[发明专利]深水水库污染沉积物原位吸附-过滤-生物降解修复装置

权利要求书

1.深水水库污染沉积物原位吸附-过滤-生物降解修复装置，其特征是包括固定钩、连接绳、钩环、铅丝网反应单体、外部钢筋，其中铅丝网反应单体有若干个，用钩环在水底连接，外部钢筋用连接绳连接到水库底部侧面的固定钩上；

所述铅丝网反应单体内从下往上依次为凝胶球吸附层、树脂过滤层和生物降解层；所述生物降解层是将已经挂膜的生物填料球摆放在单体内部最上层形成的，单个生物填料球的半径为10cm，生物填料球的数量可根据所需修复的水库沉积物的富营养化程度确定，摆放多层；

所述生物填料球的挂膜过程为：

1）采用附近水厂中厌氧消化池中的活性污泥作为接种污泥，在室温，氧浓度为0.1mg/L的环境中，将活性污泥与自制的厌氧培养液以1：3的体积比混合，加入生物填料球，静置24h，取出容器中部分上清液，补加等量活性污泥，再静置24h；

2）缓慢流入水库中的废水，水力停留时间为36h，每天检测进出水COD_Cr值，并观察微生物生长情况，当COD_Cr值去除率达到较高水平，且能稳定运行一周以后，表示生物填料球挂膜成功；

此时将生物填料球拿出，放在铅丝网反应单体内上层使用，其中自制的厌氧培养液为人工配制的合成废水，添加的各营养物质质量比控制在m(COD)：m(N)：m(P)=200-300：5：1。

2.根据权利要求1所述的深水水库污染沉积物原位吸附-过滤-生物降解修复装置，其特征是所述凝胶球吸附层和树脂过滤层分别用无纺布包裹，便于装置使用完后的拆卸方便，并分类回收处理；

所述凝胶球吸附层是由无纺布包裹所有凝胶球形成的，位于单体最下层，占据单体三分之一的体积，单个凝胶球的半径为8mm，具有丰富的空隙结构，可以吸附大量有机大分子污染物。

3.根据权利要求2所述的深水水库污染沉积物原位吸附-过滤-生物降解修复装置，其特征是所述凝胶球的粒径为8mm，制作过程为：将聚乙烯醇和海藻酸钠在95-100℃水浴中加热溶解，完全溶解后按照一定重量比加入活性炭粉末，并混合均匀；当冷却到室温后，滴入1% CaCl₂-饱和硼酸混合液，并不断慢速搅拌24h，然后用蒸馏水清洗3-4遍，得到凝胶球，最后将凝胶球转移到修复装置中使用，其中聚乙烯醇：海藻酸钠：活性炭的重量比为50：2：5。

4.根据权利要求2所述的深水水库污染沉积物原位吸附-过滤-生物降解修复装置，其特征是所述树脂过滤层由无纺布包裹所有零价铁吸附的大孔强酸性阳离子交换树脂形成的，位于单体中间层，单个零价铁吸附的大孔强酸性阳离子交换树脂的粒径为0.63mm-1.25mm；大孔强酸性阳离子交换树脂上的零价铁与重金属发生化学反应并形成沉淀聚集在大孔强酸性阳离子交换树脂孔道内。

5.根据权利要求4所述的深水水库污染沉积物原位吸附-过滤-生物降解修复装置，其特征是所述树脂过滤层的厚度根据所需修复的水库沉积物的重金属污染程度确定，当水库沉积物中重金属含量较高时，增厚树脂过滤层的厚度。

6.根据权利要求4所述的深水水库污染沉积物原位吸附-过滤-生物降解修复装置，其特征是所述零价铁吸附的大孔强酸性阳离子交换树脂的粒径为0.63mm-1.25mm，制作过程为：将大孔强酸性阳离子交换树脂与2mol/L的FeCl₃水溶液混合，室温下震荡4h，滤出，用蒸馏水洗涤，再用无氧水配制的质量分数为3%的NaBH₄溶液还原洗涤过的树脂15分钟，滤出，装入铅丝网反应单体使用。

7.根据权利要求1所述的深水水库污染沉积物原位吸附-过滤-生物降解修复装置，其特征是所述外部钢筋作为铅丝网反应单体的骨架，采用Φ10钢筋；铅丝网作为铅丝网反应单体的六个面，其表面设置为可开启式，方便定期更换箱内填料，铅丝网的孔径为10mm，为安装方便、适应不同水库底部地形，铅丝网反应单体框架的尺寸根据实际情况进行调整。

8.根据权利要求1所述的深水水库污染沉积物原位吸附-过滤-生物降解修复装置，其特征在于所述 的装置在深水水库底部布设，进行原位修复时：

（1）在沉积物中的污染物向上释放时，先通过凝胶球吸附层，吸附可溶性有机大分子污染物，凝胶球吸附层具有良好的渗透性，而且内部具有丰富的孔隙结构，使有机大分子污染物容易进入球体内部，并聚集在球体内部；

（2）当一些未被吸附凝胶球吸附的污染物继续向上释放时，树脂过滤层对重金属和有毒物质进行过滤，零价铁负载的大孔强酸性阳离子交换树脂上的磺酸基团将对污染物产生静电吸引，使之富集在树脂孔道内，然后污染物和负载在树脂上的零价铁发生化学反应，使污染物被还原，并形成沉淀积聚在树脂孔道内；树脂上负载的零价铁越多，对污染物的吸附速度也越快，效率越高；

（3）未被树脂过滤的一些含氮、磷的营养物质进一步向上释放时，生物降解层中的生物填料球上负载的厌氧菌将对含氮、磷的化合物进行降解，达到脱氮除磷的效果；

（4）污染物经过铅丝网反应单体的作用得到较大程度的去除，达到净化沉积物和澄清水质的目的；当在水库底部运行3个月时，去污效果明显减弱，此时将整个装置打捞上来拆除；对大孔强酸性阳离子交换树脂进行解吸，并再次负载零价铁；对凝胶球进行清洗，凝胶球循环使用6次；对生物填料球清洗，并重新挂膜，将这些经过二次处理的材料重新装入铅丝网反应单体，可重复使用。