CN106865639A - 一种水体和底泥原位修复剂与修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水体和底泥原位修复剂与方法。修复剂是由金属离子络合剂、吸附剂、高效絮凝剂、比重调节剂、固化剂、助剂等组份经一定配比混合后复配制得；将修复剂投放到所需处理的水体或底泥中，进行混合搅拌，使得修复剂原位络合剂水体与泥水中的重金属、吸附水体中的污染物、絮凝、飘浮至水体表面或转移底泥中，以达到对水体中污染物原位收集、浓缩并在底泥固化封存目的，修复剂(的使用)能快速改善水体水质与底质环境，有助于水生态系统的自然构建，从而实现水体与底泥的原位修复。本发明可应用于富营养化或有机、重金属污染严重的湖泊、河道、水库、湿地和坑塘的综合修复中。

Description

一种水体和底泥原位修复剂与修复方法

技术领域

本发明涉及一种水体和底泥原位修复剂与方法，属水环境保护领域。

背景技术

随着我国经济的发展，环境污染问题越来越严重，其中水环境污染更为突出。因农业面源污染、工业污染和生活污水未经处理或不达标排放到自然水体中，从而出现了坑塘、水库、湖泊因水体因N、P超标导致(太湖、巢湖、滇池)蓝藻泛滥，黄海水域绿潮(浒苔)自2007年始连年爆发；城乡河道因自净能力难堪重负，出现河道发黑发臭。这些水环境的污染，严重影响了我国城乡的美化和人们的生活。

目前，水环境修复方法主要采取综合治理的方法：包括截污、底泥疏浚、引水冲污、生物接触氧化法和人工生态修复等手段。截污主要是通过从源头减少进入水体的污染物来达到治理的目的，这是水环境长效修复的前提，截污是长期工程，非一日之功。

底泥疏浚主要是通过人工、机械方式清除污染水体中淤积的底泥，以达到去除底泥中污染物质、减少底泥中积累了大量污染物并会释放到水体中，增大水体环境容量之目的。但该法需消耗大量的人力、物力及财力，对水体生态系统扰动较大，无法有效利用底泥中的有益微生物，且清理出来的底泥也易造成二次污染。

问渠哪得清如许？为有源头活水来！引水冲污，本质是一种污染物稀释与转移的过程，首要条件是有水源可用，二是下游的引水后污染不能超过水体自净能力。工程中有“引江济巢”、“引江济太”的实例。

生物接触氧化法是在生物接触氧化池内装填一定数量的填料，利用栖附在填料上的生物膜和充分供应的氧气，通过生物氧化作用氧化分解污水中的有机物，达到净化水体的目的。但此方法成本高，且填料上附着的生物膜容易出现堵塞现象，从而不利于污水的净化。

人工生态修复是在水中恢复大型水生高等植物，通过水生高等植物对水体污染物的吸收和为根系微生物创造良好的栖息场所加速水体中污染物的净化，但重污染水体中高浓度的污染物质对水生植物具有毒害作用，使其难以成活。

原位修复受污染水体和底泥是环保领域新近发展起来的一项技术，是利用微生物、物理、化学或电化学等方法处理污水体与底泥中的污染物，无需将受污染的水体和底泥引出，可对受污染水体和底泥进行原位处理，减少了治理成本和二次污染，前景较好。

现有原位修复方法中多用净水菌剂，促生液、生物解毒液、复合酶促进剂等，不仅提高了治理成本，还存在水质安全等隐患；有的为了降低治理成本是用简单的多孔固体物吸附菌剂的方法的投加到水体，效果往往达不到预期。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种水体和底泥原位修复剂与方法。

一种水体和底泥原位修复剂，其特征在于，所述修复剂是由5-20份金属离子络合剂、2-10份吸附剂、25-40份高效絮凝剂、10-20份比重调节剂、10-30份固化剂和10-20份助剂混合后配置而成，其中的份数为重量份。

