本發(fā)明涉及污水處理，具體涉及一種基于改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料的靶向原位生態(tài)治理裝置。

背景技術(shù)：

1、各類污水入河及初期雨水入河是導(dǎo)致河道水質(zhì)惡化的主要原因之一，這些污染源通過河道內(nèi)的排口直接進入水體，對水質(zhì)造成嚴(yán)重影響，影響了城市生態(tài)環(huán)境和居民生活質(zhì)量。因此，探索有效的河道水質(zhì)治理技術(shù)成為當(dāng)前環(huán)境保護領(lǐng)域的迫切需求。

2、在河道水質(zhì)治理方面，控源截污和河道內(nèi)原位治理是兩種主要策略?？卦唇匚弁ㄟ^從源頭上控制污染物的進入，減少河道污染負(fù)荷。具體方法包括建造截流井，將污水在匯入河道前截流并輸送至污水廠進行處理，從而有效阻斷污染源。然而，單純依靠控源截污難以徹底解決河道內(nèi)已存在的污染問題，特別是底泥污染和初期雨水徑流帶來的短期高濃度污染。在此背景下，河道內(nèi)原位治理技術(shù)應(yīng)運而生，其中生態(tài)浮島作為一種綠色、生態(tài)的治理手段，受到了廣泛關(guān)注。生態(tài)浮島通過在水體表面設(shè)置植物凈化單元和生物凈化單元，利用植物吸收、基質(zhì)吸附、微生物降解等多種途徑協(xié)同作用，實現(xiàn)對水體污染物的有效去除。這種技術(shù)不僅能夠凈化水質(zhì)，還能改善水體的生態(tài)環(huán)境，提高水體的自凈能力。

3、當(dāng)前生態(tài)浮島技術(shù)雖在河道水質(zhì)治理中展現(xiàn)出一定潛力，但其凈化機理主要依賴微生物的生化作用，這導(dǎo)致凈化周期長且凈化效率相對較低，難以在短期內(nèi)實現(xiàn)水質(zhì)的顯著提升。同時，微生物對環(huán)境因子的變化較為敏感，水體理化性質(zhì)或污染負(fù)荷的突然變化都可能對生物凈化單元內(nèi)的微生物群落造成不利影響，進而影響凈化效果的穩(wěn)定性。此外，直接在河道內(nèi)設(shè)置生物凈化單元可能受到水體溶解氧不足等環(huán)境因素的制約，通常需要額外布設(shè)曝氣系統(tǒng)以維持微生物的活性，這無疑增加了裝置的復(fù)雜性和應(yīng)用場景的限制。最后，雖然水生植物能夠通過吸附作用去除水體中的部分污染物，但定期維護和收割是必不可少的，否則植物死亡后可能將所吸收的污染物重新釋放到水體中，形成新的內(nèi)源污染，這也使得水生植物凈化水體的技術(shù)面臨較高的維護成本挑戰(zhàn)。

4、因此，針對現(xiàn)有生態(tài)浮島技術(shù)的上述缺陷，亟需進行技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)旨在通過技術(shù)創(chuàng)新解決現(xiàn)有生態(tài)浮島凈化效率不穩(wěn)定、維護成本高的不足，以滿足不同河道治理需求。

2、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

3、本技術(shù)提供了一種靶向原位生態(tài)治理裝置，包括

4、生態(tài)吸附模塊，所述生態(tài)吸附模塊位于待處理河道內(nèi)，包括多個由改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料制備的生態(tài)吸附球組件，用于吸附河道內(nèi)的污染物質(zhì)；

5、框架模塊，所述框架模塊形成一容納腔，包括支撐組件、側(cè)板組件以及底板，所述容納腔用于容納所述生態(tài)吸附模塊，所述生態(tài)浮球組件按預(yù)設(shè)的行列組合排列到所述容納腔內(nèi)，所述底板為100目不銹鋼篩網(wǎng)；

6、浮板，所述浮板位于所述生態(tài)吸附模塊的上方并置于所述容納腔內(nèi)，所述浮板上設(shè)有多個種植孔；

7、種植模塊，所述種植模塊包括定制花盆和置于所述定制花盆內(nèi)的水生植物，所述定制花盆置于所述種植孔上，所述定制花盆的底部設(shè)有漏水孔。

8、作為本技術(shù)進一步的改進，所述改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料的內(nèi)部孔道的孔徑為2nm～50nm，比表面積為30m2/g～40m2/g。

