CN105645686B - 一种原位化学治理修复重污染黑臭水体底泥的方法 - Google Patents

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Abstract

一种原位化学治理修复重污染黑臭水体底泥的方法，具体包括以下步骤：(1)向黑臭水体底泥中投加饱和碳酸钠溶液；(2)向黑臭水体底泥中投加过碳酸钠使用液；(3)向黑臭水体中投加三氯异氰尿酸；(4)向黑臭水体中投加非离子型聚丙烯酰胺，使黑臭水体生态学透明度大于40cm。本发明采用碳酸钠、硅酸钠、二氧化锰、过碳酸钠、三氯异氰尿酸钠和聚丙烯酰胺六种环境友好化学品，单方、复方并用，生物、非生物降解结合，对重污染水域进行全面的生态修复，通过增加溶解氧原位修复受污染水体的黑臭底泥有机物，化学试剂在投加到水体中能够迅速生效，短时间内水体黑臭现象能够明显缓减，投加方式简单，使用环境友好化学品，对水体无二次污染，毒性很低。

Description

一种原位化学治理修复重污染黑臭水体底泥的方法
技术领域
本发明涉及一种用于处理重污染黑臭水体底泥的化学修复方法，属于城市黑臭水体治理技术领域。
背景技术
城市黑臭水体不仅给群众带来了极差的感官体验，也是直接影响群众生产生活的突出水环境问题。在人口密集、污染负荷强度大、基础设施不完善的区域，由于过量污染物直接排入河道，超出其水环境容量，水体中溶解氧浓度迅速降低至厌氧条件。水体和底泥中的有机物被厌氧分解的过程中会产生硫化亚铁等黑色沉积物，同时产生硫化氢、氨气等恶臭气体，导致水体产生黑臭现象。如何有效的抑制水体黑臭、回复水体自净功能已成为水环境污染控制中亟待解决的问题。
底泥治理在黑臭水体治理中起着至关重要的作用。黑臭水体的底泥不断从水体中接纳污染物，成为污染物的积蓄库，从而造成严重污染。当水体底泥受到扰动，如水动力状况突变、船只航行作业、风力扰动等，其中的污染物会重新释放到水体，造成二次污染。如果河湖底泥中污染物的释放不能得到有效控制，由其导致的内源性污染会成为水体污染的主要来源，即使外源污染物排入量得到有效消减，黑臭水体环境治理也将难以取得良好效果。因此对底泥污染物释放进行有效抑制是治理黑臭水体的重要组成部分。
城市黑臭水体的整治应按照“控源截污、内源治理；活水循环、清水补给；水质净化、生态修复”的基本技术路线具体实施，其中控源截污和内源治理是选择其他技术类型的基础与前提。
常见的抑制水体黑臭的技术包括底泥疏浚、生物修复、人工曝气等，底泥疏浚通过挖除表层的污染底泥来控制和减少黑臭来源，但底泥疏浚技术工程量大、成本高，对水体生态系统会造成一定的破坏；微生物修复制剂成本高，保质期短，作用缓慢，还受水环境条件限制，难以大范围使用；植物修复生长周期长，需定时收割，实际作用不明显，人工曝气能快速增加水中溶解氧含量，对抑制水体黑臭有良好效果，但该技术成本高，氧气利用效率较低，在浅水区使用时还可能造成底泥上翻，释放一定的污染物。因此开发操作方便、成本低廉、使用广泛的水体黑臭抑制技术具有重要的工程意义。
化学法是通过筛选或合成化学药剂来控制水中导致黑臭的成分，将某一种或几种合成的性能安全的化学产品以安全可靠的剂量进行投放，从而可以迅速达到减缓黑臭的目的，并可在一定时间内对黑臭现象产生抑制作用。目前最常用、技术最成熟的手段就是化学药剂的投加。通过投加化学药剂可以迅速提升水体的景观效果，但在药剂的使用上有一定的技巧，否则容易造成药剂残留，在改善水环境的同时产生二次污染。
发明内容
本发明针对现有黑臭水体治理技术存在的不足，提供一种工艺简便安全、处理效果好的原位化学治理修复重污染黑臭水体底泥的方法。
本发明的原位化学治理修复重污染黑臭水体底泥的方法，具体包括以下步骤：
(1)向黑臭水体底泥中投加饱和碳酸钠溶液，饱和碳酸钠溶液用量按底泥层底面积为500-800ml/m2；
(2)向黑臭水体底泥中投加过碳酸钠使用液，过碳酸钠使用液用量按底泥层厚度计算，具体用量为：底泥层厚度≤5cm时，每平方米用量600ml-800ml；底泥层厚度＞5cm时，每平方米用量1000ml-1600ml；
所述过碳酸钠溶液的配制过程是，先由硅酸钠、过碳酸钠和水按重量比1-1.5:2-3:100-150混合成过碳酸钠配制液，再将二氧化锰与过碳酸钠配制液按重量比0.5-1.0:80-100的比例混合，制成过碳酸钠使用液；
(3)向黑臭水体中投加三氯异氰尿酸，每1000立方米黑臭水体投加1千克-3千克三氯异氰尿酸；
(4)向黑臭水体中投加分子量800-1500万的非离子型聚丙烯酰胺，使黑臭水体生态学透明度大于40cm。
所述步骤(1)中饱和碳酸钠溶液以连续喷洒方式均匀注射到底泥中。
所述步骤(2)中过碳酸钠使用液连续喷洒方式均匀注射到底泥中。
所述步骤(3)中黑臭水体中投加三氯异氰尿酸后的余氯含量为0.5-1.0ppm。
所述步骤(3)中的三氯异氰尿酸和步骤(4)中的非离子型聚丙烯酰胺投加方法为：加水稀释，使用加药泵均匀喷洒于水面上。
所述步骤(4)中非离子型聚丙烯酰胺用量为1-2ppm。
本发明采用碳酸钠、硅酸钠、二氧化锰、过碳酸钠、三氯异氰尿酸钠和聚丙烯酰胺六种环境友好化学品，单方、复方并用，生物、非生物降解结合，对重污染水域进行全面的生态修复。
1.步骤(1)中单方使用饱和碳酸钠作为受氢体，快速结合底泥层的氢离子，促进缺氧条件下的生物降解脱氢过程。在酸性条件下，碳酸钠水解发生不可逆反应，与过量的氢离子结合生成二氧化碳和水。
