CN108128995A - 一种底泥改良与原位消减技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种底泥改良与原位消减技术，包括如下步骤：每平方米加入底泥解毒剂200‑260g；加入表面活性剂500‑600g和底泥改良剂100‑150g；加入微生物菌群1‑5L。本发明可彻底消除水体中因农业、工业造成的有毒有害污染，对底泥原位消减，解决内源性污染；效果持续时间长，无需工程清於；解决重复治理重复投入的问题，缩短水体治理修复周期；同时去除有机物氨氮磷，耐盐度高，具有多种酶体系，应用不同底泥环境；所有产品无腐蚀、无刺激，对水生动植物、人及动物安全环保，无残留、无污染；靶向微生物改良底栖生态，疏松活化底泥，提高泥水界面溶氧量；消除“水浑”、“水脏”、“水粘”、“水臭”、“水色差”等现象，有效去除底泥中磷、硫化物、油和多环芳烃等。

Description

一种底泥改良与原位消减技术

技术领域

本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种底泥改良与原位消减技术。

背景技术

美国自然与人工生物修复研究协会NABIR认为生物修复是通过生物的作用降解土壤、水体、污泥或残渣等中的有害有机污染物或转化有害无机污染物降到不对环境造成危害的水平。另有国外学者认为生物修复是一种加速自然降解土壤或水体中有毒物质的过程。我国学者一般认为，生物修复就是利用特定的生物(包括微生物一土著或外源微生物以及植物等)在一定的条件下进行消除或富集环境污染物，从而达到对被污染的环境进行恢复的生物过程。我国学者王庆仁认为该定义应包含两个方面：一是利用具有特殊生理生化功能的植物或特异微生物在原位修复污染场所(土壤或水体)；二是应用生物处理或生物循环过程，通过精心设计与合理应用阻断或减少污染源向环境的直接排放。

生物修复作用方式的不同产生了许多不同的技术名称。根据修复环境溶解氧的可利用程度分为好氧生物修复、厌氧生物修复和好氧一厌氧组合生物修复；根据被修复对象的移动性分为原位修复、易位修复和原位一易位组合修复；根据修复过程中人为参与的程度可以分为自然生态修复技术和工程生态修复技术。实际上，在实际应用中各种修复技术均不是孤立存在的，往往是各种生物修复技术的组合与复合。

污染环境中的有机物除小部分是通过物理、化学作用而被稀释、扩散、挥发及氧化、还原、中和而迁移转化外，主要是通过微生物的代谢活动进行降解转化。当有足够可利用的污染物时，微生物能够不断繁殖，可以使降解速率达到最大。

微生物对有机污染物的降解和转化主要包括好氧和厌氧两个过程。完全的好氧过程可使有机污染物完全降解为二氧化碳、水等无机物，厌氧过程的主要产物为小分子有机酸和其它产物。微生物虽然不能够将重金属通过降解而去除，但却可以通过对重金属的转化和固定过程降低其毒性，还可以将重金属积累在菌体内。值得注意的是，由于有机污染物的降解过程涉及多种酶和复杂的化学反应，有的有机污染物不能够被彻底降解，只是转化为毒性和移动性较弱或更强的中间产物，违背生物修复的效果，影响环境的生态安全评价，因此，对降解中间产物的研究是生物修复技术中不应该忽视的环节。

受污染底泥的修复问题是当前地表水体污染治理的一个棘手问题。纵观国内外的污染底泥修复技术，主要分为两大类：异地修复技术和原位修复技术。污染底泥异地修复技术主要是指底泥疏竣及疏竣底泥的处理处置。与异地修复技术相比，原位修复技术具有所需费用低、可以避免底泥疏浚过程中底泥再悬浮对水体的污染及疏浚底泥输送过程和处理过程中的二次污染问题、不需要额外的处理处置场地等优点。因此，污染底泥原位修复技术具有更好的应用前景。

原位生物处理控制技术是指：在原地通过投加具有高效降解作用的微生物和营养物，有时还需外加电子受体或供氧剂，以减少底泥的容积、污染物的量或污染物的溶解度、毒性或迁移性。底泥硝酸盐原位处理技术是受到国内外广泛关注的一种污染底泥原位修复技术。硝酸盐原位处理技术对底泥黑臭物质的去除、底泥部分有机污染物的降解及底泥磷释放的控制表现出良好的性能，预计应用前景相当广阔。

