CN108314279A - 用于园林种植的滨海地区疏浚底泥处理方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于园林种植的滨海地区疏浚底泥处理方法，该方法包括以下步骤：(1)制备羧甲基壳聚糖颗粒10‑20重量份备用，有机质和酸类混合原料35‑90重量份备用，沙20‑60重量份备用，有益菌稀释0.01‑1重量份备用，以羧甲基壳聚糖颗粒、有机质和酸类混合原料、沙和有益菌的总重量计；(2)底泥曝晒，并将曝晒后的底泥粉碎成粉末状，深耕，然后将步骤(1)中备用的有机质和酸类混合原料、沙和有益菌均匀撒在表面上，翻地平整，使混合原料均匀分布在底泥中；(3)将步骤(1)中备用的羧甲基壳聚糖颗粒均匀置于直径小于2mm的网袋中并放在晒干的底泥最下方；向底泥中喷水，持续3‑15天；以及(4)待羧甲基壳聚糖颗粒饱和吸附后取出网袋，回收处理；深翻底泥在底泥中种植植株。

Description

用于园林种植的滨海地区疏浚底泥处理方法

技术领域

本公开属于底泥资源化利用领域，涉及一种用于园林种植的底泥处理方法。具体而言，本公开提供了一种用于园林种植的滨海地区疏浚底泥处理方法。

背景技术

底泥通常是黏土、泥沙、有机质及各种矿物的混合物，经过长时间物理、化学及生物等作用及水体传输而沉积于水体底部所形成。随着水体底泥疏浚工程的增多，底泥的处置已经成为不容忽视且日益重要的问题。从底泥的污染类型及危害、污染底泥修复技术、底泥资源化利用技术和底泥利用的风险评估四个方面，实现底泥减量化、无害化和资源化利用的同时探索出一条适合我国国情的经济有效型、环境友好型的底泥可持续发展道路。底泥经过长期的物理、化学及生物的共同作用后，沉积于水体底部而形成。因此，底泥中富含大量的营养物质，同时它又是多种污染物的蓄积库，它所积累的污染物质可作为二次污染源直接或间接对底栖生物或上覆水生物产生毒害作用，并通过生物富集等过程，进入食物链影响人体健康。近些年来，随着我国经济社会的发展和人口的增加，大量的工业废水、生活污水和农业废水排入水体，污水中携带的污染物(重金属、难降解有机物等)和营养物(N、P等)不断积累于河流、湖泊和港湾等水体底泥中，使底泥成了一个潜在而又巨大的内污染源，如果不及时治理，将严重影响水环境质量甚至威胁到人们的日常生活。

近些年来，随着我国经济社会的发展和人口的增加，大量的工业废水、生活污水和农业废水排入水体，污水中携带的污染物(重金属、难降解有机物等)和营养物(N、P等)不断积累于河流、湖泊和港湾等水体底泥中，使底泥成了一个潜在而又巨大的内污染源，如果不及时治理，将严重影响水环境质量甚至威胁到人们的日常生活。我国河湖众多，在许多经济发达、人口密集地区，工农业生产等人类活动导致河湖受到不同程度的污染，大量污染物在底泥中富集造成底泥的严重污染。当外界环境变化时，底泥中蓄积的污染物会重新释放至水环境，成为长久性污染源。疏浚法是目前国内外治理污染河湖的主要措施，也是发达国家修复持久性有毒物污染底泥的重要手段。疏浚法通过机械作用将污染底泥疏浚到地面，再进行后续处理。环保疏浚旨在清除河湖水体中的受污染底泥，控制底泥内源污染，其显著特点是薄层精确局部疏浚和严格的环保工艺，并在疏浚过程中防止二次污染。

一般认为，当底泥中污染物浓度高出本底值2～3倍，即需要考虑环保疏浚。我国多个河湖治理工程均采用了该方法疏浚法效果明显，但疏浚后的底泥含水率高，且往往含有大量有毒重金属和有机污染物，若不经处理而在环境中堆弃，易对环境造成污染，也会影响底泥的资源化利用。疏浚底泥性质与土壤接近，且有机质、氮、磷等养分丰富，具有很高的利用价值。将疏浚底泥无害化处理后进行资源化利用，既可保护环境，又可节约资源，这种底泥治理方式是当今河湖水环境治理研究的热点。目前,我国疏浚底泥的综合利用刚刚起步，主要采用的还是填埋、堆肥等方法，随着生态文明建设目标的提出和相关法律的完善，将疏浚底泥进行无害化处理和资源化利用是今后必然的选择。针对疏浚底泥，需采用合适的处理技术，使其变废为宝，既产生一定的经济效益，又能使环保疏浚走向可持续发展的道路。

