一种直通式河道底泥污染治理用原位修复棒的制作方法

本发明涉及生态环保技术领域，更具体地说，涉及一种直通式河道底泥污染治理用原位修复棒。

背景技术：

底泥是河湖的沉积物，是自然水域的重要组成部分。当水域受到污染后，水中部分污染物可通过沉淀或颗粒物吸附而蓄存在底泥中，适当条件下重新释放，成为二次污染源,这种污染称为底泥污染。

水中的氨氮主要来源于污水中含氮有机物的初始污染，当内河水体开始受到污染且情况较严重时，污染物浓度通量向下，污染物汇集到内河底泥中，水中的氨氮也汇集到底泥中，当外污染源受到控制后，底泥中的污染物浓度通量向上，污染物从底泥释放到上覆水体中成为内河水体的污染源，当受微生物作用时，氨氮可分解成亚硝酸盐氮，继续分解，最终成为硝酸盐氮、n2、n2o,完成水的自净过程。当水中的亚硝酸盐氮过高时,饮用此水将和蛋白质结合形成亚硝胺，是一种强致癌物质，长期饮用对身体极为不利，而且底泥中的氨(nh3)和亚硝酸盐(no2)积累到一定程度会对水体产生明显的毒性影响。

目前常采用的底泥污染治理方式为清淤后进行异位处理，不仅工作量庞大，治理成本高昂，且容易影响到原本的河道生态环境，尤其是针对大面积的河道底泥污染治理，采用异位处理的经济成本显然十分巨大。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种直通式河道底泥污染治理用原位修复棒，它可以实现采用原位修复的方式，直接将修复棒插入至河道底泥中，以自然风为源动力，利用内外隔离磁力引导的方式，将动力传导至修复棒内部，然后挤压曝气层释放出其内的空气，同时由水面上外界的空气的进行补充，源源不断的增加河道底泥区域的溶解氧水平，从而显著提高底泥中的微生物作用，加快对氨氮污染源的分解治理，同时曝气的同时会缓和的产生许多微纳米级气泡，利用其对有机污染物的强化分解和生物净化功能，综合促进河道底泥的污染治理效果，不易造成二次污染，且治理成本较低，对原本的河道生态环境几乎无任何影响。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种直通式河道底泥污染治理用原位修复棒，包括中空棒体，所述中空棒体上端安装有外引导件，所述中空棒体下端固定连接有曝气板，所述曝气板下端固定连接有多根均匀分布的生物锚杆，所述中空棒体内竖直插设有传动臂杆，所述传动臂杆下端固定连接有第二活动球，所述曝气板上端开设有与第二活动球相匹配的活动孔，且第二活动球镶嵌于活动孔内与曝气板之间活动连接，所述曝气板内开设有活动内腔，所述曝气板上端还开设有多个与活动内腔相连通的补气孔，所述活动内腔内水平设置有挤压板，且挤压板上端与第二活动球之间固定连接，所述挤压板下侧设有曝气层，所述挤压板与曝气层之间固定连接有多个均匀分布的内插式驱动杆，所述曝气板下端开设有多个均匀分布的曝气孔，且曝气孔与曝气层对应并连通，所述中空棒体外表面固定插接有多根环形阵列分布的l型通气管。

进一步的，所述外引导件包括轻质风球，所述轻质风球下端固定连接有延伸茎杆，所述延伸茎杆下端固定连接有第一活动球，所述中空棒体上端开设有与第一活动球相匹配的活动槽，且第一活动球镶嵌于活动槽内并与中空棒体之间活动连接，可以在任何方向的风力作用下实现动力驱动，并作为初始动力实现振动或晃动等动作。

进一步的，所述轻质风球上端内部开设有非平衡腔，所述非平衡腔内放置有配重自动球，所述轻质风球外表面上开设有多个均匀分布的扩风孔，通过非平衡特性，既可以保持外引导件动作的持久性，同时风力较弱的情况下也可以实现动作，扩风孔则起到降低轻质风球表面的光滑性作用，同时提高与空气的接触面积，可以间接的相对增大风力对外引导件的驱动作用。

