CN108467168A - 一种用于开放式水体底泥生物质原位修复与利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于开放式水体底泥生物质原位修复与利用的方法。本发明包括由生态石笼构建的生态护岸；生态护岸与开放式水体岸边之间的空间底部自下而上依次交替铺设有石子垫层和由开放式水体中的底泥、微生物菌剂、化学药剂混合而成的复合污泥层；最下面一层的复合污泥层设有竖直的穿孔排气管，最上面一层的复合污泥层上铺设有种植土层，穿孔排气管的上端延伸至种植土层的上方；种植土层上种植有植物植被层。本发明采用物理‑化学‑生物联合处理技术，在进行底泥修复的同时营造出绿色景观，其修复周期短，见效快。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程水质修复技术领域，尤其是涉及一种用于开放式水体底泥生物质原位修复与利用的方法。
背景技术
近年来，许多河流、湖泊、近海等开放式水体的生态系统受到破坏，出现水质恶化、水体底泥生长环境恶化、生物多样性降低等生态问题，导致污染物严重积累，而水中大量的有机污染物及重金属沉积于开放式水体的底泥中。由于开放式水体和底泥之间存在着吸收和释放的动态平衡，当外源造成的水体污染得到控制后，底泥中污染物的释放可能会导致水体的二次污染（又称内源污染），因此，对污染底泥的处理已成为控制水体污染的一项重要内容。在众多底泥污染控制技术中，原位处理技术是一种重要的底泥污染控制技术；原位处理技术主要包括化学处理、植物修复、微生物修复等。
目前，常用的原位处理技术却存在以下缺点：单一的化学处理会对水质产生一定的影响，而单一的植物或者微生物修复则会受自然环境条件的限制、修复周期较长、见效慢。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种用于开放式水体底泥生物质原位修复与利用的方法。
本发明采用的技术方案为：
一种用于开放式水体底泥生物质原位修复与利用的方法，包括以下步骤：
1）在开放式水体岸边的低处，利用生态石笼构建生态护岸（1）；
2）在生态护岸（1）与开放式水体岸边（2）之间的空间底部铺设一定厚度的石子垫层（3），而后取开放式水体的底泥与微生物菌剂及化学药剂相混合形成复合污泥层（4），将复合污泥层（4）按一定厚度平铺在石子垫层（3）上；如此重复，自下而上依次交替铺设石子垫层（3）和复合污泥层（4）；最下面一层的复合污泥层（4）上设置竖直的穿孔排气管（5）；
3）在最上面一层的复合污泥层（4）上铺设一定厚度的种植土层（6），穿孔排气管（5）的上端高于种植土层（6）的上端，种植土层（6）上种植植物植被层（7）。
优选地，步骤2）中，按重量份数计，底泥10000~12000份、微生物菌剂5~100份，化学药剂1~200份；所述微生物菌剂由土著微生物、硝化菌、反硝化菌组成，所述化学药剂由重金属钝化剂、固化剂组成。
优选地，步骤2）中，所述重金属钝化剂为泥炭土、凹凸棒土的一种或两种；所述固化剂由Ca(NO3)2、CaO及水处理絮凝剂组成。
优选地，步骤2）中，所述土著微生物、硝化菌、反硝化菌的重量之比为1-30：1-50：1-20。
优选地，步骤2）中，所述重金属钝化剂、固化剂的重量之比为1-30：3-170，所述Ca(NO3)2、CaO、水处理絮凝剂的重量之比为1-50：1-20：1-100。
优选地，所述石子垫层（2）的厚度为50mm~500mm。
优选地，所述复合污泥层（4）的厚度为50mm~5000mm。
优选地，所述种植土层（6）厚度为100mm~3000mm。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