因此，本领域迫切需要一种滨海地区底泥资源化的方法来有效地处理大量疏浚底泥。

发明内容

本公开提供了一种新颖的用于园林种植的滨海地区疏浚底泥处理方法，该方法能有效降低底泥中重金属含量，减小底泥碱化程度，疏松底泥质地，增加底泥中有机质含量，使其满足底泥园林化利用标准，从而解决了现有技术中存在的问题。

本公开提供了一种用于园林种植的滨海地区疏浚底泥处理方法，该方法包括以下步骤：

(1)制备羧甲基壳聚糖颗粒10-20重量份备用，有机质和酸类混合原料35-90重量份备用，沙20-60重量份备用，有益菌稀释0.01-1重量份备用，以羧甲基壳聚糖颗粒、有机质酸类混合原料、沙和有益菌的总重量计；

(2)底泥曝晒，并将曝晒后的底泥粉碎成粉末状，深耕，然后将步骤(1)中备用的有机质和酸类混合原料、沙和有益菌均匀撒在表面上，翻地平整，使混合原料、沙和有益菌均匀分布在底泥中；

(3)将步骤(1)中备用的羧甲基壳聚糖颗粒均匀置于直径小于2mm的网袋中并放在晒干的底泥最下方；向底泥中喷水，持续3-15天；以及

(4)待羧甲基壳聚糖颗粒饱和吸附后取出网袋，回收处理；深翻底泥在底泥中种植植株。

在一个优选的实施方式中，在步骤(1)中，所述有机质和酸类混合原料为：腐殖酸5-20重量份、秸秆玉米芯树皮沤粪重量5-20份、鸡粪重量20-40份和醋酸重量5-10份。

在另一个优选的实施方式中，在步骤(1)中，所述有益菌包括枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、菌根真菌和米曲霉中的任意3-5种，属于有益菌液体，在使用时用水稀释1000倍使用，每半个月喷洒一次。

在另一个优选的实施方式中，在步骤(1)中，用滴注法制备直径为2-3mm的羧甲基壳聚糖用于底泥重金属吸附。

在另一个优选的实施方式中，所述滴注法包括以下步骤：取一定量特定规格的羧甲基壳聚糖溶于10mL 1％v/v的乙酸溶液中，待完全溶解后，用注射器逐滴滴入特定浓度的50mL氢氧化钠溶液凝固浴中，即可成为壳聚糖凝胶小球，其中，滴加速度控制在1滴/2s，壳聚糖凝胶小球在凝固浴中静置30分钟后取出，用蒸馏水洗涤至洗涤液pH不变。

在另一个优选的实施方式中，在步骤(2)中，所述有机质和酸类混合原料的施用量根据底泥的有机质含量以及盐碱程度而定，对于有机质＜10g/kg且盐碱程度pH为8.5以上的底泥，施用量为500-800g/kg；对有机质在10-40g/kg且盐碱程度pH＝7.5-8.5的底泥，施用量为400-600g/kg；对有机质大于40g/kg且盐碱程度pH＝7-7.5的底泥，施加量为100-400g/kg。

在另一个优选的实施方式中，在步骤(4)中，在20-35天后将网袋取出。

有益效果：

本发明可将大量疏浚底泥处理后资源化利用在园林，且采用羧甲基壳聚糖进行对重金属吸附，防止扩散形成二次污染，并且可以将羧甲基壳聚糖回收集中处理；可以改良底泥质地，使其疏松；可以降低底泥pH，若pH过高的底泥中不适合生长园林作物，增加底泥中有机质含量，综合效果较好，且实施简单，有效。

具体实施方式

本申请的发明人经过广泛而深入的研究后发现，在疏浚底泥干化搅碎后将特定含量的羧甲基壳聚糖颗粒均匀铺在底部，并将特定含量的腐殖酸、秸秆玉米芯树皮沤粪、鸡粪、醋酸、沙和有益菌铺在表面，整体翻耕，使添加物与底泥充分混合，均匀分布在疏浚底泥中，向底泥中喷水，持续一定时间，能够有效降低底泥中重金属含量，减小底泥碱化程度，疏松底泥质地，增加底泥中有机质含量，使其满足底泥园林化利用标准。基于上述发现，本发明得以完成。

