本發(fā)明涉及一種河道內(nèi)重金屬污染河水的原位應(yīng)急預(yù)處理裝置及方法，更具體的說(shuō)是一種基于離子交換/螯合纖維吸附的水中重金屬離子快速去除裝置和方法。
背景技術(shù)：
：我國(guó)每年發(fā)生突發(fā)性水污染事故高達(dá)60余起，其中重金屬污染事故占50％以上。由于重金屬離子對(duì)人體健康有極大的威脅，因此有效去除水中重金屬離子的技術(shù)具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。目前重金屬污染水體應(yīng)急處理方法主要有活性炭吸附法、膜法、化學(xué)沉淀法和樹脂吸附法，這些方法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在以下問(wèn)題：1)顆粒/粉末活性炭作為一種傳統(tǒng)的飲用水深度處理技術(shù)在國(guó)內(nèi)水廠得到較多的應(yīng)用，然而活性炭對(duì)重金屬離子的吸附容量較低，其吸附容量?jī)H為幾十毫克/克，且活性炭對(duì)重金屬離子的吸附速率也較低，無(wú)法滿足應(yīng)急處置需要；同時(shí)粉末/顆粒活性炭需要在吸附柱中或者全混式吸附反應(yīng)器中使用，不適合大水量水體的應(yīng)急預(yù)處理；此外，吸附飽和后得活性碳脫附再生困難，難以重復(fù)使用，吸附后需要作為危險(xiǎn)固廢進(jìn)行安全處置，后續(xù)處理費(fèi)用高；2)膜法可以有效去除水中各類污染物質(zhì)，提高出水水質(zhì)，成為水處理領(lǐng)域的重要技術(shù)，但是膜技術(shù)投資運(yùn)行費(fèi)用較高，不適宜大水量、低濃度污染水體的應(yīng)急預(yù)處理，同時(shí)膜污染的問(wèn)題尚沒(méi)有得到根本解決；3)化學(xué)沉淀法可以快速去除水中重金屬離子，已經(jīng)在水污染應(yīng)急處置中得到應(yīng)用，但是化學(xué)沉淀法對(duì)于污染水體中低濃度重金屬離子的去除效果不佳，且在處理過(guò)程中產(chǎn)生大量含重金屬離子的泥渣，是危險(xiǎn)固廢，不易處理；此外，過(guò)量化學(xué)藥劑的添加，會(huì)改變水質(zhì)條件，對(duì)水生態(tài)環(huán)境造成破壞；4)樹脂吸附技術(shù)以及磁性樹脂技術(shù)作為國(guó)外飲用水深度處理的主流技術(shù)目前已經(jīng)在國(guó)內(nèi)進(jìn)行積極的推廣，然而無(wú)論是固定床吸附工藝還是混合式反應(yīng)器，都要求樹脂在特定的吸附反應(yīng)裝置內(nèi)進(jìn)行，存在著設(shè)備繁冗、操作流程復(fù)雜、動(dòng)力消耗大的不足，難以適用于短時(shí)間內(nèi)處理大水量污染河水的原位應(yīng)急預(yù)處理要求?，F(xiàn)有專利公布的突發(fā)性水污染應(yīng)急處置技術(shù)主要有：(1)一種流態(tài)水污染的應(yīng)急處理方法(專利號(hào)：200910041840)：利用發(fā)泡成型方法偶聯(lián)制得磁性微球，飄浮在水中的磁性微球吸附水中的污染物、收集吸附后的磁性微球、解吸磁性微球上的污染物，再將磁性微球放入水中進(jìn)行下一循環(huán)處理。該發(fā)明存在以下缺陷，無(wú)法實(shí)際工程應(yīng)用：1)微球吸附材料一旦拋灑到自然水體中，如水流湍急的河道中，即使微球有磁性，也不易快速回收，極易流失，因此該方法無(wú)法應(yīng)用在水域面積大、河道水流湍急的突發(fā)水污染應(yīng)急處置；2)該方法中的磁性微球浮在水面上，主要吸附臨近水表層的污染物質(zhì)。而親水性污染物(如重金屬離子、苯酚)均可溶于水中，短時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散分布在整個(gè)水體，因此，這一方法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中很難取得治理效果。