一种富营养化水体沉积物的原位修复方法技术

本发明专利技术公开了一种富营养化水体沉积物的原位修复方法，所述方法为：使臭氧和氢氧化钙溶液作用于沉积物－上覆水界面，利用臭氧形成的强氧化环境，沉积物－上覆水界面释放的磷素营养盐与钝化剂氢氧化钙快速发生固定反应，并且在沉积物－上覆水界面形成一层膜，进一步阻止沉积物向上覆水体释放磷素营养盐，从而实现富营养化水体沉积物的原位修复。与现有技术相比，本发明专利技术施工成本较低，见效快，沉积物修复效果非常明显，治理效果稳定持久，并且方法操作方便，对人员和机械设备的要求较低，有利于该方法的广泛推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水体污染的修复方法，具体的说，涉及一种富营养化水体沉积物的原 位修复方法。
技术介绍
水体富营养化是当今世界水污染治理的难题之一。近30多年来，由于社会经济的 发展和人类活动的影响，大量的外源污染物进入湖泊，并沉积于沉积物中，使我国多数湖泊 底质遭受严重污染。近年来的调查结果，许多湖泊尤其是城市湖泊底质污染惊人，如太湖、 滇池、巢湖等许多水域沉积物中总磷含量高达3000 4000mg/kg。沉积物是淡水水体磷 元素生物化学循环中的重要场所，它与水体之间存在着一种沉降吸附和解吸释放的动态平 衡，而水体中磷浓度在很大程度上取决于这种动态平衡的移动。一般认为，水体中磷的浓度 达到0. 02mg/L时即可能导致水体富营养化。因而，开展湖泊沉积物磷污染控制成为我国很 多湖泊富营养化控制与生态修复的重要内容。对富营养化水质的改善及恢复多集中于减少外源负荷，而沉积物中磷的释放(即 内源磷负荷)会延缓或抵消这些措施的实际效应。因此，在外部污染源得到有效控制的前 提下，沉积物内源污染的研究成为治理水体污染的关键。目前国内外应用较多的沉积物污 染控制技术有三类，即环保疏浚技术、原位覆盖技术和原位钝化技术。环保疏浚技术是应用 最早，比较成熟的技术，但其具有工程进展缓慢且繁琐，对正常市政管理和居民生活造成影 响，若疏浚深度确定不好，疏挖过浅，会造成疏浚后污染物释放增加等缺点，而原位覆盖技 术易受生物搅动作用的影响等缺点。因此，原位钝化技术是富营养化水体沉积物控磷的主 要方法，通常采用各种钝化剂对沉积物中释放的磷进行固定化反应，得到的反应产物同时 能够发挥覆盖作用，从而进一步抑制沉积物中磷的释放。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种操作方便、高效持久、低成本、可以原位操作应用的富营养化 水体沉积物修复方法。现有研究结果均表明沉积物中磷的控制是富营养化水体治理的关键，为解决本 专利技术的技术问题，本专利技术采用如下技术方案，所述方法为使臭氧和氢氧化钙溶液 作用于沉积物_上覆水界面，利用臭氧形成的强氧化环境，沉积物_上覆水界面释放的磷与 钝化剂氢氧化钙快速发生固定反应，并且在沉积物_上覆水界面形成一层膜，进一步阻止 沉积物向上覆水体释放磷，从而实现富营养化水体沉积物的原位修复。本专利技术中，需使臭氧和氢氧化钙溶液作用于沉积物_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沉积物_上覆水界面曝气导入，使用加药泵向 沉积物上覆水界面注射氢氧化钙溶液，只要使得臭氧和氢氧化钙溶液的作用位置在沉积 物-上覆水界面即可。在作用过程中，可以是先臭氧曝气，然后再注射氢氧化钙溶液；也可以是臭氧曝气和注射氢氧化钙溶液同时进行。本专利技术优选使臭氧曝气和注射氢氧化钙溶液 同时进行。本专利技术具体推荐一种曝气加药一体机来进行曝气和注入氢氧化钙溶液，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、加 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沉积物磷素释放控制 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 复合曝气头沉至沉积物表层，然后把氢氧化钙溶液加入到药液储存罐中，通过开启加药泵 使氢氧化钙溶液从复合曝气头逸出作用于沉积物_上覆水界面，通过开启臭氧发生单元和 空气曝气单元使臭氧从复合曝气头逸出作用于沉积物-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启和关闭以控制药液和臭氧 的加入，并可以根据需要调节药液流量和气体流量。等反应一段时间后，再将复合曝气头移 动至其它需要治理的地方。只要保证足够的氢氧化钙溶液供应，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，即实施沉积物原位修复。进一步，根据一般富营养水体的水质状况，本专利技术推荐所述臭氧在沉积物-上覆 水界面的用量为1440 4800g/m2沉积物。本领域技术人员可以根据沉积物面积以及曝气 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曝气量为12 20g/min m2，臭氧在富营养化水体沉积物表面的作用时间为2 4小时；最优选臭氧曝气 量为20g/min m2，作用时间为4小时。进一步，根据一般富营养水体的水质状况，本专利技术推荐所述氢氧化钙的投加量为 0. 001 0. 008mol/m2沉积物；进一步优选加药泵中的氢氧化钙溶液的浓度为0. 005 0. 02mol/L，施用量为200 400mL/m2沉积物，氢氧化钙溶液在沉积物-上覆水界面逸出的 速度为5 lOmL/min ；更进一步优选加药泵中的氢氧化钙溶液的浓度为0. 02mol/L，施用量 为200 400mL/m2沉积物，氢氧化钙溶液在沉积物-上覆水界面逸出的速度为lOmL/min。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果a)与传统的疏浚技术相比，本专利技术施工成本较低，见效快，沉积物修复效果非常明 显，治理效果稳定持久。b)本专利技术的方法操作方便，对人员和机械设备的要求较低，有利于该方法的广泛 推广。c)本专利技术的修复方法能够灵活地开展沉积物的原位治理，与异位治理相比，成本 大大降低。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。所述臭氧发生单元2是小流量型臭氧发生器，所述空气曝气单元3是曝气泵。使用方法富营养化水体沉积物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，把复合曝气头6从挂钩12中取下，根据水深，将 复合曝气头6沉至沉积物表层，然后把氢氧化钙溶液加入到药液储本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种富营养化水体沉积物的原位修复方法，其特征在于所述方法为：使臭氧和氢氧化钙溶液作用于沉积物－上覆水界面，利用臭氧形成的强氧化环境，沉积物－上覆水界面释放的磷与钝化剂氢氧化钙快速发生固定反应，并且在沉积物－上覆水界面形成一层膜，进一步阻止沉积物向上覆水体释放磷，从而实现富营养化水体沉积物的原位修复。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张杭君，贾秀英，胡赐明，夏晗婷，曹静，
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]