專(zhuān)利名稱(chēng)：河流湖泊重金屬污染底泥原位覆蓋方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)河流中受重金屬污染底泥進(jìn)行處理的原位覆蓋方法及裝置，屬于受污染底泥修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水體一旦受到重金屬污染，重金屬往往會(huì)隨著水體中的細(xì)小懸浮物沉積進(jìn)入底泥中。積累在底泥中的重金屬污染物不是固定不變的，在pH、水溫等條件改變時(shí)，重金屬被釋放再次進(jìn)入水體造成二次污染。所以重金屬污染底泥的修復(fù)是一個(gè)亟待解決的的問(wèn) 題。原位覆蓋技術(shù)是在20世紀(jì)70年代后期開(kāi)始應(yīng)用到受污染底泥的修復(fù)中，它與傳統(tǒng)的受控自然恢復(fù)技術(shù)和疏浚技術(shù)相比，具有良好的修復(fù)效果、較小的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與低廉的成本。目前，使用較多的覆蓋材料有未污染的底泥、清潔砂子、礫石、鈣質(zhì)膨潤(rùn)土、灰渣、人工沸石、水泥，還可以采用方解石、粉煤灰、粘土 (如中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CNlO 1200315公開(kāi)的《富營(yíng)養(yǎng)化水體底泥掩蔽修復(fù)方法》)、土工織物或一些復(fù)雜的人造地基材料等。這些覆蓋材料本身對(duì)重金屬的吸附能力有限，僅在受污染底泥和上覆水體之間形成一個(gè)物理隔離層，且顆粒之間只是松散的覆蓋，如果覆蓋層較薄，其對(duì)底泥重金屬污染向水體釋放的控制能力有限；而一旦覆蓋層較厚，則其對(duì)河流或湖泊的有效庫(kù)容能力影響較大；且在河道行洪季節(jié)，這些松散的顆粒覆蓋層容易被被淘蝕，影響覆蓋的效果。原位覆蓋技術(shù)的施工方式主要有(I)機(jī)械設(shè)備表層傾倒方式，即將覆蓋材料采用卡車(chē)、起重機(jī)等機(jī)械設(shè)備直接向水里傾倒，通過(guò)覆蓋物的重力作用自然沉降將底泥掩蔽住；(2)移動(dòng)駁船表層撒布方式，用駁船載著覆蓋材料在覆蓋區(qū)域內(nèi)緩慢移動(dòng)，駁船底部是活底，可將其打開(kāi)撒布覆蓋材料；(3)水力噴射表層覆蓋法。用平底駁船載著覆蓋沙子，然后用高壓水將船上的沙子沖洗入水中；(4)駁船管道水下覆蓋法。通過(guò)駁船上的管子將覆蓋物注入到水體下層，管子的下端是圓錐體的，可使覆蓋物更好的分散開(kāi)來(lái)。但是，這些施工方式僅將覆蓋材料布撒在受污染底泥上，一方面，其在施工過(guò)程受流速的影響較大，在流動(dòng)的水體中很難實(shí)現(xiàn)完全覆蓋和準(zhǔn)確的定位覆蓋；另一方面，在覆蓋過(guò)程中，覆蓋材料從水中逐漸沉積在底泥表面，由于擾動(dòng)易造成受污染底泥再懸浮，且覆蓋材料本身對(duì)水體水質(zhì)也會(huì)造成不利影響；再者，由于覆蓋材料本身的缺陷，其在覆蓋后無(wú)法形成一個(gè)穩(wěn)定的固化層，從而難以抵擋行洪對(duì)覆蓋材料的沖刷，導(dǎo)致受污染底泥再次直接暴露于上覆水體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有河流中重金屬污染底泥覆蓋技術(shù)存在的不足，提供一種受水體流速影響小、覆蓋效果好的河流湖泊重金屬污染底泥原位覆蓋方法，同時(shí)提供一種實(shí)現(xiàn)該方法的、不影響上覆水濁度和避免底泥懸浮的河流湖泊重金屬污染底泥原位覆蓋裝置。本發(fā)明的河流湖泊重金屬污染底泥原位覆蓋方法，是
