一种靶向原位生态治理装置的制作方法

本发明涉及污水处理，具体涉及一种基于改性硅铝酸盐的无机介孔材料的靶向原位生态治理装置。

背景技术：

1、各类污水入河及初期雨水入河是导致河道水质恶化的主要原因之一，这些污染源通过河道内的排口直接进入水体，对水质造成严重影响，影响了城市生态环境和居民生活质量。因此，探索有效的河道水质治理技术成为当前环境保护领域的迫切需求。

2、在河道水质治理方面，控源截污和河道内原位治理是两种主要策略。控源截污通过从源头上控制污染物的进入，减少河道污染负荷。具体方法包括建造截流井，将污水在汇入河道前截流并输送至污水厂进行处理，从而有效阻断污染源。然而，单纯依靠控源截污难以彻底解决河道内已存在的污染问题，特别是底泥污染和初期雨水径流带来的短期高浓度污染。在此背景下，河道内原位治理技术应运而生，其中生态浮岛作为一种绿色、生态的治理手段，受到了广泛关注。生态浮岛通过在水体表面设置植物净化单元和生物净化单元，利用植物吸收、基质吸附、微生物降解等多种途径协同作用，实现对水体污染物的有效去除。这种技术不仅能够净化水质，还能改善水体的生态环境，提高水体的自净能力。

3、当前生态浮岛技术虽在河道水质治理中展现出一定潜力，但其净化机理主要依赖微生物的生化作用，这导致净化周期长且净化效率相对较低，难以在短期内实现水质的显著提升。同时，微生物对环境因子的变化较为敏感，水体理化性质或污染负荷的突然变化都可能对生物净化单元内的微生物群落造成不利影响，进而影响净化效果的稳定性。此外，直接在河道内设置生物净化单元可能受到水体溶解氧不足等环境因素的制约，通常需要额外布设曝气系统以维持微生物的活性，这无疑增加了装置的复杂性和应用场景的限制。最后，虽然水生植物能够通过吸附作用去除水体中的部分污染物，但定期维护和收割是必不可少的，否则植物死亡后可能将所吸收的污染物重新释放到水体中，形成新的内源污染，这也使得水生植物净化水体的技术面临较高的维护成本挑战。

4、因此，针对现有生态浮岛技术的上述缺陷，亟需进行技术创新和优化。

技术实现思路

1、本技术旨在通过技术创新解决现有生态浮岛净化效率不稳定、维护成本高的不足，以满足不同河道治理需求。

2、为实现上述目的，本技术是通过如下技术方案来实现的：

3、本技术提供了一种靶向原位生态治理装置，包括

4、生态吸附模块，所述生态吸附模块位于待处理河道内，包括多个由改性硅铝酸盐的无机介孔材料制备的生态吸附球组件，用于吸附河道内的污染物质；

5、框架模块，所述框架模块形成一容纳腔，包括支撑组件、侧板组件以及底板，所述容纳腔用于容纳所述生态吸附模块，所述生态浮球组件按预设的行列组合排列到所述容纳腔内，所述底板为100目不锈钢筛网；