进一步的，所述第一活动球采用铁磁性金属材料制成，所述传动臂杆上端固定连接有从动磁铁，可以实现在满足中空棒体与外界环境隔离的前提下，通过磁力传动方式，将外引导件的动作间接传递至传动臂杆上，这是因为直接物理接触进行传动的话不可避免的存在一定程度的暴露，容易进入杂物或者雨水干扰曝气的进行。

进一步的，所述曝气层包括多个均匀分布且相互接触的曝气微球，所述曝气微球包括一对双侧硬质球壳和中心柔性弹性球壳，且中心柔性弹性球壳固定连接于一对双侧硬质球壳之间，所述双侧硬质球壳中心处开设有气通微孔，通过内插式驱动杆对曝气微球的挤压和曝气微球与曝气微球之间相互挤压，迫使其变形挤出内部的空气从而溶于水中，增加底泥的溶解氧水平，无法溶解的部分便形成许多微纳米气泡同样可以直接参与污染治理和生物净化。

进一步的，所述中空棒体外表面覆盖有活性炭纤维吸附层，所述生物锚杆采用多孔硬质材料制成，所述多孔硬质材料内培养有微生物菌落，活性炭纤维吸附层可以吸附河道水体中的悬浮物和污染物，起到辅助治理水体污染的作用，也可以用于直接吸附住底泥向水体中释放的污染物，减少对水体的污染作用，生物锚杆可以很好的容纳微生物，提高底泥中参与污染物分解的微生物数量。

进一步的，所述内插式驱动杆包括象形抵触杆和防落球，且防落球位于曝气微球内，所述象形抵触杆固定连接于挤压板和防落球之间，所述防落球上开设有多个竖直方向的柱形气孔，象形抵触杆一方面起到对曝气微球的挤压曝气作用，另一方面起到对气通微孔的密封作用，避免曝气微球内部的空气从上侧释放，导致曝气失败，防落球用于起到对象形抵触杆的限位作用，避免其从曝气微球上脱落，柱形气孔实现通气作用，实现对曝气微球内空气的补充。

进一步的，所述防落球的外径大于气通微孔的内径，且柱形气孔均位于气通微孔的竖直投影面上。

进一步的，所述象形抵触杆包括自上至下依次固定连接的直动杆、弧形密封片和传动杆，所述弧形密封片与双侧硬质球壳相匹配，所述传动杆自上至下直径逐渐变大，且最大直径与气通微孔的内径保持一致。

进一步的，所述曝气板下端固定连接有与曝气层相匹配的防水透气膜，所述防水透气膜下端固定连接有多个与曝气孔交错分布的营养缓释凸起，防水透气膜用来防止河道里面的水反向进入到曝气板内干扰曝气，同时满足空气的通过形成曝气作用，并且通过的空气一方面更容易溶于水中增加溶解氧水平，另一方面不溶于水的空气可以形成许多的微纳米气泡来促进污染物的分解，营养缓释凸起则一方面可以慢慢的溶解向水内释放微生物活动所需的营养成分，另一方面在曝气的作用下可以加速释放，综合增强微生物的生命活动，进而提高污染物的分解效果。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现采用原位修复的方式，直接将修复棒插入至河道底泥中，以自然风为源动力，利用内外隔离磁力引导的方式，将动力传导至修复棒内部，然后挤压曝气层释放出其内的空气，同时由水面上外界的空气的进行补充，源源不断的增加河道底泥区域的溶解氧水平，从而显著提高底泥中的微生物作用，加快对氨氮污染源的分解治理，同时曝气的同时会缓和的产生许多微纳米级气泡，利用其对有机污染物的强化分解和生物净化功能，综合促进河道底泥的污染治理效果，不易造成二次污染，且治理成本较低，对原本的河道生态环境几乎无任何影响。

