浓度为10~15%的氢氧化钾水溶液,再加入质量浓度为85~95%的二硫化碳水溶液,1号固体样品与氢氧化钾水溶液、二硫化碳水溶液的固液比均为10~80g/ml,辅以微波处理,反应40~60分钟后,抽滤,得2号固体样品;

(4)将2号固体样品浸入质量浓度为10~15%的硫酸镁水溶液,2号固体样品与硫酸镁水溶液的固液比为10~80g/ml,继续反应15分钟,抽滤,用硫酸镁和乙醇的混合液作为洗涤液洗涤至ph7.0~7.5,其中硫酸镁的质量浓度为5%,乙醇的纯度为95~100v/v%,得3号固体样品;

(5)将3号固体样品在40~70℃烘干,即得到改性吸附碳。

3.根据权利要求1所述的一种水体底泥原位电动处理装置,其特征在于,所述的支撑杆(4)的长度为1.5~2m,直径为5~20cm。

4.根据权利要求1所述的一种水体底泥原位电动处理装置,其特征在于,所述支撑杆(4)采用硬塑料、金属、木料或竹竿制成;所述固定装置(5-1)由金属制成;所述操作移动平板(6)采用木板、钢板或硬塑料板制成;所述阳极电解器(8)、阴极电解器(9)均用不锈钢材料制成;所述隔水幕布(11)由防水胶布材质制成。

5.根据权利要求1所述的一种水体底泥原位电动处理装置,其特征在于,所述直流电源(7)为恒压式直流电源,电场强度设定为3v/cm。

6.根据权利要求1所述的一种水体底泥原位电动处理装置,其特征在于,,所述阳极圆柱形伸缩杆(8-1)、阴极圆柱形伸缩杆(9-1)的不锈钢柱均为4-6段。

7.根据权利要求1所述的一种水体底泥原位电动处理装置,其特征在于,进一步地,所述不锈钢柱(10-1)外径为5~20cm。

8.采用权利要求1-7任一所述的一种水体底泥原位电动处理装置的处理方法,其特征在于,具体步骤如下:

①水体底泥原位电动处理装置抛锚停留在待处理位置;

②将锚杆(10)沿操作舱四周的舱壁垂直插入河流底泥中,隔水幕布(11)在锚杆(10)的带动落下,围绕锚杆(10)形成密闭四面体形;

③把操作移动平板(6)搭设在操作舱(3)的舱壁上,提供操作空间,水泵将隔水幕布(11)围成的四面体内的水抽干;

④将阳极电解器(8)和阴极电解器(9)垂直插入底泥中,4个阳极电解器(8)组成长方形,阴极电解器(9)位于长方形中心处;

⑤接通直流电源(7),直流电源(7)的电压梯度设定为3v/cm,在电场力的作用下,底泥中的重金属以电迁移的形式进行运动,带正电荷的重金属离子往阴极电解器(9)移动;

⑥通电修复一段时间后,断电,进行间歇通电操作,每次间断通电时间距上一次通电时间间隔4h;

⑦阴极电解器(9)中的改性吸附碳对迁移过来的重金属离子进行吸附,修复结束后拔出阴极电解器(9),更换改性吸附碳,土壤和地下水中的重金属被去除;

⑧当底泥修复处理完毕之后,把锚杆(10)和隔水幕布(11)升起,放置在设备舱(2)内。


技术总结
一种水体底泥原位电动处理装置及处理方法,属于水环境治理技术流域。本发明的原位电动修复技术,采用间歇通电技术可以缩短通电时间、降低能耗。多边形阳极的布置结构与单个阴极形成均匀电场。利用改性吸附碳的高效吸附作用去除地下水中的重金属,投资少,运行管理方便,能有效避免二次污染。本发明对水体底泥进行原位电动修复,对操作环境的要求较低,能取得较高的经济效益和生态效益。

技术研发人员:季伟伟;万玉山
受保护的技术使用者:常州大学
技术研发日:2021.03.30
技术公布日:2021.06.18
当前第2页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1