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
【技术领域】
[0001]本实用新型属于环境保护中的河道污染治理领域，具体地说，涉及一种清除河道底泥中重金属和多环芳烃的装置。
【背景技术】
[0002]随着经济的发展和城市化进程的加快，环境问题日益加重，水体污染也越来越受到重视。河流污染问题集中表现在N、P元素含量过高，水体富营养化比较严重，水体中重金属元素含量超标，难降解有机污染物在水体中占有量也在不断提升，严重扰乱河流水质和生物多样性的平衡。河流污染原因，是由于外源污染物(氮磷、重金属、难降解有机物)的排放，污染物最终蓄积到底泥中，引起底泥的污染，在环境条件(溶解氧、pH、水动力)变化时，底泥中的污染物可能会重新释放到水体中，造成二次污染。
[0003]目前，针对河道底泥污染的治理，主要有以下三种方法，疏浚，底泥覆盖和生态修复。疏浚是采用机械的方式将污染底泥直接清除，处理效果较好，但是缺点是工程量大，对底泥环境破坏严重，且疏浚的底泥若处置不当，易造成二次污染；底泥覆盖是通过投加自然或人工合成的材料覆盖于沉积物表面，用来隔绝沉积物中污染物质通过沉积物-水界面释放到上覆水体的一种手段，覆盖技术与疏浚技术相比，具有工程实施成本较低，操作简单，对底泥环境扰动小，但是覆盖后会增加底泥的量，一定程度上会降低湖泊或水库容量，同时覆盖底泥吸附的污染性物质长期不能得到降解消除，同样会再次对水体产生污染；生态修复是采用种植水生植物，通过植物吸收、根系附着微生物等作用进行底质修复，缺点是修复周期长，效果不显著。
[0004]电动修复(electrokinetic remediat1n)作为一种新型的绿色修复技术，近年来受到了越来越多的关注，它具有投资少、去除效率高和处理时间短等优点，特别是对于水力渗透性差的河道污泥，电动修复技术具有良好的应用前景，电场不仅可以促进目标污染物在底泥粘土中的流动，还可以增强微生物的运输能力，提高被污染物的污染物去除能力。单独的电动修复虽然对重金属污染的土壤或底泥具有较好的修复效果，然而，土壤或底泥的污染并不是单纯的重金属污染，往往伴随着多环芳烃(PAHs)等难降解有机物的污染。因此，需要其他辅助技术或者添加其他修复剂来提高对多环芳烃等难降解有机物的污染的修复能力。
[0005]中国发明专利，申请号:201110052105.8,申请日:2011.03.04，公开了一种新型表面活性剂强化电动生物修复多环芳烃污染土壤工艺与技术，此工艺是两极电解液混合循环并在电解液中添加表面活性剂和微生物进行电动注入，当电压梯度为lV/cm，电解液为菌悬液(含有营养盐)及表面活性剂，pH值为7.3，循环电解液的流速为800ml/h时，进行表面活性剂强化电动生物修复试验。其不足之处在于，I)、该方法使用单项直流电源提供电能，耗费能源；2)、电解液中的活性表面剂不能有效地进入到被污染的土壤中，不利于土壤中PAHs和重金属离子的解吸附作用，同时，加入的活性表面剂会造成二次污染，会对环境问题造成新的影响。
[0006]中国发明专利，授权公告号:CN 103043768B，授权公告日:2013.12.18，公开了一种添加生物表面活性剂的电动力修复装置及方法。此发明的电源变压器的正、负极分别与的阳极区、阴极区相连；喷淋系统单独安装在污染区域地表；电极液储存箱与加液栗相连；加液栗通过管道与阳极区和阴极区相连；阳极区传输栗、阴极区传输栗分别通过管道与阳极区、阴极区相连；阳极区、阴极区传输栗分别经管道与重金属回收处理装置相连，重金属回收处理装置与工作液传输栗相连，工作液传输栗与工作液处理装置相连；此发明通过对污染地区喷淋生物表面活性剂的方式，改进电动力修复对重金属的处理效果，引入了生物表面活性剂喷淋系统、重金属回收系统及工作液处理系统，对重金属污染物去除率提高40%。其不足之处是，I)、该方法使用单项直流电源提供电能，处理污染区域范围较大，耗费能源大；2)、该发明处理污染区域范围较大，喷淋装置需要喷淋生物表面活性剂来溶解污染区域土壤中的重金属离子；同时，喷淋装置也需要喷淋pH调节液来调节污染土壤中的pH，两者之间喷淋时间上如何控制，此发明中未作陈述说明，若前者时间太少，生物表面活性剂的量不足以溶解污染区域土壤中的重金属离子，若时间充足，污染土壤中的PH可能又难以及时控制，不利于修复过程的进行。
【实用新型内容】
[0007]1.实用新型要解决的技术问题
