【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水环境生态修复，具体涉及一种原位提升湖荡浮泥固碳增汇的装置及方法。
技术介绍
1、作为河-湖水系联接的关键节点，湖荡是低污染水生态净化的重要水域，更是河网区水资源保护和水生态修复的重心，其生态系统的水质净化功能不容忽视。湖荡浮泥具有有机碳含量高、微生物活性高等特点，是河湖生态系统碳排放的热点场所。浮泥还具有很强的流动性，在水动力的作用下会起动再悬浮，可瞬间提高水体污染物浓度，造成次生污染，同时降低真光层深度，严重影响沉水植物生长及生态系统恢复。因此，浮泥低碳化和稳定化处置是当前河湖生态修复研究迫切需要关注的难题。
2、目前对湖荡浮泥处置多采用疏浚技术。浮泥疏浚通常局限于局部范围，而且未疏浚浮泥易再悬浮后输移至已疏浚区。此外疏浚短期内会对环境产生影响，还会破坏湖底沉积物生态系统，不利于湖底生态系统净化污染物能力的维持。浮泥疏浚过程中的扰动会加快浮泥内甲烷、二氧化碳等温室气体的排放。对于经历过数轮清淤或近期清淤后仍需常态化内源治理的湖荡，需清理的浮泥层厚度薄，容易受到水流影响发生输移，湖荡浮泥是湖泊内源污染治理的重要部分，已经成为湖泊水环境和生态系统功能恢复的主要障碍，因此，迫切需要开发新型处置方式。
3、沉积物微生物燃料电池(smfc)工艺常用于污染底泥修复，目前已有的smfc工艺的阳极结构多为平板式或蜂巢式，应用于深层底泥或者浮泥时，阳极系统因需要深埋底泥中现场安装遭遇很大的阻力。此外，大部分报道的现场应用的smfc工艺为单阳极-阴极的组合方式或者采用燃料电池堆栈进行串联、并联的方式。已有的
4、尤为重要的是，现有的smfc主要针对底泥中有机质的去除，由于其阳极是置于底泥中的，其对浮泥中溶存的温室气体难以做到固碳增汇。
技术实现思路
1、针对现有技术存在缺陷或者不足，本专利技术的目的在于提供一种提升湖荡浮泥固碳增汇的装置及方法，该装置利用垂向分布的多阳极—单阴极微生物电化学系统原位提高浮泥腐殖化程度，尤其是阳极结构在浮泥内呈现垂向六叶轮分布特征，依靠结构本身的特点及自重就可以原位放置到浮泥内。沿固定主轴，该阳极结构单体可以实现在浮泥内并联组合方式。将浮泥内不稳定有机碳进行腐殖化处理，减少浮泥内不稳定有机碳的含量，降低浮泥的碳排放潜力，提高浮泥对温室气体的溶存能力，提升湖荡浮泥固碳增汇的能力。
2、为达到上述目的，本专利技术具体通过以下技术方案来实现：
3、一种原位提升湖荡浮泥固碳增汇的装置，包括顶端开口的浮泥捕获槽和置于所述浮泥捕获槽内的微生物电化学系统；
4、所述微生物电化学系统包括阳极轴、若干片状阳极、阴极和控制系统，
5、所述阴极漂浮于湖面，所述浮泥捕获槽设置于湖面以下，
6、所述阳极轴竖直设置于所述浮泥捕获槽内，
7、相同高度的m个所述阳极固定连接于一个套管上，形成叶轮，所述套管套设于所述阳极轴上，
8、所述阳极共形成n个所述叶轮，n个所述叶轮在不同高度与所述阳极轴转动连接，
9、m、n独立地为自然数，
10、全部所述阳极以并联的方式与所述阴极通过外电阻电连接形成外电路，所述外电路中设置电压信号收集器，
11、所述控制系统连接控制所述阳极，所述控制系统与所述电压信号收集器电连接。
12、电压信号收集器用于对阳极和阴极之间的电压信号进行实时采集与测定，并将信号反馈给所述控制系统。
13、进一步的，所述阳极由不锈钢冲孔网板和附于所述网板表面的碳毡构成。
14、进一步的，m为2～6，优选为5。
15、进一步的，相邻所述叶轮之间的间距为0～10cm，优选为1cm。
16、进一步的，所述套管为不锈钢冲孔管。
17、进一步的，所述的叶轮的转速为0～10r/min，优选为3r/min。根据实际需要在浮泥内自转。
18、进一步的，所述的阳极的尺寸为(5～50)cm×(5～50)cm。
19、进一步的，所述的不锈钢冲孔网板的孔径为0.1～0.5cm，其优选为0.2cm。
20、进一步的，所述阴极为碳毡。
