一種原位治理河道底泥重金屬的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種原位治理河道底泥重金屬的方法，屬于河道重金屬污染防治技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 河道底泥是指水體底部的表層沉積物質(zhì)，由泥沙、土壤、腐殖質(zhì)及微生物等構(gòu)成， 是河道中底棲生物的主要生活場所與食物來源，是河道生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分。河道底 泥是河流生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分，對河流水體水質(zhì)凈化有著至關(guān)重要的作用，隨著社 會與經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，生活污水、工業(yè)廢水等大量的排入河道，河道底泥污染日益嚴(yán)重，長 期的積累使底泥中污染物成分復(fù)雜，難以去除。尤其是工業(yè)發(fā)展帶來的重金屬污染，因重金 屬不會被生物降解，當(dāng)環(huán)境變化時，沉積在底泥中的重金屬形態(tài)將發(fā)生轉(zhuǎn)化并釋放到水體 中造成二次污染。同時重金屬具有生物累積性，重金屬通過生物新陳代謝可存留、積累和迀 移在生物體中產(chǎn)生致毒致畸的危害，不僅危害河流的底棲生物，同時嚴(yán)重威脅到人們的身 體健康。
[0003] 當(dāng)前國內(nèi)外對河流污染物的修復(fù)技術(shù)主要有物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)。物 理修復(fù)方法可分為原位治理與異位治理兩種技術(shù)。原位治理技術(shù)包括填砂掩蔽、固化掩蔽、 物理淋洗等。異位處理則包括工程疏浚、固化填埋等?；瘜W(xué)修復(fù)方法則是利用化學(xué)藥劑與污 泥中污染物進(jìn)行氧化、還原、沉淀等反應(yīng)，使重金屬從底泥中分離出來。主要有氧化還原、化 學(xué)浸提、化學(xué)淋洗等技術(shù)。生物修復(fù)法是利用動植物及微生物的新陳代謝等生命過程將底 泥中的重金屬吸收、沉淀，改變重金屬存在形態(tài)從而降低重金屬毒性。
[0004] 目前治理河道底泥的方法主要是異位處理，此法需要消耗大量化學(xué)藥劑，運(yùn)輸成 本高，且周邊施工場地限制，能通過大型機(jī)械，挖走的底泥進(jìn)行二次處理，如處理不當(dāng)易造 成二次污染。因此該法存在較多弊端，技術(shù)革新勢在必行。底泥處理技術(shù)更偏向于同時具備 經(jīng)濟(jì)效益與社會效益的發(fā)展趨勢。
[0005] 在公開號201510236655.3的中國專利中公開了 "一種季節(jié)性河流重金屬污染底泥 疏浚方法"，該技術(shù)通過斷面圍堰圍擋，建設(shè)泥儲池，安裝提升栗等，采用高壓沖刷水栗或土 工機(jī)械對底泥進(jìn)行工程疏浚作業(yè)。疏浚能將底泥中重金屬永久性去除，但此法工程量大，投 入多，且搬運(yùn)出的底泥需要進(jìn)一步處理，處理不當(dāng)易造成二次污染。
[0006] 在201410249133.2的中國專利中公開了 "一種復(fù)合型重金屬污染底泥的固定化處 理方法"，該技術(shù)通過將多種藥劑添加到底泥中制備成固化泥塊，然后運(yùn)輸?shù)絼e處填埋，此 法雖處理周期短，但運(yùn)輸成本高，且添加的化學(xué)藥劑有二次污染的潛在風(fēng)險。
[0007] 在201110138736.1的中國專利中公開了"一種去除河道底泥中重金屬Cd的方法"， 該技術(shù)運(yùn)用到微生物淋濾技術(shù)進(jìn)行生物修復(fù)，以氧化亞鐵硫桿菌為微生物淋濾細(xì)菌制作生 物淋濾的接種液，將接種液與待處理的河道底泥混合后曝氣并攪拌，使重金屬Cd被去除。此 法不會破壞底泥中養(yǎng)分，但微生物培養(yǎng)條件苛刻，且不易宏觀控制。
[0008] 物理修復(fù)技術(shù)能帶來明顯的治理效果，但工程量大，治理成本高。化學(xué)修復(fù)的弊端 在于消耗大量化學(xué)藥劑，存在一定毒害性，且操作較為復(fù)雜，對底泥的副作用較大，易造成 二次污染。而生物修復(fù)技術(shù)中微生物培養(yǎng)的條件比較嚴(yán)格且不易操控，而植物的生長周期 長，生長條件具有局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對現(xiàn)有的對河流重金屬污染的修復(fù)技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是在于提供 一種能有效去除和回收河道底泥中重金屬污染，且不破壞河流原有的生態(tài)系統(tǒng)、不影響河 床的穩(wěn)定、兩岸河堤的安全及河流下游的取水用水安全的方法，該方法安全、低成本，操作 簡便，適宜于推廣使用。