本发明采用物理-化学-生物联合处理技术，在进行底泥修复的同时营造出绿色景观，修复周期短，见效快。本发明中生态护岸具有透气性和透水性，可与开放式水体形成气相和液相的物质交换；而石子垫层也具有透气性和透水性，又可满足石子垫层、与复合污泥层之间的气相和液相的物质交换；复合污泥层内的微生物菌剂又能够降解底泥中的生物质生成二氧化碳、水和沼气，而生成的二氧化碳和沼气又会经穿孔排气管排至地面以上的大气中；复合污泥层内的化学药剂包括重金属钝化剂和固化剂，重金属钝化剂采用泥炭土或凹凸棒土，重金属钝化剂可将底泥中的重金属钝化，降低重金属的迁移性，而固化剂中包括Ca(NO3)2、CaO、水处理絮凝剂， Ca(NO3)2、CaO用于对底泥中的氨氮、磷进行固化，水处理絮凝剂用于对底泥中的有机物和磷进行固化，达到抑制这些污染物质扩散的目的；此外，植物植被层又可分解或吸收有机物，还可吸收重金属。本发明采用物理-化学-生物联合处理技术，原位修复开放式水体底泥中的生物质，本发明修复周期短，见效快，异位处理工程量小，施工成本低，对水中生态环境造成的危害小，适用于河湖等开放式水体底泥生物质的原位修复。
附图说明
图1为本发明所使用的的剖视图结构示意图。
图中：1、生态护岸，2、开放式水体岸边，3、石子垫层，4、复合污泥层，5、穿孔排气管，6、种植土层，7、植物植被层。
具体实施方式
实施例一：
如图1所示，采用本发明对山东省莱西市某河段进行开放式水体底泥生物质原位修复和利用，实施步骤为：
1）在山东省莱西市某河段的开放式水体岸边的低处，利用生态石笼构建生态护岸（1）；
2）在生态护岸（1）与开放式水体岸边（2）之间的空间底部铺设厚度为50mm的石子垫层（3），而后取开放式水体的底泥与微生物菌剂及化学药剂相混合形成复合污泥层（4），将复合污泥层（4）按450mm的厚度平铺在石子垫层（3）上；如此重复5次，自下而上依次交替铺设石子垫层（3）和复合污泥层（4）；最下面一层的复合污泥层（4）上设置竖直的穿孔排气管（5）；
3）在最上面一层的复合污泥层（4）上铺设500mm的种植土层（6），穿孔排气管（5）的上端高于种植土层（6）的上端，种植土层（6）上种植植物植被层（7）。
其中，步骤2）中，按重量份数计，复合污泥层（4）中的开放式水体中的底泥为10000份、微生物菌剂为5份、化学药剂为10份；其中，微生物菌剂由2份土著微生物、2份硝化菌、1份反硝化菌组成；化学药剂由2份重金属钝化剂和8固化剂组成；重金属钝化剂为泥炭土；固化剂由2份Ca(NO3)2、1份CaO及5份水处理絮凝剂组成。
由于该河段穿过村庄地形较复杂，两岸不可控污染源较多，并且有历史遗留养殖场污泥污染，水体水质为劣Ⅴ类水。采用本发明对该河段进行开放式水体底泥生物质原位修复和利用，施工周期80天，处理底泥近30000吨。经处理后，水体由先前的劣Ⅴ类水质转变为优于《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类标准水质，且在岸边形成了绿色景观，底泥的修复取得了令人满意的效果。
实施例二：
如图1所示，采用本发明对山东省滨州市某河段进行开放式水体底泥生物质原位修复和利用，实施步骤为：
1）在山东省滨州市某河段的开放式水体岸边的低处，利用生态石笼构建生态护岸（1）；
2）在生态护岸（1）与开放式水体岸边（2）之间的空间底部铺设厚度为100mm的石子垫层（3），而后取开放式水体的底泥与微生物菌剂及化学药剂相混合形成复合污泥层（4），将复合污泥层（4）按350mm的厚度平铺在石子垫层（3）上；如此重复4次，自下而上依次交替铺设石子垫层（3）和复合污泥层（4）；最下面一层的复合污泥层（4）上设置竖直的穿孔排气管（5）；
3）在最上面一层的复合污泥层（4）上铺设厚度为600mm的种植土层（6），穿孔排气管（5）的上端高于种植土层（6）的上端，种植土层（6）上种植植物植被层（7）。
其中，步骤2）中，按重量份数计，复合污泥层（4）中的开放式水体中的底泥为11000份、微生物菌剂为40份、化学药剂为15份；其中，微生物菌剂由20份土著微生物、15份硝化菌、5份反硝化菌组成；化学药剂由3份重金属钝化剂和12份固化剂组成，重金属钝化剂为凹凸棒土，固化剂由4份Ca(NO3)2、2份CaO及6份水处理絮凝剂组成。
该河段沿线两岸分布有大量村庄，农村分散生活污水外排及畜禽养殖废水的污染，影响了该河段水体的水质，加之农业生产中使用的农药、化肥随地表径流进入河道，造成了该河段水质严重超标、河道底泥污染严重，形成了黑臭水体。采用本发明对该河段进行开放式水体底泥生物质原位修复和利用，施工周期60天，修复河段3.1公里。经处理后，水体水质达到了《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅴ类水质标准，有效杜绝了底泥中的污染物向水体的释放、修复了河道的生态系统、恢复了河道的自净能力。