将修复剂投放到所需处理的水体或底泥中，进行混合搅拌，使得修复剂原位络合剂水体与泥水中的重金属、吸附水体中的污染物、絮凝、飘浮至水体表面或转移底泥中，以达到对水体中污染物原位收集、浓缩并在底泥固化封存目的，修复剂(的使用)能快速改善水体水质与底质环境，有助于水生态系统的自然构建，从而实现水体与底泥的原位修复。本发明可应用于富营养化或有机、重金属污染严重的湖泊、河道、水库、湿地和坑塘的综合修复中。

进一步地，所述金属离子络合剂为氨羟络合剂或巯基络合剂。作为优选，金属离子络合剂为Na₂H₂Y。

在一些优选的方式中，吸附剂包括天然矿物吸附剂或有机吸附剂以及其改性产品。作为优化，可选择大型丝状藻干燥粉碎体(如刚毛藻、水绵、浒苔)，沸石粉、硅藻土、麦饭石、凹凸棒土、蒙脱石、活性炭及其改性物中的一种或多种。

高效絮凝剂为无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂、微生物絮凝剂或复合高分子絮凝剂。在一些优选的方式中，可优选对环境友好型的壳聚糖及其水溶性好的衍生物。

优选地，比重调节剂为不溶解于水的微小颗径的矿物原料。矿物原料可以是黄沙、玻璃砂、石英砂、沸石粉。

固化剂优选为建筑建材水泥与石膏。

助剂包括调节PH值剂、钙盐，镁盐。作为优选：PH调节剂可选用石灰、硫酸盐；钙盐可优选水溶性好的氯化钙、硝酸钙；镁盐可优选硫酸镁。

本发明具体提供一种水体和底泥原位修复剂，其特征在于：所述修复剂由5-10份Na₂H₂Y，25-40份季铵盐壳聚糖，2-10份丝状藻干燥粉碎体，10-20份凹凸棒土，10份氯化钙，10份硫酸镁10-20份石膏粉，5-10份水泥粉混合复配而成。

在一些优选的方式中，在去除水体蓝藻时，在配方组成中不需加入比重调节剂、固化剂，更有利于蓝藻的絮凝且水面飘浮，便于用人工或机械方法将蓝藻从水面移除。

本发明还提供了一种水体和底泥原位修复的方法，包括以下步骤：

步骤1：根据需治理水体或底泥修复的要求配制如前所述的修复剂；

步骤2:先用修复剂进行实验室小试以取得最佳应用剂量，为应用提供参考；

步骤3：边投放修复剂边启动风机曝气或水体搅拌器、底泥混合器5-10min，促进待修复水体/底泥与修复剂充分混合。

步骤4：关停曝气与搅拌系统，使修复剂吸附水体中的重金属、N、P、有机污染物、微藻等污染物絮凝上浮或下沉至底泥中。

步骤5：上浮到水面的絮凝物可用水面撇渣系统进行除；污染物经络合、絮凝沉降到底泥中的污染物将在修复剂的作用下遂渐固化封存。

步骤6：待水面污物清除、底泥固后，启动增氧机提高水体溶解氧。

所述的修复剂可以单独使用，包括通过机械方法将前述修复剂播撒或喷射到湖面，修复剂能快速络合、吸附水体与底泥中的污染物并絮凝固化，能有效降低水体浊度，提高水体透明度，有效除低水体与底泥中N、P、重金属、COD、与色度。此后，沉降于底泥上的复合材料开始遂渐固化封存，以减少底泥中的污染物向水体中释放。随着水质的迅速改善(如透明度、溶解氧增加，重金属离子、COD、N、P下降)，水体中的生态系统会遂步自动重建(底栖藻类孢子的萌发生长、溞类体眠卵萌发，环境微生物增殖)，使水体生物多样性增加，水体自净能力遂渐增强，最终在综合治理与保洁条件下，使水体恢复活力，给人们营造出良好的水体环境。

