CN102757129A - 河道污染底泥原位生态修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种河道污染底泥原位生态修复方法，是在河道的底泥上铺设上中下三层植生生态混凝土，下层为厚度5cm-10cm的不发泡植生生态混凝土，其作用是阻隔底泥污染物向上覆水水体的释放；混凝土中添加铁铝氧化物；中间层为10cm厚的发泡植生生态混凝土，其作用是为沉水植物生长提供载体，发泡混凝土层中分布有活性炭颗粒堆，在活性炭颗粒堆中种植沉水植物；上层为2cm-5cm厚的发泡植生生态混凝土，该层混凝土中添加铁铝氧化物。本发明简单易行，操作方便，利用植生生态混凝土砖覆盖河道底泥，阻止了底泥中的重金属进入水体，切断了污染源的污染途径，不易产生二次污染，并通过沉水植物吸收底泥中的重金属。

Description

河道污染底泥原位生态修复方法

技术领域

本发明涉及一种用于受重金属污染的河道底泥的修复方法，属于河道底泥修复技术领域。

背景技术

随着河道污染水体控制技术的不断发展和治理效果的不断提高，河道重金属污染底泥的二次污染问题已日益引起人们的重视。河道污染底泥的修复技术主要分为原位处理技术和异位处理技术，相比于底泥异位处理技术对水体环境影响大、成本高、过程繁琐的缺点，底泥原位处理技术以其成本低、操作简单、不易产生二次污染的优势而备受关注。尽管如此，目前的传统底泥原位处理技术仍然存在很大的缺陷。

污染底泥的原位处理技术如中国专利文献CN101786720A公开的《一种河涌污染底泥的治理方法》。《一种河涌污染底泥的治理方法》是向污染河流投入氧化剂，使表层底泥处于氧化态，使整个河流自净过程始终处于好氧状态，为好氧微生物创造条件，原位进行治理，该技术在投加之处，对好氧微生物生长具有促进作用，有利于微生物对有机物的降解代谢。但对重金属污染底泥而言，一方面，通过微生物降解难以将重金属从水体中移除，只能加速底泥重金属向上覆水体的释放；另一方面，投加的氧化剂仅在底泥表面发挥作用，随时间推移，投加的氧化剂会随着水流迁移，对底泥的治理效果有限；再者，如果投加氧化剂过量，易对微生物代谢产生抑制作用。。

污染底泥的异位处理技术如CN101921090A公开的《一种重金属污染底泥固化剂及其固化方法》，主要是将疏浚的底泥与重金属固化剂搅拌混匀进行固化，其固化剂包括水泥和粉煤灰，粉煤灰和水泥的质量比为1∶(0.5～11)。该固化剂的固化方法包括以下步骤：向重金属污染底泥中直接添加本发明的固化剂，固化剂的用量为重金属污染底泥质量的0.4～1.5倍，将添加固化剂后的混合物至少养护3d，完成固化过程。该技术通过化学方法将疏浚底泥中的重金属固化，固化后的固体废弃物仍是一种危废，其后续处置仍需要花费大量的资金。CN102372406公开的一种《重金属污染底泥的异位修复方法》，主要由底泥疏挖和输送、修复区防渗与排水、底泥改良剂和微生物菌种投加、微生物和植物联合修复、废水处理与植物收割及焚烧处置单元组成；具体步骤是先进行修复区的选址和防渗处理，再采用工程方法把重金属污染底泥疏挖并输送到修复区，接着进行底泥的排水固结过程，然后投加底泥改良剂和微生物菌种与底泥充分混合并耕种植物，最后收割植物并将其焚烧后，把焚灰运送至危险废物填埋场填埋或是用于回收重金属元素。该方法将底泥异位疏浚与植物吸收处理方法相结合，与污染底泥化学处理方法相比，具有处理成本低、环境友好的优点，但由于需要疏浚，其在疏浚过程中易产生污染释放，影响上覆水水质；另外，对于污染程度较重的底泥，植物难以在底泥中生长，也限制了该方法的应用。