实施例三：
如图1所示，采用本发明对山东省平度市某河段进行开放式水体底泥生物质原位修复和利用，实施步骤为：
1）在山东省平度市某河段的开放式水体岸边的低处，利用生态石笼构建生态护岸（1）；
2）在生态护岸（1）与开放式水体岸边（2）之间的空间底部铺设厚度为300mm的石子垫层（3），而后取开放式水体的底泥与微生物菌剂及化学药剂相混合形成复合污泥层（4），将复合污泥层（4）按1000mm的厚度平铺在石子垫层（3）上；如此重复7次，自下而上依次交替铺设石子垫层（3）和复合污泥层（4）；最下面一层的复合污泥层（4）上设置竖直的穿孔排气管（5）；
3）在最上面一层的复合污泥层（4）上铺设厚度为800mm的种植土层（6），穿孔排气管（5）的上端高于种植土层（6）的上端，种植土层（6）上种植植物植被层（7）。
其中，步骤2）中，按重量份数计，复合污泥层4中开放式水体中的底泥为12000份、微生物菌剂为10份、化学药剂为20份；其中，微生物菌剂由4份土著微生物、4份硝化菌、2份反硝化菌组成，化学药剂由4份重金属钝化剂和16份固化剂组成，重金属钝化剂由2份泥炭土和2份凹凸棒土组成，固化剂由6份Ca(NO3)2、1份CaO及9份水处理絮凝剂组成。
该河段由于受上游河道截污不彻底、生活水直排、沿河村居市场垃圾乱堆乱放、企业超标排污等因素影响，河道淤积严重，排水能力锐减，周边环境恶劣。采用本发明对该河段进行开放式水体底泥生物质原位修复和利用，施工周期100天，修复河段10.5公里。经处理后，河道水质明显好转，达到了地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅴ类水质标准，为周边的农田提供了稳定的灌溉水源，同时沿河的生态环境得到了明显改善，实现了河流整治和河岸景观打造的双重目标。
Claims (8)
1.一种用于开放式水体底泥生物质原位修复与利用的方法，其特征在于：包括以下步骤：
在开放式水体岸边的低处，利用生态石笼构建生态护岸（1）；
在生态护岸（1）与开放式水体岸边（2）之间的空间底部铺设一定厚度的石子垫层（3），而后取开放式水体的底泥与微生物菌剂及化学药剂相混合形成复合污泥层（4），将复合污泥层（4）按一定厚度平铺在石子垫层（3）上；如此重复，自下而上依次交替铺设石子垫层（3）和复合污泥层（4）；最下面一层的复合污泥层（4）上设置竖直的穿孔排气管（5）；
在最上面一层的复合污泥层（4）上铺设一定厚度的种植土层（6），穿孔排气管（5）的上端高于种植土层（6）的上端，种植土层（6）上种植植物植被层（7）。
2.根据权利要求1所述的用于开放式水体底泥生物质原位修复与利用的方法，其特征在于：步骤2）中，按重量份数计，底泥10000~12000份、微生物菌剂5~100份，化学药剂1~200份；所述微生物菌剂由土著微生物、硝化菌、反硝化菌组成，所述化学药剂由重金属钝化剂、固化剂组成。
3.根据权利要求2所述的用于开放式水体底泥生物质原位修复与利用的方法，其特征在于：步骤2）中，所述重金属钝化剂为泥炭土或凹凸棒土的一种或两种；所述固化剂由Ca(NO3)2、CaO及水处理絮凝剂组成。
4.根据权利要求2所述的用于开放式水体底泥生物质原位修复与利用的方法，其特征在于：步骤2）中，所述土著微生物、硝化菌、反硝化菌的重量之比为1-30：1-50：1-20。
5.根据权利要求3或4所述的用于开放式水体底泥生物质原位修复与利用的方法，其特征在于：步骤2）中，所述重金属钝化剂、固化剂的重量之比为1-30：3-170，所述Ca(NO3)2、CaO、水处理絮凝剂的重量之比为1-50：1-20：1-100。
6.根据权利要求1所述的用于开放式水体底泥生物质原位修复与利用的方法，其特征在于：所述石子垫层（2）的厚度为50mm~500mm。
7.根据权利要求1所述的用于开放式水体底泥生物质原位修复与利用的方法，其特征在于：所述复合污泥层（4）的厚度为50mm~5000mm。
8.根据权利要求1所述的用于开放式水体底泥生物质原位修复与利用的方法，其特征在于：所述种植土层（6）厚度为100mm~3000mm。
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