一种黑臭河道的底泥覆盖柱及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种黑臭河道的底泥覆盖柱及其制备方法，所述黑臭河道的底泥覆盖柱包括底泥固化柱，所述底泥固化柱外设有改性活性炭吸附层；所述底泥固化柱为在黑臭底泥中加入过氧化钙、水泥后进行煅烧后制成；所述改性活性炭吸附层中包含硝酸根离子。采用本发明专利技术的技术方案，同步解决底泥及上覆水污染修复以及异位疏浚底泥无处安放的问题，底泥覆盖柱抗水力冲击负荷强度大，实现了黑臭河道底泥的资源化，具有一举三得的效果；操作简单、成本低、施工和维护管理方便，对环境无二次污染，对城市黑臭水体治理具有重要的参考价值。

A kind of sediment covered column in black smelly river and its preparation method

The invention provides a sludge cover column of a black smelly river channel and a preparation method thereof. The sludge cover column of the black smelly river channel includes a sludge solidification column which is provided with a modified activated carbon adsorption layer outside. The sludge solidification column is made by adding calcium peroxide and cement into the black smelly river channel and calcining after calcining. The modified activated carbon adsorption layer includes nitrate ion. By adopting the technical scheme of the invention, the problems of repairing the pollution of the bottom mud and the overlying water, and no place to place the heterotopic dredging bottom mud are solved simultaneously. The strength of the anti hydraulic impact load of the bottom mud covering column is large, realizing the resource utilization of the bottom mud in the black and smelly river channel, with the effect of killing three birds with one stone; the operation is simple, the cost is low, the construction and maintenance management are convenient, the environment is free of secondary pollution, and the black and smelly water body in the city is free of secondary pollution Governance has important reference value.