9、作為本技術(shù)進一步的改進，所述生態(tài)吸附球組件包括由所述容納腔底部往上依次垂直串聯(lián)的沉球和多個浮球組成。

10、作為本技術(shù)進一步的改進，所述浮球包括球形殼體，所述球形殼體包括緊鄰設(shè)置的外殼體和內(nèi)殼體，所述外殼體為網(wǎng)格狀，所述網(wǎng)格狀的孔徑為1㎝*2㎝，所述內(nèi)殼體由80目的尼龍布袋制備而成，所述球形殼體形成中空的球形容納腔，所述球形容納腔內(nèi)由下往上依次填充改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料層以及珍珠棉層，在所述珍珠棉層內(nèi)填充多個緩釋硝化菌固體球，所述改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料層由下往上依次包括粒徑為2㎝～4㎝的改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料層、粒徑為1㎝～2㎝的改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料層、粒徑為1mm～4mm的改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料層。其中：粒徑為2㎝～4㎝的改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料層、粒徑為1㎝～2㎝的改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料層、粒徑為1mm～4mm的改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料層均是由上述提到的比表面積為30m2/g～40m2/g的改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料制備而成的。

11、作為本技術(shù)進一步的改進，所述改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料層與所述珍珠棉層的重量比為50:1～70:1，所述珍珠棉層與所述多個緩釋硝化菌固體球的重量比為0.5～1。

12、作為本技術(shù)進一步的改進，所述改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料層的重量為1.5kg，所述珍珠棉層的重量為25g，所述多個緩釋硝化菌固體球的重量為40g。

13、作為本技術(shù)進一步的改進，所述沉球包括球形殼體，所述球形殼體包括緊鄰設(shè)置的外殼體和內(nèi)殼體，所述外殼體為網(wǎng)格狀，所述網(wǎng)格狀的孔徑為1㎝*2㎝，所述內(nèi)殼體由80目的尼龍布袋制備而成，所述球形殼體形成中空的球形容納腔，所述球形容納腔內(nèi)由下往上依次填充改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料層以及多個緩釋硝化菌固體球，所述改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料層由下往上依次包括粒徑為2㎝～4㎝的改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料層、粒徑為1㎝～2㎝的改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料層、粒徑為1mm～4mm的改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料層。其中：粒徑為2㎝～4㎝的改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料層、粒徑為1㎝～2㎝的改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料層、粒徑為1mm～4mm的改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料層均是由上述提到的比表面積為30m2/g～40m2/g的改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料制備而成的。

14、作為本技術(shù)進一步的改進，所述改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料層與所述多個緩釋硝化菌固體球的重量比為0.02～0.03。

15、作為本技術(shù)進一步的改進，所述框架模塊的至少一個側(cè)面為水平面，所述支撐組件包括多個豎直支撐桿以及多個水平支撐桿，位于所述水平面上的所述豎直支撐桿向上延伸形成安裝部，所述安裝部用于將所述框架模塊固定到駁岸上。優(yōu)選的，安裝部上設(shè)有螺紋孔，框架模塊通過膨脹螺栓即可固定駁岸上，安裝工程量小?？蚣苣K的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以根據(jù)河道排污口的具體情況設(shè)計框架模塊的長寬高，根據(jù)需治污點的實際空間情況進行調(diào)整，不受空間地形的限制，因此可直接把框架模塊安裝于入河污染源處，大大提高了凈化效率。裝置根據(jù)需治污點的空間情況靈活布置，貼合安裝地點原本的空間結(jié)構(gòu)，整體景觀風(fēng)貌和諧，應(yīng)用場景寬泛。

16、作為本技術(shù)進一步的改進，所述框架模塊的形狀可以為但不僅僅限于立方體、長方體、半圓柱體等中的任意一種，可根據(jù)河道排污口的實際情況設(shè)計框架模塊。

17、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)還提供了一種改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料的制備方法，制備的改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料應(yīng)用于上述靶向原位生態(tài)治理裝置，包括如下步驟：

