多年煤田塌陷水域的综合治理方法

摘要

本发明涉及一种多年煤田塌陷水域的综合治理方法。煤田塌陷水域水中往往含有过量重金属，水污染重，有些塌陷水域还有可能跟地下的矿井水相通，相互影响，很难治理，很多水体还存在严重的富营养化问题。为此，本发明将经过特殊培育的亚成熟田螺投放至塌陷水域富集塌陷水域的重金属；田螺成熟后，用生石灰杀死后，与粘土混合，覆盖在塌陷水域裂隙、台阶、深坑处后踏实形成不透水层。一方面阻止塌陷水域与地下水、矿井水形成交叉污染；另一方面实现对重金属的固稳化处理。二)创造性地设计了弹性螺旋短毛绳构成的人工新介质，结合夹持刮板，可以不断地从塌陷水体内吸附有机残渣，不断去除，特别适合多年煤田塌陷水域。

说明书

技术领域

本发明涉及一种多年煤田塌陷水域的综合治理方法。

背景技术

塌陷水域是由煤田井工开采形成深度地面塌陷形成的，其水源来自地面积水及地下涌水等。塌陷水域地层缺乏自然形成的不透水层，其底部有裂隙、台阶、深坑等，地形复杂。同时塌陷水域多是封闭水域，周边工业区、生活区混杂，往往周边还有矸石山，矸石受到雨水浸袭、冲刷进入塌陷水域，水中往往含有过量的铜、镉、铅、锌等重金属，水污染较重，在地下水位高的地区，塌陷水域还有可能跟地下的矿井水相通，相互影响，很难治理。

多年塌陷水域往往还存在氮、磷含量超标，大量浮游藻类滋生的问题，多为劣Ⅴ类水质。水域污染严重，如采用动植物修复，人们对直接产出的水产品心里有阴影，不敢食用，所产水产品无所利用，留在水中，最终腐烂。氮、磷等富营养元素得不到真正的去除，还易对环境造成二次污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种多年煤田塌陷水域的综合治理方法。

为解决上述技术问题，本多年煤田塌陷水域的综合治理方法，包括如下步骤：

包括如下步骤：

(一).重金属治理

(1)搜集种螺，选择色泽淡褐、壳薄、体圆尾钝、体重12克～16克的鲜活螺作种螺，雌螺大而圆，雄螺小而尖；

(2)人工繁殖田螺苗：在水深40-60cm人工水池或自然水域中，投放种螺，每平方米水面投放10只，3公7母，必要时定期投喂水花生、金鱼藻或其他水草，且每三天每平方米水面投喂麦麸粉15克，及时收集田螺卵；

(3)在人工水池或自然水域设置幼螺养殖网，并将幼螺养殖网浸没在水面以下5-8cm，将收集到的田螺卵投入幼螺养殖网中孵化，初期每平方米可投放8千到1万粒田螺卵，孵化后第三天开始投喂少量水花生、金鱼藻或其他水草，随着幼螺不断长大，至逐渐减少饲养密度，至单个田螺体重达到5～8克，饲养密度每平方米200只以下；

(4)将田螺捞起后，投入水深40-60cm、水源由100重量份的去离子水和0.67～0.70重量份的氯化钠溶解混合而成的养殖池中饲养15d，每平方米水面饲养150只，定期投喂水花生、金鱼藻或其他水草，且每三天每平方米水面投喂麦麸粉15克，得亚成熟田螺，将亚成熟田螺投入矿井塌陷水域饲养，必要时定期投喂水花生、金鱼藻或其他水草，至田螺单个体重达10克～20克时，用网兜捞起；

这里的养殖池形状大小不限，可以采用人工新建混凝土水池，也可以采用在地面上新挖的人工凹坑铺设防水塑料形成的简易水池，水池大小、形状无所谓，只要水深保持40-60cm左右，水源由100重量份的去离子水和0.67～0.70重量份的氯化钠溶解混合而成即可。

治理大面积塌陷水域宜用大水池，治理大面积塌陷水域可用小水池。

(5)将捞起的田螺装入器皿，捣破螺壳，投入生石灰及少量水，将其杀死，得混合物一，其中田螺、水和生石灰的重量比为1:2.5:1；

(6)将混合物与20倍重量的粘土混合均匀，得混合物二；

(7)将混合物二投至塌陷水域裂隙、台阶、深坑处；

(8)最后再投入80～100倍于生石灰重量的粘土，覆盖在塌陷水域裂隙、台阶、深坑处，人工踏实，该步骤所加粘土主要由粒径在3-8cm之间粘土颗粒和粒径≤5mm粘土粉末，二者比例为1:5。

