CN105110584A - 一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料及修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料及修复方法，它由一定比例的河道底泥、改性麦饭石、过氧化钙组成，其步骤：1）将经过处理的河道底泥、改性麦饭石和过氧化钙按一定比例混匀，制备成底泥生态覆盖材料；2）将生态基质材料在缓流河道水面上均匀铺洒入河底；3）一段时间以后，通过包种法种植沉水植物于覆盖区域，对沉水植物进行科学管理和养护。配方合理，使用方便，成本低廉，环境友好，修复效果好。该修复方法操作简便，生态环保，可改善河道底质生存环境，使其适合沉水植物生长，有效解决黑臭底泥河流中沉水植物难以存活生长等问题，有利于水域生态环境的恢复，使其加快河流生态系统的恢复和健康发展。
Description
技术领域
本发明属于河流的生态修复技术领域，更具体涉及一种生态覆盖材料的制备方法和黑臭底泥缓流浅水河道的修复方法，可应用于黑臭底泥缓流浅水河道的修复工程。
背景技术
河道黑臭主要是过量纳污导致水体供氧和耗氧失衡的结果，尤其是缓流河道，自净能力较差，水体长期处于缺氧乃至厌氧条件下，大量滞留污染物转化并产生氨氮、硫化氢、挥发性有机酸等臭恶臭物质以及铁、锰硫化物等黑色物质。底泥黑臭后，无法完成污染物的输出、转移和净化作用，污染物严重积累且恶性循环，导致非常严重的内源污染，致使底质生境急剧恶化，鱼类等水生动物大量死亡，沉水植物等水生植物难以存活，生态系统严重退化。可见解决河流的内源污染、恢复河流的生态和社会功能问题是可持续发展过程中亟待解决的关键任务之一，消除河道黑臭、改善河道水环境质量，对保障人居健康、促进社会和谐与经济持续发展具有极其重要的现实意义。
沉水植物种植和修复技术是生态修复工程的关键技术，利用水生大型植物修复水体和底泥污染是治理、调节和抑制水体富营养化的有效途径之一。沉水植物有着巨大的生物量，与环境进行着大量的物质和能量的交换，形成了十分庞大的环境容量和强有力的自净能力。沉水植物整个生长过程都生活在水中，根、茎、叶都可以吸收水中的营养物质，其生长发育过程就是吸收水中营养物质的过程，且根际微生物可降解有机污染物，不断净化水质和修复底泥。但是对于黑臭底泥河道，不对黑臭底泥进行覆盖和改造处理，沉水植物难以存活，生态修复工程难以推广应用。
河流底泥成本低廉，进行杀灭病菌、病原体、去除有机物等处理后可以作为植物生长载体。麦饭石是一种由原岩经蚀变和风化而形成的结构疏松的层状活性粘土矿物，麦饭石含有多种对生物生长发育有益的常量、微量元素以及被称作生长调节剂的稀土元素和微量氨基酸，有益于水生物的繁殖以及水环境的稳定。同时，麦饭石具有丰富的多孔结构，比表面积较大，具有很强的吸附能力，可吸附底泥和水体中氮、磷等营养盐，在修复黑臭底泥的同时为沉水植物初期生长提供营养源。过氧化钙作为一种高效环保的增氧剂，可增加底泥和底层水体的溶解氧浓度，减少恶臭气体的产生，有利于改善水质，加快底泥中有机物的去除，进一步促进植物生长。本发明旨在通过将处理后的河道底泥、改性麦饭石和过氧化钙按一定比例混合作为覆盖材料应用于黑臭底泥缓流河道的修复工程中，改善黑臭底质生存环境，使其适合沉水植物生长，有效解决黑臭底泥河流中沉水植物难以存活生长等问题，同时对底泥有机物等污染物进行原位去除，使其加快河流生态系统的恢复和健康发展。
发明内容
本发明的目的是针对上述黑臭底泥缓流浅水河道难以应用生态修复工程的问题，是在于提供了一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料，该覆盖材料配方合理，使用方便，成本低廉，环境友好，修复效果好。
本发明的另一个目的是在于提供了一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料的制备方法，充分发挥三种材料特点，优势互补，可在修复黑臭底泥的同时为沉水植物生长提供定植载体，具有方法易行、操作简便、黑臭有机质去除效果好和促进水生植物生长和定植等优点。
本发明还有一个目的是在于提供了一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料的修复方法，通过覆盖材料修复水体和黑臭底泥的同时为沉水植物生长提供定植载体；该修复方法操作简便，生态环保，可改善河道底质生存环境，使其适合沉水植物生长，有效解决黑臭底泥河流中沉水植物难以存活生长等问题，同时对底泥有机物等污染物进行原位去除，有利于水域生态环境的恢复，使其加快河流生态系统的恢复和健康发展。
为了实现上述的目的，本发明采用以下技术方案：
一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料，它由以下质量分数的原料制成：
一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料，它由以下质量分数的原料制成(优选范围)：
一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料，它由以下质量分数的原料制成(最好范围)：