(2)一種水污染事故應(yīng)急處理方法(專利號(hào)：201110218477)：發(fā)生液態(tài)污染物突發(fā)污染事故時(shí)，靈活組合兩個(gè)及兩個(gè)以上多功能閘門，進(jìn)行攔截、分離和回收液態(tài)污染物或攔截與阻斷污染物。通過(guò)將閘門設(shè)置在廠區(qū)或園區(qū)內(nèi)的溝渠上，能有效應(yīng)急處理難溶性和可溶性液態(tài)污染物造成的突發(fā)事件，從而防止污染物進(jìn)入天然水體造成環(huán)境污染與進(jìn)一步危害。該方法也存在以下不足，限制其實(shí)際應(yīng)用：1)該方法只適用于水污染事故剛剛發(fā)生，污染物被限制在封閉的水體內(nèi)，污染物/污染水體沒(méi)有泄露到廠區(qū)/園區(qū)外的水體，一旦污染物進(jìn)入到開放式的的河道中，該方法就失效。而突發(fā)性水污染應(yīng)急治理難點(diǎn)就是此類開放性水體的污染處置；2)該方法只能適用于非水溶性污染物的回收，并非如專利所表述可以適用于難溶性、可溶性液態(tài)污染物，因?yàn)樗苄晕廴疚?如重金屬離子)一旦進(jìn)入水體會(huì)迅速溶解擴(kuò)散，僅通過(guò)水閘攔截是無(wú)法回收溶解在水中的污染物的。(3)一種水污染事故的應(yīng)急處理裝置(專利號(hào)：200820080153)：該裝置包括取水部分和水處理部分；其中：取水部分由水泵拖車和物質(zhì)拖車組成，水泵拖車內(nèi)安裝有污水泵，該污水泵連接一個(gè)電氣控制柜；物質(zhì)拖車上分散地裝備有橡膠水管；污水泵的進(jìn)水口連接橡膠水管，污水泵的出水口連接水處理部分；水處理部分是將裝填有活性焦的水處理設(shè)備安裝在一拖車上，該水處理設(shè)備的進(jìn)水口連接取水部分的污水泵出水口。將水泵拖車上污水泵進(jìn)水口連接的橡膠水管放入污水中，開啟污水泵，將污水輸送至安裝在一拖車上的水處理設(shè)備中進(jìn)行污水處理，處理后的水由水處理設(shè)備的出水口排出。該方法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也存在很大的不足：1)該裝置無(wú)法應(yīng)用于大流量河道污染的應(yīng)急治理；2)采用水泵抽水進(jìn)行異位處置，動(dòng)力消耗大，處理成本過(guò)高；3)活性焦對(duì)苯酚類小分子有機(jī)物、色度的吸附去除效果較好，但對(duì)于重金屬離子的吸附容量和吸附速率較低；4)吸附后的活性焦無(wú)法脫附再生，成為危險(xiǎn)廢物，需要安全處置。(4)一種鐵、錳超標(biāo)水源水的應(yīng)急預(yù)處理系統(tǒng)及其處理方法(專利號(hào)：ZL201110123991.9)：它是將氫氧化鈣溶液按照一定比例投加到自來(lái)水廠水源地的取水管道中，利用取水管道作為混凝反應(yīng)區(qū)，使混凝劑和水充分混合反應(yīng)，混凝去除水中絕大部分鐵離子和部分錳離子，混凝出水經(jīng)斜管沉淀池的沉淀處理后，出水進(jìn)入集離子交換、固液分離和再生為一體的復(fù)式反應(yīng)器，使得水中剩余錳離子和鈣離子被復(fù)式反應(yīng)器前端混合反應(yīng)區(qū)中的磁性陽(yáng)離子交換樹脂吸附去除，出水中的磁性陽(yáng)離子交換樹脂通過(guò)復(fù)式反應(yīng)器固液分離區(qū)的磁力履帶實(shí)現(xiàn)樹脂與水的分離。該方法適用于自來(lái)水廠內(nèi)的供水過(guò)程中，不適用于大流量河道污染的原位應(yīng)急治理。因此開發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效的突發(fā)性河道重金屬水污染的應(yīng)急預(yù)處理處置和方法具有重要的實(shí)用價(jià)值。