目前，公认最佳的河道污染底泥生态修复技术是通过在在河道底泥内种植沉水植物来治理受污染底泥，一方面可以通过沉水植物自身生长吸收作用处理污染底泥中的重金属等污染物质，起到净化水质的作用；另一方面，负载在沉水植物上的大量微生物载体可以高效、快速吸收积累污染底泥中的重金属，从而达到河道污染底泥的净化目的。但在河道内种植沉水植物修复受污染底泥的技术目前尚无成熟范例，，但一方面底泥受到不同程度的污染，使其很难满足沉水植物的生长营养需求，使沉水植物难以存活，另一方面与化学方法、化学方法相比，植物法修复速度较慢，有可能因为底泥污染释放速度快于植物吸收速度，从而导致上覆水水质变差，因此，该技术在实际河道底泥修复工程中并未得到广泛推广。

发明内容

本发明针对现有的河道污染底泥处理技术存在的问题，提供一种操作简便、修复效果好、不产生二次污染的河道污染底泥原位生态修复方法。

本发明的河道污染底泥原位生态修复方法，是在河道的底泥上铺设上中下三层植生生态混凝土：

（1）下层为厚度5cm-10cm的不发泡植生生态混凝土，其作用是阻隔底泥污染物向上覆水水体的释放；混凝土中添加30%-50%重量的铁铝氧化物，以便把底泥释放的重金属吸纳在这一层。

（2）中间层为10cm厚的发泡植生生态混凝土，其作用是为沉水植物生长提供载体，发泡混凝土层中分布有活性炭颗粒堆，在活性炭颗粒堆中种植沉水植物，沉水植物的种植密度为20丛/m²－30丛/m²，植物在生长过程中，从下层中逐渐吸收去除底泥释放的污染物，通过植物收割方式，将底泥释放的污染物从水体中彻底移除。

（3）上层为2 cm-5 cm厚的发泡植生生态混凝土，内部孔径较小，为3mm-5mm，以增大植生生态混凝土内部空隙的比表面积，其作用是避免沉水植物收割后，沉水植物的根部出现污染物释放，影响上覆水体，该层混凝土中添加30%-50%重量的铁铝氧化物，以吸收中间层沉水植物的根部释放的污染物。

为便于铺设，各层混凝土可以制成砖，相邻植生生态混凝土砖之间通过凸台和凹槽连接牢固，每一块植生生态混凝土砖通过嵌钉与下一层固定。

本发明简单易行，操作方便，利用植生生态混凝土覆盖河道底泥，阻止了底泥中的重金属进入水体，切断了污染源的污染途径，不易产生二次污染，并通过发泡植生生态混凝土内的活性炭颗粒以及种植在植生生态混凝土上的沉水植物吸收底泥中的重金属，增强河道水体的自净能力，通过定期收割移除沉水植物，使河道污染底泥得到生态修复，同时沉水植物是微生物良好载体，从源头上降低了富营养化发生的可能性。

附图说明

图1是本发明河道污染底泥原位生态修复方法的原理示意图。

图2是本发明中植生生态混凝土砖的结构示意图。

其中：1、上层，2、中间层，3、下层，4、底泥，5、沉水植物，6、活性碳颗粒堆，7、土壤，8、植生生态混凝土砖，9、凸台，10、凹槽，11、嵌钉孔。

具体实施方式

如图1所示，本发明的河道污染底泥原位生态修复方法是在河道内的底泥4上面铺设上层1、中间层2和下层3三层植生生态混凝土。

（1）下层1为厚度5cm-10cm的不发泡植生生态混凝土，其作用是阻隔底泥污染物向上覆水水体的释放。

该层混凝土不发泡，不呈现棉花糖状，其内部孔径较小，避免多孔状的结构造成无法阻碍污染物向水体迁移。另外，这一层的混凝土中添加30%-50%重量的铁铝氧化物，铁铝氧化物可以把底泥释放的重金属吸纳在这一层，然后通过中间层种植的植物逐渐从中吸收掉。

（2）中间层2为10cm厚的发泡植生生态混凝土，其作用是为沉水植物5生长提供载体，发泡混凝土层中分布有活性炭颗粒堆6，每一个活性炭颗粒堆6中种植沉水植物5，沉水植物5的种植密度为20丛/m²－30丛/m²。活性炭颗粒可以占植生生态混凝土整体重量的4%-5%。这一层是希望能生长大量的植物根茎，主要由这一层来吸收去除从底泥中释放出来的污染物，同时这一层的植物根部和底层接触，可以吸收底层中的重金属。