2.步骤(2)中，过碳酸钠是一种由碳酸钠和过氧化氢靠氢键形成的复合物,其准确的名称应为过氧水合碳酸钠，其中碳酸钠和过氧化氢摩尔比为1∶1.5,通常用分子式2Na2CO3·3H2O2表示。其理论活性氧值为15.28％；化学性质不稳定，在有水、重金属离子或高温下易分解；在常温水溶液中缓慢分解。黑臭水体中加入过碳酸钠溶液，过碳酸钠分解过程中可以释放氧气。此过程可提高水体氧浓度、水体氧化还原电位，持续加速有机物的脱氢氧化过程，直到降解完全，生成无机物、二氧化碳和水。同时阻止厌氧菌的繁殖，使水体微生物体系由厌氧体系向好氧体系转化，防治黑臭发生。过碳酸钠还有一定的漂白，杀菌作用。其中硅酸钠作为稳定剂加入过碳酸钠配制液中，提高过碳酸钠的稳定性。二氧化锰作为催化剂加入过碳酸钠使用液中，催化过碳酸钠分解过程中产生的过氧化氢，使其释氧速率加快。
3.步骤(3)中三氯异氰尿酸是一种新型的漂白剂和消毒剂，有效氯含量可达90％，有效氯活性高。在水中溶解度为1.2g/100g水，水解能较快产生次氯酸，pH较低(3左右)，其杀菌谱广，杀菌能力强。三氯异氰尿酸仅能刺激皮肤和眼睛粘膜，故而毒性不大。因此单方使用三氯异氰尿酸对污染水体保洁，提供卫生学和流行病学方面的安全。
4.步骤(3)中非离子型聚丙烯酰胺(分子量800-1500万)属于非离子型有机高分子絮凝剂，主要是依靠所带基团的质子化作用和氢键作用来发挥絮凝作用。其分子量大，分子链上官能团多，絮凝效果好；离子解离度小，在水体中几乎不产生杂质离子。利用高分子量非离子型聚丙烯酰胺将水体中引起水体发黑的悬浮物进行沉降,从而降低水体发黑现象，增加水体透明度；同时使沉降后的物质中还原性成分在河道底部被之前工艺添加到底泥中的试剂逐渐氧化。
本发明通过增加溶解氧原位修复受污染水体的黑臭底泥有机物，具有以下特点：
(1)效果明显：本发明使用的化学试剂在投加到水体中能够迅速生效，短时间内水体黑臭现象能够明显缓减。
(2)使用方便：本发明使用的化学试剂可直接针对水体黑臭区域和污水水源区域进行投加，投加方式简单，使用极为便利。
(3)环境安全：本发明使用的化学试剂均为环境友好化学品，对水体无二次污染，毒性很低。
具体实施方式
实施例1
(1)向黑臭水体底泥中投加饱和碳酸钠溶液，饱和碳酸钠溶液用量按底泥底面积为500ml/m2。以连续喷洒方式均匀注射到底泥中。
(2)先由硅酸钠、过碳酸钠和水按重量比1:2:100混合成过碳酸钠配制液，再将二氧化锰与过碳酸钠配制液按重量比0.5:80的比例混合，制成过碳酸钠使用液。
向黑臭水体底泥中投加过碳酸钠使用液，过碳酸钠使用液用量按底泥层厚度计算，具体用量为：底泥层厚度≤5cm时，每平方米用量800ml；底泥层厚度＞5cm时，每平方米用量1600ml。通过连续喷洒方式均匀注射到底泥中。
(3)向黑臭水体中投加三氯异氰尿酸，每1000立方米黑臭水体投加1千克三氯异氰尿酸，使黑臭水体中投加三氯异氰尿酸后的余氯含量为0.5ppm。
(4)向黑臭水体中投加1ppm分子量800-1500万的非离子型聚丙烯酰胺，使黑臭水体生态学透明度＞40cm。
实施例2
(1)向黑臭水体底泥中投加饱和碳酸钠溶液，饱和碳酸钠溶液用量按底泥底面积为650ml/m2。通过连续喷洒方式均匀注射到底泥中。
(2)先由硅酸钠、过碳酸钠和水按重量比1.2:2.5:130混合成过碳酸钠配制液，再将二氧化锰与过碳酸钠配制液按重量比0.7:90的比例混合，制成过碳酸钠使用液。
向黑臭水体底泥中投加过碳酸钠使用液，过碳酸钠使用液用量按底泥层厚度计算，具体用量为：底泥层厚度≤5cm时，每平方米用量700ml；底泥层厚度＞5cm时，每平方米用量1300ml。通过连续喷洒方式均匀注射到底泥中。
(3)向黑臭水体中投加三氯异氰尿酸，每1000立方米黑臭水体投加2千克三氯异氰尿酸，使黑臭水体中投加三氯异氰尿酸后的余氯含量为0.8ppm。
(4)向黑臭水体中投加1.5ppm分子量800-1500万的非离子型聚丙烯酰胺，使黑臭水体生态学透明度大于40cm。
实施例3
(1)向黑臭水体底泥中投加饱和碳酸钠溶液，饱和碳酸钠溶液用量按底泥底面积为800ml/m2。通过连续喷洒方式均匀注射到底泥中。
(2)先由硅酸钠、过碳酸钠和水按重量比1.5:3:150混合成过碳酸钠配制液，再将二氧化锰与过碳酸钠配制液按重量比1.0:100的比例混合，制成过碳酸钠使用液。
向黑臭水体底泥中投加过碳酸钠使用液，过碳酸钠使用液用量按底泥层厚度计算，具体用量为：底泥层厚度≤5cm时，每平方米用量600ml；底泥层厚度＞5cm时，每平方米用量1000ml。通过连续喷洒方式均匀注射到底泥中。
(3)向黑臭水体中投加三氯异氰尿酸，每1000立方米黑臭水体投加3千克三氯异氰尿酸。使黑臭水体中投加三氯异氰尿酸后的余氯含量为1.0ppm。
(4)向黑臭水体中投加2ppm分子量800-1500万的非离子型聚丙烯酰胺，使黑臭水体生态学透明度大于40cm。
用上述三个实施例的过程对具体河段处理，效果如下：
治理河段长1.2km，水面宽3m，水深50cm。排污沟常年垃圾铺面厚积，墨黑粘稠、恶臭刺鼻，为劣Ⅴ类水质。利用本实施例过程对排污沟进行治理。治理后检测指标为：
溶解氧＞饱和率90％；
高锰酸盐指数＜6mg/L；
PH值为6.5-8.0；
硫化物＜0.2mg/L；类大肠菌群＜10000(个/L)。
治理后发现，排污沟水体的主要指标均满足Ⅲ类水质标准。