(5)一種大型養(yǎng)殖旅游網(wǎng)箱(ZL200420115110.4)：該實(shí)用新型發(fā)明專利利用水下重力式固定裝置對(duì)網(wǎng)箱進(jìn)行固定，網(wǎng)框箱與浮球相連接使其能夠浮于水面，該裝置主要用于水產(chǎn)養(yǎng)殖，并無(wú)水污染處理功能；此外，對(duì)比專利所用的網(wǎng)僅為普通的漁網(wǎng)，僅僅起到對(duì)魚類的隔離作用，對(duì)重金屬離子并無(wú)吸附作用；而且，所用的網(wǎng)箱僅為普通的網(wǎng)箱，并無(wú)收縮折疊的功能。(6)河道清污裝置(ZL201110165563.2),對(duì)比專利中的裝置存在三個(gè)缺陷；首先，所用的過(guò)濾網(wǎng)，其通過(guò)捆綁海綿和活性炭球?qū)崿F(xiàn)吸附污染物這一設(shè)想在實(shí)際操作過(guò)程中不可能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楹＞d和活性炭對(duì)重金屬離子以及親水性污染物的吸附容量較低，且也無(wú)法將所謂的吸附因子均勻的捆綁在網(wǎng)上，因此也就使得在吸附過(guò)程中，水中的污染物根本無(wú)法充分而有效的與吸附材料接觸-傳質(zhì)-活性吸附位點(diǎn)吸附，因此對(duì)比專利所謂吸附污染物效果在實(shí)際操作過(guò)程中根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)；其次，實(shí)際污染的河流治理過(guò)程中，常常水流湍急、河道寬闊，且水下環(huán)境復(fù)雜，因此很難將上述支撐架架設(shè)在河道內(nèi)；其三，任何吸附材料吸附飽和后必須要進(jìn)行脫附，而對(duì)比專利并沒(méi)有提及吸附后如何脫附再生，因此對(duì)比專利中的可重復(fù)實(shí)用缺乏基本吸附常識(shí)，也是不符合吸附原理的。綜上所述，該對(duì)比專利缺乏實(shí)際可操作性，也不符合吸附-傳質(zhì)理論。此外，該對(duì)比專利所用的混凝土支撐結(jié)構(gòu)極其沉重，根本不適宜移動(dòng)和便攜。(7)一種打撈河道漂浮物的保潔網(wǎng)(ZL201120003812.3),該對(duì)比專利主要用于打撈水面漂浮物，其網(wǎng)僅為過(guò)濾收集水中浮物，對(duì)于水中溶解性重金屬離子并沒(méi)有去除效能，且無(wú)法適用于河道的污染應(yīng)急處置。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)突發(fā)性河道重金屬水污染應(yīng)急預(yù)處理過(guò)程中缺乏高效、經(jīng)濟(jì)的裝置與方法，本發(fā)明提供了一種便攜式的河道內(nèi)突發(fā)重金屬污染應(yīng)急預(yù)處理裝置和方法，該裝置采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于攜帶和安裝，可適用于不同寬度河道使用的裝置，可快速吸附去除河水中的重金屬離子，且該裝置攜帶、安裝與拆卸便捷，能夠適用于不同寬度和水量的污染河道。本發(fā)明通過(guò)利用可伸縮桿將纖維吸附網(wǎng)固定到污染河道里，離子交換/螯合纖維吸附網(wǎng)快速吸附去除水中重金屬離子，吸附飽和后的纖維吸附網(wǎng)可拆卸下來(lái)脫附再生，重新使用。一種基于新型纖維吸附的便攜式河道內(nèi)重金屬水污染應(yīng)急預(yù)處理裝置，所述裝置由可伸縮性硬桿、固定樁、離子交換/螯合纖維網(wǎng)、浮球、重力穩(wěn)定錘組成，其中纖維吸附網(wǎng)上下兩端固定在可伸縮性硬桿上，兩根可伸縮性硬桿分別與浮球和重力穩(wěn)定錘相連，其中與浮球相連的可伸縮性硬桿與固定樁相連，纖維是離子交換/螯合纖維中的一種或兩種或者多種組合。