6、浮板，所述浮板位于所述生态吸附模块的上方并置于所述容纳腔内，所述浮板上设有多个种植孔；

7、种植模块，所述种植模块包括定制花盆和置于所述定制花盆内的水生植物，所述定制花盆置于所述种植孔上，所述定制花盆的底部设有漏水孔。

8、作为本技术进一步的改进，所述改性硅铝酸盐的无机介孔材料的内部孔道的孔径为2nm～50nm，比表面积为30m2/g～40m2/g。

9、作为本技术进一步的改进，所述生态吸附球组件包括由所述容纳腔底部往上依次垂直串联的沉球和多个浮球组成。

10、作为本技术进一步的改进，所述浮球包括球形壳体，所述球形壳体包括紧邻设置的外壳体和内壳体，所述外壳体为网格状，所述网格状的孔径为1㎝*2㎝，所述内壳体由80目的尼龙布袋制备而成，所述球形壳体形成中空的球形容纳腔，所述球形容纳腔内由下往上依次填充改性硅铝酸盐的无机介孔材料层以及珍珠棉层，在所述珍珠棉层内填充多个缓释硝化菌固体球，所述改性硅铝酸盐的无机介孔材料层由下往上依次包括粒径为2㎝～4㎝的改性硅铝酸盐的无机介孔材料层、粒径为1㎝～2㎝的改性硅铝酸盐的无机介孔材料层、粒径为1mm～4mm的改性硅铝酸盐的无机介孔材料层。其中：粒径为2㎝～4㎝的改性硅铝酸盐的无机介孔材料层、粒径为1㎝～2㎝的改性硅铝酸盐的无机介孔材料层、粒径为1mm～4mm的改性硅铝酸盐的无机介孔材料层均是由上述提到的比表面积为30m2/g～40m2/g的改性硅铝酸盐的无机介孔材料制备而成的。

11、作为本技术进一步的改进，所述改性硅铝酸盐的无机介孔材料层与所述珍珠棉层的重量比为50:1～70:1，所述珍珠棉层与所述多个缓释硝化菌固体球的重量比为0.5～1。

12、作为本技术进一步的改进，所述改性硅铝酸盐的无机介孔材料层的重量为1.5kg，所述珍珠棉层的重量为25g，所述多个缓释硝化菌固体球的重量为40g。

13、作为本技术进一步的改进，所述沉球包括球形壳体，所述球形壳体包括紧邻设置的外壳体和内壳体，所述外壳体为网格状，所述网格状的孔径为1㎝*2㎝，所述内壳体由80目的尼龙布袋制备而成，所述球形壳体形成中空的球形容纳腔，所述球形容纳腔内由下往上依次填充改性硅铝酸盐的无机介孔材料层以及多个缓释硝化菌固体球，所述改性硅铝酸盐的无机介孔材料层由下往上依次包括粒径为2㎝～4㎝的改性硅铝酸盐的无机介孔材料层、粒径为1㎝～2㎝的改性硅铝酸盐的无机介孔材料层、粒径为1mm～4mm的改性硅铝酸盐的无机介孔材料层。其中：粒径为2㎝～4㎝的改性硅铝酸盐的无机介孔材料层、粒径为1㎝～2㎝的改性硅铝酸盐的无机介孔材料层、粒径为1mm～4mm的改性硅铝酸盐的无机介孔材料层均是由上述提到的比表面积为30m2/g～40m2/g的改性硅铝酸盐的无机介孔材料制备而成的。

14、作为本技术进一步的改进，所述改性硅铝酸盐的无机介孔材料层与所述多个缓释硝化菌固体球的重量比为0.02～0.03。

15、作为本技术进一步的改进，所述框架模块的至少一个侧面为水平面，所述支撑组件包括多个竖直支撑杆以及多个水平支撑杆，位于所述水平面上的所述竖直支撑杆向上延伸形成安装部，所述安装部用于将所述框架模块固定到驳岸上。优选的，安装部上设有螺纹孔，框架模块通过膨胀螺栓即可固定驳岸上，安装工程量小。框架模块的结构设计，可以根据河道排污口的具体情况设计框架模块的长宽高，根据需治污点的实际空间情况进行调整，不受空间地形的限制，因此可直接把框架模块安装于入河污染源处，大大提高了净化效率。装置根据需治污点的空间情况灵活布置，贴合安装地点原本的空间结构，整体景观风貌和谐，应用场景宽泛。

16、作为本技术进一步的改进，所述框架模块的形状可以为但不仅仅限于立方体、长方体、半圆柱体等中的任意一种，可根据河道排污口的实际情况设计框架模块。

17、为实现上述目的，本技术还提供了一种改性硅铝酸盐的无机介孔材料的制备方法，制备的改性硅铝酸盐的无机介孔材料应用于上述靶向原位生态治理装置，包括如下步骤：

18、s1、将硅铝酸盐破碎后，筛选出80目～100目的硅铝酸盐颗粒；

19、s2、将步骤s1中得到的硅铝酸盐颗粒，在浓度为1mol/l～6mol/l的硝酸盐溶液中浸泡12h～24h，每1g所述硅铝酸盐颗粒对应所述硝酸盐溶液的体积为10ml～60ml，过滤后，于95℃～110℃条件下烘干，再置于400℃～500℃下焙烧1h～2h，得到初级改性硅铝酸盐颗粒；

