一种水体底泥的无害化处理方法技术

一种水体底泥的无害化处理方法，取水体底泥自然风干后，捣碎成颗粒状，然后与富硅物质混合，加水反应，干燥，研磨过筛，即成。本发明专利技术方法通过用固态或液态富硅物质对水体底泥进行无害化处理，减少了多种重金属与其它污染物的活性；本发明专利技术方法以水体底泥为原材料，经过无害化处理后的水体底泥可作为一种高效、环保、安全的土壤改良剂，可有效提高土壤肥力，强化根系形成，提高作物产量，增强作物对生物和非生物胁迫的抗性等，增强水体底泥的利用率。

Harmless treatment method for sediment of water body

The utility model relates to a harmless treatment method for the sediment of a water body, which takes the sediment of the water body to be dried naturally and is mashed into granules, and then mixed with the rich silicon substance to add water, react, dry, grind and sift. The method of the invention through harmless treatment of sediment with solid or liquid silicon rich material, reduce a variety of heavy metals and other pollutants activity; the method of the invention to sediment as raw materials, after processing the sediment can be harmless as an efficient, environmental protection, safety of soil amendment, can be effective to improve soil fertility, strengthen root formation, increase crop yield and crop enhancement of biological and abiotic stress resistance, enhance the utilization rate of sediment.

