專利名稱：一種抑制富營養(yǎng)化水體底泥營養(yǎng)鹽釋放的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制底泥污染的方法，更具體的說是一種抑制富營養(yǎng)化水體底泥營養(yǎng)鹽釋放的方法。
背景技術(shù)：
水體底泥污染和水體水生植被的退化，是世界范圍內(nèi)的一個環(huán)境問題。由于健康 城市水生態(tài)系統(tǒng)的維系是保證城市居民生活質(zhì)量的重要前提，城市水生態(tài)問題的研究顯得 越來越突出。根據(jù)前人研究，水生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)退化到一定的臨界狀態(tài)后，其恢復(fù)將會遇到非常 大的阻力，即使消除所有的外源污染也難以重建以前的營養(yǎng)地位及生態(tài)功能。平原河網(wǎng)地 區(qū)城市緩流大水深水體的底泥內(nèi)源污染是水體富營養(yǎng)化控制及水生態(tài)系統(tǒng)植物修復(fù)的重 要影響因素，并已引起了越來越多研究者的重視。底泥是地表水體營養(yǎng)物質(zhì)的重要蓄積庫。來自各種途徑的營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過一系列 的物理、化學(xué)及生物作用，其中部分營養(yǎng)鹽會沉積于地表水體的底部，成為地表水體營養(yǎng)物 質(zhì)的內(nèi)負荷。而一定條件下，部分營養(yǎng)鹽又可以從底泥當(dāng)中重新向上覆水體釋放，使上覆水 體的營養(yǎng)物質(zhì)濃度增加，成為上覆水體營養(yǎng)物質(zhì)的內(nèi)污染源。因此，有效控制底泥營養(yǎng)鹽的 釋放，對于我國地表水環(huán)境富營養(yǎng)化的防治具有重要的意義。我國“十一五”期間重點研究與開發(fā)的底泥污染控制技術(shù)主要有底泥覆蓋技術(shù)和 底泥鈍化技術(shù)，目前僅有少量的試驗探索或工程實踐，但尚缺乏系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)研究，該兩 種技術(shù)能在重污染區(qū)原位、局部靈活應(yīng)用，已顯示良好的研究和開發(fā)應(yīng)用前景。目前鈍化技術(shù)主要側(cè)重于城市緩流污染河道和湖泊局部重污染區(qū)底泥磷與重金 屬治理，其目的是改善底質(zhì)理化性狀功能，其技術(shù)的核心是利用對污染物具有鈍化作用的 人工或自然物質(zhì)，使底泥中污染物惰性化，使之相對穩(wěn)定于底泥中，大大減少底泥中污染物 向水體的釋放，達到有效截斷內(nèi)源污染的作用。該技術(shù)具有下述幾方面主要功能1)加入 的鈍化劑在沉降過程中能捕捉水體中的P與顆粒物，從而使水體中污染物得到較好的去 除；2)鈍化層形成后可有效吸附并持留底泥中釋放的P，從而有效減少由底泥釋放進入上 覆水中的污染物量；3)鈍化層的形成可有效壓實浮泥層，減少底泥的懸浮。目前國際上常用的鈍化劑有鋁鹽、鐵鹽和鈣鹽。鋁鹽是應(yīng)用最廣泛、應(yīng)用最早的鈍 化劑，鋁鹽水解后形成Al (OH)3的絮狀體，一方面去除水體中的顆粒物和P，另一方面通過在 底泥表面形成Al (OH) 3的絮狀體毯子，有效吸附從底泥中溶出的P。用鋁鹽進行處理并在PH > 6時，對生物無毒性，由于氫氧化鋁絮狀體對P的吸附不受氧化還原狀態(tài)的影響，鋁鹽處 理能達到較好的效果。鐵氧和鈣鹽通過與P結(jié)合形成難溶沉淀來達到鈍化P的目的，這兩 種鹽對水體安全無毒，但其鈍化效果受水體PH值和氧化還原狀態(tài)的影響，在PH值或氧化還 原狀態(tài)改變時P易重新釋放出來造成污染。鐵鹽與鈣鹽的應(yīng)用較鋁鹽少。基于污染嚴重底泥在長期缺氧和厭氧條件下，其鈍化層受消化氣體的影響容易松 散、懸浮而失去鈍化效果，因此增加鈍化層底泥顆粒間的牢固性也顯得尤為重要，而在眾多 鈍化劑研究中，均很少考慮底泥氨氮的釋放和鈍化。
原位鈍化技術(shù)研究中鈍化劑的選擇十分關(guān)鍵，應(yīng)考慮鈍化劑的安全性、不產(chǎn)生二次污染，能有效鈍化污染物，經(jīng)濟上可行且操作便捷。因此，針對國外現(xiàn)使用的常規(guī)鋁鹽、 鐵鹽和鈣鹽的缺點及其局限性，如何開發(fā)出成本低、效率高的底泥原位鈍化方法，來抑制富 營養(yǎng)化水體底泥營養(yǎng)鹽釋放，正是當(dāng)前解決城市緩流水體底泥營養(yǎng)鹽釋放所需要解決的問 題。