按重量比6 4的比例稱(chēng)取鐵尾礦顆粒和水泥，鐵尾礦顆粒的粒徑為2mm-5mm，其中2mm-3mm的占60%, 3mm-5mm的占40% ;先將鐵尾礦投加到污染底泥表層以下30cm的厚度內(nèi)，鐵尾礦與污染底泥的體積比為O. 4-0. 6:1，并將鐵尾礦與表層以下30cm厚的底泥攪勻，然后將水泥投加到表層以下IOcm的厚度內(nèi)，攪拌均勻，形成固化的覆蓋層，一方面，鐵尾礦顆粒能夠有效吸附固定受污染底泥表層中的重金屬，另一方面，鐵尾礦、水泥和受污染底泥反應(yīng)形成一個(gè)覆蓋層，即能夠防止底泥受水流影 響而再懸浮，又能夠有效阻隔污染的底泥向上覆水體的釋放。所選擇的鐵尾礦中的鐵氧化物和鋁氧化物的總含量占25%以上。實(shí)現(xiàn)上述覆蓋方法的覆蓋裝置，采用以下技術(shù)方案
該覆蓋裝置，至少包括兩個(gè)覆蓋單元；各個(gè)覆蓋單元串聯(lián)連接在一起，相鄰覆蓋單元之間通過(guò)連接架連接在一起，連接架通過(guò)液壓缸與起落架連接；覆蓋單元包括框架、固定板、翻轉(zhuǎn)板、電動(dòng)攪拌機(jī)和進(jìn)料口，框架的四周封閉，底面敞開(kāi)，框架上面設(shè)置有固定板，該固定板上設(shè)置有進(jìn)料口，電動(dòng)攪拌機(jī)固定安裝在該固定板上，框架的上部排列有翻轉(zhuǎn)板，翻轉(zhuǎn)板通過(guò)翻轉(zhuǎn)軸安裝在框架上，翻轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)有翻轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)。翻轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)可以是液壓缸、電機(jī)以及其它可以使翻轉(zhuǎn)板翻轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。框架上還安裝有攝像頭，以便對(duì)覆蓋情況進(jìn)行檢測(cè)。電動(dòng)攪拌機(jī)的葉輪上設(shè)置有空心攪拌框，用來(lái)有效地將表層底泥與覆蓋材料充分?jǐn)嚢杌靹?。覆蓋過(guò)程中，通過(guò)船只將整個(gè)裝置和覆蓋材料運(yùn)至需要覆蓋的底泥處，通過(guò)起落架將覆蓋單元送入河底，通過(guò)液壓缸調(diào)節(jié)覆蓋單元使其伸入底泥，通過(guò)進(jìn)料口輸送覆蓋材料，通過(guò)電動(dòng)攪拌機(jī)使覆蓋材料與底泥攪勻，待覆蓋材料與底泥固化成型后，移動(dòng)到下一區(qū)域進(jìn)行覆蓋操作。本發(fā)明以鐵尾礦顆粒和水泥為覆蓋材料，與傳統(tǒng)的砂子、底泥等覆蓋材料相比，鐵尾礦中的鐵、鋁成分可有效固定重金屬，即可降低覆蓋材料用量，又可避免過(guò)多投加覆蓋材料導(dǎo)致河流或湖泊的有效容積降低。該方法不但可有效固定底泥中的重金屬，而且形成一個(gè)固化的覆蓋層，即可有效防止底泥再懸浮，又可有效阻隔深層底泥污染釋放向上覆水體的遷移。覆蓋裝置可準(zhǔn)確將覆蓋材料直接注入受污染底泥中，與傳統(tǒng)的覆蓋材料投加方式相比，減少了處理過(guò)程對(duì)上覆水體的不利影響。


圖I是本發(fā)明本發(fā)明的河流湖泊重金屬污染底泥原位覆蓋裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I的左視圖。其中I、覆蓋單元，2、連接架，3、起落架，4、固定板，5、翻轉(zhuǎn)板，6、翻轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)，7、進(jìn)料口，8、翻轉(zhuǎn)軸，9、液壓缸，10、電動(dòng)攪拌機(jī)，11、框架，12、空心攪拌框。
