一种用于地表水体黑臭底泥修复的原位组合方法技术

本发明专利技术属于环境保护技术领域，具体涉及一种用于地表水体黑臭底泥修复的原位组合方法，将锆改性沸石投加到底泥-水界面的上方，通过搅拌或水力扰动的方式将底泥与锆改性沸石混合到一起；在底泥中注入硝酸盐；将锆改性沸石和沸石投加到底泥-水界面上方，形成覆盖系统I；由土工布包裹专用吸附剂材料构建而成的覆盖层系统II覆盖到覆盖层系统I上方；持续修复一段时间将覆盖层系统II移出，覆盖层系统I继续放置于底泥-水界面上方。本发明专利技术所提出的硝酸盐注入、锆改性沸石添加、沸石/锆改性沸石混合物覆盖、土工布包裹专用吸附剂材料覆盖组合技术，实现了对黑臭底泥的修复、对底泥氨氮和总磷的释放控制，而且能有效控制硝酸盐向上覆水体的泄露。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境保护
，具体涉及一种用于地表水体黑臭底泥修复的原位组合方法。
技术介绍
目前，我国很多河流、水库和湖泊等地表水体污染严重，很多地表水体不仅受到氮磷、重金属和有机物等污染物的污染，而且经常发生黑臭现象。底泥既是进入地表水体污染物的重要归宿和蓄积库，又是地表水体上覆水污染的内源。特别是当外源污染得到有效控制或者完全被截断之后，底泥会成为地表水体上覆水污染物的重要来源。因此，修复受污染的底泥对于地表水体的污染治理和修复具有重要的现实意义。纵观国内外的污染底泥修复技术，主要分为两大类：异地修复技术和原位修复技术。异地修复技术主要是指底泥疏竣及疏竣底泥的处理处置。原位修复技术是指就地采取措施对污染底泥进行修复的方法，具体包括硝酸盐原位处理、原位覆盖、原位吸附剂钝化、曝气供氧、化学药剂钝化、以及生态修复等。其中，底泥硝酸盐原位处理技术是受到国内外广泛关注的一种污染底泥原位修复技术，该技术对底泥黑臭物质的去除、底泥部分有机污染物的降解及底泥磷释放的控制表现出良好的性能。底泥硝酸盐原位处理技术目前存在的缺陷主要是：(1)硝酸盐原位处理无法控制底泥氨氮的释放；和(2)底泥硝酸盐原位处理常用的化学药剂为硝酸钙、硝酸钠和硝酸钾，它们均极易溶于水，这会造成表层底泥利用硝酸盐的时间持续比较短，不仅直接影响了硝酸盐原位处理对表层底泥的修复效果，而且还易造成上覆水体的硝态氮污染。一种解决办法是与底泥原位覆盖技术结合使用。现有技术中将硝酸盐溶液注入底泥利用硝酸盐去除底泥中的有机污染物并抑制底泥中磷的释放；再将活性覆盖材料投加到底泥-水界面上形成一层活性覆盖层系统，利用所形成的活性覆盖层系统控制底泥中释放出来的氨氮，并阻止孔隙水中硝酸盐向上覆水的迁移以防止上覆水的硝酸盐污染。但是该种地表水体污染底泥原位修复技术目前存在的问题是：(1)阳离子表面活性剂改性沸石的价格总体上较高，如果由阳离子表面活性剂改性沸石所构建的底泥活性覆盖系统一直放置于水体中，这会造成成本上的上升，从而防碍了该方法的大规模推广应用；(2)阳离子表面活性剂改性沸石对磷酸盐的吸附容量不高，当注入底泥的硝酸盐消耗完毕后，覆盖层系统控制底泥磷释放的有效持续时间毕竟有限，这也会防碍了该方法的大规模推广应用。因此，对上述方法进行进一步改进以开发出新方法仍然是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于地表水体黑臭底泥修复的原位组合方法，该方法不仅对地表水体底栖生态系统的破坏性更小，而且可以更加有效地控制底泥氮磷的释放，而且成本低，易于大规模推广。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于地表水体黑臭底泥修复的原位组合方法，其步骤包括，(1)、将锆改性沸石投加到底泥-水界面的上方，通过机械搅拌或水力扰动的方式将底泥与锆改性沸石混合到一起。本专利技术利用锆改性沸石对氨氮和磷酸盐的固定能力先将从底泥中释放出来的大部分氨氮和一部分磷固定下来。(2)、在底泥中注入硝酸盐；(3)、将锆改性沸石和沸石投加到底泥-水界面上方，形成覆盖系统I；(4)、由土工布包裹专用吸附剂材料构建而成的覆盖层系统II覆盖到覆盖层系统I上方；(5)、持续修复30～360天后将覆盖层系统II从地表水体中移出，覆盖层系统I继续放置于底泥-水界面上方。所述步骤(1)中，锆改性沸石的投加量为2～500kg/m2底泥-水界面。优选的，所述锆改性沸石的投加量为2～50kg/m2底泥-水界面。所述步骤(2)中的硝酸盐中含有硝酸钙、硝酸钠和硝酸钾中的一种或几种的混合物，该硝酸盐的投加剂量为5～500gNO3-N/m2底泥-水界面。优选的，该硝酸盐的投加剂量为5～40gNO3-N/m2底泥-水界面。所述步骤(3)中的锆改性沸石和沸石的重量比为1：1～1000。优选的，所述锆改性沸石和沸石的重量比为1：1～50。所述步骤(3)中，锆改性沸石的投加剂量为0.1～100kg/m2底泥-水界面；沸石的投加量为2～500kg/m2底泥-水界面。优选的，锆改性沸石的投加剂量为0.4～30kg/m2底泥-水界面；沸石的投加量为3～50kg/m2底泥-水界面。所述锆改性沸石的制备方法为，(A)将沸石和八水氧氯化锆按照质量比为1～100：1的比例混合，然后加入水进行搅拌0.5-24小时；优选的，所述沸石与水的加入量配比为1g：5～100mL。(B)加入pH调节剂，混合液的pH值调至7～11；优选的，所述pH调节剂为NaOH溶液。(C)固液分离得到固体材料，清洗、烘干后即得到锆改性沸石。所述步骤(4)中，专用吸附剂材料的投加剂量为5～500kg/m2底泥-水界面。优选的，所述专用吸附剂材料的投加剂量为5～50kg/m2底泥-水界面。优选的，专用吸附剂材料为阳离子表面活性剂改性沸石或阴离子交换树脂。进一步优选的，专用吸附剂材料为阳离子表面活性剂改性沸石。所述阳离子表面活性剂改性沸石的制备过程为，(a)将沸石经清洗、烘干、冷却、破碎、研磨、过筛处理，得到粒径为100～500目的沸石样品；(b)选取溴化十六烷基吡啶、氯化十六烷基吡啶、十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵任一种阳离子表面活性剂作为改性剂，配置浓度为5～100mmol/L的阳离子表面活性剂溶液；(c)取步骤(a)制备的沸石样品按2～200mL/g的液固比将其加入到步骤(b)中配置的阳离子表面活性剂溶液中，30～80℃振荡2h～96h，振荡速度为100～500rpm；(d)将混合液进行固液分离、清洗、烘干，得到阳离子表面活性剂改性沸石。优选的，所述沸石为天然沸石，指自然界中存在的呈骨架状结构的铝硅酸盐晶体，有利于控制底泥氮磷的释放。本专利技术所开发的工艺即基于硝酸盐注入、锆改性沸石添加、天然沸石/锆改性沸石混合物覆盖、阳离子表面活性剂改性沸石覆盖组合技术，不仅可以实现对黑臭底泥的修复以及对底泥氨氮和总磷的释放控制，而且可以有效控制硝酸盐向上覆水体的泄露，是一种良好的黑臭底泥原位修复技术。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术不仅将硝酸盐注入底泥，而且还将锆改性沸石添加进底泥，进一步增强底泥对水中磷和氨氮的吸持能力，控制底泥磷和氨氮释放的效果更佳。(2)本专利技术将活性覆盖层系统设计为独立的两层覆盖层系统，所增加的下层覆盖层系统可以有效地控制底泥磷和氨氮的释放，而上层覆盖层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于地表水体黑臭底泥修复的原位组合方法，其步骤包括，(1)、将锆改性沸石投加到底泥‑水界面的上方，通过机械搅拌或水力扰动的方式将底泥与锆改性沸石混合到一起；(2)、在底泥中注入硝酸盐；(3)、将锆改性沸石和沸石投加到底泥‑水界面上方，形成覆盖系统I；(4)、由土工布包裹专用吸附剂材料构建而成的覆盖层系统II覆盖到覆盖层系统I上方；(5)、持续修复30～360天后将覆盖层系统II从地表水体中移出，覆盖层系统I继续放置于底泥‑水界面上方。