發(fā)明內(nèi)容
1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題針對現(xiàn)有的富營養(yǎng)化水體底泥原位鈍化方法中存在的效果不佳等問題，本發(fā)明提 出一種抑制富營養(yǎng)化水體底泥營養(yǎng)鹽釋放的方法，可以有效且經(jīng)濟抑制富營養(yǎng)化底泥營養(yǎng) 鹽釋放。2.本發(fā)明的技術(shù)方案一種抑制富營養(yǎng)化水體底泥營養(yǎng)鹽釋放的方法，其在距表層IOcm以內(nèi)的底泥中 按以下的量分別注入鈍化劑硫酸亞鐵10 30g/m2或硫酸鐵0. 1 0. 5gFe3+/m2、鎂鹽20 50g/m2或氫氧化鎂乳液50 100g/m2、硝酸鈣100 100gN/m2和絮凝劑聚丙烯酰胺0. 5 5g/m2或聚合氯化鋁鐵1 5g/m2。采用碳酸氫鈉調(diào)整底泥的pH值，使底泥的pH值在6 9范圍內(nèi)。本發(fā)明進一步的技術(shù)方案是先將距表層IOcm左右的底泥抽取進入帶有攪拌系統(tǒng) 的容器內(nèi)，在注入鈍化劑過程中進行攪拌，將加入鈍化劑的底泥采用普通泥漿泵或污泥泵 均勻噴灑到已抽取過的底泥表層。本發(fā)明的技術(shù)方案是基于這樣的原理在富營養(yǎng)化水體底泥中投加鐵鹽或鈣鹽將 有利于底泥中P的鈍化；投加鎂鹽使底泥中釋放高濃度的氨氮和磷酸鹽形成難溶化合物一 磷酸氨鎂(俗稱鳥糞石)；碳酸氫鈉起提高系統(tǒng)PH和增加底泥酸堿緩沖能力的作用；投加 絮凝劑(聚丙烯酰胺或聚合氯化鋁鐵)使鈍化物和底泥顆粒結(jié)合緊密、牢固，不易被底泥中 消化氣托起、懸浮從而破壞鈍化層的致密性。向底泥注入硝酸鈣，不僅使P與鈣結(jié)合形成 難溶性鈣鹽，而且也可以通過反硝化作用使底泥有機物得以去除，而且還可以阻止Fe3+和 SO/—的減少及促使Fe3+的生成，進而達到底泥磷釋放控制的目的。采用碳酸氫鈉調(diào)整底泥 的PH，使底泥的pH值在6 9范圍內(nèi)。3.有益效果本發(fā)明提供一種抑制富營養(yǎng)化水體底泥營養(yǎng)鹽釋放的方法，通過投加營養(yǎng)鹽復(fù)合 鈍化劑，使得底泥中氨氮向水體釋放量減少60 80%，總P的釋放量減少70 85%，水穩(wěn) 定性團粒達到80%以上，且鈍化層穩(wěn)定，不易上浮。本發(fā)明在國內(nèi)外首次提出對水體底泥中的氮磷同時鈍化技術(shù)，且采用絮凝劑進行 增加底泥顆粒的團聚性能。進一步的發(fā)明采用底泥抽取混合法，能使鈍化劑與底泥充分混合，處理成本低，實 際工程中操作方便，易于控制，很容易實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。本發(fā)明可應(yīng)用于污染嚴重湖泊區(qū)域、黑臭河道、景觀水體等非飲用水體底泥的營 養(yǎng)鹽鈍化，但不適合底泥淤積較快或飲用水體的底泥。


圖1是本發(fā)明具體實施例處理水體底泥的工藝流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明可使用普通容器按實際所需要的比例配制單一或復(fù)合鈍化劑，采用普通的 泥漿泵或加藥泵，向底泥表面IOcm下注入或噴灑鈍化劑，可根據(jù)底泥處理面積確定鈍化劑用里。實施例1被處理的底泥為黑臭(或惡臭)底泥，且底泥中有機物和氨氮含量較高，TN高于 10mg/g,TP高于5mg/g，自水面50cm以下DO含量低于0. 5mg/L。使用常規(guī)吸泥設(shè)備將距表 層IOcm以內(nèi)的底泥抽至均勻帶有攪拌系統(tǒng)的容器內(nèi)，同時向容器內(nèi)投加一定量含硫酸亞 鐵(10 30g/m2)、鎂鹽(硫酸鎂(20 50g/m2)、硝酸鈣(100 150gN/m2)等鈍化劑和聚丙 烯酰胺(0. 5 5g/m2)，采用碳酸氫鈉調(diào)整底泥的pH，使底泥的pH值在6 9范圍內(nèi)。并攪 拌(攪拌強度為150 300r/min，泥漿停留時間5 20min)，將加入鈍化劑的底泥采用普 通泥漿泵或污泥泵均勻噴灑到已抽取過的底泥表層。