一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料，它由以下质量分数的原料制成(最佳值)：
一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料的制备方法，其步骤是：
1)对当地河道底泥进行杀灭病菌、去除有机物等处理后晾干，获得一种杀灭病菌后的河道底泥；
2)将麦饭石置于稀盐酸质量分数2％～5％中浸泡1～2h后，用清水洗至中性，置于马弗炉中于250℃～350℃条件下焙烧1～2h，获得一种改性麦饭石，备用；
3)将处理后的河道底泥、改性麦饭石和过氧化钙按上述质量分数组成混匀，制备成底泥生态覆盖材料。该覆盖材料可起到增氧、去除底泥黑臭有机质、改善河道底质生存环境和促进水生植物生长等作用。
所述的杀灭病菌主要是指通过微波照射法杀灭大肠杆菌、副大肠杆菌(主要来自畜禽养殖废水、生活污水、径流污水等)和变形杆菌(主要来自沉积于河底的固体垃圾、生活污水、食品加工废水等)；
所述的去除的有机物具体包括腐殖酸、多环芳烃类苯类、取代酚类、含硫醚类等。
一种黑臭底泥缓流浅水河道的修复方法，其步骤是：
1)将生态覆盖材料在缓流河道水面上均匀铺洒入河底，铺洒厚度为15-25cm；
2)铺洒1-2d后，种植适合当地气候条件的沉水植物于覆盖区域，对沉水植物进行科学管理和养护，种植初期阴雨天或透明度较低区域(透明度小于0.5m)通过外加光源增加水面光照强度5000-10000lx、进行植物枝叶的修剪及衰败植物：腐烂残枝、死亡或枯萎的植株清除打捞工作。黑臭底泥缓流河道中沉水植物成活率可达80％以上，修复区水体得到明显改善，水体透明度可提高15cm以上，底泥表层(0-10cm)有机物、总氮及总磷去除率可达到50％、10％和20％以上。
所述的沉水植物种植方法具体描述为：用可降解无纺布(长×高为40cm×40cm)包裹上述生态覆盖材料制备成种植载体(直径约15cm，高度约20cm)，然后将沉水植物扦插移栽到载体中，于河面平抛入河底。
所述的沉水植物为满足当地气候及水域条件的菹草、苦草、穗花狐尾藻、马来眼子菜、微齿眼子菜以及伊乐藻等其中的一种或二至六种的任意组合。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、工艺操作简单，覆盖材料成本低廉，环境效益和经济效益好；
2、改性麦饭石含有多种对生物生长发育有益的常量、微量元素、稀土元素和微量氨基酸，有益于沉水植物的定植和繁衍以及水环境的稳定。过氧化钙可增加底泥和底层水体的溶解氧浓度，有利于改善水质，加快底泥中有机物的去除，进一步促进植物生长。
3、修复方法可有效解决缓流河道底泥黑臭、沉水植物难以定植繁衍等问题，有利于河道生态环境的恢复，使其加快河流生态系统的恢复和健康发展。
4、黑臭底泥缓流河道中沉水植物成活率可达80％以上，修复区水体得到明显改善，水体透明度可提高15cm以上，底泥表层(0-10cm)有机物、总氮及总磷去除率可达到50％、10％和20％以上。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料，它由以下质量分数的原料制成：
一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料的制备方法，其步骤是：
1)对当地河道底泥进行杀灭病菌、病原体、去除有机物等处理后晾干，获得一种杀灭病菌后的河道底泥；
2)将麦饭石置于稀盐酸质量分数2或3或4或5％中浸泡1或2h后，用清水洗至中性，置于马弗炉中于250℃或270或290或310或330或350℃条件下焙烧1或2h，获得一种改性麦饭石，备用；
3)将处理后的河道底泥、改性麦饭石和过氧化钙按上述质量分数组成混匀，制备成底泥生态覆盖材料。该覆盖材料可起到增氧、去除底泥黑臭有机质、改善河道底质生存环境和促进水生植物生长等作用。
一种黑臭底泥缓流浅水河道的修复方法，其步骤是：
1)在湖北省武汉市某黑臭底泥河道的修复区实施了本发明，将生态覆盖材料在缓流河道水面上均匀铺洒入河底，铺洒厚度为20cm；
2)铺洒2d后，用可降解无纺布包裹上述生态覆盖材料制备成种植载体，将长约5cm苦草幼苗移栽到载体中，于河面均匀抛洒入河底(种植密度为60株/m2)。种植初期阴雨天或透明度较低区域(透明度小于0.5m)通过外加光源增加水面光照强度10000lx，并进行定期监测及维护，种植完成后的前2周，监测周期为每2天1次，第3或4或5或6或7或8周，监测周期为每周1次，此后每月监测1次。监测指标为：沉水植物生长情况、盖度、生物量等。针对现场监测情况及时清除打捞腐烂残枝和死亡或漂浮的植株。
种植6个月后，苦草成活率达85％，种植区域60％被苦草覆盖，河道修复示范区水体透明度提高了10cm，溶解氧浓度从0.2mg/kg提高到1.8mg/kg，底泥表层(0-10cm)有机物、总氮及总磷去除率分别达到40％、10％和15％，底泥黑臭现象得到明显改善。
该方法可有效解决缓流河道底泥黑臭、沉水植物难以定植繁衍等问题，有利于河道生态环境的恢复，使其加快河流生态系统的恢复和健康发展。
一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料，它由以下质量分数的原料制成:
其制备方法与实施例1相同。
实施例6：