(2)外引导件包括轻质风球，轻质风球下端固定连接有延伸茎杆，延伸茎杆下端固定连接有第一活动球，中空棒体上端开设有与第一活动球相匹配的活动槽，且第一活动球镶嵌于活动槽内并与中空棒体之间活动连接，可以在任何方向的风力作用下实现动力驱动，并作为初始动力实现振动或晃动等动作。

(3)轻质风球上端内部开设有非平衡腔，非平衡腔内放置有配重自动球，轻质风球外表面上开设有多个均匀分布的扩风孔，通过非平衡特性，既可以保持外引导件动作的持久性，同时风力较弱的情况下也可以实现动作，扩风孔则起到降低轻质风球表面的光滑性作用，同时提高与空气的接触面积，可以间接的相对增大风力对外引导件的驱动作用。

(4)第一活动球采用铁磁性金属材料制成，传动臂杆上端固定连接有从动磁铁，可以实现在满足中空棒体与外界环境隔离的前提下，通过磁力传动方式，将外引导件的动作间接传递至传动臂杆上，这是因为直接物理接触进行传动的话不可避免的存在一定程度的暴露，容易进入杂物或者雨水干扰曝气的进行。

(5)曝气层包括多个均匀分布且相互接触的曝气微球，曝气微球包括一对双侧硬质球壳和中心柔性弹性球壳，且中心柔性弹性球壳固定连接于一对双侧硬质球壳之间，双侧硬质球壳中心处开设有气通微孔，通过内插式驱动杆对曝气微球的挤压和曝气微球与曝气微球之间相互挤压，迫使其变形挤出内部的空气从而溶于水中，增加底泥的溶解氧水平，无法溶解的部分便形成许多微纳米气泡同样可以直接参与污染治理和生物净化。

(6)中空棒体外表面覆盖有活性炭纤维吸附层，生物锚杆采用多孔硬质材料制成，多孔硬质材料内培养有微生物菌落，活性炭纤维吸附层可以吸附河道水体中的悬浮物和污染物，起到辅助治理水体污染的作用，也可以用于直接吸附住底泥向水体中释放的污染物，减少对水体的污染作用，生物锚杆可以很好的容纳微生物，提高底泥中参与污染物分解的微生物数量。

(7)内插式驱动杆包括象形抵触杆和防落球，且防落球位于曝气微球内，象形抵触杆固定连接于挤压板和防落球之间，防落球上开设有多个竖直方向的柱形气孔，象形抵触杆一方面起到对曝气微球的挤压曝气作用，另一方面起到对气通微孔的密封作用，避免曝气微球内部的空气从上侧释放，导致曝气失败，防落球用于起到对象形抵触杆的限位作用，避免其从曝气微球上脱落，柱形气孔实现通气作用，实现对曝气微球内空气的补充。

(8)曝气板下端固定连接有与曝气层相匹配的防水透气膜，防水透气膜下端固定连接有多个与曝气孔交错分布的营养缓释凸起，防水透气膜用来防止河道里面的水反向进入到曝气板内干扰曝气，同时满足空气的通过形成曝气作用，并且通过的空气一方面更容易溶于水中增加溶解氧水平，另一方面不溶于水的空气可以形成许多的微纳米气泡来促进污染物的分解，营养缓释凸起则一方面可以慢慢的溶解向水内释放微生物活动所需的营养成分，另一方面在曝气的作用下可以加速释放，综合增强微生物的生命活动，进而提高污染物的分解效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明修复棒部分的结构示意图；