本发明可应用于富营养化或有机、重金属污染严重的湖泊、河道、水库、湿地和坑塘的综合修复中。

附图说明

图1是修复剂不同浓度梯度对高岭土悬液的吸光度的影响曲线图。

具体实施方式

下面通过具体实施例详细介绍本发明。

实施例1：降浊试验

本实验中复合修复剂的具体确定配方为：5％重量Na₂H₂Y，40％季铵盐壳聚糖，10％丝状藻干燥粉碎体，10％凹凸棒土，10％氯化钙，5％硫酸镁10％石膏粉，10％水泥粉。

为了解复合修复剂的降浊效果，配制0.5﹪高岭土悬浊液，做了的不同浓度的降浊试验。具体试验与结果如下：

用自来水配制7L 0.5﹪高岭土悬浊液，盛放在塑料桶中，用5W的小水泵(水簇箱用)在水中进行自循环搅拌5小时后备用。用6个2L的烧杯分别量取充分混合的悬浊液，放入搅拌子，投加复合修复剂，剂量为0mg/l、20mg/l、40mg/l、60mg/l、80mg/l、100mg/l，放在磁力搅拌器上先高速(600r/min)旋转2min,后低速(60r/min)旋转4min后静置30min后取样至比色皿中，用721型分光光度计在420nm与610nm波长下以纯净水为参比液做吸光度测定，而后做将吸光度数据输入EXCEL软件，作出修复剂不同浓度梯度对高岭土悬液的吸光度的影响曲线图(见图1)。

通过图1我们可以看出，修复剂对高岭土悬浊液有良好的沉降性能，在40mg/l时(备注：420nm检测有相关的数据标签)，高岭土悬浊液吸光度从2.345A下降到0.118A(备注：吸光值越大，水体越浑浊)，吸光度下降率可达94.97％。

水体自净能力遂渐增强，最终在综合治理与保洁条件下，使水体恢复活力，给人们营造出良好的水增加，重金属离子、COD、N、P下降)，水体中的生态系统会遂步自动重建(底栖藻类孢子的萌发生长、溞类体眠卵萌发，环境微生物增殖)，使水体生物多样性增加，水体自净能力遂渐增强，最终在综合治理与保洁条件下，使水体恢复活力，给人们营造出良好的水体环境。

实施例2：水体修复实验

修复剂的具体配方：10％重量Na₂H₂Y，25％季铵盐壳聚糖，2％丝状藻干燥粉碎体，20％凹凸棒土，8％氯化钙，10％硫酸镁20％石膏粉，5％水泥粉。

为验证修复剂对水体指标的改善效果，特对工厂综合废水进行了实验。具体方法为取水样5L带到实验室，将水样混合均匀，一只烧杯量取1.0L做对照组；另3只烧杯各取1.0L作试验组，放入搅拌子，投加复合修复剂剂量40mg/l放在磁力搅拌器上先高速(600r/min)旋转2min,后低速(60r/min)旋转4min后静置30min后对取样上清液检测指标结果见表1。

检测指标	原水水样	处理后水样	降低率(％)
				化学需氧量	150(mg/l)	39.80(mg/l)	73.47
五日生化需氧量	43.30(mg/l)	8.10(mg/l)	81.29
				色度	80(倍)	2.52(倍)	96.85
氨氮	2.30(mg/l)	0.43(mg/l)	81.30
				苯胺类	0.13(mg/l)	0.03(mg/l)	76.92
六价铬	0.16(mg/l)	0.01(mg/l)	93.75
				总锑	0.16(mg/l)	0.02(mg/l)	87.50

本发明修复剂可以单独使用，包括通过机械方法将前述修复剂播撒或喷射到湖面，修复剂能快速络合、吸附水体与底泥中的污染物并絮凝固化，能有效降低水体浊度，提高水体透明度，有效除低水体与底泥中N、P、重金属、COD、与色度。

实施例3

水体和底泥原位修复的方法，包括以下步骤：

步骤1：根据需治理水体或底泥修复的要求配制修复剂。修复剂的具体配方为：5％重量Na₂H₂Y，40％季铵盐壳聚糖，10％丝状藻干燥粉碎体，10％凹凸棒土，10％氯化钙，5％硫酸镁10％石膏粉，10％水泥粉。

