[发明专利]臭氧微纳米气泡-超声波原位修复河流沉积物多环芳烃污染的方法及系统

说明书

本发明涉及一种臭氧微纳米气泡和超声波协同原位修复河流中沉积物多环芳烃污染的方法及系统。系统主要由臭氧发生器、臭氧微纳米气泡发生器、在线检测系统、PC控制系统、超声波发生器、废水处理装置、起重机等组成。本发明由超声波发生器产生的超声波将疏水性有机污染物从沉积物中解吸出来，并使沉积污染物保持悬浮状态，同时注入臭氧微纳米气泡吸附、氧化降解有机污染物；通过在线检测系统实时监测和分析反应室各参数，及时调整臭氧微纳米气泡的曝气量、气泡直径、超声功率和超声时间，最后将沉积物处理室的水体抽到驳船上的废水处理装置进一步处理。本发明实现了原位修复河流沉积物中的疏水性有机污染物多环芳烃，减少了二次污染的发生。

技术领域

本发明属于水生态修复应用领域。

技术背景

沉积物是河流生态系统的重要组成部分，为水生动植物生长提供了场所。近年来大多数河流沉积物受到疏水性有机污染物的持续污染，造成严重的环境损害和健康风险。当外界环境条件发生改变时，富集于沉积物中的疏水性有机污染物则会再次释放到上覆水体中，造成二次污染，损害水体生态系统健康。目前修复河流沉积物污染主要有原位和异位修复技术。异位修复技术具有修复效率高优点，但面对实际中复杂的环境，异地修复方法并非总是可行的。如使用开挖运输污染沉积物到异地的修复方法，由于大部分污染物埋在沉积物下层，通过开挖，可能会使污染物重新再悬浮暴露在河水中。原位修复技术可以防止异地修复二次污染的出现，但由于疏水性有机污染物大量吸附在沉积物中，自解吸能力差，在水相中浓度低，限制了原位修复的效率。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种臭氧微纳米气泡和超声波协同原位修复河流中沉积物多环芳烃污染的系统及方法。

本发明是通过以下技术方法实现的：

技术方案一

一种臭氧微纳米气泡-超声波原位修复河流沉积物多环芳烃污染的方法，其特征在于，包括步骤：

(1)在水体内制造臭氧微纳米气泡。微纳米气泡在水中存在时间长，可以增加臭氧在水相中的溶解浓度，延长水相中臭氧的反应活性，降低反应所需要的浓度阈值，氧化有机污染物。微纳米气泡表面带负电荷，Zeta电位绝对值高，对污染物有吸附作用。此外表面电荷静电斥力作用可减少气泡的聚并，提高气泡的稳定性。微纳米气泡破裂时释放能量，生成羟基自由基，对有机污染物具有直接氧化作用。

(2)采用超声波将疏水性有机污染物从沉积物中解吸出来，并使污染物保持悬浮状态，使臭氧微纳米气泡充分和污染物反应。超声波作用于液体时会形成局部负压，产生小气泡，负压状态下气泡不断增大直至破裂，气泡破裂瞬间局部会产生高温高压条件引发化学反应，产生自由基，对有机污染物去除有明显效果。

所述用臭氧微纳米气泡和超声波协同原位修复河流中沉积物多环芳烃污染的方法，其特征在于，所述臭氧微纳米气泡浓度为1×10⁶～1×10⁸个/mL，尺寸为200nm～50μm。

所述用臭氧微纳米气泡和超声波协同原位修复河流中沉积物多环芳烃污染的方法，其特征在于，所述超声功率20kHz～40kHz。

技术方案二

一种用臭氧微纳米气泡和超声波协同原位修复河流中沉积物多环芳烃污染的系统，其特征在于，在驳船(14)上设置有臭氧发生器(1)、臭氧微纳米气泡发生器(5)、在线检测系统(6)、PC控制系统(7)、超声波发生器(8)、废水处理装置(11)、起重机(13)；

臭氧发生器(1)和臭氧微纳米气泡发生器(5)通过气体流量计(2)、气压表(3)、气压阀(4)、供气管(12)连接，向沉积物处理室(10)提供臭氧微纳米气泡水；

在线检测系统(6)和PC控制系统(7)和超声波发生器(8)和超声波探头(9)连接，在线检测系统(6)通过检测反应室各参数对超声波发生器(8)的功率和超声时间进行调整。