本公开提供了一种用于园林种植的滨海地区疏浚底泥处理方法，该方法包括以下步骤：

(1)制备羧甲基壳聚糖颗粒备用，有机质和酸类混合原料备用，沙备用，有益菌稀释备用；

(2)底泥曝晒，并将曝晒的底泥粉碎成粉末状，深耕，然后将步骤(1)中备用的有机质和酸类混合原料、沙和有益菌均匀撒在表面上，翻地平整，使混合原料、沙和有益菌均匀分布在底泥中；

(3)将羧甲基壳聚糖颗粒均匀置于直径小于2mm的网袋中并放在晒干的底泥最下方；向底泥中喷水，持续3-15天；以及

(4)待羧甲基壳聚糖颗粒饱和吸附后取出网袋，回收处理；深翻底泥在底泥中种植植株

在本公开中，用滴注法制备直径为2-3mm的羧甲基壳聚糖用于底泥重金属吸附，颗粒可以回收集中处理。

在本公开中，滴注法包括以下步骤：

取一定量特定规格的壳聚糖溶于10mL乙酸溶液(1％v/v)中，待完全溶解后，用注射器逐滴滴入特定浓度的50mL氢氧化钠溶液凝固浴中，即可成为壳聚糖凝胶小球。滴加速度控制在1滴/2s，以防止前后液滴相互碰撞导致壳聚糖凝胶小球变形，凝固浴用磁力转子缓慢搅拌，使壳聚糖凝胶小球不至于堆积，同时转速不应过快，否则导致处于凝胶化过程中的壳聚糖凝胶小球受到转子的强烈击打，同时壳聚糖凝胶小球之间发生碰撞，导致破损。壳聚糖凝胶小球在凝固浴中静置30分钟后取出，用蒸馏水洗涤至洗涤液pH不变。

在本公开中，所述有机质和酸类混合物为：腐殖酸5-20重量份、秸秆玉米芯树皮沤粪5-20重量份、鸡粪20-40重量份和醋酸5-10重量份。混合物施用量根据底泥的有机质含量以及盐碱程度大小的程度而定，对于有机质特别少(＜10g/kg，全国第二次土壤普查养分分级标准五级及以下)且盐碱程度较高(pH为8.5以上(强碱性))的底泥，施用量为500-800g/kg；对有机质较少(10-40g/kg)且盐碱程度中等(pH＝7.5-8.5)的底泥，施用量为400-600g/kg；对有机质适中(＞40g/kg)且盐碱程度较低(pH＝7-7.5)的底泥，施加量为100-400g/kg。可以改良土壤有机质含量。

在本公开中，沙的用量为20-60重量份。

在本公开中，有益菌的用量为0.01-1重量份，具体包括枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、菌根真菌和米曲霉中的任意3-5种，属于有益菌液体，在使用时用水稀释1000倍使用，每半个月喷洒一次。由于不同有益菌作用效果不同，比如胶质芽孢杆菌具有溶磷、释钾和固氮功能，分泌多种酶，增强作物对一些病害的抵抗力；枯草芽孢杆菌的作用是增加作物抗逆性、固氮；巨大芽孢杆菌的作用是解磷(磷细菌)，具有很好的降解土壤中有机磷的功效；胶冻样芽孢杆菌的作用是解钾，释放出可溶磷钾元素及钙、硫、镁、铁、锌、钼、锰等中微量元素；地衣芽孢杆菌的作用是抗病、杀灭有害菌；苏云金芽孢杆菌的作用是杀虫(包括根结线虫)，对鳞翅目等节肢动物有特异性的毒杀活性；侧孢芽孢杆菌的作用是促根、杀菌及降解重金属；胶质芽孢杆菌的作用是有溶磷、释钾和固氮功能，分泌多种酶，增强作物对一些病害的抵抗力；泾阳链霉菌的作用是具有增强土壤肥力、刺激作物生长的能力；所以施加至少3-5种的混合菌液可以大大改善土壤的质地以及土壤菌落情况，可以营造较好的植物生长环境。

在本公开中，将羧甲基壳聚糖颗粒均匀放入直径小于2mm的网中置于底泥最底部，该种羧甲基壳聚糖可以吸附溶液中的重金属离子，故在灌溉水时水分流入下层并聚集在底部从而吸附重金属；羧甲基壳聚糖颗粒施加于最底部，持续喷灌3-15天，其水分将会流进土壤底部，而此时被冲刷带入水中的重金属离子被羧甲基壳聚糖吸附，由于羧甲基壳聚糖置于直径较小的网中，故可以回收集中处理，且由于网的直径较小羧甲基壳聚糖不会外漏，吸附一段时间后可以回收利用，这有利于重金属离子过多扩散造成二次污染。