图3为图2中a处的结构示意图；

图4为本发明曝气微球进气状态下的结构示意图；

图5为本发明曝气微球出气状态下的结构示意图。

图中标号说明：

1中空棒体、2外引导件、201轻质风球、202延伸茎杆、203第一活动球、204配重自动球、205扩风孔、3曝气板、4生物锚杆、5传动臂杆、6从动磁铁、7l型通气管、8第二活动球、9活动孔、10补气孔、11挤压板、12内插式驱动杆、1201直动杆、1202弧形密封片、1203传动杆、1204防落球、1205柱形气孔、13曝气微球、1301双侧硬质球壳、1302中心柔性弹性球壳、1303气通微孔、14曝气孔、15防水透气膜、16营养缓释凸起。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-2，一种直通式河道底泥污染治理用原位修复棒，包括中空棒体1，中空棒体1上端安装有外引导件2，中空棒体1下端固定连接有曝气板3，一方面可以提高中空棒体1的插入底泥后的稳定性，不易在水流或者风力作用下出现侧翻现象，同时可以扩大对底泥的直接作用面积，另一方面其可以提供微纳米气泡的短暂停留平面，阻止其进一步上浮然后溃灭，保证氧气可以充足的供应在底泥区域，曝气板3下端固定连接有多根均匀分布的生物锚杆4，一方面可以插入底泥中起到锚固效果，另一方面可以容纳更多的微生物，中空棒体1外表面覆盖有活性炭纤维吸附层，生物锚杆4采用多孔硬质材料制成，多孔硬质材料内培养有微生物菌落，活性炭纤维吸附层可以吸附河道水体中的悬浮物和污染物，起到辅助治理水体污染的作用，也可以用于直接吸附住底泥向水体中释放的污染物，减少对水体的污染作用，生物锚杆4可以很好的容纳微生物，提高底泥中参与污染物分解的微生物数量，中空棒体1内竖直插设有传动臂杆5，中空棒体1外表面固定插接有多根环形阵列分布的l型通气管7，l型通气管7外侧开口是朝下的，外界异物和雨水不易进入到中空棒体1内。

外引导件2包括轻质风球201，轻质风球201下端固定连接有延伸茎杆202，延伸茎杆202下端固定连接有第一活动球203，中空棒体1上端开设有与第一活动球203相匹配的活动槽，且第一活动球203镶嵌于活动槽内并与中空棒体1之间活动连接，可以在任何方向的风力作用下实现动力驱动，并作为初始动力实现振动或晃动等动作，轻质风球201上端内部开设有非平衡腔，非平衡腔内放置有配重自动球204，轻质风球201外表面上开设有多个均匀分布的扩风孔205，通过非平衡特性，既可以保持外引导件2动作的持久性，同时风力较弱的情况下也可以实现动作，扩风孔205则起到降低轻质风球201表面的光滑性作用，同时提高与空气的接触面积，可以间接的相对增大风力对外引导件2的驱动作用，第一活动球203采用铁磁性金属材料制成，传动臂杆5上端固定连接有从动磁铁6，可以实现在满足中空棒体1与外界环境隔离的前提下，通过磁力传动方式，将外引导件2的动作间接传递至传动臂杆5上，这是因为直接物理接触进行传动的话不可避免的存在一定程度的暴露，容易进入杂物或者雨水干扰曝气的进行。

请参阅图3，传动臂杆5下端固定连接有第二活动球8，曝气板3上端开设有与第二活动球8相匹配的活动孔9，且第二活动球8镶嵌于活动孔9内与曝气板3之间活动连接，曝气板3内开设有活动内腔，曝气板3上端还开设有多个与活动内腔相连通的补气孔10，活动内腔内水平设置有挤压板11，且挤压板11上端与第二活动球8之间固定连接，挤压板11下侧设有曝气层，挤压板11与曝气层之间固定连接有多个均匀分布的内插式驱动杆12，曝气板3下端开设有多个均匀分布的曝气孔14，且曝气孔14与曝气层对应并连通。

曝气层包括多个均匀分布且相互接触的曝气微球13，曝气微球13包括一对双侧硬质球壳1301和中心柔性弹性球壳1302，且中心柔性弹性球壳1302固定连接于一对双侧硬质球壳1301之间，双侧硬质球壳1301中心处开设有气通微孔1303，通过内插式驱动杆12对曝气微球13的挤压和曝气微球13与曝气微球13之间相互挤压，迫使其变形挤出内部的空气从而溶于水中，增加底泥的溶解氧水平，无法溶解的部分便形成许多微纳米气泡同样可以直接参与污染治理和生物净化。