由于投放铁或硝酸盐等化学药剂的技术要求反应剂与受污染底泥在原地就能充分的反应，而受污染底泥的整治是个案化极强的环境问题，因而并非所有的污染沉积物都可以进行原位处理，其处理效果也因地而异。对有机污染的底泥，让微生物在原地直接分解污染物。然而，到目前为止，虽然经过纯培养，已经发现有些微生物能较大程度的分解PAH、PCBs等有机物，但要制成在原位能活跃分解有机物的产品，目前的效果还不理想。另外，微生物对有机物的降解需要适宜的环境条件，如温度、PH值、营养成分及电子受体等，但在现场治理中，影响生物活性的诸多因子往往较难控制，生物活性因此难以达到最大值。

底泥生物处理的主要问题是底泥中的有机物水溶性低，而普遍认为有机物降解速度受液相浓度的影响，微生物只能利用液相中的有机物，而不能利用固相中的有机物，因而底泥中有机物生物可利用性低，降解速度慢。因此，为了使有机物能较快被降解，就必须使固相中的有机物尽快解析到液相中，以便大大缩短整个反应的时间，减轻容器负荷，增大处理量。为了加快有机物的解析，一般的做法是将底泥颗粒捣碎，进行搅拌，或加表面活性剂，如何采用更有效的方法来促进有机物的解析而又不影响反应的速度，是现在研究的一个热点。

化学药剂能改善水体的氧化环境，进而促进微生物对污染物质的降解能力。实现水体生态环境的长效修复，最终还是要以改善水体微生态系统，丰富水体微生物区系，来提高水体自然自净能力和水体对污染负荷的承载能力。

单一微生物修复技术和单一化学修复技术都有其自身的局限性，而化学技术恰好能弥补微生物技术的不足，微生物技术恰好可以弥补化学技术的短效性，可切实实现修复效果的可持续和长效。同时，微生物技术和化学技术二者联合修复有利于集中各自技术的优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种底泥改良与原位消减技术，以解决上述背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种底泥改良与原位消减技术，其特征在于，包括如下步骤：

S1：每平方米加入底泥解毒剂200-260g；

S2：加入表面活性剂500-600g和底泥改良剂100-150g；

S3：加入微生物菌群1-5L。

作为优选的，步骤S1中的底泥解毒剂为铁盐或锰盐或硝酸盐中至少一种。

作为优选的，步骤S2中的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。

作为优选的，步骤S2的底泥改良剂为5％-20％过硫酸氢钾复合盐。

作为优选的，步骤S3的微生物菌群包括光合细菌、枯草芽孢杆菌和硝化细菌，且重量配比为光合细菌30、枯草芽孢杆菌50、硝化细菌60。

与现有技术相比，本发明可以彻底消除水体中因农业、工业造成的有毒有害污染，对底泥原位消减，解决内源性污染；效果持续时间长，无需工程清於；解决了重复治理重复投入的问题，缩短了水体治理修复周期；同时去除有机物氨氮磷，耐盐度高，具有多种酶体系，应用不同底泥环境；所有产品无腐蚀、无刺激，对水生动植物、人及动物安全环保，无残留、无污染；靶向微生物改良底栖生态，疏松活化底泥，提高泥水界面溶氧量；消除“水浑”、“水脏”、“水粘”、“水臭”、“水色差”等现象，可有效去除底泥中磷、硫化物、油和多环芳烃等。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的解释说明，但不限制本发明的保护范围。

实施例一

本发明提供一种技术方案，一种底泥改良与原位消减技术，包括如下步骤：

S1：每平方米加入底泥解毒剂200g；

S2：加入表面活性剂500g和底泥改良剂100g；

S3：加入微生物菌群1L。

其中，在本实施例中，步骤S1中所述的底泥解毒剂为铁盐或锰盐或硝酸盐中至少一种。解毒剂进入底泥后产生各种高能量、高活性的小分子自由基、活性氧等衍生物，将有毒难降解物质氧化分解为无毒无害物质，将长链大分子基团有机质分解成小分子絮团，将底泥疏松活化，让藏在底泥中的有毒有害物质充分释放出来，通过链式反应系统，抑制有害微生物的生长繁殖；常温下，在水体里分解释放出活性氧，增加底层泥水界面溶氧量，提高水体的氧化还原电位；能将水体中二价铁氧化成三价铁，亚硝酸盐氧化成硝酸盐，硫化氢氧化成硫酸盐，可有效氧化去除水体里的含毒有机物。

其中，在本实施例中，步骤S2中所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。加入表面活性剂可以使固相中的有机物尽快解析到液相中，提高底泥中有机物生物可利用性，加快降解速度。