在本公开中，20-35天后将壳聚糖取出；20-35天已经达到羧甲基壳聚糖的吸附平衡值，随着时间的增加吸附量只有微小的变化，故此时将其取出可以使羧甲基壳聚糖颗粒得到充分的利用。

在本公开中，处理物料中的醋酸、有益菌等，施入土壤后可降低底泥pH以及含盐量；可有效改良底泥板结特性，疏松土壤，使其理化性质得到改善，有利于作物生长；本发明成本低，易于操作，对底泥的改良效果好，便于大规模应用。

在本公开中，醋酸的效果是为了降低底泥pH值，滨海底泥大都呈现碱性，故须有效地改善pH值。而醋酸性价比也较高，配合腐殖酸使用对于pH改善的效果更佳。

实施例

下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。

实施例1：

以上海市环滴水湖主要河流疏浚底泥处理为例：

1.工艺步骤

(1)羧甲基壳聚糖颗粒(直径2-3mm)10份、腐殖酸10份、秸秆玉米芯树皮沤粪10份、有益菌1份、鸡粪20份、醋酸5份和沙20份，将以上除羧甲基壳聚糖颗粒以外的原料混合，备用。

(2)将羧甲基壳聚糖均匀置于小于其直径的网中并放在晒干的底泥最下方。

(3)深耕深翻底泥后，曝晒，平整底泥，然后将步骤(1)中备用的混合原料均匀撒在表面上，用犁具翻地后，用锄头锄平，使混合原料均匀分布在底泥的10-15cm中。

(4)向底泥中喷水，并持续3-15天。

2.原料

羧甲基壳聚糖：将壳聚糖改性后的直径为2-3mm的羧甲基壳聚糖。该种羧甲基壳聚糖可以吸附溶液中的重金属离子，故将其均匀放入直径小于2mm的网中置于底泥最底部，在灌溉水时水分流入下层并聚集在底部从而吸附重金属。

有益菌：枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、菌根真菌和米曲霉中的任意3-5种，属于有益菌液体，在使用时稀释1000倍使用。

混合物：施用量为400g/kg。

3.实验结果

下表1示出了处理前的情况：

表1底泥影响主要成分检测(处理前)

由表1可以看出，此底泥中主要问题是pH偏高，盐分较大，有机质不足，阳离子交换和土壤渗透率弱，重金属含量超标。

下表2示出了处理后的情况：

表2底泥主要成分(处理后)

由表2可以看出，处理后pH值降低，有机质增加，重金属含量降低，底泥性质有所改良，符合《绿化种植土壤》CJ/T340-2016二级土壤要求。

实施例2：

以上海市环滴水湖主要河流疏浚底泥处理为例：

1.工艺步骤

(1)羧甲基壳聚糖颗粒(直径2-3mm)10份、腐殖酸15份、秸秆玉米芯树皮沤粪15份、有益菌3份、鸡粪30份、醋酸7份和沙30份，将以上除羧甲基壳聚糖颗粒以外的原料混合，备用。

(2)将羧甲基壳聚糖均匀置于小于其直径的网中并放在晒干的底泥最下方。

(3)深耕深翻底泥后，曝晒，平整底泥，然后将步骤(1)中备用的混合原料均匀撒在表面上，用犁具翻地后，用锄头锄平，使混合原料均匀分布在底泥的10-15cm中。

(4)向底泥中喷水，并持续3-15天。

2.原料

羧甲基壳聚糖：将壳聚糖改性后的直径为2-3mm的羧甲基壳聚糖。该种羧甲基壳聚糖可以吸附溶液中的重金属离子，故将其均匀放入直径小于2mm的网中置于底泥最底部，在灌溉水时水分流入下层并聚集在底部从而吸附重金属。

有益菌：枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、菌根真菌和米曲霉中的任意3-5种，属于有益菌液体，在使用时稀释1000倍使用。