通過投加鈍化劑，底泥中氨氮向水體 釋放量減少60 80%，總P的釋放量減少70 85%，水穩(wěn)定性團粒達到80%以上，且72 小時后底泥惡臭大大降低。實施例2被處理的是近期(兩個月內(nèi))疏浚后的水體底泥，底泥中有機物含量較低，TN低于 10mg/g,TP低于5mg/g，自水面50cm以下DO含量高于0. 5mg/L。使用常規(guī)吸泥設(shè)備將距表 層IOcm以內(nèi)的底泥抽至均勻帶有攪拌系統(tǒng)的容器內(nèi)，同時向容器內(nèi)投加一定量含硫酸鐵 (0. 1 0. 5gFe37m2)、氫氧化鎂乳液(50 100g/m2)、硝酸鈣(100 100gN/m2)等復(fù)合鈍化 劑和聚合氯化鋁鐵(1 5g/m2)。采用碳酸氫鈉調(diào)整底泥的pH，使底泥的pH值在6 9范 圍內(nèi)。并攪拌(攪拌強度為150 300r/min，泥漿停留時間5 20min)，將加入鈍化劑的 底泥采用普通泥漿泵或污泥泵均勻噴灑到已抽取過的底泥表層。通過投加鈍化劑，底泥中 氨氮向水體釋放量減少60 80%，總P的釋放量減少70 85%，水穩(wěn)定性團粒達到80% 以上。實施例3被處理的為景觀水體底泥，水體為IV V類水質(zhì)。使用常規(guī)吸泥設(shè)備將距表層 IOcm以內(nèi)的底泥抽至均勻帶有攪拌系統(tǒng)的容器內(nèi)，同時向容器內(nèi)投加一定量含硫酸亞鐵 (10 30g/m2)、氫氧化鎂乳液(50 100g/m2)、硝酸鈣(100 100gN/m2)等復(fù)合鈍化劑和 聚合氯化鋁鐵(1 5g/m2)，采用碳酸氫鈉調(diào)整底泥的pH，使底泥的pH值在6 9范圍內(nèi)。 并攪拌(攪拌強度為150 300r/min，泥漿停留時間5 20min)，將加入鈍化劑的底泥采 用普通泥漿泵或污泥泵均勻噴灑到已抽取過的底泥表層。通過投加鈍化劑，底泥中氨氮向 水體釋放量減少60 80%，總P的釋放量減少70 85%，水穩(wěn)定性團粒達到80%以上。
權(quán)利要求
一種抑制富營養(yǎng)化水體底泥營養(yǎng)鹽釋放的方法，其特征為在距表層10cm以內(nèi)的底泥中按以下的量分別注入鈍化劑硫酸亞鐵10～30g/m2或硫酸鐵0.1～0.5gFe3+/m2、鎂鹽20～50g/m2或氫氧化鎂乳液50～100g/m2、硝酸鈣100～100gN/m2和絮凝劑聚丙烯酰胺0.5～5g/m2或聚合氯化鋁鐵1～5g/m2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于采用碳酸氫鈉調(diào)整底泥的PH，使底泥的pH 值在6 9范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于先將距表層IOcm左右的底泥抽取進入帶有 攪拌系統(tǒng)的容器內(nèi)，在注入鈍化劑過程中進行攪拌，將加入鈍化劑的底泥采用普通泥漿泵 或污泥泵均勻噴灑到已抽取過的底泥表層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抑制富營養(yǎng)化水體底泥營養(yǎng)鹽釋放的方法，屬于控制底泥污染領(lǐng)域。在距表層10cm以內(nèi)的底泥中按以下的量分別注入鈍化劑鐵鹽、鎂鹽或氫氧化鎂乳液、硝酸鈣和絮凝劑。本發(fā)明進一步的技術(shù)方案是先將距表層10cm左右的底泥抽取進入容器內(nèi)，在注入鈍化劑過程中進行攪拌，將加入鈍化劑的底泥噴灑到已抽取過的底泥表層。本發(fā)明使得底泥中氨氮向水體釋放量減少60～80％，總P的釋放量減少70～85％，水穩(wěn)定性團粒達到80％以上，且鈍化層穩(wěn)定，不易上浮。采用底泥抽取混合法，能使鈍化劑與底泥充分混合，處理成本低，很容易實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。本發(fā)明可應(yīng)用于污染嚴重湖泊區(qū)域、黑臭河道、景觀水體等非飲用水體底泥的營養(yǎng)鹽鈍化處理。
文檔編號C02F11/00GK101811811SQ201010167298
公開日2010年8月25日 申請日期2010年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
發(fā)明者倪利曉, 劉燕婷, 李時銀, 王國祥 申請人:南京師范大學(xué)