Claims (6)

1.一种原位化学治理修复重污染黑臭水体底泥的方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)向黑臭水体底泥中投加饱和碳酸钠溶液，饱和碳酸钠溶液用量按底泥层底面积为500-800ml/m2；
(2)向黑臭水体底泥中投加过碳酸钠使用液，过碳酸钠使用液用量按底泥层厚度计算，具体用量为：底泥层厚度≤5cm时，每平方米用量600ml-800ml；底泥层厚度＞5cm时，每平方米用量1000ml-1600ml；
所述过碳酸钠使用液的配制过程是，先由硅酸钠、过碳酸钠和水按重量比1-1.5:2-3:100-150混合成过碳酸钠配制液，再将二氧化锰与过碳酸钠配制液按重量比0.5-1.0:80-100的比例混合，制成过碳酸钠使用液；
(3)向黑臭水体中投加三氯异氰尿酸，每1000立方米黑臭水体投加1千克-3千克三氯异氰尿酸；
(4)向黑臭水体中投加分子量800-1500万的非离子型聚丙烯酰胺，使黑臭水体生态学透明度大于40cm。
2.根据权利要求1所述的原位化学治理修复重污染黑臭水体底泥的方法，其特征是，所述步骤(1)中饱和碳酸钠溶液以连续喷洒方式均匀注射到底泥中。
3.根据权利要求1所述的原位化学治理修复重污染黑臭水体底泥的方法，其特征是，所述步骤(2)中过碳酸钠使用液连续喷洒方式均匀注射到底泥中。
4.根据权利要求1所述的原位化学治理修复重污染黑臭水体底泥的方法，其特征是，所述步骤(3)中黑臭水体中投加三氯异氰尿酸后的余氯含量为0.5-1.0ppm。
5.根据权利要求1所述的原位化学治理修复重污染黑臭水体底泥的方法，其特征是，所述步骤(3)中的三氯异氰尿酸和步骤(4)中的非离子型聚丙烯酰胺投加方法为：加水稀释，使用加药泵均匀喷洒于水面上。
6.根据权利要求1所述的原位化学治理修复重污染黑臭水体底泥的方法，其特征是，所述步骤(4)中非离子型聚丙烯酰胺用量为1-2ppm。
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