基于调控掺杂纳米金刚石薄膜电极组合的水体-底泥共治技术

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单位简介

上海金铎禹辰水环境工程有限公司成立于2018年5月16日。进行环保科技领域内的技术开发和技术服务、技术咨询、技术转让等项目，以及各类工程建设活动。已获相关专利8项，软件著作权9项。主要研发基于调控掺杂纳米金刚石薄膜电极组合的水体-底泥共治技术。适用于阳光能够照射到的水体，如大中小型湖泊、水库/饮用水源保护地、湿地/自然保护区、各类型河道、近海养殖/区域蓝藻、国考断面/景观水体等。

案例概述

公司已完成案例主要有：黑龙江肇源经济开发区清洁皮革园污水处理厂纳污塘水质提升项目、嘉善塘、枫泾塘水质提升技术服务项目、大明湖生态恢复第一阶段项目、滁州市清流河水质改善项目、安徽省淮北市懈河水质提升项目、一灶港水质改善项目、安徽省蒙城县芡河流域水质治理项目、纳米金刚石超级协同水土蓝藻共治技术装备在太湖抑藻控藻中的应用及衡水湖大湖心水质提升项目。

技术原理

基于调控掺杂纳米金刚石薄膜电极组合的水体-底泥共治技术主要利用了调控掺杂纳米金刚石结构芯片电极表面负电子亲和势特性。以大地为正极、核心电极模块电极为负极，浸没于水中，在低压电场的驱动下，负亲和势表面的大量电子逸出到水中。这些释放出的游离电子，有效作用于水分子团形成小分子团活水，与水中胶体和络合物吸附在一起形成的污染物纳米点，而纳米点能够高效吸收利用太阳光光子发生光解和光催化，降解水体和底泥中的污染物，并且能够分解水分子，变为活性氧和氢气溶解在水体中，恢复流域生态环境。

适用范围

适用于阳光能够照射到的水体，如大中小型湖泊、水库/饮用水源保护地、湿地/自然保护区、各类型河道、近海养殖/区域蓝藻、国考断面/景观水体等。

工艺流程及说明

由于负电子可以游离到系统半径 100-400m 的立体范围，都可以将此范围的污染物离散成为纳米点，最终将半径100-400m水体作为治理目标，在阳光照射的开放式水体中被消除。超净化作用在于协同高效利用了巨大的太阳光辐射能量（标准照射下每平方米 1千瓦），如果以半径 2500 米计算，标准阳光照射下的总辐照强度理论上为2000万千瓦，如此大功率能量作用于水体的有效净化，所以水质净化见效快，而系统运行耗电仅需十几伏安全电压和很小能耗。

主要技术参数

（1）主要工艺运行：
向治理水域投放装备，并依据水体各项水质指标数据调控装备参数（包括工作电压、电流、输出频率等参数），进而调控装备释放游离负电子的效率和浓度，通过链式反应和水体的流动，可以传播到更远的水体区域，并形成更多的纳米点，产生大量活性氧，降解更多污染物。最终实现湖泊水体和淤泥环境的净化，经过脱毒的胶体和络合物能够成为水生物的饵料，使良性的水生态快速恢复。
（2）控制参数名称及其取值范围：
功率：0~300w
频率：45～500HZ

经济指标

本技术的主要投资成本为装置的生产及研发成本。目前每套装置单位投资成本在100万~500万之间（按装置型号大小）。
技术装备的单位运行成本主要为电耗，每套技术装备装机最大功率为300w，全天24小时运行，每套装备每天最大耗费7.2度电。
技术装备具有特殊性，其单位污染处理成本仅包括装备定期活化费及人工成本。装备每年依据装备运行情况活化1～3次，均摊后每月活化费用在2.5万元，每月人工运维成本在1.5万元。单位污染处理成本为每套每月4万元。

工程示范及应用情况

1.黑龙江肇源经济开发区清洁皮革园污水处理厂纳污塘水质提升项目，用时 30个自然日对原纳污塘进行水质提升治理。结果表明，透明度、溶解氧、氨氮均达到验收要求;且未在治理目标范围内的化学需氧量项目数据也显著降低。整个治理结果优于合同约定目标。
2.安徽省蒙城县芡河流域水质治理项目，2023年2月19日已顺利通过验收。验收标准：治理期间各项水质数据均达到治理合同约定的《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准。
3.大明湖生态恢复第一阶段项目，2021年12月验收。自2020年5月起应用，第一阶段结束水体由工业废水水质提高至地表水V类标准。

推广前景

通过传统媒体、网络渠道等渠道开展技术宣传活动，提高企业知名度和美誉度，加强技术搜索力，增加大家对技术的了解和喜好。

获奖情况

（1）专利获取：已获相关专利8项，软件著作权9项
（2）2021年三等奖 “2021智慧水利与河湖长制高峰论坛”优秀技术论文
（3）2020年 “TOP6” 第五届清华校友三创大赛人居环境组全球总决赛成长组
（4）2020年三等奖第五届清华校友三创大赛上海赛区决赛成长组三等奖
（5）产学研基地证书、高新技术企业证书、环境学会颁发生态环境创新技术产品、水利水电推广证书、云南省水利厅水利水电推广证书、知识产权管理体系认证证书