一种清除河道底泥中重金属和多环芳烃的装置的制造方法_4

文档序号:9965264阅读:来源:国知局
海泡石和活性炭,混合均匀,高温变性处理后,Ηβ酸性沸石和CaO/NaY碱性沸石与固体吸附材料的质量比控制在1:1?2.5:4.0,对电解液pH的控制和底泥中重金属离子的吸附具有良好的效果;高岭石、钙基凹凸棒、钙基海泡石和活性炭的质量份数依次分别为:20?25份、25?30份、20?25份、25?30份。四种物质混合使用,根据它们对不同重金属离子的吸附作用效果的不同,最大化的吸附重金属离子,pH在6.1?6.9的弱酸性条件下,高温变性处理后,高岭石对Cu'Zn2+和Pb 2+的吸附效果较强,对其它金属离子的吸附作用较弱;钙基凹凸棒对Cu2+、As2+和Cd2+的吸附效果较强,对其它金属离子的吸附作用较弱;钙基海泡石对Ni 2+和As2+的吸附效果较强,对其它金属离子的吸附作用较弱;活性炭对Cr、Hg' Mn' Pb2+的吸附效果较强,对其它金属离子的吸附作用较弱。CaO/NaY碱性沸石和H β酸性沸石的粒径均为300?400目;对于平衡溶液中PH有着积极的作用;固体吸附材料包括高岭石、钙基凹凸棒、钙基海泡石和活性炭,粒径均为200?300目,均匀混合加工处理,有利于更好地与污染物重金属离子接触,提高对重金属离子的吸附率。
[0062]所述的阳极区2与所述的底泥区7之间设有物质交换膜16,所述的底泥区7与所述的阴极区I之间也设有物质交换膜16,一根管道的一端从底泥区7底部中间位置处,竖直向上插入到底泥区7内中的顶部,这根管道的另一端与所述的蠕动栗13的出口连通,与蠕动栗13的入口连通的管道的另一端从电解液杯III141的顶部伸入到电解液杯III141的底部。所述的蠕动栗13的出口与所述的底泥区7底部中间位置处连通的管道上设有底端阀门11112。用于控制蠕动栗13向底泥区7的顶部栗入电解液,保证生物活性表面剂能与底泥充分接触,提高污染物的解吸附能力。
[0063]所述的底泥区7被平均划分为阴极采样区、中间采样区和阳极采样区三个区域,从左到右依次为阴极采样区、中间采样区和阳极采样区,三个区域之间无分离设置,重金属和多环芳烃物质在三个区域之间能够自由移动,所述的阴极采样区的顶部上设有阴极采样口 4,所述的中间采样区的顶部上设有中间采样口 5,所述的阳极采样区的顶部上设有阳极采样口 6。实验前后分别从三个采样口采取样品,对比检测分析不同区室重金属离子和多环芳烃的去除率。
[0064]—种清除河道底泥中重金属和多环芳烃的方法,其步骤为:
[0065]A、搭建以上所述的一种清除河道底泥中重金属和多环芳烃的装置,确保所有阀门处于关闭状态;
[0066]B、采集被多环芳烃和重金属污染的河道底泥,底泥15的含水率在70%?80%之间,平铺于电解装置中底泥区7内;
[0067]C、分别从阴极采样口 4、中间采样口 5和阳极采样口 6采取底泥15,通过实验方法测出原始底泥中重金属离子和PAHs污染物含量;
[0068]D、将电解质溶液分别加入电解液杯117、电解液杯1114和电解液杯III141内;
[0069]E、先打开上端阀门18、上端阀门1110、底端阀门19、底端阀门IIll和底端阀门III12 ;
[0070]F、再打开蠕动栗13,控制电解质溶液的流速为600mL/h?800mL/h ;控制生物燃料电池的电压梯度为I?2V/cm ;
[0071]通过检流计的读数大小以及稳定性,能够判断生物燃料电池的电压强度大小以及电压的稳定性,修复过程中,控制生物燃料电池I?2V/cm,满足电动修复过程中对电压需求的同时,还能够对重金属离子和多环芳烃污染物的移动速率起到良好的控制作用,以便于将生物表面活性剂和强化电动法相结合去除河道底泥中的重金属和多环芳烃污染物。通过底端阀门19,蠕动栗13将电解液杯1114中的电解液栗入阴极区I内,通过底端阀门1111,蠕动栗13将电解液杯1114中的电解液栗入阳极区2内,通过底端阀门11112,蠕动栗13将电解液杯III141中的电解液栗入底泥区7的顶部;当电解装置中充满了电解液后,阴极区I内的电解液通过设置有上端阀门18的管道流入到电解液杯117内,电解液杯117内的电解液,再流入电解液杯Π14中,通过底端阀门19,蠕动栗13将电解液杯1114中的电解液栗入阴极区I内,完成电解液的一次循环流动;阳极区2内的电解液通过设置有上端阀门IIlO的管道流入到电解液杯117内,电解液杯117内的电解液,再流入电解液杯II14中,通过底端阀门1111,蠕动栗13将电解液杯1114中的电解液栗入阳极区2内,完成电解液的另一次循环流动。根据连通器原理,电解液在电解装置内下进上出,形成循环电解液,有利于维持溶液中PH的稳定,不会产生二次污染;