步骤2:先用修复剂进行实验室小试以取得最佳应用剂量，为应用提供参考。

步骤3：边投放修复剂边启动风机曝气或水体搅拌器、底泥混合器5-10min，促进待修复水体/底泥与修复剂充分混合。

步骤4：关停曝气与搅拌系统，使修复剂吸附水体中的重金属、N、P、有机污染物、微藻等污染物絮凝上浮或下沉至底泥中。

步骤5：上浮到水面的絮凝物可用水面撇渣系统进行除；污染物经络合、絮凝沉降到底泥中的污染物将在修复剂的作用下遂渐固化封存。

步骤6：待水面污物清除、底泥固后，启动增氧机提高水体溶解氧。随着水质的迅速改善(如透明度、溶解氧增加，重金属离子、COD、N、P下降)，水体中的生态系统会遂步自动重建(底栖藻类孢子的萌发生长、溞类体眠卵萌发，环境微生物增殖)，使水体生物多样性增加，水体自净能力遂渐增强，最终在综合治理与保洁条件下，使水体恢复活力，给人们营造出良好的水体环境。

Claims (10)

1.一种水体和底泥原位修复剂，其特征在于，所述修复剂是由5-20份金属离子络合剂、2-10份吸附剂、25-40份高效絮凝剂、10-20份比重调节剂、10-30份固化剂和10-20份助剂混合后配置而成，其中的份数为重量份。

2.根据权利要求1所述的水体和底泥原位修复剂，其特征在于,所述金属离子络合剂为氨羟络合剂或巯基络合剂。

3.根据权利要求1所述的水体和底泥原位修复剂，其特征在于,所述吸附剂为大型丝状藻干燥粉碎体、沸石粉、硅藻土、麦饭石、凹凸棒土、蒙脱石、活性炭及其改性物中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的水体和底泥原位修复剂，其特征在于,所述高效絮凝剂为无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂、微生物絮凝剂或复合高分子絮凝剂。

5.根据权利要求1所述的水体和底泥原位修复剂，其特征在于，所述比重调节剂为不溶解于水的微小颗径的黄沙、玻璃砂、石英砂或沸石粉中的一种或者几种。

6.根据权利要求1所述的水体和底泥原位修复剂，其特征在于,所述固化剂为建筑建材水泥或石膏。

7.根据权利要求1所述的水体和底泥原位修复剂，其特征在于,所述助剂包括调节PH值剂、钙盐和镁盐。

8.根据权利要求7所述的水体和底泥原位修复剂，其特征在于,所述PH调节剂为石灰或硫酸盐；所述钙盐为水溶性好的氯化钙或硝酸钙；所述镁盐为硫酸镁。

9.根据权利要求1所述的水体和底泥原位修复剂，，其特征在于，所述修复剂由5-10份Na₂H₂Y，25-40份季铵盐壳聚糖，2-10份丝状藻干燥粉碎体，10-20份凹凸棒土，10份氯化钙，10份硫酸镁10-20份石膏粉，5-10份水泥粉混合复配而成。

10.一种水体和底泥原位修复的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据需治理水体或底泥修复的要求配制权利要求1-9之一所述的修复剂；

步骤2:先用修复剂进行实验室小试以取得最佳应用剂量，为应用提供参考；

步骤3：边投修复剂边启动风机曝气或水体搅拌器,、底泥混合器5-10min，促进待修复水体/底泥与修复剂充分混合；

步骤4：关停曝气与搅拌系统，使修复剂吸附水体中的重金属、N、P、有机污染物、微藻等污染物絮凝上浮或下沉至底泥中；

步骤5：上浮到水面的絮凝物可用水面撇渣系统进行除；污染物经络合、絮凝沉降到底泥中的污染物将在修复剂的作用下遂渐固化封存；

步骤6：待水面污物清除、底泥固后，启动增氧机提高水体溶解氧。