一种治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法技术

本发明专利技术公开了一种治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法。首先将河道污染层底泥进行疏挖堆放至岸边并在底泥堆场外缘进行护坡，然后进行底泥无害化预处理。具体步骤包含暴晒、翻耕以及在初次暴晒后添加一定比例的混合改良剂进行改性，然后进行间歇式翻耕。预处理后在堆放底泥上种植大型挺水植物。本发明专利技术提供的技术方法可优先控制污染底泥酸挥发性硫化物的释放，同时伴随着水体中挥发性有机硫化物浓度的下降。本发明专利技术工艺流程简单、技术可操作性强，满足我国目前河流黑臭河道硫重污染治理的需求，有利于实现水体中沉积物硫污染的长效治理的目标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环保
，涉及一种城市重污染河道重度富营养化水体的修复方法，特别是涉及一种河道重污染黑臭底泥酸挥发性硫化物及水体挥发性硫化物污染的原位修复方法。
技术介绍
底泥作为湖泊生态系统中重要的组成部分，其不仅仅为水生植物与底栖生物提供重要的生存产所，同时其也是污染物重要的蓄积地。底质硫化物主要是通过硫酸盐的异化还原过程，或者微生物分解利用生物代谢产物、残饵等有机质中的含硫氨基酸过程而产生的，其含量高低是衡量底质环境优劣的一个重要指标。在一定的条件下，底质中的硫化物可通过释放、水体对流等方式进入水体。沉积物中污染物的浓度可以间接反映河水的污染程度，因此，沉积物的污染状况是全面衡量水体质量的重要因素，而硫化物含量的高低是衡量水体底质环境优劣的一项重要指标。沉积物中硫化物的赋存导致河道黑臭现象发生，威胁水生生物的生存，在一定的条件下并产生内源污染。目前，我国城市及农村恶臭或产生黑臭河道，大多数是由沉积物中含硫的化合物引发的。水体黑臭的产生主要是因为城市河道底质和泥水界面是处在一个缺氧还原态，有机物质在分解过程中引起耗氧大于复氧，造成缺氧环境，厌氧微生物分解有机物产生大量有臭气体如:甲烷、硫化氢、氨等逸出水面，致使水体黑臭。硫化物除了导致水质变黑，放出H2S的臭鸡蛋味，硫化物对水生生物的生存威胁很大，10μmolL-1S2-的浓度就能严重影响水生植物的活性。酸可挥发性硫(acidvolatilesulfide, AVS)为沉积物中可被酸作用而以H2S形式释放出来的硫, AVS含量的高低可以指示沉积物的氧化还原特性。在还原性的沉积物环境中,如果沉积物中AVS过高,则表明沉积物具有强还原性质, 水生生物难以生存。作为植物毒素，硫化物抑制了作物根部的生长，使根部发黑腐烂，作物枯萎。由于硫化物本身所具有的毒性，以及硫化物具有的还原性，硫化物对鱼类和水生生物具有毒害作用。目前关于底泥污染的治理主要集中在沉积物氮磷污染处置方面，关于硫化物污染治理方面技术相对缺乏。大多为采用化学试剂投加后的应急处置方法，如专利CN 102424446 A中提到利用混合为沸石粉、活性炭、增氧剂、絮凝剂以及胶黏剂的混合物修复城市河道黑臭水体。修复后河道夏季水体黑臭、翻黑泥的情况明显缓减或消除。再如专利CN103172228B利用投加活性微生物菌剂制成活性污泥技术，上述技术主要针对水体或底泥中氮磷污染物控制技术，对沉积物中酸挥发性硫化物的处置技术初步提及、而有关进一步剔除沉积物中挥发性硫化物如二甲基硫醚 (DMS), 二甲基二硫醚 (DMDS), 二甲基三硫醚 (DMTS), 和甲硫醇 (MTL)及H2S的消除技术未见报道。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法。所述的方法可用于城市河道底泥污染严重、河岸带植被严重退化甚至完全消失及河岸带直立水泥岸带需进行生态护岸的河道。利用本专利技术可达到同步解决上述河道水质、底质及河岸直立水泥岸带生态护岸同步进行综合治理的目的。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，它包括以下步骤：步骤1，确定河床中部黑臭底泥最佳疏浚深度后，疏挖河道污染底泥，堆放至河道两岸，并在河岸带营建缓坡并护坡及加固坡脚；步骤2，岸边缓坡污染底泥预处理：将堆砌至岸边的底泥露滩暴晒，期间对表层底泥进行翻耕，在初次翻耕时在底泥中均匀喷洒沉积物复合改良剂，所述复合改良剂为熟石灰和铁矿渣的混合物；步骤3，缓坡污染底泥预处理后在岸边种植大型水生植物群落。上述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，步骤1所述的底泥疏挖深度确定方法为，采用底泥氮磷释放速率结合重金属污染分层控制的技术原理确定底泥翻耕深度。具体为：首先利用重力型的柱状底泥采样器采集河道原位底泥，将柱状底泥从表层沉积物至底层划分为若干层，获取底泥污染物的垂向分布特征信息。对底泥表层沉积物不同土层硫化物含量及沉积物-水界面硫化物排放通量水平进行风险分级，然后依据底泥硫污染物分层控制的技术原理，确定最佳底泥疏浚的深度。上述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，步骤1所述的河道污染底泥疏挖后堆放至河道两岸，其河岸带沿岸堆砌宽度为总和岸宽度的10~20%。上述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，步骤1所述的河岸带营建缓坡并护坡及加固坡脚，方法为堆砌底泥按照自然坡降1:3-1:5的比例营造缓坡，同时利用木桩在底泥堆砌的外延进行坡脚加固，采用5m长杉木桩，长杉木桩根茎即直径较大的一边为12-15cm，梢径即直径较小的一边为8-10cm，一根紧接着一根连续打桩，长杉木桩上端应高于堆土新建缓坡外沿坡脚基底高程1-2.5m为宜，木桩顶端与河道常水位持平。缓坡基底堆砌基底高程，应控制缓坡水深1.2m以内。上述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，步骤2所述的露滩暴晒时间为5-10天。上述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，步骤2所述的对表层底泥进行翻耕，次数为2~3次，翻耕深度在20cm以上，初次翻耕时间为暴晒后48h，之后的翻耕时间间隔为24h/次。翻耕深度在20cm以上时，可以充分氧化表层沉积物，这个底泥深度为植物根系主要集中的部位，可为后续植物修复根系生长创造有利环境。上述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，步骤2所述的熟石灰和铁矿渣制成的复合改良剂，为20~100目的粉末形式，添加到沉积物的质量比为：底泥沉积物：熟石灰：粉碎后的铁矿渣=1000：0.2~25：0.5~50，优选1000：0.2~0.8：10~35。考虑到初期疏浚后沉积物初期含水率高，添加时间为底泥暴晒48h之后。添加方式采用少量多次的添加形式以确保与底泥均匀混合。上述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，步骤3所述的种植大型挺水植物群落，所述植物包括芦苇、香蒲及再力花。种植密度为芦苇5~8株/m2，香蒲3-5株/m2，再力花以3~5株/m2的种植密度在河岸带恢复植被，最终形成植被覆盖度60%以上大型挺水植物群落。本专利技术的有益效果：（1）专利技术中涉及工程实施技术工艺流程相对简化、技术可操作性强，在一般河道进行生态工程的修复均可实现。（2）沉积物预处理技术所涉及的技术环节如底泥翻耕、晾晒和沉积物改良剂的添加均采用沉积物原位处理的方法，不占用新的土地空间、不涉及沉积物搬运等环节。不会造成水体的二次环境污染。沉积物处置周期短、见效相对较快，沉积物预处理后可马上实现沉积物原位植物修复，可在当年实现对水体污染的修复的目标。（3）本专利技术涉及的修复材料如铁矿渣、熟石灰、芦苇、香蒲等均为生态友好型材料，且价格低廉，材料来源广，适宜在河道治理的生态工程实践中应用推广。（4）本专利技术采用化学固定和生物修复耦合技术，满足我国目前河流黑臭河道硫重污染治理的需求，有利于实现水体中沉积物挥发性硫污染的长效治理的目标。本专利技术的技术进步性：1）本专利技术涉及沉积物挥发性硫化物具有易氧化和易挥发，在技术方案设计中充分考虑利用生态系统自身自我调节功能，减少人为干扰频率和强度。技术优越性体现在：创造沉积物高效的自然复氧的条件，通过表层沉积物自然复氧氧化及促进挥发的方式首先剔除沉积物中大部分挥发性硫组分。本专利技术的首次去除率大于60%，满足一般河道沉积物进行生态修复的植本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：步骤1：确定河床中部黑臭底泥最佳疏浚深度后，疏挖河道污染底泥，堆放至河道两岸，并在河岸带营建缓坡并护坡及加固坡脚；步骤2：岸边缓坡污染底泥预处理：将堆砌至岸边的底泥露滩暴晒，期间对表层底泥进行翻耕，翻耕期间在底泥中均匀喷洒沉积物复合改良剂，所述复合改良剂为熟石灰和铁矿渣的混合物；步骤3：缓坡污染底泥预处理后在岸边种植大型水生植物群落。