(9)检测水体内镉、铅、砷、汞重金属含量是否达到相应国家标准，如果不达标，重复第(1)—(8)，直至水体水质达标。

(二).富营养化水体净化

①.在待净化水体上设置浮床，并在浮床底部悬挂多个Ω形挂钩，并在每个Ω形挂钩两端分别悬挂一个弹性螺旋短毛绳，形成多个富营养化水体净化新介质，并使弹性螺旋短毛绳浸没在水中；

其中，所述弹性螺旋短毛绳由弹性螺旋绳体及弹性螺旋绳体上均匀密布柔性空心纤维构成，两个弹性螺旋绳体顶部弯曲成环扣，并通过该环扣悬持在Ω形挂钩上，两个弹性螺旋绳体的螺旋轴线重合，并相对于过螺旋轴线的Ω形挂钩垂直平面对称；

螺旋绳体、柔性空心纤维可选用各种热塑弹性塑料，弹性螺旋绳体提供良好的弹性，受水波动荡影响，可以不断伸缩动作，加强局部水循环，有效加强柔性空心纤维对有机残渣的吸附。

使用时，将上述Ω形挂钩固定组合浮床下部，Ω形挂钩上的两个弹性螺旋绳体形成弹性双螺旋结构，柔性空心纤维入水即膨松如毛刺状，比表面积大。同时，空心纤维可以提供微量氧气，为微生物提供很好的栖息场所，双螺旋结构的绳体之间可以形成生物膜，加强吸附有机残渣的效果。

弹性螺旋绳体上吸附的有机残渣及微生物群落每隔一段时间就会达到高峰，这时由工作人员将弹性螺旋绳体取出，用手将弹性螺旋绳体吸附的有机残渣及微生物群落等附着物捋除，所得附着物可用作高档生物有机肥。

②.搅动待净化水体底部污泥，使污泥中的有机残渣和微生物泛起，并被弹性螺旋绳体及其上的柔性空心纤维吸附；

③.8-10天后，乘船将弹性螺旋短毛绳逐个取出，用夹持刮板，将有机残渣刮落到船舱内，然后将刮净的弹性螺旋短毛绳重新安装到浮床底部；其中所述夹持刮板包括两个刮杆，两个刮杆一端铰接，另一端为柄部，两个刮杆中部分别开有两个半圆形缺口，半圆形缺口两两相对，形成两个圆形刮孔，两个圆形刮孔的中心距等于弹性螺旋短毛绳螺旋半径的两倍，两个刮杆可将弹性螺旋短毛绳夹在半圆形缺口之间；

④.检测水体，如水体水质不达标，重复第②、③步，如水质达标，净化治理结束。

作为优化，所述柔性空心纤维与多条纵向丝线编织成流苏柔性带，该流苏柔性带缠绕、固定在弹性螺旋绳体上。

作为优化，所述弹性螺旋短毛绳通过下述方法制作：

①.加工弹性螺旋绳体：用热塑塑料，通过挤出方式生产弹性长条，挤出的弹性长条在尚未凝固时，缠绕在一个光滑圆柱上，并在光滑圆柱上冷却定形，然后从光滑圆柱脱除，然后裁成固定长度，并将其一端弯曲，熔接成环扣，形成弹性螺旋绳体；

②.加工流苏柔性带：用热塑塑料，通过拉丝工艺生产柔性空心纤维；以N根纵向丝线和两根纵向钢丝线作经线，其中N根纵向丝线均匀排布，两纵向钢丝线并拢，一同设置在纵向丝线一侧，距最近纵向丝线保持5～6cm间距，以柔性空心纤维为纬线，上织机编织，编织完成后，将两根纵向钢丝线及二者之间柔性空心纤维撑开，并用刀伸入两根纵向钢丝线之间，将二者之间的柔性空心纤维全部割断，使柔性空心纤维呈流苏状，得流苏柔性带，N为≥3的正整数；

③.加固流苏柔性带：将流苏柔性带从织机上取下，使其从一个光滑的辊轴上跨过，该辊轴上方设置一个热压辊，热压辊从流苏柔性带的编织部上滚过，将柔性空心纤维的根部热压在编织部的纵向丝线上，得加固流苏柔性带；

④.将加固流苏柔性带紧紧缠绕在弹性螺旋绳体上，将其两端热熔合在弹性螺旋绳体上，形成弹性螺旋短毛绳。

本发明的核心在于：

一)将经过特殊培育的亚成熟田螺投放至塌陷水域富集塌陷水域的重金属；田螺成熟后，用生石灰杀死后，与粘土混合，覆盖在塌陷水域裂隙、台阶、深坑处后踏实形成不透水层。一方面可以帮助塌陷水域尽快形成不透水层，阻止塌陷水域与地下水、矿井水形成交叉污染；另一方面利用特殊培育的田螺富集重金属，最终把这些富集重金属的田螺封闭不透水层中，彻底与循环水环境隔绝，实现对重金属的固稳化处理。