【技术特征摘要】
1.一种用于地表水体黑臭底泥修复的原位组合方法，其步骤包括，
(1)、将锆改性沸石投加到底泥-水界面的上方，通过机械搅拌或水力扰
动的方式将底泥与锆改性沸石混合到一起；
(2)、在底泥中注入硝酸盐；
(3)、将锆改性沸石和沸石投加到底泥-水界面上方，形成覆盖系统I；
(4)、由土工布包裹专用吸附剂材料构建而成的覆盖层系统II覆盖到覆盖
层系统I上方；
(5)、持续修复30～360天后将覆盖层系统II从地表水体中移出，覆盖层
系统I继续放置于底泥-水界面上方。
2.根据权利要求1所述的用于地表水体黑臭底泥修复的原位组合方，其
特征在于，所述步骤(1)中，锆改性沸石的投加量为2～500kg/m2底泥-水界面。
3.根据权利要求1所述的用于地表水体黑臭底泥修复的原位组合方，其
特征在于，所述步骤(2)中的硝酸盐中含有硝酸钙、硝酸钠和硝酸钾中的一
种或几种的混合物，该硝酸盐的投加剂量为5～500gNO3-N/m2底泥-水界面。
4.根据权利要求1所述的用于地表水体黑臭底泥修复的原位组合方，其
特征在于，所述步骤(3)中的锆改性沸石和沸石的重量比为1：1～1000。
5.根据权利要求1所述的用于地表水体黑臭底泥修复的原位组合方，其
特征在于，所述步骤(3)中，锆改性沸石的投加剂量为0.1～100kg/m2底泥-
水界面；沸石的投加量为2～500kg/m2底泥-水界面。
6.根据权利要求1所述的用于地表水体黑臭底泥修复的原位组合方，其
特征在于，所述锆改性沸石的制备方法为，
(A)将沸石和八水氧氯化锆按照质...

【专利技术属性】
技术研发人员：林建伟，詹艳慧，邢云青，姜博汇，王星星，章喆，
申请(专利权)人：上海海洋大学，
类型：发明
国别省市：上海;31