一种原位控制富营养化水体底泥磷释放的方法技术

本发明专利技术公开了一种原位控制富营养化水体底泥磷释放的方法，所述的方法为：使臭氧和铁盐溶液作用于富营养化水体的底泥－上覆水界面，在臭氧形成的强氧化条件下，Ｆｅ３＋生成铁的氢氧化物絮体，通过吸附混凝或络合从上覆水中去除磷，并在底泥表层界面形成一层薄膜，进一步抑制底泥磷的释放，从而实现原位控制底泥磷释放。本发明专利技术所述的原位控制富营养化水体底泥磷释放的方法，其有益效果主要体现在：设备体积小、处理工艺简单、处理效率高、处理效果持久、可以实现原位处理，是治理富营养化水体底泥磷释放的有效方法之一，具有重要应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种治理富营养化水体底泥磷污染的方法，具体涉及一种原位控制富 营养化水体底泥磷释放的方法。
技术介绍
由农业面源污染和工业点源污染造成的水体富营养化，是当前全球性的重大环境 污染问题，导致水体质量恶化和蓝藻水华的爆发。大量研究表明，磷是造成水体富营养化的 重要营养盐之一，也是调控水体富营养化的关键指标。在长期的农业面源和工业点源作用 下，这些外源输入的磷能够在富营养化水体的底泥中蓄积，使富营养化水体的底泥成为“磷 库”，成为内源磷。在水体富营养化的治理中，外源和内源磷的有效控制是成功的关键。相 对于截流等外源磷控制技术，内源磷的治理目前尚缺乏效果稳定的方法。目前，内源磷的治理方法主要有物理法和生物法。物理法以疏浚和遮盖技术为主， 存在治理费用高、底栖生态环境破坏严重等缺点；生物法以恢复沉水植物等技术为主，其治 理效果取决于植物生长情况，治理周期长，且某些恶劣环境下沉水植物难以恢复生长。因 此，当前急需快速有效的原位底泥磷治理技术，特别是在藻类水华高发的湖泊和水库等富 营养化水体。臭氧等高级氧化技术被广泛应用于染料废水等含有难降解有机污染物废水的治 理，在臭氧作用条件下，能够非常容易地形成较高的氧化还原电位，有利于氧化反应的发 生，因此，臭氧辅助处理技术有助于化学氧化钝化技术的实现。铁盐能够与磷酸盐反应，形 成磷酸铁沉淀，较高的氧化还原电位能够促进该反应的发生。采用臭氧与铁盐复合曝气技 术进行底泥磷释放的控制未见报道，该技术为富营养化水体底泥内源磷的治理提供了新方 法。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种成本低、操作简单、高效持久、可以原位操作应用的湖泊底泥 磷素释放的控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案—种原位控制富营养化水体底泥磷释放的方法，所述的方法为使臭氧和铁盐溶 液作用于富营养化水体的底泥-上覆水界面，在臭氧形成的强氧化条件下，Fe3+生成铁的氢 氧化物絮体，通过吸附混凝或络合从上覆水中去除磷，并在底泥表层界面形成一层薄膜，进 一步抑制底泥磷的释放，从而实现原位控制底泥磷释放。本专利技术的作用原理为臭氧作用下，极易形成具有强氧化性的羟基自由基(·0Η)， 其电子亲和能为569. 3KJ，能够诱导一系列自由基链反应。臭氧与铁盐同时作用，可能的化 学反应机理如下Fe3+(aq)+30Γ (aq) — Fe (OH) 3 (S)(1)Fe3+ (aq) +PO43- (aq) — FePO4 (S)(2)本专利技术使用的铁盐，只要其溶于水且具有一定的溶解度即可，优选使用氯化铁，因 其具有较好的溶解性。本专利技术中，需使臭氧和铁盐溶液作用于底泥-上覆水界面，可通过多种方式实现， 如通过臭氧发生器提供臭氧并在在底泥_上覆水界面曝气导入，使用加药泵向底泥_上覆 水界面注射铁盐溶液，只要使得臭氧和铁盐溶液的作用位置在底泥_上覆水界面即可。在 作用过程中，可以是先臭氧曝气，再注入铁盐溶液；也可以是臭氧曝气和注入铁盐溶液同时 进行。本专利技术优选使臭氧曝气和注入铁盐溶液同时进行，并且曝气位置和铁盐溶液的注入 位置在富营养化水体的底泥_上覆水界面，即使臭氧和铁盐溶液同时从底泥_上覆水界面 逸出。本专利技术具体推荐使用一种曝气加药一体机来进行臭氧曝气和注入铁盐溶液，所述的 曝气加药一体机包括一可移动的框架，所述框架上安装有空气曝气单元、臭氧发生单元、力口 药泵、药液储存罐，所述臭氧发生单元的臭氧逸出管路与空气曝气单元的空气逸出管路串 接后与复合曝气头连接，所述药液储存罐通过吸液管连通加药泵，所述加药泵的药液溢出 管路连接至复合曝气头，所述复合曝气头的表面设有药液逸出孔。