CN108298779A - 一种改善河库污染底泥基质的改良剂及其应用 - Google Patents

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许为义
汤海燕
丁文东
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Abstract

本发明公开了一种改善河库污染底泥基质的改良剂，所述改良剂包括6.3％‑8.5％的Ca2O2，20.3％‑22.8％的CaO，11.4％‑13.5％的Al2(SO4)3，8.5％‑10.3％的FeO，28.5％‑30.3％的骨粉，9.5％‑12.5％的壳聚糖，10.4％‑12.6％的甲壳素。本发明使污染底泥恢复良性土壤骨架和孔隙结构，减少内源污染释放，提高基质氧化还原电位，改善基质微生物生境，恢复对上覆水和内源污染的持续自净能力。

Description

一种改善河库污染底泥基质的改良剂及其应用
技术领域
本发明涉及一种改善河库污染底泥基质的改良剂及其应用，属于河流、湖泊、池塘等流域污染底泥治理技术领域。
背景技术
近年来，随着我国经济的迅速发展，大量工业废水和生活污水进入河流、湖泊等水体，导致河流、湖泊受到严重污染，水体黑臭并呈现富营养化状态。目前我国已有85％的湖泊出现不同程度的富营养化现象，巢湖、太湖和滇池均发生过大面积水华对周边居民的生产生活和饮用水安全产生严重影响。污染物进入河流、湖泊后，大部分聚积在底泥中，导致河流、湖泊底泥遭到严重污染，而底泥是水生态系统中物质交换和能量循环的重要场所，与水体存在着一种沉降吸附和解吸释放的动态平衡。当水体环境变化时，底泥中的污染物会重新释放到水体，因此，底泥污染的控制成为治理水体污染的关键。为此，我们提出一种高效、安全、经济的改良污染底泥基质的药剂，使污染底泥恢复良性土壤骨架和孔隙结构，减少内源污染释放，提高基质氧化还原电位，改善基质微生物生境，恢复对上覆水和内源污染的持续自净能力。该技术不仅工程量小、施工方便，而且投资只有底泥疏浚的20％左右，不占用移出底泥处置所需的社会资源，一次施工，长期有效。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种改善河库污染底泥基质的改良剂及其应用，使污染底泥恢复良性土壤骨架和孔隙结构，减少内源污染释放，提高基质氧化还原电位，改善基质微生物生境，恢复对上覆水和内源污染的持续自净能力，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种改善河库污染底泥基质的改良剂，所述改良剂包括6.3％-8.5％的Ca2O2，20.3％-22.8％的CaO，11.4％-13.5％的Al2(SO4)3，8.5％-10.3％的FeO，28.5％-30.3％的骨粉，9.5％-12.5％的壳聚糖，10.4％-12.6％的甲壳素。
进一步的，所述改良剂的制作工艺包括如下步骤：
1)将以上各成分药剂按照一定比例进行均匀分散混合；
2)混合后的药剂在研磨机进行研磨，研磨后得到的混合粉末在烘干机中机型烘干得到最终的改良剂。
本发明还提供一种改善河库污染底泥基质的改良剂的应用，包括如下步骤：
a)取适量量的上述改良剂，加入纯净水制成浓度分别为40g/m2，50g/m2，60g/m2，70g/m2，80g/m2的五组溶液；
b)取六份相同重量的底泥，分别标号为0#，1#，2#，3#，4#，5#；
c)将步骤a)所得的浓度为40g/m2，50g/m2，60g/m2，70g/m2，80g/m2的五组溶液分别喷洒在1#，2#，3#，4#，5#底泥的表面；
d)一段时间后观察底泥的状态和测量底泥内各种成分量的变化。
将改良剂均匀加入污染底泥中，CaO、Ca2O2与水反应均会生成Ca2+，Ca2+和底泥中的磷酸根结合生成羟磷灰石沉淀，同时，所生成的羟磷灰石具有吸附磷的作用，生成不溶性的沉淀物，且会将底泥中不稳态磷向稳定态磷转化，且很难解析，达到抑制底泥磷的释放的效果；改良剂中的过氧化钙中的过氧根离子由于其特有的共价键结构使得该离子团极其不稳定，易溶于水形成O2使Eh升高，而硫酸根的加入降低了溶解氧负荷成为新的电子受体参与生物降解反应，能够抑制微生物对氮素的作用，降低底泥中TN、NH4 +-N、H2S等；本发明对重金属具有较强的稳定化能力，能够稳定底泥中的重金属和有毒物质，且不会对底泥和水体产生二次污染，强化时间短，效果显著；可消除底泥中的黑臭，改善底泥基质，解决底泥因腐败、黑臭等滋生的细菌、有害物质、抑制有害藻类，提升水体的净化功能，因此，本发明中的基质改良剂可用于河流、湖泊、池塘、景观水域的底泥改良，可使污染底泥恢复良性土壤骨架和孔隙结构，提高底栖生物的繁殖能力和活化能力，减少内源污染释放，提高基质氧化还原电位，增大底泥溶解氧，消除底泥黑臭，减少底热，改善基质微生物生境，恢复对上覆水和内源污染的持续自净能力，并可抑制有害藻类，稳定底泥中的重金属和有害物质，使金属的不稳定态向稳定态转化，处理时间短，效果显著，为黑臭水体的治理提供很好的物化处理效果，为后期的生态处理提供基础。
附图说明
图1为本发明投加不同量的基质改良剂对底泥磷形态的影响的条形图；
图2为本发明投加不同量的基质改良剂对底泥锌形态的影响的条形图；
图3为本发明不加药剂的原土底泥结构图；
图4为本发明投药量为40g/m2的底泥结构图；
图5为本发明投药量为50g/m2的底泥结构图；
图6为本发明投药量为60g/m2的底泥结构图；
图7为本发明投药量为70g/m2的底泥结构图；
图8为本发明投药量为80g/m2的底泥结构图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
一种改善河库污染底泥基质的改良剂，所述改良剂包括6.3％的Ca2O2，20.3％的CaO，11.4％的Al2(SO4)3，8.5％的FeO，28.5％的骨粉，9.5％的壳聚糖，15.5％的甲壳素。
进一步的，所述改良剂的制作工艺包括如下步骤：
1)将以上各成分药剂按照一定比例进行均匀分散混合；
2)混合后的药剂在研磨机进行研磨，研磨后得到的混合粉末在烘干机中机型烘干得到最终的改良剂。
本发明还提供一种改善河库污染底泥基质的改良剂的应用，包括如下步骤：
a)取适量量的上述改良剂，加入纯净水制成浓度分别为40g/m2，50g/m2，60g/m2，70g/m2，80g/m2的五组溶液；
b)取六份相同重量的底泥，分别标号为0#，1#，2#，3#，4#，5#；
c)将步骤a)所得的浓度为40g/m2，50g/m2，60g/m2，70g/m2，80g/m2的五组溶液分别喷洒在1#，2#，3#，4#，5#底泥的表面；
d)一段时间后观察底泥的状态和测量底泥内各种成分量的变化。
实施例2
一种改善河库污染底泥基质的改良剂，所述改良剂包括7.1％的Ca2O2，20.8％的CaO，11.9％的Al2(SO4)3，8.8％的FeO，29.4％的骨粉，11.1％的壳聚糖，10.9％的甲壳素。
进一步的，所述改良剂的制作工艺包括如下步骤：
1)将以上各成分药剂按照一定比例进行均匀分散混合；
2)混合后的药剂在研磨机进行研磨，研磨后得到的混合粉末在烘干机中机型烘干得到最终的改良剂。
本发明还提供一种改善河库污染底泥基质的改良剂的应用，包括如下步骤：
a)取适量量的上述改良剂，加入纯净水制成浓度分别为40g/m2，50g/m2，60g/m2，70g/m2，80g/m2的五组溶液；
b)取六份相同重量的底泥，分别标号为0#，1#，2#，3#，4#，5#；
c)将步骤a)所得的浓度为40g/m2，50g/m2，60g/m2，70g/m2，80g/m2的五组溶液分别喷洒在1#，2#，3#，4#，5#底泥的表面；
d)一段时间后观察底泥的状态和测量底泥内各种成分量的变化。
由图1可知，底泥中的Ca-P一般不易释放，为不稳定态，O-P的含量变化与底泥微生物活性有关，Fe/Al-P在pH和Eh改变的条件下，铁结合态磷会重新释放上覆水体，为不稳定态，因此，投加改良剂可促进底泥不稳态磷向稳定态磷转化，能有效抑制底泥磷释放。
由图2可知，底泥中的可交换态和铁锰态为不稳定态，当底泥氧化还原电位下降时，不稳定态的重金属键被还原，造成二次污染，投加底泥改良剂后，部分不稳态锌向稳定态转化，且主要转化为残渣态，已达到稳定重金属的目的。
由图3～8所示，在5000倍电子显微镜下观察可知：投加药剂后使污染底泥恢复良性土壤骨架和孔隙结构，形成了明显的孔状结构，改善了底泥基质的结构，为微生物的栖息提供优越的场所。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施案例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施案例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (3)