一種基于新型離子交換/螯合纖維吸附的便攜式河道內(nèi)重金屬水污染應(yīng)急預(yù)處理方法，其步驟為：步驟1、打樁：將固定樁打入污染河道的堤/岸上，入土深度大于0.5米；步驟2、掛網(wǎng)：將纖維吸附網(wǎng)上下兩端固定在兩根可伸縮性橫桿上，其中一根可伸縮性橫桿的長(zhǎng)度等于河面寬度，與浮球相連，另一根伸縮性橫桿長(zhǎng)度等于河床的寬度，與重力穩(wěn)定錘相連。步驟3、吸附：將固定有纖維吸附網(wǎng)的橫桿設(shè)置在污染河道中，橫桿的兩頭與固定樁連接，纖維吸附網(wǎng)的上下端長(zhǎng)度大于等于河水深度，污染河水與纖維吸附網(wǎng)充分接觸，重金屬離子被吸附去除；步驟4.纖維吸附網(wǎng)脫附：將吸附飽和后的纖維吸附網(wǎng)從橫桿上拆卸下來(lái)轉(zhuǎn)移至脫附罐內(nèi)，用酸溶液作為脫附劑，攪拌脫附1-2分鐘(60-120r/min)；步驟5.纖維吸附網(wǎng)清洗回用：將步驟4脫附后的纖維吸附網(wǎng)用清水清洗1-2分鐘(60-120r/min)，甩干固定到伸縮桿上重復(fù)使用；有益效果：1)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于攜帶和安裝，可適用于不同寬度、不同水深的河道使用；2)離子交換/螯合纖維網(wǎng)對(duì)水中重金屬離子吸附容量大、吸附速率高，且無(wú)二次污染；3)吸附飽和后的離子交換/螯合纖維網(wǎng)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)脫附再生后，可重復(fù)使用；4)整個(gè)治理過(guò)程不會(huì)改變河水水質(zhì)，且無(wú)危險(xiǎn)固廢產(chǎn)生；5)設(shè)備投資、運(yùn)行費(fèi)用低，處理過(guò)程依靠河水自然流動(dòng)，無(wú)動(dòng)力消耗。附圖說(shuō)明圖1：一種基于纖維吸附的便攜式河道內(nèi)重金屬水污染應(yīng)急預(yù)處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2：本發(fā)明的應(yīng)急處理操作流程圖。圖3：實(shí)施例中應(yīng)急預(yù)處理模擬裝置示意圖。圖中的標(biāo)注為：1-固定樁、2-浮球、3-可伸縮性橫桿、4-離子交換/螯合纖維網(wǎng)、5-重力穩(wěn)定錘、6-水儲(chǔ)槽、7-水泵、8-流量計(jì)、9-應(yīng)急預(yù)處理裝置、10-模擬河道。具體實(shí)施方式以下通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。如圖1所示，具體實(shí)施例中使用的基于離子交換/螯合纖維吸附的便攜式河道重金屬污染應(yīng)急預(yù)處理裝置，包括硬桿、固定樁1、纖維吸附網(wǎng)、浮球和重力穩(wěn)定錘，所述纖維吸附網(wǎng)上、下兩端分別連接在硬桿上，其中與纖維吸附網(wǎng)上端相連的硬桿的左、右兩端分別與固定樁相連，與纖維吸附網(wǎng)下端相連的硬桿與重力穩(wěn)定錘相連。其中，所述硬桿為可伸縮性硬桿。所述與纖維吸附網(wǎng)上端相連的硬桿與浮球相連，浮球位于硬桿之上。所述固定樁為兩個(gè)，可伸縮性硬桿為兩根。一種基于纖維吸附的便攜式河道重金屬污染應(yīng)急處置方法，其步驟為：步驟1、打樁：將固定樁打入河道堤岸上，入土深度大于50厘米；步驟2、掛網(wǎng)：將纖維吸附網(wǎng)的上下兩端固定在兩根可伸縮硬桿上，一根硬桿連接浮球，另一根硬桿連接重力穩(wěn)定錘，而后將固定有纖維吸附網(wǎng)的可伸縮硬桿置于污染河道中，連接纖維吸附網(wǎng)上端的可伸縮硬桿的左、右兩端與污染河道岸堤上的固定樁連接，纖維吸附網(wǎng)的上下端之間的距離大于等于河水深度，纖維吸附網(wǎng)下端可伸縮硬桿距河底距離小于5厘米；步驟3、吸附：污染河水與纖維吸附網(wǎng)充分接觸，重金屬離子被吸附去除；步驟4、纖維吸附網(wǎng)脫附：將吸附飽和后的纖維吸附網(wǎng)從可伸縮硬桿上拆卸下來(lái)轉(zhuǎn)移至脫附罐內(nèi)，用酸溶液作為脫附劑，攪拌1-2分鐘，轉(zhuǎn)速60-120r/min；步驟5、纖維吸附網(wǎng)清洗再生：將步驟4脫附后的纖維吸附網(wǎng)轉(zhuǎn)移至清洗罐中，加清水?dāng)嚢?