进一步，所述臭氧逸出管路、空气逸出管路、药液溢出管路均配置有流量计和阀门。进一步，所述框架为带有滚轮的不锈钢架体，其上设有推手和气液管挂钩。进一步，所述药液储存罐为圆柱形中空有机玻璃管。进一步，所述复合曝气头为不锈钢构件。进一步，所述臭氧发生单元是小流量型臭氧发生器，所述空气曝气单元是曝气泵。本专利技术所述的曝气加药一体机的使用方法为富营养化水体底泥磷素释放控制原 位治理实施过程中，首先将该曝气加药一体机移动到需要实施治理的区域，根据水深，将复 合曝气头沉至底泥表层，然后把铁盐溶液加入到药液储存罐中，通过开启加药泵使臭氧从 复合曝气头逸出作用于底泥-上覆水界面，通过开启臭氧发生单元和空气曝气单元使铁盐 溶液从复合曝气头逸出作用于底泥-上覆水界面，本领域技术人员可以根据需要控制加药 泵以及臭氧发生单元和空气曝气单元的开关以控制铁盐溶液和臭氧的加入，并且可以根据 需要调节药液流量和气体流量。反应一段时间后，再将复合曝气头移动至其它需要治理的 地方。只要保证足够的铁盐溶液供应，可以实现该曝气加药一体机的连续工作。本专利技术所 述的曝气加药一体机的好处在于把曝气机与加药机整合为一体机，便于现场治理，即实施 底泥原位修复。进一步，根据一股富营养水体的水质状况，本专利技术推荐所述臭氧在底泥-上覆水 界面的用量为180 1440g/m2底泥。本领域技术人员可以根据底泥面积以及曝气机的性 能参数设定合适的曝气量和曝气时间。更进一步，本专利技术优选臭氧在底泥_上覆水界面的 曝气量为6 12g/min · m2，臭氧曝气时间为0. 5 2小时；最优选臭氧在底泥-上覆水界 面的曝气量为12g/min · m2，臭氧曝气时间为2小时。进一步，根据一股富营养水体的水质状况，本专利技术推荐所述铁盐的投加量以Fe3+ 计为0. 015 0. 5mol/m2底泥。进一步优选药泵中铁盐溶液Fe3+的浓度为0. 05 lmol/L， 铁盐溶液在富营养化水体中的施用量为300 500mL/m2底泥，铁盐溶液在底泥-上覆水界 面逸出的速度为5 20mL/min ；更进一步优选药泵中铁盐溶液Fe3+的浓度为lmol/L，铁盐 溶液在富营养化水体中的施用量为300 500mL/m2底泥，铁盐溶液在底泥-上覆水界面逸 出的速度为20mL/min。本专利技术所述的原位控制富营养化水体底泥磷释放的方法，其有益效果主要体现 在设备体积小、处理工艺简单、处理效率高、处理效果持久、可以实现原位处理，是治理富 营养化水体底泥磷释放的有效方法之一，具有重要应用前景。附图说明图1是本专利技术实施例使用的曝气加药一体机的结构示意图；图2为本专利技术实施例1四个实验组的处理效果图；图3是本专利技术实施例2两个实验组的处理效果图；图4是本专利技术实施例3两个实验组的处理效果图。具体实施例方式下面以具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明，但本专利技术的保护范围不限 于此参照图1，曝气加药一体机，包括一可移动的框架1，所述框架1上安装有空气曝气 单元3、臭氧发生单元2、加药泵4、药液储存罐5，所述臭氧发生单元2的臭氧逸出管路21 与空气曝气单元3的空气逸出管路31串接后与复合曝气头6连接，所述药液储存罐5通过 吸液管7连通加药泵4，所述加药泵4的药液溢出管路41连接至复合曝气头6，所述复合曝 气头6的表面设有药液逸出孔61。所述臭氧逸出管路21、空气逸出管路31、药液溢出管路41均配置有流量计7和阀 门8。所述框架1为带有滚轮13的不锈钢架体，其上设有推手11和气液管挂钩12。所述药液储存罐5为圆柱形中空有机玻璃管。所述复合曝气头6为不锈钢构件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原位控制富营养化水体底泥磷释放的方法，其特征在于所述的方法为：使臭氧和铁盐溶液作用于富营养化水体的底泥－上覆水界面，在臭氧形成的强氧化条件下，Ｆｅ↑［３＋］生成铁的氢氧化物絮体，通过吸附混凝或络合从上覆水中去除磷，并在底泥表层界面形成一层薄膜，进一步抑制底泥磷的释放，从而实现原位控制底泥磷释放。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张杭君，贾秀英，曹静，夏晗婷，胡赐明，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]