21、进一步的，所述浮泥捕获槽置于湖底。
22、进一步的，所述浮泥捕获槽为方筒状，其长宽高分别为(0.8～3)m、(0.8～3)m、(1.5～3m)。
23、本专利技术第二个目的在于提供一种提升湖荡浮泥固碳增汇的方法，包括：
24、将上述提升湖荡浮泥固碳增汇的装置中的浮泥捕获槽置于湖底湖流产生汇的区域，通过水动力收集浮泥，由所述电压信号收集器获取外电路中的电压信号并反馈给所述控制系统，所述控制系统根据设定，在电压信号达到峰值并且电压信号开始往下回落时控制所述叶轮转动。当所述叶轮为多个时，控制系统根据设定，可以针对性地令特定高度的所述叶轮转动，从而实现各叶轮独立转动，促进浮泥对温室气体的溶存能力，提升湖荡浮泥固碳增汇的能力。
25、本专利技术的有益效果在于：
26、本专利技术通过水动力自动收集湖荡浮泥于捕获槽内，在捕获槽内对湖荡浮泥进行原位腐殖化处置，克服了传统的浮泥疏浚技术对湖底沉积物生态系统的破坏和引发的次生灾害污染等问题；新型装置内多阳极的垂向布置方式与捕获槽内浮泥淤积厚度相适应，对不同时间段捕获到的浮泥进行原位腐殖化处置；通过控制不同层阳极叶轮的自转速度以加快捕获浮泥内微生物电子转移速率，提高浮泥腐殖化程度，促进浮泥内有机碳的稳定化及浮泥对温室气体的溶存能力，提升湖荡浮泥固碳增汇，发展了一种生物电流介导的水环境碳汇扩增新模式。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种原位提升湖荡浮泥固碳增汇的装置，其特征在于，包括顶端开口的浮泥捕获槽和置于所述浮泥捕获槽内的微生物电化学系统；
2.根据权利要求1所述的原位提升湖荡浮泥固碳增汇的装置，其特征在于，所述阳极由不锈钢冲孔网板和附于所述网板表面的碳毡构成。
3.根据权利要求1所述的原位提升湖荡浮泥固碳增汇的装置，其特征在于，M为2~6，优选为5。
4. 根据权利要求1所述的原位提升湖荡浮泥固碳增汇的装置，其特征在于，相邻所述叶轮之间的间距为0~10 cm，优选为1 cm。
5. 根据权利要求1所述的原位提升湖荡浮泥固碳增汇的装置，其特征在于，所述的叶轮的转速为0~10 r/min；优选为3r/min。
6.根据权利要求1所述的原位提升湖荡浮泥固碳增汇的装置，其特征在于，所述的阳极的尺寸为(5~50)cm×(5~50)cm。
7. 根据权利要求1所述的原位提升湖荡浮泥固碳增汇的装置，其特征在于，所述的不锈钢冲孔网板的孔径为0.1~ 0.5 cm，优选为0.2 cm。
8.根据权利要求1所述的原位提升湖荡浮泥固碳增
9.根据权利要求1所述的原位提升湖荡浮泥固碳增汇的装置，其特征在于，所述浮泥捕获槽为方筒状，其长宽高分别为(0.8~3)m、(0.8~3)m、(1.5~3)m。
10.一种采用权利要求1-9任一所述原位提升湖荡浮泥固碳增汇的装置提升湖荡浮泥固碳增汇的方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种原位提升湖荡浮泥固碳增汇的装置，其特征在于，包括顶端开口的浮泥捕获槽和置于所述浮泥捕获槽内的微生物电化学系统；
2.根据权利要求1所述的原位提升湖荡浮泥固碳增汇的装置，其特征在于，所述阳极由不锈钢冲孔网板和附于所述网板表面的碳毡构成。
3.根据权利要求1所述的原位提升湖荡浮泥固碳增汇的装置，其特征在于，m为2~6，优选为5。
4. 根据权利要求1所述的原位提升湖荡浮泥固碳增汇的装置，其特征在于，相邻所述叶轮之间的间距为0~10 cm，优选为1 cm。
5. 根据权利要求1所述的原位提升湖荡浮泥固碳增汇的装置，其特征在于，所述的叶轮的转速为0~10 r/min；优选为3r/min。
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：晏再生，江和龙，
申请(专利权)人：中国科学院南京地理与湖泊研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。