[发明专利]一种可移植与模块化应用的湖湾污染修复装置及其应用

说明书

本发明公开一种可移植与模块化应用的湖湾污染修复装置，包括若干含阴极和水生植物控根系统的修复模块，水生植物控根系统包括外壳、阳极、控根板和基质，阴极漂浮于上覆水体，外壳为上下开口的筒状，其内由上至下依次为基质、控根板和阳极，水生植物定植于基质中，外壳上设置有气孔，控根板为配合外壳内径的网状板。植物根系在控根板的作用下可以深入到污染沉积物中，同时携带着基质中的具有导电特性的活性炭灵活地分散到污染沉积物中，增强沉积物内部的导电特性，提高系统生物电流修复性能。在控根板的作用下形成独立的、有机的具有强修复性能的单体，这些单体通过并联方式在沉积物内部形成导电网络，强化湖湾复合污染的生物电流修复性能。

技术领域

本发明属于水环境生态修复技术领域，具体涉及一种强化修复湖湾复合污染的生物-生态集成的装置及方法，特别涉及一种可移植与模块化应用的利用生物电流强化进行湖湾复合污染修复的装置及方法。

背景技术

目前对水体沉积物中复合污染的控制，主要采用疏浚、原位覆盖以及强化生物修复方式。疏浚虽见效快，但成本高，且存在对污染底泥后续异地处置等二次污染问题。原位覆盖是指投放惰性或活性材料覆盖于污染底泥表面，能快速控制污染，但是存在底泥污染物随环境条件变化向水体释放的风险。而采用铁氧化物、硝酸盐等电子受体强化生物修复的成本虽低，但投加无机盐会对水生态系统带来负面的影响。目前，利用生物电流强化修复水体中污染物的技术与工艺主要为：微生物电化学工艺和植物-微生物燃料电池耦合工艺。植物-微生物燃料电池耦合工艺作为一种新型、高效的污染物原位生物修复技术与工艺具有广阔的应用前景。然而，现有的植物-微生物燃料电池耦合工艺在原位应用中存在以下缺陷：（1）对于具有双室结构的微生物电化学工艺或者耦合工艺，需要采用昂贵质子交换膜作为隔膜，不具备实用价值和现场规模化应用；（2）对于空气阴极单室微生物电化学工艺或者生物阴极微生物电化学工艺，其与植物修复技术相结合的报道比较缺乏；然而，与生态浮床进行耦合同样存在修复效果有限、植物类型单一，且无法对深层污染底泥进行有效生物修复的缺点；（3）已有的工艺结构存在可移植性差、难以在湖湾现场进行规模化应用等缺点。

发明内容

针对现有技术存在缺陷或者不足，本发明的目的在于提供一种可移植的、可规模化、模块化应用的植物-微生物燃料电池装置且利用生物电流强化修复湖湾复合污染的方法，该生物-生态集成装置能够强化修复湖湾复合污染，解决现有的植物-微生物燃料电池装置无法高效修复污染底泥、无法移植且无法规模化应用于湖湾现场的问题。

为实现上述目的，本发明具体通过以下技术方案来实现：

一种可移植与模块化应用的湖湾污染修复装置，包括若干修复模块，

所述修复模块包括阴极和至少部分设置于沉积物中的水生植物控根系统，

所述水生植物控根系统包括外壳、阳极、控根板和基质，所述阴极与所述阳极之间通过外电路连接，所述阴极漂浮于上覆水体，所述外壳为上下开口的筒状，所述外壳内由上至下依次为所述基质、所述控根板和所述阳极，水生植物定植于所述基质中，所述外壳上设置有气孔，所述控根板为配合所述外壳内径的网状板，所述控根板以下设置于沉积物中。

进一步的，所述的外壳为圆筒状，其直径优选为30 cm。

进一步的，所述外壳的表面具有凹部和凸部，所述凹部和凸部相间排列呈波纹状，所述凸部的顶端设置所述气孔，气孔数量优选为190个。该结构有助于水生植物根系的增根、控根作用以及规模化移植。

进一步的，所述的阳极为碳毡或石墨毡，厚度优选为2~3mm，高度优选为8cm。

进一步的，所述阳极环绕于所述水生植物控根系统的底部。

进一步的，所述的阴极为碳毡或石墨毡，厚度优选为2~3mm，长度优选为86cm，宽度优选为8cm。

进一步的，所述阴极利用浮杆漂浮于水面。