1.一种改善河库污染底泥基质的改良剂，其特征在于所述改良剂包括6.3％-8.5％的Ca2O2，20.3％-22.8％的CaO，11.4％-13.5％的Al2(SO4)3，8.5％-10.3％的FeO，28.5％-30.3％的骨粉，9.5％-12.5％的壳聚糖，10.4％-12.6％的甲壳素。
2.根据权利要求1所述的一种改善河库污染底泥基质的改良剂，其特征在于：所述改良剂的制作工艺包括如下步骤：
1)将以上各成分药剂按照一定比例进行均匀分散混合；
2)混合后的药剂在研磨机进行研磨，研磨后得到的混合粉末在烘干机中机型烘干得到最终的改良剂。
3.一种权利要求1～2任一所述的改善河库污染底泥基质的改良剂的应用，其特征在于包括如下步骤：
a)取适量的上述改良剂，加入纯净水制成浓度分别为40g/m2，50g/m2，60g/m2，70g/m2，80g/m2的五组溶液；
b)取六份相同重量的底泥，分别标号为0#，1#，2#，3#，4#，5#；
c)将步骤a)所得的浓度为40g/m2，50g/m2，60g/m2，70g/m2，80g/m2的五组溶液分别喷洒在1#，2#，3#，4#，5#底泥的表面；
d)一段时间后观察底泥的状态和测量底泥内各种成分量的变化。
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