【技术特征摘要】
1. 一种治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：步骤1：确定河床中部黑臭底泥最佳疏浚深度后，疏挖河道污染底泥，堆放至河道两岸，并在河岸带营建缓坡并护坡及加固坡脚；步骤2：岸边缓坡污染底泥预处理：将堆砌至岸边的底泥露滩暴晒，期间对表层底泥进行翻耕，翻耕期间在底泥中均匀喷洒沉积物复合改良剂，所述复合改良剂为熟石灰和铁矿渣的混合物；步骤3：缓坡污染底泥预处理后在岸边种植大型水生植物群落。2.根据权利要求1 所述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，其特征在于，步骤1所述的底泥疏挖深度确定方法为，采用底泥氮磷释放速率结合重金属污染分层控制的技术原理确定底泥翻耕深度，具体为：首先利用重力型的柱状底泥采样器采集河道原位底泥，将柱状底泥从表层沉积物至底层划分为若干层，获取底泥污染物的垂向分布特征信息，对底泥表层沉积物不同土层硫化物含量及沉积物-水界面硫化物排放通量水平进行风险分级，然后依据底泥硫污染物分层控制的技术原理，确定最佳底泥疏浚的深度。3. 根据权利要求1 所述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，其特征在于，步骤1所述的疏挖河道污染底泥，堆放至河道两岸，其河岸带沿岸堆砌宽度为总河岸宽度的10~20%。4. 根据权利要求1 所述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，其特征在于，步骤1所述的在河岸带营建缓坡并护坡及加固坡脚，方法为堆砌底泥按照自然坡降1:3-1:5的比例营造缓坡，同时利用木桩在底泥堆砌的外延进行坡脚加固，所述木桩采用5m长杉木桩，长杉木桩根茎为12-15cm，梢径为8-10cm，一...

【专利技术属性】
技术研发人员：古小治，陈开宁，
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：江苏;32