二)创造性地设计了弹性螺旋短毛绳构成的人工新介质，结合夹持刮板，可以不断地从塌陷水体内吸附有机残渣，不断去除，特别适合采煤塌陷水域。

附图说明

下面结合附图对本发明的弹性螺旋短毛绳生产、使用作进一步说明：

图1是弹性螺旋短毛绳及Ω形挂钩的位置关系图(省略柔性空心纤维)；

图2是图1中弹性螺旋短毛绳的结构示意图；

图3是在水中的弹性螺旋短毛绳的截面示意图；

图4是利用夹持刮板刮除弹性螺旋短毛绳上的有机残渣的示意图(省略柔性空心纤维)；

图5是挤出的弹性长条在光滑圆柱上缠绕定形示意图；

图6是柔性空心纤维、纵向丝线、纵向钢丝线编织流苏柔性带示意图；

图7是纵向钢丝线撑开后，用刀割断柔性空心纤维示意图；

图8是切割好的流苏柔性带结构示意图；

图9是利用热压辊加固切割好的流苏柔性带示意图。

图中：1为Ω形挂钩、2为弹性螺旋绳体、3为环扣、4为柔性空心纤维、5为纵向丝线、6为刮杆、7为柄部、8为半圆形缺口、9为过螺旋轴线的Ω形挂钩垂直平面、10为弹性长条、11为光滑圆柱、12为纵向钢丝线、13为刀、14为辊轴、15为热压辊、16为电加热模块。

具体实施方式

实施例1：山东省济宁邹城某塌陷水域形成6年，经检测每1000mL水中含有铜0.00336mg，镉0.00344mg、铅0.0225mg、锌0.0311mg。利用组合生态浮床培育水芹、水葫芦或其他水生植物，因所得植物重金属含量高，无法利用，无法处理，水质短期内有所改善，但是很快又重新变劣。

(一).重金属治理

(1)搜集种螺，选择色泽淡褐、壳薄、体圆尾钝、体重12克～16克的鲜活螺作种螺，雌螺大而圆，雄螺小而尖；

(2)人工繁殖田螺苗：在水深40-60cm人工水池或自然水域中，投放种螺，每平方米水面投放10只，3公7母，必要时定期投喂水花生、金鱼藻或其他水草，且每三天每平方米水面投喂麦麸粉15克，及时收集田螺卵；

(3)在人工水池或自然水域设置幼螺养殖网，并幼螺养殖网浸没在水面以下5-8cm，将收集到的田螺卵投入幼螺养殖网中孵化，初期每平方米可投放8千到1万粒田螺卵，孵化后第三天开始投喂少量水花生、金鱼藻或其他水草，随着幼螺不断长大，至逐渐减少饲养密度，至单个田螺体重达到5～8克，饲养密度每平方米200只以下；

(4)将田螺捞起后，投入水深40-60cm、水源由100重量份的去离子水和0.67～0.70重量份的氯化钠溶解混合而成的养殖池中饲养15d，每平方米水面饲养150只，定期投喂水花生、金鱼藻或其他水草，且每三天每平方米水面投喂麦麸粉15克，得亚成熟田螺。

将亚成熟田螺投入山东济宁邹城采煤塌陷水域饲养，必要时定期投喂水花生、金鱼藻或其他水草，至田螺单个体重达10克～20克时，用网兜捞起，得田螺A。

为同时也为检验特别培育的田螺，从其他自然环境捞取5～8克田螺，装入网箱投入采煤塌陷水域饲养至体重达10克～20克，捞起得田螺B。

将田螺A和田螺B分别取样，打碎、绞匀，分别得到田螺A混合物和田螺B混合物，经检验：每千克田螺A混合物中含有铜25.6mg、镉2.5mg、铅27.6mg、锌62.5mg；每千克田螺B混合物中含有铜19.4mg、镉1.3mg、铅21.2mg、锌41.7mg

(5)将捞起的田螺装入器皿，捣破螺壳，投入生石灰及少量水，将其杀死，得混合物一，其中田螺、水和生石灰的重量比为1:2.5:1；

(6)将混合物与20倍重量的粘土混合均匀，得混合物二；

(7)将混合物二投至塌陷水域裂隙、台阶、深坑处；

(8)最后再投入100倍于生石灰重量的粘土，覆盖在塌陷水域裂隙、台阶、深坑处，人工踏实，该步骤所加粘土主要由粒径在3-8cm之间粘土颗粒和粒径≤5mm粘土粉末，二者比例为1:5。

