CN101811811A

CN101811811A - 一种抑制富营养化水体底泥营养盐释放的方法

Info

Publication number: CN101811811A
Application number: CN 201010167298
Authority: CN
Inventors: 王国祥; 李时银; 刘燕婷; 倪利晓
Original assignee: Nanjing Normal University
Current assignee: Jingshui (Beijing) Ecological Environment Management Co., Ltd.
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2010-05-10
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2030-05-10
Also published as: CN101811811B

Abstract

本发明公开了一种抑制富营养化水体底泥营养盐释放的方法，属于控制底泥污染领域。在距表层10cm以内的底泥中按以下的量分别注入钝化剂铁盐、镁盐或氢氧化镁乳液、硝酸钙和絮凝剂。本发明进一步的技术方案是先将距表层10cm左右的底泥抽取进入容器内，在注入钝化剂过程中进行搅拌，将加入钝化剂的底泥喷洒到已抽取过的底泥表层。本发明使得底泥中氨氮向水体释放量减少60～80％，总P的释放量减少70～85％，水稳定性团粒达到80％以上，且钝化层稳定，不易上浮。采用底泥抽取混合法，能使钝化剂与底泥充分混合，处理成本低，很容易实现大规模应用。本发明可应用于污染严重湖泊区域、黑臭河道、景观水体等非饮用水体底泥的营养盐钝化处理。

Description

一种抑制富营养化水体底泥营养盐释放的方法

技术领域

本发明涉及一种控制底泥污染的方法，更具体的说是一种抑制富营养化水体底泥营养盐释放的方法。

背景技术

水体底泥污染和水体水生植被的退化，是世界范围内的一个环境问题。由于健康城市水生态系统的维系是保证城市居民生活质量的重要前提，城市水生态问题的研究显得越来越突出。根据前人研究，水生态系统当退化到一定的临界状态后，其恢复将会遇到非常大的阻力，即使消除所有的外源污染也难以重建以前的营养地位及生态功能。平原河网地区城市缓流大水深水体的底泥内源污染是水体富营养化控制及水生态系统植物修复的重要影响因素，并已引起了越来越多研究者的重视。

底泥是地表水体营养物质的重要蓄积库。来自各种途径的营养物质，经过一系列的物理、化学及生物作用，其中部分营养盐会沉积于地表水体的底部，成为地表水体营养物质的内负荷。而一定条件下，部分营养盐又可以从底泥当中重新向上覆水体释放，使上覆水体的营养物质浓度增加，成为上覆水体营养物质的内污染源。因此，有效控制底泥营养盐的释放，对于我国地表水环境富营养化的防治具有重要的意义。

我国“十一五”期间重点研究与开发的底泥污染控制技术主要有底泥覆盖技术和底泥钝化技术，目前仅有少量的试验探索或工程实践，但尚缺乏系统的技术基础研究，该两种技术能在重污染区原位、局部灵活应用，已显示良好的研究和开发应用前景。

目前钝化技术主要侧重于城市缓流污染河道和湖泊局部重污染区底泥磷与重金属治理，其目的是改善底质理化性状功能，其技术的核心是利用对污染物具有钝化作用的人工或自然物质，使底泥中污染物惰性化，使之相对稳定于底泥中，大大减少底泥中污染物向水体的释放，达到有效截断内源污染的作用。该技术具有下述几方面主要功能：1)加入的钝化剂在沉降过程中能捕捉水体中的P与颗粒物，从而使水体中污染物得到较好的去除；2)钝化层形成后可有效吸附并持留底泥中释放的P，从而有效减少由底泥释放进入上覆水中的污染物量；3)钝化层的形成可有效压实浮泥层，减少底泥的悬浮。