18、s1、將硅鋁酸鹽破碎后，篩選出80目～100目的硅鋁酸鹽顆粒；

19、s2、將步驟s1中得到的硅鋁酸鹽顆粒，在濃度為1mol/l～6mol/l的硝酸鹽溶液中浸泡12h～24h，每1g所述硅鋁酸鹽顆粒對應(yīng)所述硝酸鹽溶液的體積為10ml～60ml，過濾后，于95℃～110℃條件下烘干，再置于400℃～500℃下焙燒1h～2h，得到初級改性硅鋁酸鹽顆粒；

20、s3、將步驟s2得到的初級改性硅鋁酸鹽顆粒置于溫度為40℃～60℃的質(zhì)量濃度為3%～5%的殼聚糖溶液中浸泡0.5h～3h，然后過濾、水洗后，于95℃～110℃條件下烘干，得到改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料。

21、作為本技術(shù)進一步的改進，所述硅鋁酸鹽的比表面積為14m2/g～16m2/g。

22、作為本技術(shù)進一步的改進，所述硅鋁酸鹽為硅鋁酸鈉、硅鋁酸鉀、硅鋁酸鈣中的至少一種。

23、作為本技術(shù)進一步的改進，步驟s2中，所述硝酸鹽為硝酸鈉、硝酸鉀中的任意一種。

24、作為本技術(shù)進一步的改進，步驟s2中，所述硝酸鹽溶液的濃度為4mol/l，每1g所述硅鋁酸鹽顆粒對應(yīng)所述硝酸鹽溶液的體積為40ml，浸泡時間為12h。

25、作為本技術(shù)進一步的改進，步驟s2中，所述焙燒溫度為400℃，所述焙燒時間是1h。

26、作為本技術(shù)進一步的改進，步驟s3中，所述殼聚糖溶液是ph值為9.5～10.5堿性殼聚糖溶液。

27、作為本技術(shù)進一步的改進，步驟s3中，所述殼聚糖溶液的質(zhì)量濃度為5%，所述殼聚糖溶液的溫度為50℃，在所述殼聚糖溶液中浸泡時間為1h。

28、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供了一種根據(jù)上述所述的制備方法制備的改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料。

29、作為本技術(shù)進一步的改進，所述改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料的比表面積為30m2/g～40m2/g。

30、本技術(shù)的有益效果在于，本技術(shù)提供了一種改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料的制備方法，通過硝酸鹽焙燒改性、堿性殼聚糖改性處理，并通過調(diào)控硅鋁酸鹽的粒徑、比表面積以及硝酸鹽溶液的濃度、硅鋁酸鹽顆粒與硝酸鹽溶液的固液比、焙燒時間、焙燒溫度、殼聚糖溶液的ph值、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、溫度等參數(shù)，能穩(wěn)定的制備出比表面積穩(wěn)定在30m2/g～40m2/g的改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料，且介孔材料的內(nèi)部孔道的尺寸最小可達(dá)到亞納米級。

31、本技術(shù)設(shè)計了一種基于改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料的靶向原位生態(tài)治理裝置，包括框架模塊、生態(tài)吸附模塊、浮板以及種植模塊，框架模塊包括支撐組件、側(cè)板組件以及底板，支撐組件包括多個豎直支撐桿和多個水平支撐桿，多個豎直支撐桿和多個水平支撐桿通過激光焊接在一塊，并結(jié)合側(cè)板組件以及底板，形成一容納腔，容納腔內(nèi)能容納按預(yù)設(shè)的行列組合排列的生態(tài)浮球組件組成的生態(tài)吸附模塊，生態(tài)吸附模塊上方設(shè)有用于種植水生植物的浮板。

32、各類污水入河以及初期雨水入河帶來的污染是污染物進入河道水體的一個主要途徑，上述設(shè)計的靶向原位治理裝置有利于將生態(tài)吸附模塊定向安裝到河道排污口的位置處，且本技術(shù)的生態(tài)吸附模塊采用了改性硅鋁酸鹽的無機介孔材料層、珍珠棉以及多個緩釋硝化菌固體球制備的浮球，該浮球凈化時間長，清潔方便，使用后在鹽水或清水中清洗即可，可循環(huán)使用，避免污染環(huán)境，節(jié)省成本。

33、此外，本技術(shù)在生態(tài)吸附模塊上方設(shè)置浮板和種植模塊，一方面綠色植物通過光合作用吸收二氧化碳，排放氧氣，將污染治理生態(tài)化，另一方面，盆栽綠色植物景觀效果好，一年四季可以更換，避免了水生植物成為水體二次污染、內(nèi)源污染。