具體實(shí)施例方式圖I和圖2給出了本發(fā)明河流湖泊重金屬污染底泥原位覆蓋裝置的結(jié)構(gòu)，該裝置至少包括兩個(gè)覆蓋單元1，各個(gè)覆蓋單元I串聯(lián)連接在一起，相鄰覆蓋單元I之間通過(guò)連接架2連接在一起。連接架2通過(guò)液壓缸9與起落架3連接，液壓缸9的活塞桿與連接架2鉸接，液壓缸9的缸體與起落架3鉸接，液壓缸9的數(shù)量可以根據(jù)覆蓋單元I的體積決定，其動(dòng)力能夠保證覆蓋單元I伸入重金屬污染的底泥中并且能夠拔出。具體使用時(shí)將起落架3固定在岸邊或移動(dòng)的船體上，通過(guò)液壓缸9的活塞桿的伸出與縮回使覆蓋單元I伸入底泥中或由底泥中拔出。覆蓋單元I包括框架11 (參見(jiàn)圖2)、固定板4、翻轉(zhuǎn)板5、電動(dòng)攪拌機(jī)10和進(jìn)料口7?？蚣?1的四周封閉，底面敞開(kāi)，框架上面設(shè)置有固定板4，該固定板4上設(shè)置有進(jìn)料口 7，電動(dòng)攪拌機(jī)10固定安裝在該固定板4上，電動(dòng)攪拌機(jī)10的葉輪處于框架11內(nèi)。為了用來(lái)有效地將表層底泥與覆蓋材料充分混勻，在電動(dòng)攪拌機(jī)10的葉輪上設(shè)置有空心攪拌框12?？蚣?1的上部安裝有平行的翻轉(zhuǎn)軸8，每根翻轉(zhuǎn)軸8上安裝有一個(gè)翻轉(zhuǎn)板5，翻轉(zhuǎn)軸8的一端設(shè)有翻轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)6，通過(guò)翻轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)6控制翻轉(zhuǎn)軸8轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)板5的翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)6可以是液壓缸、電機(jī)以及其它可以使翻轉(zhuǎn)板5翻轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。各翻轉(zhuǎn)板5翻轉(zhuǎn)至豎直位置時(shí)，框架11的上面敞開(kāi)，以減小框架11伸入底泥時(shí)的阻力。各翻轉(zhuǎn)板5翻轉(zhuǎn)至水平位置時(shí)，框架11的上面被封閉，以利于輸送覆蓋材料。 為了便于對(duì)底泥的覆蓋情況進(jìn)行檢測(cè)，在框架11上可以安裝有一個(gè)發(fā)光式的攝像頭。以下結(jié)合上述裝置的運(yùn)行過(guò)程詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明河流湖泊重金屬污染底泥原位覆蓋的方法。根據(jù)需要覆蓋的底泥面積決定覆蓋單元I的數(shù)量。將組裝好的整個(gè)裝置通過(guò)起落架3固定在移動(dòng)的船體上，同時(shí)在船體內(nèi)裝有鐵尾礦顆粒和水泥，鐵尾礦顆粒的粒徑為
其中的占總重量的60%, 3mm-5mm的占總重量的40%,鐵尾礦與需要覆蓋的污染底泥的體積比為O. 4-0. 6:1，鐵尾礦顆粒和水泥的重量比為6 4。所選擇的鐵尾礦中的鐵氧化物和鋁氧化物的總含量占25%以上。將船移動(dòng)到需要覆蓋的底泥位置處?？刂品D(zhuǎn)板5翻轉(zhuǎn)至豎直位置，使框架11的上面敞開(kāi)。啟動(dòng)各液壓缸9，使其活塞桿伸出，推動(dòng)各覆蓋單元I伸入底泥30cm深。控制翻轉(zhuǎn)板5翻轉(zhuǎn)至水平位置，使各框架11的上面被封閉。然后通過(guò)各覆蓋單元I上的進(jìn)料口 7按比例投加鐵尾礦，并啟動(dòng)電動(dòng)攪拌機(jī)10進(jìn)行攪拌，調(diào)節(jié)其葉輪速度由慢到快；使鐵尾礦與表層以下30cm厚的底泥攪勻。然后將水泥投加到表層以下IOcm的厚度內(nèi)，攪拌均勻，形成固化的覆蓋層，攪拌情況和固化狀態(tài)可通過(guò)攝像頭觀察。待固化成型后，控制液壓缸9的活塞桿縮回，使覆蓋單元I移出底泥。將整個(gè)裝置移至下一需要覆蓋的區(qū)域，重復(fù)上述操作。這樣，一方面，鐵尾礦顆粒能夠有效吸附固定受污染底泥表層中的重金屬，另一方面，鐵尾礦、水泥和受污染底泥反應(yīng)形成一個(gè)覆蓋層，即能夠防止底泥受水流影響而再懸浮，又能夠有效阻隔污染的底泥向上覆水體的釋放。(I)覆蓋材料與傳統(tǒng)的砂子、底泥等覆蓋材料相比，鐵尾礦中的鐵、鋁可有效固定重金屬，即可降低覆蓋材料用量，又可避免過(guò)多投加覆蓋材料導(dǎo)致河流或湖泊的有效容積降低。另外，鐵尾礦是一種固體廢棄物，可以實(shí)現(xiàn)以廢治廢，降低處理成本。(2)該方法不但可有效固定底泥中的重金屬，而且形成一個(gè)固化的覆蓋層，即可有效防止底泥再懸浮，又可有效阻隔深層底泥污染釋放向上覆水體的遷移。