[0008]针对现有技术对河道底泥的污染处理中存在耗费电能、污染物解吸附能力不强、活性表面剂产生的二次污染、处理效果不好和工程量大的问题，本发明提供了一种清除河道底泥中重金属和多环芳烃的装置，它能够有效地去除河道底泥中的重金属和多环芳烃，污染物解吸附能力强，不存在二次污染，处理效果好，节省能源实现废物再利用。
[0009]2.技术方案
[0010]为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案为:
[0011]—种清除河道底泥中重金属和多环芳烃的装置，包括电解装置、生物燃料电池和检流计，其中，所述的电解装置包括阴极区、底泥区和阳极区，从左到右依次为阴极区、底泥区和阳极区；所述的阴极区的顶部上和所述的阳极区的顶部上均设有出气口，设置出气口有利于电解装置内外的气体交换，保证电解装置内压强的稳定，有利于促进电解质溶液以稳定的速率循环流动，所述的阴极区的侧面上部通过管道与电解液杯连通，所述的电解液杯通过管道与蠕动栗的入口连接，所述的蠕动栗的出口通过管道与阴极区的侧面下部连通；
[0012]所述的生物燃料电池为圆筒状，包括负极、堆肥层和正极，所述的负极布设在圆筒外侧，所述的正极布设在圆筒内侧，所述的负极和所述的正极之间设有堆肥层；保障生物燃料电池的有效运行。
[0013]所述的阴极区内设有阴极棒，所述的阴极棒的顶部与生物燃料电池的负极电连接，生物燃料电池的正极与所述的检流计的一端电连接，所述的检流计的另一端与阳极棒电连接，所述的阳极棒设置在所述的阳极区内，所述的阳极区的侧面上部通过管道与电解液杯连通，所述的电解液杯通过管道与蠕动栗的入口连接，所述的蠕动栗的出口通过管道与阳极区的侧面下部连通；
[0014]所述的阳极区与所述的底泥区之间设有物质交换膜，所述的底泥区与所述的阴极区之间也设有物质交换膜，一根管道的一端从底泥区底部中间位置处，竖直向上插入到底泥区内中的顶部，这根管道的另一端与所述的蠕动栗的出口连通，与蠕动栗的入口连通的管道的另一端从电解液杯III的顶部伸入到电解液杯III的底部。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。
[0015]所述的底泥区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，所述的中间采样区的顶部上设有中间采样口，所述的阳极采样区的顶部上设有阳极采样口。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经的去除率。
[0016]优选地，所述的负极由外向内依次布设保护层、扩散层、炭基层、阴极膜电极和催化层，所述的正极由外向内依次布设保护层、扩散层、炭基层、阳极膜电极和催化层。负极和正极均采用这种层层相叠的布设方式，一方面有利于对生物燃料电池正负极的保护，促进电解装置长时间的有效运行，另一方面这种层状结构，能够催化堆肥层内的堆肥反应，加快堆肥层内堆肥的转化速率，促进电流的稳定产生和传递。
[0017]优选地，所述的堆肥层内为中度熟化的堆肥产物。
[0018]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100?110:3?4:3?4:100?110:35?40的质量比混合均匀，将混合物的含水量调至50% -60%，调整pH至6.7?7.3之间，自然发酵，得到中度熟化的堆肥产物填充到所述的堆肥层内，达到以废治废的效果，利用生物燃料电池代替了单向直流电源，节约能源的同时也能实现废物的再利用。
[0019]优选地，所述的电解液杯包括电解液杯1、电解液杯11和电解液杯III，所述的阴极区的侧面上部通过管道与电解液杯I的顶部连通，该管道上设有上端阀门I，电解液杯I的侧面底部与电解液杯II的侧面上部连通，与蠕动栗的入口连通的管道从所述的电解液杯II的顶部，竖直插入到所述的电解液杯II的底部，所述的蠕动栗的出口与阴极区的侧面下部连通的管道上设有底端阀门I。用于控制蠕动栗向阴极区内栗入电解液。
[0020]优选地，所述的阳极区的侧面上部通过管道与电解液杯I的顶部连通，该管道上设有上端阀门II，电解液杯I的侧面底部与电解液杯II的侧面上部连通，与蠕动栗的入口连通的管道从所述的电解液杯II的顶部，竖直插入到所述的电解液杯II的底部，所述的蠕动栗的出口与阳极区的侧面下部连通的管道上设有底端阀门II。用于控制蠕动栗向阳极区内栗入电解液。
[0021]优选地，所述的蠕动栗的出口与所述的底泥区底部中间位置处连通的管道上设有底端阀门III。用于控制蠕动栗向底泥区的顶部栗入电解液，保证生物活性表面剂能与底泥充分接触，提高污染物