曝气板3下端固定连接有与曝气层相匹配的防水透气膜15，防水透气膜15下端固定连接有多个与曝气孔14交错分布的营养缓释凸起16，营养缓释凸起16采用微生物可以直接利用营养物质制成，例如葡萄糖、氨基酸和无机盐等，防水透气膜15用来防止河道里面的水反向进入到曝气板3内干扰曝气，同时满足空气的通过形成曝气作用，并且通过的空气一方面更容易溶于水中增加溶解氧水平，另一方面不溶于水的空气可以形成许多的微纳米气泡来促进污染物的分解，营养缓释凸起16则一方面可以慢慢的溶解向水内释放微生物活动所需的营养成分，另一方面在曝气的作用下可以加速释放，综合增强微生物的生命活动，进而提高污染物的分解效果。

请参阅图4-5，内插式驱动杆12包括象形抵触杆和防落球1204，且防落球1204位于曝气微球13内，象形抵触杆固定连接于挤压板11和防落球1204之间，防落球1204上开设有多个竖直方向的柱形气孔1205，象形抵触杆一方面起到对曝气微球13的挤压曝气作用，另一方面起到对气通微孔1303的密封作用，避免曝气微球13内部的空气从上侧释放，导致曝气失败，防落球1204用于起到对象形抵触杆的限位作用，避免其从曝气微球13上脱落，柱形气孔1205实现通气作用，实现对曝气微球13内空气的补充，防落球1204的外径大于气通微孔1303的内径，且柱形气孔1205均位于气通微孔1303的竖直投影面上，象形抵触杆包括自上至下依次固定连接的直动杆1201、弧形密封片1202和传动杆1203，弧形密封片1202与双侧硬质球壳1301相匹配，传动杆1203自上至下直径逐渐变大，且最大直径与气通微孔1303的内径保持一致。

使用时，根据河道底泥的污染区域插入合适数量的修复棒，外引导件2在外界风力的作用下进行震动或者晃动，基于第一活动球203和从动磁铁6的磁力吸附作用下，外引导件2的动作直接隔空传递至传动臂杆5上，然后第二活动球8在活动孔9内同步开始动作，并驱使挤压板11和内插式驱动杆12对曝气层进行挤压，具体的来看曝气微球13在受到挤压后，内插式驱动杆12通过上侧的气通微孔1303继续深入至弧形密封片1202与双侧硬质球壳1301贴合并对气通微孔1303进行封闭，接着中心柔性弹性球壳1302开始变形并挤压相邻的曝气微球13，曝气微球13内部的空气在受到挤压作用下后通过下侧的气通微孔1303释放，并依次经过曝气孔14和防水透气膜15进入到底泥区域，而在内插式驱动杆12复位后上侧的气通微孔1303恢复畅通，藉由l型通气管7与外界的连通作用，可以实现空气的实时补充，从而源源不断的将外界空气输送至底泥区域，增加并保持在很高的溶解氧水平上，进而提高底泥中微生物对污染物的分解作用，而未溶解的空气在水中形成微纳米级气泡，其对有机污染物同样具有强制分解的作用，可以实现在无动力成本下，高效的进行河道底泥的污染治理。

本发明可以实现采用原位修复的方式，直接将修复棒插入至河道底泥中，以自然风为源动力，利用内外隔离磁力引导的方式，将动力传导至修复棒内部，然后挤压曝气层释放出其内的空气，同时由水面上外界的空气的进行补充，源源不断的增加河道底泥区域的溶解氧水平，从而显著提高底泥中的微生物作用，加快对氨氮污染源的分解治理，同时曝气的同时会缓和的产生许多微纳米级气泡，利用其对有机污染物的强化分解和生物净化功能，综合促进河道底泥的污染治理效果，不易造成二次污染，且治理成本较低，对原本的河道生态环境几乎无任何影响。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。