(3)覆蓋裝置可準(zhǔn)確將覆蓋材料注入受污染底泥中，與傳統(tǒng)的覆蓋材料投加方式 相比，減少了處理過(guò)程對(duì)上覆水體的不利影響。
權(quán)利要求
1.ー種河流湖泊重金屬污染底泥原位覆蓋方法，其特征是 按重量比6 4的比例稱(chēng)取鐵尾礦顆粒和水泥，鐵尾礦顆粒的粒徑為2mm-5mm，其中2mm-3mm的占60%, 3mm-5mm的占40% ;先將鐵尾礦投加到污染底泥表層以下30cm的厚度內(nèi)，鐵尾礦與污染底泥的體積比為0. 4-0. 6:1，并將鐵尾礦與表層以下30cm厚的底泥攪勻，然后將水泥投加到表層以下IOcm的厚度內(nèi)，攪拌均勻，形成固化的覆蓋層，一方面，鐵尾礦顆粒能夠有效吸附固定受污染底泥表層中的重金屬，另ー方面，鐵尾礦、水泥和受污染底泥反應(yīng)形成ー個(gè)覆蓋層，即能夠防止底泥受水流影響而再懸浮，又能夠有效阻隔污染的底泥向上覆水體的釋放。
2.ー種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求I所述河流湖泊重金屬污染底泥原位覆蓋方法的覆蓋裝置，其特征是至少包括兩個(gè)覆蓋單元；各個(gè)覆蓋単元串聯(lián)連接在一起，相鄰覆蓋単元之間通過(guò)連接架連接在一起，連接架通過(guò)液壓缸與起落架連接；覆蓋單元包括框架、固定板、翻轉(zhuǎn)板、電動(dòng)攪拌機(jī)和進(jìn)料ロ，框架的四周封閉，底面敞開(kāi)，框架上面設(shè)置有固定板，該固定板上設(shè)置有進(jìn)料ロ，電動(dòng)攪拌機(jī)固定安裝在該固定板上，框架的上部排列有翻轉(zhuǎn)板，翻轉(zhuǎn)板通過(guò)翻轉(zhuǎn)軸安裝在框架上，翻轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)有翻轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述河流湖泊重金屬污染底泥原位覆蓋裝置，其特征是所述框架上安裝有攝像頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述河流湖泊重金屬污染底泥原位覆蓋裝置，其特征是所述電動(dòng)攪拌機(jī)的葉輪上設(shè)置有空心攪拌框。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種河流湖泊重金屬污染底泥原位覆蓋方法及裝置，其覆蓋方法是先將鐵尾礦投加到污染底泥表層，并攪勻，然后將水泥投加到底泥表層，攪拌均勻，形成固化的覆蓋層；覆蓋裝置至少包括兩個(gè)覆蓋單元；各個(gè)覆蓋單元串聯(lián)連接在一起，相鄰覆蓋單元之間通過(guò)連接架連接在一起，連接架通過(guò)液壓缸與起落架連接；覆蓋單元包括框架、固定板、翻轉(zhuǎn)板、電動(dòng)攪拌機(jī)和進(jìn)料口。本發(fā)明以鐵尾礦顆粒和水泥為覆蓋材料，可有效固定重金屬，降低覆蓋材料用量，避免過(guò)多投加覆蓋材料導(dǎo)致河流或湖泊的有效容積降低，有效防止底泥再懸浮，有效阻隔深層底泥污染釋放向上覆水體的遷移，減少了處理過(guò)程對(duì)上覆水體的不利影響。
文檔編號(hào)E02B3/02GK102775035SQ20121027665
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月6日
發(fā)明者呂育鋒, 孫翠珍, 張?zhí)煸? 張彥浩, 張志斌, 武道吉, 王猛 申請(qǐng)人:山東建筑大學(xué)