该层采用呈棉花糖状的发泡植生生态混凝土，其内部存在非常多的单独或连续的孔径较大的空隙。沉水植物可以采用眼子菜科眼子菜属草本，在种植季节（眼子菜属植物的种植是在每年8-10月份）将沉水植物的块茎放于发泡混凝土的活性炭颗粒堆内，并在沉水植物的块茎上覆盖土壤，土层厚度不大于0.1m，因为块茎萌发之初，需要土壤7，沉水植物根部起初在这一层，不直接与底泥4接触，有利于植物萌发。沉水植物5成长后，每年定期收割一次，将底泥释放的污染物逐渐移除。

（3）上层为2 cm-5 cm厚的发泡植生生态混凝土，采用3mm-5mm较小的发泡孔径，以增大比表面积，其作用是避免沉水植物收割后，沉水植物的根部出现污染物释放，影响上覆水体，该层混凝土中添加30%-50%重量的铁铝氧化物，以吸收中间层沉水植物的根部释放的污染物。植物萌发后，要穿透这一层，其茎叶要伸展在水中生长，根和部分茎留在混凝土砖中。

为便于铺设，可以将混凝土制成如图2所示的砖，每块的面积以方便搬运或根据具体情况设定，为防止水流对砖体的冲刷作用，在混凝土砖8相对的两个侧面上设置对称的凸台9，在另两个相对的侧面上设置对称的凹槽10，凸台9能够与凹槽10相配合（凸台9能够嵌入凹槽10中），通过相邻砖体上的凸台9与凹槽10的镶嵌，砖体之间可以牢固的连接。在混凝土砖8的四个角上设有嵌钉孔11，对每一块砖体在其嵌钉孔11中打入嵌钉，以使砖体与下一层在垂直方向固定。

河道水深是一个影响混凝土布设的重要因素。最好是在河道的平水或枯水季节（一般是第一年4月至6月以及9月至次年3月）进行。当河道水深小于2.0m时，可以阻断受污染底泥河段的上游，使受污染河段干涸，然后直接在河道内进行布设植生生态混凝土。当河道水深大于等于2.0m时，先将单块植生生态混凝土砖通过镶嵌的方式形成大面积的砖体框架，然后通过利用移动驳船或吊车将砖体框架布设河道中。

本发明具有以下特点：

1. 沉水植物5可以直接从受重金属污染的底泥中富集重金属，为其生长吸收所利用，并定期收割移除水体，达到对河道重金属污染底泥生态修复的目的，并从源头上降低了富营养化发生的可能性。

2. 沉水植物5可以通过多种有效的作用机制来增强河道水体的自净能力，进一步修复净化河道水体生态环境。

3. 沉水植物5可以增加水体和沉积物的溶解氧含量，一定程度上抑制了沉积物内源营养物质的释放。

5. 沉水植物5是微生物良好载体，大量微生物的存在增强了其对污染底泥生态修复的效果。

6. 植生生态混凝土可以阻止底泥种重金属进入水体，即切断内污染源的污染途径，不易产生二次污染。

7. 植生生态混凝土内含有活性炭颗粒，不但可作为沉水植物的萌发生长载体，而且砖体自身具有吸附去除底泥重金属的作用。

Claims (1)

1.一种河道污染底泥原位生态修复方法，其特征是，在河道的底泥上铺设上中下三层植生生态混凝土：

（1）下层为厚度5cm-10cm的不发泡植生生态混凝土，其作用是阻隔底泥污染物向上覆水水体的释放；混凝土中添加30%-50%重量的铁铝氧化物，以便把底泥释放的重金属吸纳在这一层；

（2）中间层为10cm厚的发泡植生生态混凝土，其作用是为沉水植物生长提供载体，发泡混凝土层中分布有活性炭颗粒堆，在活性炭颗粒堆中种植沉水植物，沉水植物的种植密度为20丛/m²－30丛/m²，植物在生长过程中，从下层中逐渐吸收去除底泥释放的污染物，通过植物收割方式，将底泥释放的污染物从水体中彻底移除；

（3）上层为2 cm-5 cm厚的发泡植生生态混凝土，内部孔径较小，为3mm-5mm，以增大植生生态混凝土内部空隙的比表面积，其作用是避免沉水植物收割后，沉水植物的根部出现污染物释放，影响上覆水体，该层混凝土中添加30%-50%重量的铁铝氧化物，以吸收中间层沉水植物的根部释放的污染物。

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