[0072]由于生物表面活性剂和电动法的联合作用,通过检流计控制生物燃料电池的电压梯度,以控制重金属离子和多环芳烃污染物的移动速率,在外电流的作用下,使底泥区7内底泥中的重金属离子和PAHs污染物发生迀移,然后透过物质交换膜16分别进入电解装置的阴极区I和阳极区2内,重金属离子污染物被阴极区I和阳极区2内的固体吸附材料所吸附;生物表面活性剂降低污染物与底泥之间的表面张力,增加其解吸附能力,从而增加其在液相中浓度,加快了污染物的移动速率,进而提高了其降解率及其降解速率。
[0073]G、经过生物表面活性剂和强化电动法联合修复7-10天后,再分别从阴极采样口4、中间采样口 5和阳极采样口 6采取修复后的底泥15,通过实验方法测出修复后的河道底泥中重金属离子和PAHs污染物含量;生物表面活性剂和强化电动法联合修复7-10天,在该时间范围内既能够满足最大限度的去除污染物,同时还能够提高装置使用效率。
[0074]H、将步骤C和G中测得的重金属离子和PAHs污染物含量数据进行对比分析,计算出重金属离子和PAHs污染物的去除率,实验完成后,先关闭蠕动栗13,再关闭所有阀门,将去除重金属离子和PAHs污染物后的底泥15重新回填到别处再利用。
[0075]本实用新型对修复原位河道底泥中重金属和多环芳烃的方法的研究具指导作用,这种有效的转化、去除底泥中重金属离子和多环芳烃的方法对于修复大面积整体河道底泥,及水体污染的治理具有重要的意义。
[0076]实施例2:
[0077]针对安徽某河道的底泥中重金属和PAHs污染物的含量较高,为去除其中的污染物,提出了一种清除河道底泥中重金属和多环芳烃的装置,本实施例的装置结构及其方法同实施例1,其中,生物表面活性剂选择使用鼠李糖脂,鼠李糖脂的浓度为250mg/L,生物表面活性剂还能够选择鼠李糖脂与槐糖脂、皂角苷和枯草菌中的任意一种或几种的组合使用;所述的电解质溶液的PH值控制为6.1,电解质溶液在蠕动栗13的带动下的流速为600mL/h ;将生活、生产所产生的垃圾,即菜叶、蛋壳、果皮和稻杆破碎,混合处理后与麦麸、米糠、碎稻壳和细菌培养料,依次按照100:3:3:100:35的质量比混合均匀,将混合物的含水量调至50%,调整pH至6.7,自然发酵,得到中度熟化的堆肥产物填充到所述的堆肥层22内;Ηβ酸性沸石和CaO/NaY碱性沸石与经过高温变性处理后的固体吸附材料的质量比控制在1:2.5:4.0 ;高岭石、钙基凹凸棒、钙基海泡石和活性炭的质量份数依次分别为:20份、25份、20份、25份;CaO/NaY碱性沸石和H β酸性沸石,粒径均为300目;固体吸附材料包括高岭石、钙基凹凸棒、钙基海泡石和活性炭,粒径均为200目;底泥15含水率为70% ;控制生物燃料电池的电压梯度为lV/cm,其它部分同实施例1。经过生物表面活性剂和强化电动法联合修复7天后,阴极采样区、中间采样区和阳极采样区内的重金属离子的去除率分别为:65%、70%、67% ;和阴极采样区、中间采样区和阳极采样区内的多环芳烃的去除率分别为78%、83%、76%。与现有技术中去除重金属离子和多环芳烃的方法相比,本实用新型提高了重金属离子和多环芳烃的去除率。
[0078]实施例3:
[0079]针对湖北某河道的底泥中重金属和PAHs污染物的含量较高,为去除其中的污染物,提出了一种清除河道底泥中重金属和多环芳烃的装置,本实施例的装置结构及其方法同实施例1,其中,生物表面活性剂选择使用槐糖脂,槐糖脂的浓度为300mg/L,生物表面活性剂还能够选择槐糖脂与鼠李糖脂、皂角苷和枯草菌中的任意一种或几种的组合使用;所述的电解质溶液的PH值控制为6.5,电解质溶液在蠕动栗13的带动下的流速为700mL/h ;将生活、生产所产生的垃圾,即菜叶、蛋壳、果皮和秸杆破碎,混合处理后与麦麸、米糠、碎稻壳和细菌培养料,依次按照105:3.5:3.5:105:37.5的质量比混合均匀,将混合物的含水量调至55%,调整pH至7,自然发酵,得到中度熟化的堆肥产物填充到所述的堆肥层22内;Ηβ酸性沸石和CaO/NaY碱性沸石与经过高温变性处理后的固体吸附材料的质量比控制在1:1.75:4.0 ;高岭石、钙基凹凸棒、钙基海泡石和活性炭的质量份数依次分别为:22.5份、37.5份、22.5份、27.5份;CaO/NaY碱性沸石和H β酸性沸石,粒径均为350目;固体吸附材料包括高岭石、钙基凹凸棒、钙基海泡石和活性炭,粒径均为250目;底泥15含水率为75%;控制生物燃料电池的电压梯度为1
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