20、s3、将步骤s2得到的初级改性硅铝酸盐颗粒置于温度为40℃～60℃的质量浓度为3%～5%的壳聚糖溶液中浸泡0.5h～3h，然后过滤、水洗后，于95℃～110℃条件下烘干，得到改性硅铝酸盐的无机介孔材料。

21、作为本技术进一步的改进，所述硅铝酸盐的比表面积为14m²/g～16m²/g。

22、作为本技术进一步的改进，所述硅铝酸盐为硅铝酸钠、硅铝酸钾、硅铝酸钙中的至少一种。

23、作为本技术进一步的改进，步骤s2中，所述硝酸盐为硝酸钠、硝酸钾中的任意一种。

24、作为本技术进一步的改进，步骤s2中，所述硝酸盐溶液的浓度为4mol/l，每1g所述硅铝酸盐颗粒对应所述硝酸盐溶液的体积为40ml，浸泡时间为12h。

25、作为本技术进一步的改进，步骤s2中，所述焙烧温度为400℃，所述焙烧时间是1h。

26、作为本技术进一步的改进，步骤s3中，所述壳聚糖溶液是ph值为9.5～10.5碱性壳聚糖溶液。

27、作为本技术进一步的改进，步骤s3中，所述壳聚糖溶液的质量浓度为5%，所述壳聚糖溶液的温度为50℃，在所述壳聚糖溶液中浸泡时间为1h。

28、为实现上述目的，本技术提供了一种根据上述所述的制备方法制备的改性硅铝酸盐的无机介孔材料。

29、作为本技术进一步的改进，所述改性硅铝酸盐的无机介孔材料的比表面积为30m²/g～40m²/g。

30、本技术的有益效果在于，本技术提供了一种改性硅铝酸盐的无机介孔材料的制备方法，通过硝酸盐焙烧改性、碱性壳聚糖改性处理，并通过调控硅铝酸盐的粒径、比表面积以及硝酸盐溶液的浓度、硅铝酸盐颗粒与硝酸盐溶液的固液比、焙烧时间、焙烧温度、壳聚糖溶液的ph值、质量分数、温度等参数，能稳定的制备出比表面积稳定在30m²/g～40m²/g的改性硅铝酸盐的无机介孔材料，且介孔材料的内部孔道的尺寸最小可达到亚纳米级。

31、本技术设计了一种基于改性硅铝酸盐的无机介孔材料的靶向原位生态治理装置，包括框架模块、生态吸附模块、浮板以及种植模块，框架模块包括支撑组件、侧板组件以及底板，支撑组件包括多个竖直支撑杆和多个水平支撑杆，多个竖直支撑杆和多个水平支撑杆通过激光焊接在一块，并结合侧板组件以及底板，形成一容纳腔，容纳腔内能容纳按预设的行列组合排列的生态浮球组件组成的生态吸附模块，生态吸附模块上方设有用于种植水生植物的浮板。

32、各类污水入河以及初期雨水入河带来的污染是污染物进入河道水体的一个主要途径，上述设计的靶向原位治理装置有利于将生态吸附模块定向安装到河道排污口的位置处，且本技术的生态吸附模块采用了改性硅铝酸盐的无机介孔材料层、珍珠棉以及多个缓释硝化菌固体球制备的浮球，该浮球净化时间长，清洁方便，使用后在盐水或清水中清洗即可，可循环使用，避免污染环境，节省成本。

33、此外，本技术在生态吸附模块上方设置浮板和种植模块，一方面绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳，排放氧气，将污染治理生态化，另一方面，盆栽绿色植物景观效果好，一年四季可以更换，避免了水生植物成为水体二次污染、内源污染。