【技术实现步骤摘要】
一种水体底泥的无害化处理方法
本专利技术具体涉及一种水体底泥的无害化处理方法。
技术介绍
水体底泥，特别是河道底泥的无害化处理是一个全球性的大问题，大量的侵蚀性泥沙沉积在河床和洪泛平原中，而悬浮的沉积物到达流域出口，将这些沉积的悬浮泥沙移出河床的方法有清淤和挖沙。河流和底泥中的有机质能够通过减小土壤的可塑性、紧实度，增加团粒结构、孔隙度和持水性来增强土壤结构（Parkpian,P.,TetLeong,S.,Laortanakul,P.,&ThiKimPhuong,N.2002.ThebenefitsandrisksofusingriversedimentforVietnameseagriculture:acasestudyoftheNhieuLoccanalinHoChiMinhcity.JournalofEnvironmentalScienceandHealth,PartA,37(6),1099-1122）。此外，底泥还能提供养分，增加阳离子交换能力，某些微量元素是植物必需微量养分，植物根部所摄入的微量元素取决于土壤和植物本身，如土壤中元素的来源和化学形态、pH值、有机质、植物品种、植物年龄等，因此，鉴于这些被清除的泥沙具有基本的化学和物理特性，且富含植物养分和有机质，能够用于土壤改良并提高作物的产量，将河道底泥加入土壤中既能解决泥沙的处理问题，又能充当肥料，调节土壤，提高土壤肥力水平，因此，底泥可以作为天然土壤改良剂，满足土壤对有机质和养分的需求，在农业上的二次利用具有很大潜力。然而，随着河流中工业和城市污水的任意排放，使得污染物沉积在河流底部，生长在污染环境下的植物能积累高浓度的危害人体健康的微量元素（BiatiA.,KarbassiA.R.,KeyhaniZ.2014.OriginationandassessmentofmetalpollutioninQuarechayRiverbedsediments.EnvironMonitAssess.186(7),1-10），这引起了公众的重点关注，随之产生的是一个矛盾的问题：河道底泥对土壤肥力和植物营养很重要，但另一方面河道底泥中重金属又是耕地新增污染物的来源。河道底泥中重金属中的无害化处理的方法主要有：物理法，生物法和化学法。物理法主要有原位覆盖，电动力学修复和引水等，其优点是操作简单，修复快速、高效，但是，缺点是覆盖技术对水体的扰动性较大，覆盖不均匀，对水深的要求严格，污染区域的可施性受到较大限制，河道底质中埋藏的物质会降低电动修复效率，金属电极电解过程中因溶解会产生腐蚀性物质。生物法主要有植物修复，微生物修复和动物修复，植物修复是通过种植超富集植物去除重金属，微生物修复是通过微生物的代谢作用转化重金属价态或吸收固定重金属，动物的自身分泌或蠕动对底泥重金属的修复有促进作用，总体来讲，生物法虽然成本低，对水体扰动小，但其周期较长，生物量小且受环境影响较大。化学法主要是通过添加有机、无机或其他功能材料等钝化/固定重金属，以调节和改变基质理化性质来改变重金属离子的化学形态和赋存状态，抑制其在基质中可迁移性和生物有效性，使其以更稳定的形式存在于基质中，进而降低重金属污染风险，主要起到沉淀作用、吸附作用、氧化还原作用、拮抗作用等，其简单易行，效果显著，经济实用，但是，其可能会造成二次污染，并引起土壤质量下降。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种硅元素的利用率高，水底泥无害化后重金属含量有效降低，不易造成二次污染，治理成本低的水体底泥的无害化处理方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种水体底泥的无害化处理方法，取水体底泥自然风干后，捣碎成颗粒状，然后与富硅物质混合，加水反应，干燥，研磨过筛，即成。优选地，所述水体底泥为河道底泥、湖泊底泥或污水处理底泥等；所述水体底泥的含水率为5～50%，自然风干后捣碎至粒径为1～2mm的颗粒。所述水体底泥的主要重金属含量为：总Cd130.2～132.5mg/kg，总As48.4～48.9mg/kg，总Cr95.4～95.8mg/kg，总Pb130.2～132.5mg/kg，pH值为6.5～6.8。捣碎后的颗粒状底泥，可增加其与富硅物质反应的比表面积，更有利于与重金属物质的结合。优选地，所述富硅物质为硅质量含量为1～50%（更优选20～40%）的富硅溶液或富硅矿物。所述富硅溶液为液体浓缩单硅酸（优选美国佛罗里达州Terra科技有限公司生产的Zumsil）；所述富硅矿物为硅藻土（优选产自澳大利亚北昆士兰Palkarra矿）或富硅矿渣等。所述固态或液态富硅物质，水溶后释放出其中的单硅酸。研究表明，固体富硅矿物的大比表面积对金属和非金属都有着很强的吸附能力，其次，富硅物质的分解能够增加土壤中单硅酸的浓度，增大土壤孔隙度和土壤含水量，单硅酸能和金属（包括重金属）发生反应，形成微溶的硅酸盐，单硅酸浓度越低越易形成络合物，其反应式如下：；其中，Me代表金属元素。上述反应都是可逆的，反应方向的倾向性取决于单硅酸的浓度，溶液中单硅酸的增加促进Si-重金属盐的形成，这些盐是不可溶的，而且这些物质中的污染物都不可用。因此，利用富硅物质可以解除底泥中的污染。优选地，所述水体底泥与富硅物质的混合质量比为0.8～1000:1（更优选1～100:1）。优选地，所述加水的量为使得混合溶液中的水分含量为50～70%。优选地，所述反应的温度为25±5℃，湿度为30～40%，时间为5～40天（更优选7～20天）。本专利技术方法通过将富硅物质与水体底泥进行混合反应，可以促使单硅酸与水体底泥中所携带的金属元素络合，降解其毒性。优选地，所述干燥的温度为80～90℃，时间为2～4天。优选地，所述研磨过0.1mm筛。本专利技术方法通过使用高含量硅的富硅物质处理水体底泥，可降低水体底泥中重金属的移动性和其它污染物的毒性，成品中含有高含量的硅，可用作富硅土壤改良剂，这对土壤肥力和植物营养都具有积极的影响。本专利技术方法的有益效果如下：（1）本专利技术方法通过用固态或液态富硅物质对水体底泥进行无害化处理，可减少多种离子态、有效态和潜效态重金属的活性；（2）本专利技术方法以水体底泥为原材料，经过无害化处理后的水体底泥可作为一种高效、环保、安全的土壤改良剂，可有效提高土壤肥力，强化根系形成，提高作物产量，增强作物对生物和非生物胁迫的抗性等，增强水体底泥的利用率。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术实施例所使用的水体底泥采自湘江湘阴市境内某河段河道底泥（含水率为40%），自然风干后，捣碎至粒径为1～2mm的颗粒，备用；本专利技术实施例所使用的液体浓缩单硅酸Zumsil，购于美国佛罗里达州Terra科技有限公司；本专利技术实施例所使用的硅藻土，购于澳大利亚北昆士兰Palkarra矿；本专利技术实施例所使用的化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。本专利技术实施例中所有的样品测定均重复做3次，测定数值取平均值。实施例1将风干捣碎后的颗粒状河道底泥以100:1的质量比与硅质量含量为40%的液体浓缩单硅酸Zumsil混合，加入蒸馏水至混合溶液中的水分含量为70%，在温度24℃和湿度35～40%的条件下，反应7天，然后将混合物在85℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水体底泥的无害化处理方法，其特征在于：取水体底泥自然风干后，捣碎成颗粒状，然后与富硅物质混合，加水反应，干燥，研磨过筛，即成。

【技术特征摘要】
1.一种水体底泥的无害化处理方法，其特征在于：取水体底泥自然风干后，捣碎成颗粒状，然后与富硅物质混合，加水反应，干燥，研磨过筛，即成。2.根据权利要求1所述水体底泥的无害化处理方法，其特征在于：所述水体底泥为河道底泥、湖泊底泥或污水处理底泥；所述水体底泥的含水率为5～50%，自然风干后捣碎至粒径为1～2mm的颗粒。3.根据权利要求1或2所述水体底泥的无害化处理方法，其特征在于：所述富硅物质为硅质量含量为1～50%的富硅溶液或富硅矿物；所述富硅溶液为液体浓缩单硅酸；所述富硅矿物为硅藻土或富硅矿渣。4.根据权利要求1或2所述水体底泥的无害化处理方法，其特征在于：所述富硅物质为硅质量含量为20～40%的富硅溶液或富硅矿物；所述富硅溶液为液体浓缩单硅酸；所述富硅矿物为硅藻土或富硅矿渣。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏晓，张鹏博，刘玉桥，李红，占强，许波，弗拉基米尔·马基琴科夫斯基，伊琳娜·柏扎妮科瓦，
申请(专利权)人：湖南省经济地理研究所，
类型：发明
国别省市：湖南,43