其中，在本实施例中，步骤S2所述的底泥改良剂为5％过硫酸氢钾复合盐。过硫酸氢钾复合盐是一种新型的活性氧消毒剂，具有非常强大而有效的非氯氧化能力，其水溶液为酸性，非常适合各种水体消毒，溶解后产生各种高活性小分子自由基、活性氧等衍生物，在水体中不会形成毒副产物，安全性极高。过硫酸氢钾复合盐的电位值高达1.85v，其氧化能力超过了二氧化氯、高锰酸钾、强氯精、过氧化氢等大多数氧化剂，这个电位值可氧化大多数有机质，减少耗氧因子，减轻底泥氧债，且可以氧化水体里的二价铁成三价铁，二价锰成二氧化锰，亚硝酸盐成硝酸盐，硫化氢等硫化物成硫酸盐，消除这些物质对水生动物的伤害，修复底泥发黑发臭现象、底质恶化、板结、底热、降低PH等。同时过硫酸氢钾复合盐可以将氯制剂使用后的残留物氯胺降解，减少有毒物残留，而且不会使细菌、病毒产生耐药性。

其中，在本实施例中，步骤S3所述的微生物菌群包括光合细菌、枯草芽孢杆菌和硝化细菌，且重量配比为光合细菌30、枯草芽孢杆菌50、硝化细菌60。光合细菌在有光照缺氧的环境中能进行光合作用，利用光能进行光合作用，利用光能同化二氧化碳或其他有机物，与绿色植物不同的是,它们的光合作用是不产氧的。光合细菌细胞内只有一个光系统，即PSI，光合作用的原始供氢体不是水，而是H₂S(或一些有机物)，这样它进行光合作用的结果是产生了H₂，分解有机物，同时还能固定空气的分子氮生氨。光合细菌在自身的同化代谢过程中，又完成了产氢、固氮、分解有机物三个自然界物质循环中极为重要的化学过程。枯草芽孢杆菌菌体生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质，这些活性物质对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用。枯草芽孢杆菌能够改善有害蓝藻泛溢造成的水质浑浊问题，水质由浑变清，具有很强的净化水质功能，具有较强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶的活性，促进饲料中营养素降解，使水产类动物对饲料的吸收利用更加充分。硝化细菌是一类好氧性细菌，包括亚硝酸菌和硝酸菌。生活在有氧的水中或砂层中，在氮循环水质净化过程中扮演着很重要的角色。这两类菌能分别从以上氧化过程中获得生长所需要的能量，但其能量利用率不高，故生长较缓慢，其平均代时(即细菌繁殖一代所需要的时间)在10小时以上。硝化细菌在自然界氮素循环中具有重要作用。这两类菌通常生活在一起，避免了亚硝酸盐在土壤中的积累，有利于机体正常生长。土壤中的氨或铵盐必需在以上两类细菌的共同作用下才能转变为硝酸盐，从而增加植物可利用的氮素营养。我们知道，亚硝酸对于人体来说是有害的，这是因为亚硝酸与一些金属离子结合以后可以形成亚硝酸盐，而亚硝酸盐又可以和胺类物质结合，形成具有强烈致癌作用的亚硝胺。然而，土壤中的亚硝酸转变成硝酸后，很容易形成硝酸盐，从而成为可以被植物吸收利用的营养物质。

对发出恶臭，水质变黑的底泥采用本实施例中的技术方案进行治理，可以有效的修复底泥发黑发臭现象，疏松活化底泥，水质变清，改良效果显著。

实施例二

本发明提供一种技术方案，一种底泥改良与原位消减技术，包括如下步骤：

S1：每平方米加入底泥解毒剂260g；

S2：加入表面活性剂600g和底泥改良剂150g；

S3：加入微生物菌群5L。

其中，在本实施例中，步骤S1中所述的底泥解毒剂为铁盐或锰盐或硝酸盐中至少一种物。解毒剂进入底泥后产生各种高能量、高活性的小分子自由基、活性氧等衍生物，将有毒难降解物质氧化分解为无毒无害物质，将长链大分子基团有机质分解成小分子絮团，将底泥疏松活化，让藏在底泥中的有毒有害物质充分释放出来，通过链式反应系统，抑制有害微生物的生长繁殖；常温下，在水体里分解释放出活性氧，增加底层泥水界面溶氧量，提高水体的氧化还原电位；能将水体中二价铁氧化成三价铁，亚硝酸盐氧化成硝酸盐，硫化氢氧化成硫酸盐，可有效氧化去除水体里的含毒有机物。

其中，在本实施例中，步骤S2中所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。加入表面活性剂可以使固相中的有机物尽快解析到液相中，提高底泥中有机物生物可利用性，加快降解速度。