目前国际上常用的钝化剂有铝盐、铁盐和钙盐。铝盐是应用最广泛、应用最早的钝化剂，铝盐水解后形成Al(OH)₃的絮状体，一方面去除水体中的颗粒物和P，另一方面通过在底泥表面形成Al(OH)₃的絮状体毯子，有效吸附从底泥中溶出的P。用铝盐进行处理并在pH＞6时，对生物无毒性，由于氢氧化铝絮状体对P的吸附不受氧化还原状态的影响，铝盐处理能达到较好的效果。铁氧和钙盐通过与P结合形成难溶沉淀来达到钝化P的目的，这两种盐对水体安全无毒，但其钝化效果受水体pH值和氧化还原状态的影响，在pH值或氧化还原状态改变时P易重新释放出来造成污染。铁盐与钙盐的应用较铝盐少。

基于污染严重底泥在长期缺氧和厌氧条件下，其钝化层受消化气体的影响容易松散、悬浮而失去钝化效果，因此增加钝化层底泥颗粒间的牢固性也显得尤为重要，而在众多钝化剂研究中，均很少考虑底泥氨氮的释放和钝化。

原位钝化技术研究中钝化剂的选择十分关键，应考虑钝化剂的安全性、不产生二次污染，能有效钝化污染物，经济上可行且操作便捷。因此，针对国外现使用的常规铝盐、铁盐和钙盐的缺点及其局限性，如何开发出成本低、效率高的底泥原位钝化方法，来抑制富营养化水体底泥营养盐释放，正是当前解决城市缓流水体底泥营养盐释放所需要解决的问题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有的富营养化水体底泥原位钝化方法中存在的效果不佳等问题，本发明提出一种抑制富营养化水体底泥营养盐释放的方法，可以有效且经济抑制富营养化底泥营养盐释放。

2.本发明的技术方案：

一种抑制富营养化水体底泥营养盐释放的方法，其在距表层10cm以内的底泥中按以下的量分别注入钝化剂硫酸亚铁10～30g/m²或硫酸铁0.1～0.5gFe³⁺/m²、镁盐20～50g/m²或氢氧化镁乳液50～100g/m²、硝酸钙100～100gN/m²和絮凝剂聚丙烯酰胺0.5～5g/m²或聚合氯化铝铁1～5g/m²。

采用碳酸氢钠调整底泥的pH值，使底泥的pH值在6～9范围内。

本发明进一步的技术方案是先将距表层10cm左右的底泥抽取进入带有搅拌系统的容器内，在注入钝化剂过程中进行搅拌，将加入钝化剂的底泥采用普通泥浆泵或污泥泵均匀喷洒到已抽取过的底泥表层。

本发明的技术方案是基于这样的原理：在富营养化水体底泥中投加铁盐或钙盐将有利于底泥中P的钝化；投加镁盐使底泥中释放高浓度的氨氮和磷酸盐形成难溶化合物—磷酸氨镁(俗称鸟粪石)；碳酸氢钠起提高系统pH和增加底泥酸碱缓冲能力的作用；投加絮凝剂(聚丙烯酰胺或聚合氯化铝铁)使钝化物和底泥颗粒结合紧密、牢固，不易被底泥中消化气托起、悬浮从而破坏钝化层的致密性。向底泥注入硝酸钙，不仅使P与钙结合形成难溶性钙盐，而且也可以通过反硝化作用使底泥有机物得以去除，而且还可以阻止Fe³⁺和SO₄ ^2-的减少及促使Fe³⁺的生成，进而达到底泥磷释放控制的目的。采用碳酸氢钠调整底泥的pH，使底泥的pH值在6～9范围内。

3.有益效果

本发明提供一种抑制富营养化水体底泥营养盐释放的方法，通过投加营养盐复合钝化剂，使得底泥中氨氮向水体释放量减少60～80％，总P的释放量减少70～85％，水稳定性团粒达到80％以上，且钝化层稳定，不易上浮。

