一种富营养水体底泥磷素削控的方法技术

本发明专利技术公开了一种富营养水体底泥磷素削控的方法，所述方法为：将盐度调控剂水溶液加在富营养化水体的底泥-上覆水界面的底泥表面，盐度调控剂水解形成氢氧根和金属离子，通过竞争吸附将底泥中弱结合态磷置换出来，从而实现富营养水体底泥磷素的削控；本发明专利技术方法为可实现原位操作的浅水水体底泥磷削控方法，彻底解决因治理时效性差导致的水体底泥弱结合态磷释放而带来的内源性富营养化污染；本发明专利技术治理成本低，处理效果明显，可实现原位操作，是目前实现控制内源性富营养化污染较为有效的前处理技术，具有重要且广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种富营养水体修复方法，特别涉及。
技术介绍
随着人们对生活质量要求的提高，磷素引起的水体富营养化现象逐渐引起了人们的关注，大量研究表明磷是水体富营养化最常见的限制性营养盐，磷素的增加不仅带来了水体溶解氧的消耗以及藻类水华的爆发，而且藻类在繁殖过程中产生的一系列藻毒素会对水生生物甚至人类产生更大的危害。尽管人们对磷素的控制给予了足够的重视，采取了各种措施以减少磷等营养元素向水体的直接排放。但水体的富营养化发展趋势却并没有因此得到有效的控制，近年来人们开始逐渐将磷素的控制研究转向对内源性磷的研究。研究发现输入水体的磷素，在各种环境因素的影响下，经过一系列物理、化学及生物的变化，其中部分在搬运、絮凝、沉淀等作用下逐渐以不同形态的磷蓄积于沉积物中，然而当在温度、pH、 氧化还原条件、浮游生物以及扰动等环境因素的影响下，沉积物中的磷素又会重新参与到沉积物-水界面的循环当中，造成水体的内源性富营养化污染。对于富营养化污染的控制主要取决于对沉积物磷的控制以及对上覆水磷的吸收。目前，内源磷的原位控制方法主要有物理法和地球化学方法。物理法主要有曝气、 深层复氧、水利冲刷等方法，但它们普遍存在着治理成本高，对水体生态系统冲击大等缺点。地球化学法主要通过被动的(如沙石、粘土等)或主动的(如方解石、沸石及改性材料等)覆盖剂，通过吸附，絮凝、共沉淀来达到控制内源磷的释放，该方法虽然将一部分磷转化为难溶性磷永久沉淀下来，但随着处理时间的延长以及外界条件的改变，很大一部分以弱结合态形式存在的磷仍然能够释放出底泥，造成内源性富营养化污染。因此，现阶段治理富营养化污染的重点应当在与如何永久性的消除沉积物中的反应活性磷，彻底解决内外源磷引起的富营养化污染，特别是对于受外界条件影响较大的浅水水体。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种成本低，操作简单，效果明显，可实现原位操作的浅水水体底泥磷削控方法，彻底解决因治理时效性差导致的水体底泥弱结合态磷释放而带来的内源性富营养化污染。现有研究表明，解决内源性富营养化污染的问题的重点在于沉积物中磷的管理， 为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是一种富营养水体底泥磷素的削控方法，所述方法为将盐度调控剂水溶液加在富营养化水体的底泥-上覆水界面的底泥表面，盐度调控剂水解形成氢氧根和金属离子，通过置换和竞争吸附将底泥中弱结合态磷置换出来，从而实现富营养水体底泥磷素的削控; 所述盐度调控剂强碱弱酸盐，所述的强碱弱酸盐为醋酸钾或醋酸钠。所述的富营养水体是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降， 水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡等现象的水体。本专利技术所述的底泥-上覆水界面，是指富营养水体中沉积物与上覆水的界面，通常这个界面磷释放量较高。本专利技术的作用原理为盐度调控剂为强碱弱酸盐，所述强碱弱酸盐溶液溶于水体后，一方面强碱弱酸盐水解产生弱酸根、金属离子、氢离子和氢氧根离子，弱酸根结合氢离子，使得反应界面PH上升，磷以磷酸根的形式存在，此时0H_与P043_竞争吸附于沉积物的活性电位上，且在一定范围内pH越大，0H_的竞争能力愈强，故P043_被释放出；另一方面，随着盐度继续增大，阴离子竞争为此时的主要作用，絮凝体表面的吸附电位达到饱和，故而吸附磷酸根的量下降；此外，金属离子通过竞争吸附，争夺铁结合态磷表面的吸附点位，从而将磷酸根游离出来。