其中，在本实施例中，步骤S2所述的底泥改良剂为20％过硫酸氢钾复合盐。过硫酸氢钾复合盐是一种新型的活性氧消毒剂，具有非常强大而有效的非氯氧化能力，其水溶液为酸性，非常适合各种水体消毒，溶解后产生各种高活性小分子自由基、活性氧等衍生物，在水体中不会形成毒副产物，安全性极高。过硫酸氢钾复合盐的电位值高达1.85v，其氧化能力超过了二氧化氯、高锰酸钾、强氯精、过氧化氢等大多数氧化剂，这个电位值可氧化大多数有机质，减少耗氧因子，减轻底泥氧债，且可以氧化水体里的二价铁成三价铁，二价锰成二氧化锰，亚硝酸盐成硝酸盐，硫化氢等硫化物成硫酸盐，消除这些物质对水生动物的伤害，修复底泥发黑发臭现象、底质恶化、板结、底热、降低PH等。同时过硫酸氢钾复合盐可以将氯制剂使用后的残留物氯胺降解，减少有毒物残留，而且不会使细菌、病毒产生耐药性。

其中，在本实施例中，步骤S3所述的微生物菌群包括光合细菌、枯草芽孢杆菌和硝化细菌，且重量配比为光合细菌30、枯草芽孢杆菌50、硝化细菌60。光合细菌在有光照缺氧的环境中能进行光合作用，利用光能进行光合作用，利用光能同化二氧化碳或其他有机物，与绿色植物不同的是,它们的光合作用是不产氧的。光合细菌细胞内只有一个光系统，即PSI，光合作用的原始供氢体不是水，而是H₂S(或一些有机物)，这样它进行光合作用的结果是产生了H₂，分解有机物，同时还能固定空气的分子氮生氨。光合细菌在自身的同化代谢过程中，又完成了产氢、固氮、分解有机物三个自然界物质循环中极为重要的化学过程。枯草芽孢杆菌菌体生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质，这些活性物质对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用。枯草芽孢杆菌能够改善有害蓝藻泛溢造成的水质浑浊问题，水质由浑变清，具有很强的净化水质功能，具有较强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶的活性，促进饲料中营养素降解，使水产类动物对饲料的吸收利用更加充分。硝化细菌是一类好氧性细菌，包括亚硝酸菌和硝酸菌。生活在有氧的水中或砂层中，在氮循环水质净化过程中扮演着很重要的角色。这两类菌能分别从以上氧化过程中获得生长所需要的能量，但其能量利用率不高，故生长较缓慢，其平均代时(即细菌繁殖一代所需要的时间)在10小时以上。硝化细菌在自然界氮素循环中具有重要作用。这两类菌通常生活在一起，避免了亚硝酸盐在土壤中的积累，有利于机体正常生长。土壤中的氨或铵盐必需在以上两类细菌的共同作用下才能转变为硝酸盐，从而增加植物可利用的氮素营养。我们知道，亚硝酸对于人体来说是有害的，这是因为亚硝酸与一些金属离子结合以后可以形成亚硝酸盐，而亚硝酸盐又可以和胺类物质结合，形成具有强烈致癌作用的亚硝胺。然而，土壤中的亚硝酸转变成硝酸后，很容易形成硝酸盐，从而成为可以被植物吸收利用的营养物质。

对发出恶臭，水质变黑的底泥采用本实施例中的技术方案进行治理，可以有效的修复底泥发黑发臭现象，疏松活化底泥，水质变清，改良效果显著。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种底泥改良与原位消减技术，其特征在于，包括如下步骤：

S1：每平方米加入底泥解毒剂200-260g；

S2：加入表面活性剂500-600g和底泥改良剂100-150g；

S3：加入微生物菌群1-5L。

2.根据权利要求1所述的一种底泥改良与原位消减技术，其特征在于：步骤S1中所述的底泥解毒剂为铁盐或锰盐或硝酸盐中至少一种。

3.根据权利要求2所述的一种底泥改良与原位消减技术，其特征在于：步骤S2中所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。

4.根据权利要求2所述的一种底泥改良与原位消减技术，其特征在于：步骤S2所述的底泥改良剂为5％-20％过硫酸氢钾复合盐。

5.根据权利要求2所述的一种底泥改良与原位消减技术，其特征在于：步骤S3所述的微生物菌群包括光合细菌、枯草芽孢杆菌和硝化细菌，且重量配比为光合细菌30、枯草芽孢杆菌50、硝化细菌60。