本发明在国内外首次提出对水体底泥中的氮磷同时钝化技术，且采用絮凝剂进行增加底泥颗粒的团聚性能。

进一步的发明采用底泥抽取混合法，能使钝化剂与底泥充分混合，处理成本低，实际工程中操作方便，易于控制，很容易实现大规模应用。

本发明可应用于污染严重湖泊区域、黑臭河道、景观水体等非饮用水体底泥的营养盐钝化，但不适合底泥淤积较快或饮用水体的底泥。

附图说明

图1是本发明具体实施例处理水体底泥的工艺流程图。

具体实施方式

本发明可使用普通容器按实际所需要的比例配制单一或复合钝化剂，采用普通的泥浆泵或加药泵，向底泥表面10cm下注入或喷洒钝化剂，可根据底泥处理面积确定钝化剂用量。

实施例1

被处理的底泥为黑臭(或恶臭)底泥，且底泥中有机物和氨氮含量较高，TN高于10mg/g，TP高于5mg/g，自水面50cm以下DO含量低于0.5mg/L。使用常规吸泥设备将距表层10cm以内的底泥抽至均匀带有搅拌系统的容器内，同时向容器内投加一定量含硫酸亚铁(10～30g/m²)、镁盐(硫酸镁(20～50g/m²)、硝酸钙(100～150gN/m²)等钝化剂和聚丙烯酰胺(0.5～5g/m²)，采用碳酸氢钠调整底泥的pH，使底泥的pH值在6～9范围内。并搅拌(搅拌强度为150～300r/min，泥浆停留时间5～20min)，将加入钝化剂的底泥采用普通泥浆泵或污泥泵均匀喷洒到已抽取过的底泥表层。通过投加钝化剂，底泥中氨氮向水体释放量减少60～80％，总P的释放量减少70～85％，水稳定性团粒达到80％以上，且72小时后底泥恶臭大大降低。

实施例2

被处理的是近期(两个月内)疏浚后的水体底泥，底泥中有机物含量较低，TN低于10mg/g，TP低于5mg/g，自水面50cm以下DO含量高于0.5mg/L。使用常规吸泥设备将距表层10cm以内的底泥抽至均匀带有搅拌系统的容器内，同时向容器内投加一定量含硫酸铁(0.1～0.5gFe³⁺/m²)、氢氧化镁乳液(50～100g/m²)、硝酸钙(100～100gN/m²)等复合钝化剂和聚合氯化铝铁(1～5g/m²)。采用碳酸氢钠调整底泥的pH，使底泥的pH值在6～9范围内。并搅拌(搅拌强度为150～300r/min，泥浆停留时间5～20min)，将加入钝化剂的底泥采用普通泥浆泵或污泥泵均匀喷洒到已抽取过的底泥表层。通过投加钝化剂，底泥中氨氮向水体释放量减少60～80％，总P的释放量减少70～85％，水稳定性团粒达到80％以上。

实施例3

被处理的为景观水体底泥，水体为IV～V类水质。使用常规吸泥设备将距表层10cm以内的底泥抽至均匀带有搅拌系统的容器内，同时向容器内投加一定量含硫酸亚铁(10～30g/m²)、氢氧化镁乳液(50～100g/m²)、硝酸钙(100～100gN/m²)等复合钝化剂和聚合氯化铝铁(1～5g/m²)，采用碳酸氢钠调整底泥的pH，使底泥的pH值在6～9范围内。并搅拌(搅拌强度为150～300r/min，泥浆停留时间5～20min)，将加入钝化剂的底泥采用普通泥浆泵或污泥泵均匀喷洒到已抽取过的底泥表层。通过投加钝化剂，底泥中氨氮向水体释放量减少60～80％，总P的释放量减少70～85％，水稳定性团粒达到80％以上。

Claims

1.一种抑制富营养化水体底泥营养盐释放的方法，其特征为在距表层10cm以内的底泥中按以下的量分别注入钝化剂硫酸亚铁10～30g/m²或硫酸铁0.1～0.5gFe³⁺/m²、镁盐20～50g/m²或氢氧化镁乳液50～100g/m²、硝酸钙100～100gN/m²和絮凝剂聚丙烯酰胺0.5～5g/m²或聚合氯化铝铁1～5g/m²。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于采用碳酸氢钠调整底泥的pH，使底泥的pH值在6～9范围内。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于先将距表层10cm左右的底泥抽取进入带有搅拌系统的容器内，在注入钝化剂过程中进行搅拌，将加入钝化剂的底泥采用普通泥浆泵或污泥泵均匀喷洒到已抽取过的底泥表层。