【技术实现步骤摘要】
一种黑臭河道的底泥覆盖柱及其制备方法
本专利技术属于环境治理
，尤其涉及一种黑臭河道的底泥覆盖柱及其制备方法。
技术介绍
近些年来，黑臭水体的范围愈发扩大，水体黑臭程度也不断加剧。特别是主要河流流域的部分支流，水体恶化导致富营养化和黑臭的问题愈发严重恶化程度逐年加重。黑臭水体整治是当今水环境治理最热门的问题，也是最难处理的环境难题。产生水体黑臭的主要原因主要来自两方面：一是外源污染物和氨氮消耗水中的氧气，一旦城市水体接收过量的外源有机物质和一些动植物腐殖质，水中的溶解氧将被这些外源物质快速消耗厌氧菌能在水中溶解氧较低的时候使水中的有机物进一步分解，导致产生硫化氢、胺、氨和其他有气味和挥发的小分子，从而散发出恶臭气味。同时，在厌氧条件下，溶解在水体里的甲烷、氨气和硫化氢等气体在上升过程中将污泥带入水相并使水变黑。第二方面导致水体黑臭的原因是内源沉积物污染的释放。在酸性和还原条件下，底泥会向上覆水释放污染物和氨氮。有研究表明，在一些污染水体中，沉积物中污染物的释放量等于外源污染总量。河流流域中存在过量的氮磷营养元素使得藻类繁殖过度，虽然早期能补充水体溶解氧，但是过量的藻类会过度消耗水体中的溶解氧，并且在死亡后分解并矿化形成耗氧有机物和氨氮，导致季节性黑色气味和非常强烈的恶臭气味。目前，受污染底泥的修复逐渐受到关注。在有效治理河流水污染的情况下，河水内源污染主要来自河床污染的沉积物，上覆水和底泥持续进行复杂的物质交换。上覆水的污染物很大程度上是由底泥污染造成。所以，底泥沉积物中保存着大量消耗水体溶解氧的物质，不仅有N,P等营养元素还包括许多重金属污染物、持久性有机物，这些有害物质在一定条件和时间内缓慢并持久对上覆水释放，对河流上覆水再次造成污染。修复黑臭水体技术主要包括外源污染拦截技术和地表水源控制技术。随着对外源污染的控制，黑臭水体的内源治理成为国内外专家主要关注的问题和研究的热点，内源治理主要涵盖了原位修复技术和异位修复技术。异位修复技术是指将污泥疏浚后再进行固化填埋或物理、化学、生物处理。易位修复技术是指将受污染底泥进行疏浚处理，然后通过物理、化学和生物作用进一步处理。通过疏浚方式，能够移除河床中污染的沉积物，减少河流内源污染，减少底泥污染物向上覆水的释放，达到清除水体黑臭问题的目的。但在实际工程中，由于疏浚工程量大底泥堆积量大，污染物复杂，含水率高，后续阶段难以处理。再者，疏浚技术工程量大资金耗费多，由于资金的限制，一般采用农田和垃圾填埋处理，但容易造成对土壤和周边环境的二次污染。因此，易位修复技术虽然相对成熟，但由于成本高，二次污染容易，对河道底部和水体生态系统的严重破坏，目前并没有大规模推广应用。在不移位受污染底泥的基础上采用物理、化学或生物的方法来消除污染底泥的污染情况，从而降低底泥中污染物的含量减轻对上覆水的污染影响，控制底泥中污染物的持续释放的技术称为原位修复技术。目前，通过原位修复技术来治理河道底泥污染主要通过物理法、化学法和生物法三大类。物理方法主要采用曝气增氧、隐蔽覆盖、河床填埋等方式;化学法包括底泥氧化还原技术、底泥钝化技术等;生物法主要有生物法包括植物修复技术、微生物修复技术等。原位覆盖技术在受污染沉积物上覆盖一层或者多层覆盖材料，并隔离污染的沉积物和水体。是为了减少沉积物和污染物向上覆水扩散的技术手段，常用覆盖材料为未受污染的沙子，石灰质膨润土，灰分，人造沸石，水泥，包括一些人造地面材料，如方解石，粉煤灰，土工布等。增加覆盖层能够稳定污染沉积物并减少污染沉积物的再悬浮和迁移。在覆盖层中增加多孔微粒物质能有效吸附底泥中的污染物，防止泥沙对上覆水造成二次污染，提高上覆水水质。但已知的多孔覆盖材料存在一个明显的问题，当作覆盖物的材料孔隙较大时，材料本身密度降低，质量较轻，而原位覆盖技术本身并不适用于浅水区，已知的原位覆盖技术都是应用在流量较低的河流，当水体流速较大时覆盖层会受扰动作用被扬起，久而失去对河道底泥的覆盖能力且自身吸附了污染物质的多孔覆盖材料若悬浮于河道上覆水中会增加水体的环境承载负担。
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术公开了一种黑臭河道的底泥覆盖柱及其制备方法，同步解决底泥及上覆水污染修复以及异位疏浚底泥无处安放的问题，覆盖材料抗水力冲击负荷强度大，实现了黑臭河道底泥的资源化，具有一举三得的效果，对城市黑臭水体治理具有重要的参考价值；成本低、施工和维护管理方便，对环境无二次污染，对此，本专利技术采用的技术方案为：一种黑臭河道的底泥覆盖柱，其包括底泥固化柱，所述底泥固化柱外设有改性活性炭吸附层；所述底泥固化柱为在黑臭底泥中加入过氧化钙、水泥后进行煅烧后制成；所述改性活性炭吸附层中包含硝酸根离子。经研究发现，底泥含有与钻土相似的矿物组成部分，与烧制环保砖、陶粒、水泥等建材所需的钻土材料成分基本一致，已有学者研究证实底泥可作为粘土替代原料，而且已经实现工厂化生产。在高温烧制水泥的过程中，底泥中有机污染物可全部分解，重金属则被固定稳定化，底泥的资源化是疏浚底泥稳定化后的最优处理方式。采用此技术方案，通过将疏浚底泥固化柱和改性活性炭吸附层进行结合，其中的硝酸根阴离子可以通过离子交换作用交换出底泥上覆水的硫酸根阴离子，进而使得硫酸根向硫化物转化速率降低，有效抑制了硫化物向底泥中沉降，减轻底泥AVS污染。同时改性活性炭吸附层对上覆水中的磷酸根有一定的吸附作用，同步降低河道水体营养盐污染。并综合考虑了两者的密度差异，抗水力冲击负荷强。采用该底泥覆盖柱作为原位覆盖材料对黑臭河道底泥进行覆盖，能有效抑制了底泥中污染物向上覆水体的释放。作为本专利技术的进一步改进，所述改性活性炭吸附层中含有Zn盐、Al盐、Fe盐中的至少一种。作为本专利技术的进一步改进，所述底泥固化柱采用以下步骤制备得到：取原黑臭底泥，加入过氧化钙，注入水泥，放入模具中经250~350℃煅烧后制得底泥固化柱；其中水泥所占的质量比为40~60%。作为本专利技术的进一步改进，所述改性活性炭吸附层的材料采用以下步骤制备得到：步骤S101，对活性炭进行酸洗，并水洗；步骤S102，配置硝酸盐溶液；步骤S103，配置尿酸溶液；步骤S104，在步骤S1水洗后的活性炭中加入硝酸盐溶液搅拌，在90~110℃下干燥4~8h，加入尿酸溶液，在90~110℃下干燥4~8h，然后在110~130℃下干燥3~5h，然后进行水洗、烘干；上述步骤重复0~3次；然后在350~450℃下焙烧1~3h，得到初步处理的改性活性炭材料；步骤S105，将步骤S4得到的初步处理的改性活性炭材料浸泡入的过碳酸钠悬浊液中，200~250℃烘干去除水分，于350~450℃下进行二次煅烧，制得改性活性炭吸附层的材料。作为本专利技术的进一步改进，步骤S2中，硝酸盐溶液的成分包括Zn(NO3)2、Al(NO3)2和Fe(NO3)2，三者的摩尔比为（2~4）：（0.9~1.1）:（0~1）。进一步的，硝酸盐溶液的成分包括Zn(NO3)2、Al(NO3)2和Fe(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种黑臭河道的底泥覆盖柱，其特征在于：其包括底泥固化柱，所述底泥固化柱外设有改性活性炭吸附层；/n所述底泥固化柱为在黑臭底泥中加入过氧化钙、水泥后进行煅烧后制成；/n所述改性活性炭吸附层中包含硝酸根离子。/n