[0010] 為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種原位治理河道底泥重金屬的方法，包 括a、b或c方案：
[0011] 方案a:將重金屬吸附柱A按縱橫間隔1~4米植入河道底泥中，植入深度為柱頭高 出河道底泥表層〇. 05~0.30米，對河道底泥中重金屬離子進(jìn)行吸附處理；
[0012] 所述的重金屬吸附柱A由上部中空圓柱體和下部實(shí)心圓錐體組成，中空圓柱體和 實(shí)心圓錐體由納米多孔陶瓷復(fù)合材料構(gòu)成;每個重金屬吸附柱A由5~30千克納米多孔陶瓷 復(fù)合材料制成；
[0013] 方案b:將重金屬吸附柱B按縱橫間隔1~4米植入河道底泥中，植入深度為柱頭高 出河道底泥表層〇. 05~0.30米；
[0014] 所述的重金屬吸附柱B包括上部柱體和柱體外部的柱罩，以及下部實(shí)心圓錐體； [0015] 所述的柱體由內(nèi)外雙層中空棱柱體構(gòu)成，外中空棱柱體和內(nèi)中空棱柱體之間區(qū)域 填充有納米多孔陶瓷復(fù)合材料顆粒;外中空棱柱體和內(nèi)中空棱柱體的柱壁上均密集分布有 小孔；
[0016] 或者，所述的柱體由內(nèi)外雙層中空圓柱體構(gòu)成，外中空圓柱體和內(nèi)中空圓柱體之 間區(qū)域填充有納米多孔陶瓷復(fù)合材料顆粒;外中空圓柱體和內(nèi)中空圓柱體的柱壁上均密集 分布有小孔；
[0017] 所述的納米多孔陶瓷復(fù)合材料顆粒用網(wǎng)袋分裝，填充在外中空棱柱體和內(nèi)中空棱 柱體之間區(qū)域或填充在外中空圓柱體和內(nèi)中空圓柱體之間區(qū)域，每個重金屬吸附柱B中的 填充量為2~30千克；
[0018] 在重金屬吸附柱B植入河道底泥中后，拆除柱罩，對河道底泥中重金屬進(jìn)行吸附處 理；
[0019] 方案c:將納米多孔陶瓷復(fù)合材料制成(5~30)cmX (3~25)cmX (1~10)cm長方體 磚塊，均勻埋入河道底泥中，對河道底泥中重金屬進(jìn)行吸附處理;每塊長方體磚塊的納米多 孔陶瓷復(fù)合材料重0.2~3千克，平均每立方米河道底泥中埋入2~10千克納米多孔陶瓷復(fù) 合材料。
[0020]本發(fā)明的技術(shù)方案是一種原位治理河道底泥中的重金屬污染的方法，該方法打破 了傳統(tǒng)填砂掩蔽、固化掩蔽、物理淋洗等原位處理方法存在的局限，在無需對河道圍堰、截 流等高難度施工條件下，即可實(shí)施，并且無需破壞任何原有生態(tài)，選擇性去除河道底泥中的 重金屬，不造成二次污染。本發(fā)明的技術(shù)方案主要是基于采用納米多孔陶瓷復(fù)合材料，利用 其良好的機(jī)械性能和穩(wěn)定性，對重金屬具有較好的吸附性能以及安全無毒、可循環(huán)使用等 特點(diǎn)。將其制成具有特殊結(jié)構(gòu)的吸附材料，并按一定的量植入河道底泥，即可對河道底泥中 重金屬進(jìn)行吸附處理，并對重金屬具有較高的去除效率。
[0021 ]本發(fā)明的原位治理河道底泥重金屬的方法還包括以下優(yōu)選方案：
[0022] 優(yōu)選的方案，方案a中的中空圓柱體外徑為0.10~0.30米，內(nèi)徑為0.02~0.10米， 長為0.5~2.0米，實(shí)心圓錐體高為0.02~0.30米。
[0023] 優(yōu)選的方案，方案a中的中空圓柱體頂部設(shè)有網(wǎng)狀不銹鋼蓋。
[0024] 優(yōu)選的方案，方案b中的柱體由內(nèi)外雙層中空棱柱體構(gòu)成時，外中空棱柱體邊長為 0.02~0.25米，內(nèi)中空棱柱體邊長比外中空棱柱體邊長短0.01~0.15米，內(nèi)中空棱柱體和 外中空棱柱體高均為〇. 5~2.0米;柱罩為中空棱柱體，邊長比外中空棱柱體邊長長0.03~ 0.05米，高與內(nèi)中空棱柱體及外中空棱柱體高一致。
[0025] 優(yōu)選的方案，方案b中的柱體由內(nèi)外雙層中空圓柱體構(gòu)成時，外中空圓柱直徑為 0.02~0.25米，內(nèi)中空圓柱體直徑比外中空圓柱直徑短0.03~0.20米，內(nèi)中空圓柱柱體和 外中空圓柱體高均為0.5~2.0米;柱罩為中空圓柱體，直徑比外中空圓柱體直徑長0.03~ 0.05米，高