本专利技术所述盐度调控剂水溶液为强碱弱酸盐水溶液，能够在水体中发生水解反应，产生氢氧根和活泼金属离子，本专利技术优先选用醋酸钾水溶液或醋酸钠水溶液，因其对水体的影响较小且有较好的处理效果，同时水解生成的醋酸类物质具有一定的杀菌抗菌能力，对净化水体有一定益处。进一步，所述的盐度调控剂水溶液为醋酸钾水溶液，所述的醋酸钾水溶液的加入量以醋酸钾计为3. 125 9. 375g/m2。进一步，所述醋酸钾水溶液的浓度为O. 051 O. 153mol/L。进一步，所述盐度调控剂水溶液为醋酸钠水溶液，所述醋酸钠水溶液的加入量以醋酸钠计为2. 615 7. 845g/m2。进一步，所述醋酸钠水溶液的浓度为O. 043 O. 129mol/L。本专利技术所述的富营养水体底泥磷素的削控方法，盐度调控剂溶液在底泥-上覆水界面溢出的速度为5 10mL/min(优选10mL/min),施用时间为40_80min(优选40min)。更优选，所述醋酸钾水溶液在底泥-上覆水界面底泥表面的施用量为O. 625L/m2， 浓度为O. 102mol/L,即醋酸钾水溶液加入量以醋酸钾计为6. 25g/m2，所述醋酸钾水溶液在底泥-上覆水界面溢出的速度为10mL/min，施用时间为40min。最优选，所述醋酸钾水溶液在底泥-上覆水界面底泥表面的施用量为O. 625L/m2， 浓度为O. 153mol/L,即醋酸钾水溶液加入量以醋酸钾计为9. 375g/m2，所述醋酸钾水溶液在底泥-上覆水界面溢出的速度为10mL/min，施用时间为40min。更优选，所述醋酸钠水溶液在底泥-上覆水界面底泥表面的施用量为O. 525L/m2， 浓度为O. 085mol/L,即醋酸钠水溶液加入量以醋酸钠计为5. 25g/m2，所述醋酸钠水溶液在底泥-上覆水界面溢出的速度为10mL/min，施用时间为40min。本专利技术所述的盐度调控剂水溶液通过加压加在离富营养化水体的底泥-上覆水界面8 12cm位置。本专利技术需要将盐度调控剂溶液作用于底泥-上覆水界面，可以通过多种方式实现，比如使用加药泵向底泥-上覆水界面注入盐度调控剂溶液，只要使盐度调控剂溶液的作用位置在底泥-上覆水界面即可，优先选用在底泥-上覆水界面之上IOcm处。本专利技术所述5 15%。盐度的醋酸钾水溶液是指IOOOg水中醋酸钾的质量为5 15g。本专利技术推荐一种用于盐度调控剂溶液施药的可扩充式加药机(专利号201020130427. O)，所述可扩充式加药机包括可移动可扩展框架、药液储存罐、加药蠕动泵、 若干扩充单元和药液输出终端，所述可移动可扩展框架上安装有药液储存罐、加药蠕动泵和若干扩充单元，所述药液储存罐通过吸液管与加药蠕动泵连接，所述加药蠕动泵的药液输出管连接至可移动可扩展框架外的药液输出终端，所述药液输出终端上有若干药液溢出孔；所述若干扩充单元为本领域技术人员根据具体的工程措施安装可将上覆水中磷去除或转化为难利用态磷等的后续工程治理设备。进一步，所述可移动可扩展框架可在垂直和水平方向进行扩展以容纳若干扩充单J Li ο进一步，所述可移动可扩展框架为底部带有滚轮的不锈钢架构，其上设有推手和气液管挂钩。进一步，所述药液储存罐与加药蠕动泵之间的吸液管和加药蠕动泵与药液输出终端之间的药液输出管上均设有流量计和阀门。进一步，所述加药蠕动泵可根据具体要求实现与若干扩充单元进行同步处理和各自单独处理两种模式，所述若干扩充单元优选为补药储存罐单元或曝气单元，所述补药储存罐单元为后续工程治理措施添加药液做准备，所述补药储存罐单元通过补药吸液管与加药蠕动泵连接，所述补药吸液管设有流量计和阀门，所述本专利技术推荐添加钙盐类钝化剂，可彻底降低可利用态磷的活性；所述曝气单元为后续工程治理措施曝气做准备，所述曝气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张杭君，贾秀英，蔡晨晨，张伟，胡赐明，骆可放，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：