【技术特征摘要】
1.一种黑臭河道的底泥覆盖柱，其特征在于：其包括底泥固化柱，所述底泥固化柱外设有改性活性炭吸附层；
所述底泥固化柱为在黑臭底泥中加入过氧化钙、水泥后进行煅烧后制成；
所述改性活性炭吸附层中包含硝酸根离子。


2.根据权利要求1所述的黑臭河道的底泥覆盖柱，其特征在于：所述改性活性炭吸附层中含有Zn盐、Al盐、Fe盐中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的黑臭河道的底泥覆盖柱，其特征在于：所述底泥固化柱采用以下步骤制备得到：取原黑臭底泥，加入过氧化钙，注入水泥，放入模具中经250~350℃煅烧后制得底泥固化柱；其中水泥所占的质量比为40~60%。


4.根据权利要求1所述的黑臭河道的底泥覆盖柱，其特征在于：所述改性活性炭吸附层的材料采用以下步骤制备得到：
步骤S101，对活性炭进行酸洗，并水洗；
步骤S102，配置硝酸盐溶液；
步骤S103，配置尿酸溶液；
步骤S104，在步骤S1水洗后的活性炭中加入硝酸盐溶液搅拌，在90~110℃下干燥4~8h，加入尿酸溶液，在90~110℃下干燥4~8h，然后在110~130℃下干燥3~5h，然后进行水洗、烘干；上述步骤重复0~3次；然后在350~450℃下焙烧1~3h，得到初步处理的改性活性炭材料；
步骤S105，将步骤S4得到的初步处理的改性活性炭材料浸泡入的过碳酸钠悬浊液中，200~250℃烘干去除水分，于350~450℃下进行二次煅烧，制得改性活性炭吸附层的材料。


5.根据权利要求4所述的黑臭河道的底泥覆盖柱，其特征在于：步骤S2中，硝酸盐溶液的成分包括Zn(NO3)2、Al(NO3)2和Fe(NO3)2，三者的摩尔比为（2~4）：（0.9~1.1）:（0~1）。


6.根据权利要求5所述的黑臭河道的底泥覆盖柱，其特征在于：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏杰，董文艺，赵玥，王锋，黄杰，张顺力，徐雨楠，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东;44