-2分鐘，轉(zhuǎn)速60-120r/min，甩干后再次固定到可伸縮硬桿上使用。所述步驟2中的纖維吸附網(wǎng)所用材料為離子交換纖維、螯合纖維的一種或兩種、或多種組合。所述的步驟4中的酸溶液為鹽酸、硫酸或硝酸中的一種，濃度為1-10mol/L。如圖3實(shí)施例中應(yīng)急預(yù)處理模擬示意圖，包括進(jìn)水儲(chǔ)槽6、水泵7、流量計(jì)8、應(yīng)急預(yù)處理裝置9、模擬河道10、吸附出水儲(chǔ)槽。水泵分別與進(jìn)水儲(chǔ)槽、流量計(jì)相連接，模擬河道與流量計(jì)、出水儲(chǔ)槽相連接，應(yīng)急預(yù)處理裝置懸浮在模擬河道上。以下實(shí)施例中水源水用河水加入硝酸鎳、硝酸銅、硝酸鉛和硝酸鎘配制，不同重金屬離子濃度如表1所示：表1進(jìn)水水質(zhì)鎳離子(mg/L)銅離子(mg/L)鉛離子(mg/L)鎘離子(mg/L)進(jìn)水水質(zhì)2.46.52.51.3實(shí)施例1：實(shí)施例1中進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)如表1：如圖2所示應(yīng)急處理操作流程圖；所用吸附纖維為螯合纖維PET-AA-N(專利授權(quán)號(hào)ZL2011104274558)，模擬河道上加設(shè)1個(gè)纖維吸附網(wǎng)，進(jìn)水以30升/分的流量進(jìn)入模擬河道，出水水質(zhì)如表2所示：表2應(yīng)急預(yù)處理出水水質(zhì)鎳離子(mg/L)銅離子(mg/L)鉛離子(mg/L)鎘離子(mg/L)0.0060.240.0050.003實(shí)施例2：操作條件同實(shí)施例1，但將進(jìn)水流量增至100升/分，出水水質(zhì)見表3：表3應(yīng)急預(yù)處理出水水質(zhì)鎳離子(mg/L)銅離子(mg/L)鉛離子(mg/L)鎘離子(mg/L)0.0090.350.0070.005實(shí)施例3：操作同實(shí)施例1，但將吸附纖維改為聚乙烯-甲基丙烯酸-多乙烯胺螯合纖維(專利授權(quán)號(hào)ZL201210504737.8)，其它操作條件不變，出水水質(zhì)見表4：表4應(yīng)急預(yù)處理出水水質(zhì)鎳離子(mg/L)銅離子(mg/L)鉛離子(mg/L)鎘離子(mg/L)0.0080.410.0030.002實(shí)施例4：操作同實(shí)施例3，但將進(jìn)水流量增至100升/分，其它操作條件不變，出水水質(zhì)見表5：表5應(yīng)急預(yù)處理出水水質(zhì)鎳離子(mg/L)銅離子(mg/L)鉛離子(mg/L)鎘離子(mg/L)0.0040.390.0080.002實(shí)施例5：操作同實(shí)施例2，但將纖維吸附網(wǎng)增至兩個(gè)，其它操作條件不變，出水水質(zhì)見表6：表6應(yīng)急預(yù)處理出水水質(zhì)鎳離子(mg/L)銅離子(mg/L)鉛離子(mg/L)鎘離子(mg/L)0.0010.030.003未檢出實(shí)施例6：操作同實(shí)施例4，但將纖維吸附網(wǎng)增至兩個(gè)，其它操作條件不變，出水水質(zhì)見表7：表7應(yīng)急預(yù)處理出水水質(zhì)鎳離子(mg/L)銅離子(mg/L)鉛離子(mg/L)鎘離子(mg/L)0.0010.040.002未檢出以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單的修改、等同替換與改進(jìn)等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3