一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料，它由以下质量分数的原料制成：
一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料的制备方法，其步骤是：
1)对当地河道底泥进行杀灭病菌、病原体、去除有机物等处理后晾干，获得一种杀灭病菌后的河道底泥；
2)将麦饭石置于稀盐酸质量分数2或3或4或5％中浸泡1或2h后，用清水洗至中性，置于马弗炉中于250℃或255或260或275或285或295或305或315或335或350℃条件下焙烧1或2h，获得一种改性麦饭石，备用；
3)将处理后的河道底泥、改性麦饭石和过氧化钙按上述质量分数组成混匀，制备成底泥生态覆盖材料。该覆盖材料可起到增氧、去除底泥黑臭有机质、改善河道底质生存环境和促进水生植物生长等作用。
一种黑臭底泥缓流浅水河道的修复方法，其步骤是：
1)在浙江省杭州市某黑臭底泥河道的修复区实施了本发明，将生态覆盖材料在缓流河道水面上均匀铺洒入河底，铺洒厚度为20cm；
2)铺洒1d后，用可降解无纺布包裹上述生态覆盖材料制备成种植载体，将长约5cm菹草、苦草、穗花狐尾藻、马来眼子菜、微齿眼子菜以及伊乐藻幼苗移栽到载体中，于河面均匀抛洒入河底(种植密度为60株/m2)。种植初期阴雨天或透明度较低区域(透明度小于0.5m)通过外加光源增加水面光照强度5000lx，并进行定期监测及维护，种植完成后的前2周，监测周期为每2天1次，第3或4或5或6或7或8周，监测周期为每周1次，此后每月监测1次。监测指标为：沉水植物生长情况、盖度、生物量等。针对现场监测情况及时清除打捞腐烂残枝和死亡或漂浮的植株。
种植6个月后，菹草、苦草、穗花狐尾藻、马来眼子菜、微齿眼子菜以及伊乐藻成活率达90％，种植区域65％被水生植物覆盖，河道修复示范区水体透明度提高了15cm，溶解氧浓度从0.3mg/kg提高到2.0mg/kg，底泥表层(0-10cm)有机物、总氮及总磷去除率分别达到50％、10％和20％，底泥黑臭现象得到明显改善。
Claims (8)
1.一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料，它由以下质量分数的原料制成：
原 料 %
河道底泥60%-80%
改性麦饭石10%-30%
过氧化钙5%-10%；
一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料的制备方法，步骤是：
1）对当地河道底泥进行杀灭病菌、去除有机物处理后晾干；
2）将麦饭石置于稀盐酸质量分数2~5%中浸泡1~2h后，用清水洗至中性，置于马弗炉中于250~350℃条件下焙烧1~2h，备用；
3）将处理后的河道底泥、改性麦饭石和过氧化钙按上述质量分数组成混匀，制备成底泥生态覆盖材料；
所述的杀灭病菌包括大肠杆菌、副大肠杆菌和变形杆菌；
所述的去除的有机物包括腐殖酸、多环芳烃类苯类、取代酚类、含硫醚类。
2.根据权利要求1所述的一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料，其特征在于：
原 料 %
河道底泥65%-78%
改性麦饭石15%-28%
过氧化钙6%-9%。
3.根据权利要求1所述的一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料，其特征在于：
原 料 %
河道底泥70%-75%
改性麦饭石18%-25%
过氧化钙7%-8%。
4.根据权利要求1所述的一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料，其特征在于：
原 料 %
河道底泥75%
改性麦饭石20%
过氧化钙5%。
5.根据权利要求1所述的一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料，其特征在于：
原 料 %
河道底泥80%
改性麦饭石10%
过氧化钙10%。
6.根据权利要求1所述的一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料，其特征在于：
原 料 %
河道底泥70%
改性麦饭石20%
过氧化钙10%。
7.根据权利要求1所述的一种黑臭底泥缓流浅水河道的覆盖材料，其特征在于：
原 料 %
河道底泥60%
改性麦饭石30%
过氧化钙10%。
8.权利要求1所述的一种黑臭底泥缓流浅水河道的修复方法，其步骤是：
1）将生态覆盖材料在缓流河道水面上均匀铺洒入河底，铺洒厚度为15－25cm；
2）铺洒1~2d后，种植沉水植物于覆盖区域，对沉水植物进行管理和养护，种植初期阴雨天或透明度较低区域：透明度小于0.5m通过外加光源增加水面光照强度5000-10000lx、进行植物枝叶的修剪及衰败植物：腐烂残枝、死亡或枯萎的植株清除打捞工作；
所述的沉水植物种植方法为：用可降解无纺布包裹上述生态覆盖材料制备成种植载体，将沉水植物移栽到载体中，于河面抛洒入河底；
所述的沉水植物为菹草、苦草、穗花狐尾藻、马来眼子菜、微齿眼子菜以及伊乐藻其中的一种或二至六种的任意组合。
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