(9)检测水体内镉、铅、砷、汞重金属含量是否达到相应国家标准，如果不达标，重复第(1)—(8)，直至水体水质达标；

经过一年的综合治理，至2012年底，山东济宁邹城塌陷水域每1000mL水中平均含有铜0.00119mg，镉0.00046mg、铅0.0045mg、锌0.0069mg。，每项指标均达到国家Ⅱ级水质标准，也均达到国家渔业水质标准。2013年元月至2013年6月，每月抽检一次水质，水质各项指标稳定。

文中所述田螺均为中华圆田螺，学名Cipangopaludina cahayensis，俗名田螺、香螺。

(二).富营养化水体净化

①.在待净化水体上设置浮床，并在浮床底部悬挂多个Ω形挂钩1，并在每个Ω形挂钩两端分别悬挂一个弹性螺旋短毛绳，形成多个富营养化水体净化新介质，并使弹性螺旋短毛绳浸没在水中；

如图1-3所示，所述弹性螺旋短毛绳由弹性螺旋绳体2及弹性螺旋绳体2上均匀密布的柔性空心纤维4构成，两个弹性螺旋绳体2顶部弯曲成环扣3，并通过该环扣3悬持在Ω形挂钩1上，两个弹性螺旋绳体2的螺旋轴线重合，并相对于过螺旋轴线的Ω形挂钩1垂直平面9对称；

②.搅动待净化水体底部污泥，使污泥中的有机残渣和微生物泛起，并被弹性螺旋绳体及其上的柔性空心纤维吸附；

③.8-10天后，乘船将弹性螺旋短毛绳逐个取出，用夹持刮板，将有机残渣刮落到船舱内，然后将刮净的弹性螺旋短毛绳重新安装到浮床底部；其中所述夹持刮板包括两个刮杆6，两个刮杆6一端铰接，另一端为柄部7，两个刮杆6中部分别开有两个半圆形缺口8，半圆形缺口8两两相对，形成两个圆形刮孔，两个圆形刮孔的中心距等于弹性螺旋短毛绳螺旋半径的两倍，两个刮杆6可将弹性螺旋短毛绳夹在半圆形缺口8之间，如图4所示。

④.检测水体，如水体水质不达标，重复第②、③步，如水质达标，净化治理结束。

所述柔性空心纤维4与多条纵向丝线5编织成流苏柔性带，该流苏柔性带缠绕、固定在弹性螺旋绳体2上。

经过两年治理，原本无法利用的多年污水，变为水质清彻，达到国家Ⅲ类地表水水源水质。

本发明前述弹性螺旋短毛绳生产方法，包括下述步骤：

①.加工弹性螺旋绳体：用热塑塑料，通过挤出方式生产弹性长条，挤出的弹性长条10在尚未凝固时，缠绕在一个光滑圆柱11上，并在光滑圆柱11上冷却定形，如图5所示。然后从光滑圆柱11脱除，然后裁成固定长度，并将其一端弯曲，熔接成环扣，形成弹性螺旋绳体2。

②.加工流苏柔性带：用热塑塑料，通过拉丝工艺生产柔性空心纤维4；以N根纵向丝线5和两根纵向钢丝线12作经线，其中N根纵向丝线5均匀排布，两纵向钢丝线12并拢，一同设置在纵向丝线5一侧，距最近纵向丝线5保持5～6cm间距，以柔性空心纤维4为纬线，上织机编织，编织完成后，将两根纵向钢丝线12及二者之间柔性空心纤维4撑开，并用刀13伸入两根纵向钢丝线12之间，将二者之间的柔性空心纤维4全部割断，如图7所示，使柔性空心纤维呈流苏状，得流苏柔性带，如图8所示(N为≥3的正整数，图6-9中N取5)。

③.将流苏柔性带从织机上取下，使其从一个光滑的辊轴14上跨过，该辊轴14上方设置一个热压辊15，热压辊15从流苏柔性带的编织部上滚过，将柔性空心纤维4的根部热压在编织部的纵向丝线5上，如图9所示，得加固流苏柔性带。热压辊15呈圆筒形，其侧开口，并设有固定不动的电加热模块16。

辊轴14与热压辊15将流苏柔性带的编织部夹在中间，并对其进行热滚压。

④.将加固流苏柔性带紧紧缠绕在弹性螺旋绳体2上，将其两端热熔合在弹性螺旋绳体2上，形成弹性螺旋短毛绳，如图2所示。