混合物：施用量为500g/kg。

3.实验结果

下表3示出了改良后的结果。

表3改良后的结果

检测项目	单位	检测结果
			pH值	无量纲	7.56
全盐量	g/kg	0.845
			有机质	g/kg	10.3
阳离子交换量	cmol(+)/kg	8.3
			水解性氮	mg/kg	12.5
有效磷	mg/kg	22.1
			速效钾	mg/kg	169
土壤渗透率	mm/min	3.55
			有效硫	mg/kg	35.68
有效铁	mg/kg	11.32
			有效锰	mg/kg	2.1
有效铜	mg/kg	0.8
			有效锌	mg/kg	3.21
有效钼	mg/kg	0.0742
			六六六	mg/kg	0
滴滴涕	mg/kg	0
			总镉	mg/kg	32
总铅	mg/kg	120
			总砷	mg/kg	11.8
总铬	mg/kg	12.3
			总镍	mg/kg	15.2
总铜	mg/kg	26.45

实施例3：

以上海市环滴水湖主要河流疏浚底泥处理为例：

1.工艺步骤

(1)羧甲基壳聚糖颗粒(直径2-3mm)20份、腐殖酸20份、秸秆玉米芯树皮沤粪20份、有益菌5份、鸡粪40份、醋酸10份和沙40份，将以上除羧甲基壳聚糖颗粒以外的原料混合，备用。

(2)将羧甲基壳聚糖均匀置于小于其直径的网中并放在晒干的底泥最下方。

(3)深耕深翻底泥后，曝晒，平整底泥，然后将步骤(1)中备用的混合原料均匀撒在表面上，用犁具翻地后，用锄头锄平，使混合原料均匀分布在底泥的10-15cm中。

(4)向底泥中喷水，并持续3-15天。

2.原料

羧甲基壳聚糖：将壳聚糖改性后的直径为2-3mm的羧甲基壳聚糖。该种羧甲基壳聚糖可以吸附溶液中的重金属离子，故将其均匀放入直径小于2mm的网中置于底泥最底部，在灌溉水时水分流入下层并聚集在底部从而吸附重金属。

有益菌：枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、菌根真菌和米曲霉中的任意3-5种，属于有益菌液体，在使用时稀释1000倍使用。

混合物：施用量为600g/kg。

3.实验结果

下表4示出了改良后的结果。

表4改良后的结果

上述所列的实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依据本发明申请专利范围的内容所作的等效变化和修饰，都应为本发明的技术范畴。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种用于园林种植的滨海地区疏浚底泥处理方法，该方法包括以下步骤：

(1)制备羧甲基壳聚糖颗粒10-20重量份备用，有机质和酸类混合原料35-90重量份备用，沙20-60重量份备用，有益菌稀释0.01-1重量份备用，以羧甲基壳聚糖颗粒、有机质和酸类混合原料、沙和有益菌的总重量计；

(2)底泥曝晒，并将曝晒后的底泥粉碎成粉末状，深耕，然后将，步骤(1)中备用的有机质和酸类混合原料、沙和有益菌均匀撒在表面上，翻地平整，使混合原料、沙和有益菌均匀分布在底泥中；

(3)将步骤(1)中备用的羧甲基壳聚糖颗粒均匀置于直径小于2mm的网袋中并放在晒干的底泥最下方；向底泥中喷水，持续3-15天；以及

(4)待羧甲基壳聚糖颗粒饱和吸附后取出网袋，回收处理；深翻底泥在底泥中种植植株。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述有机质和酸类混合原料为：腐殖酸5-20重量份、秸秆玉米芯树皮沤粪重量5-20份、鸡粪重量20-40份和醋酸重量5-10份。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述有益菌包括枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、菌根真菌和米曲霉中的任意3-5种，属于有益菌液体，在使用时用水稀释1000倍使用，每半个月喷洒一次。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，用滴注法制备直径为2-3mm的羧甲基壳聚糖用于底泥重金属吸附。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述滴注法包括以下步骤：取一定量特定规格的羧甲基壳聚糖溶于10mL 1％v/v的乙酸溶液中，待完全溶解后，用注射器逐滴滴入特定浓度的50mL氢氧化钠溶液凝固浴中，即可成为壳聚糖凝胶小球，其中，滴加速度控制在1滴/2s，壳聚糖凝胶小球在凝固浴中静置30分钟后取出，用蒸馏水洗涤至洗涤液pH不变。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述有机质和酸类混合原料的施用量根据底泥的有机质含量以及盐碱程度而定；对于有机质＜10g/kg且盐碱程度pH为8.5以上的底泥，施用量为500-800g/kg；对有机质在10-40g/kg且盐碱程度pH为7.5-8.5的底泥，施用量为400-600g/kg；对有机质＞40g/kg且盐碱程度pH为7-7.5的底泥，施加量为100-400g/kg。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，在20-35天后将网袋取出。