CN109111065B - 一种河床生态综合修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种河床生态综合修复方法，包括步骤S1：物理修复：对河床底泥进行过滤、搅拌和翻抛；S2：化学修复：在完成物理修复的底泥中添加生态修复药剂，并与底泥充分混合，然后等待生态修复药剂与底泥的反应结束；S3：生态恢复：对化学恢复后的河床底泥进行造型，增加河道湍流；然后在河道中引流通水，根据河道所处地区水生植物种群类别，在河床上种植相适应的水生植物，并投放底栖生物。本发明的河床生态综合修复方法，具有整体可塑性，底泥为柔性立体板块结构，可以设计各类造型；修复工艺简洁，快速，见效快；河床生态修复主要的材料是淤泥的生态改良，不消耗一次性资源，维护成本低；快速消黑除臭，长期抑制重金属等有害物质渗出。

Description

一种河床生态综合修复方法
技术领域
本发明涉及一种河床修复方法，尤其涉及一种河床生态综合修复方法。
背景技术
湖泊、河道是城市社会经济发展不可缺少的要素，是城市水系的载体。河道、湖泊在以往城市经济发展中更多的承担了排水排污的角色，也因此淤积了大量的淤泥，淤泥中又富集了大量的有害物质，有害物质则会随着时间、气候、水文环境的变化向水体中释放，直观上会使水体变得浑浊黑臭，严重破坏水生态环境。
目前国内针对河道生态治理会采用清淤疏浚手段，为了保持河床两侧岸坡的稳定，往往无法做到完全彻底的底泥疏浚，这部分遗留的底泥成为河道的内源污染，不仅仅会向水体持续释放有毒有害物质，还会在厌氧菌作用下产生大量氨氮和甲烷气体，使河道水质再次变黑发臭，也因此在后期河道通水后短时间内又出现水质恶化现象。河道内源污染的控制成了世界性的难题。通常采用的换填新土的方法既耗时又耗力，而且成本和环境代价难以计算。所以对河床进行有效整治是解决河道内源污染的必要手段，也是河道生态治理不可缺少的要素环节。
因此，发明一种河床生态综合修复方法，解决河道修复中出现水质再次恶化的问题是非常有必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种河床生态综合修复方法，解决河道黑臭，河床稳定，河道水质改善，河道水生环境恢复问题。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种河床生态综合修复方法，包括如下步骤：S1：物理修复：对河床底泥进行过滤和搅拌，去除底泥中的生活垃圾及大块的建筑垃圾；然后通过搅拌刀具的高速旋转对底泥进行翻抛；S2：化学修复：在完成物理修复的底泥中添加生态修复药剂，并与底泥充分混合，然后等待生态修复药剂与底泥的反应结束；S3：生态恢复：对化学恢复后的河床底泥进行造型，增加河道湍流；然后在河道中引流通水，根据河道所处地区水生植物种群类别，在河床上种植相适应的水生植物，并投放底栖生物。
进一步的，所述步骤S1中底泥在翻抛过程中释放底泥层中包含的氨氮气体和有机物气体，并使底泥中含有的好氧菌接触空气而激活，同时将空气以小气泡形式注入到底泥中，并在底泥形成多孔结构，所述多孔结构的泥层容重范围为1-1.2。
进一步的，所述步骤S1中搅拌刀具的转动速度大于200rad/min。
进一步的，所述生态修复药剂中含有氧化还原剂，所述氧化还原剂根据河床底泥重金属种类和含量添加，所述氧化还原剂通过氧化还原反应降低重金属的毒性；所述生态修复药剂中含有螯合剂，所述螯合剂与重金属反应螯合成大分子颗粒状的重金属螯合物。
进一步的，所述生态修复药剂中含有吸附材料，所述吸附材料将底泥中的重金属螯合物和有害物质吸附并固定，所述吸附材料包括活性炭、有机黏土、碳酸盐类、铝矾土、零价铁、生物聚合物和沸石。
进一步的，所述生态修复药剂中含有碱性成分，所述碱性成分与底泥中的油污反应生成不溶于水的高级脂肪酸钙，所述高级脂肪酸固定在底泥中，所述碱性成分中和底泥中的酸性成分并调节底泥的酸碱度，控制底泥的PH值在7-8.5之间。
进一步的，所述步骤S2中混合生态修复药剂后的底泥固结为柔性立体板块，所述步骤S3还包括通过曝氧设备增加柔性立体板块中的微孔通道，并为底泥层中的好氧菌增加氧气供给。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的河床生态综合修复方法，具有以下优点：1、具有整体可塑性，经过生态修复后的河床，底泥成为一个柔性板块结构，可以按照水体动力学要求设计各类造型；2、底泥搅拌混合过程产生的气泡快速固定在底泥层中，进而形成微空腔，使底泥形成多孔结构，溶氧环境好，并具有过滤功能；3、修复后河床稳定土壤流失小；4、修复工艺简洁，快速，见效快；5、河床生态修复主要的材料是淤泥的生态改良，不消耗一次性资源；6、维护成本低；7、快速消黑除臭，长期抑制重金属等有害物质渗出。
附图说明
图1为本发明河床生态综合修复方法的流程图；
图2为本发明具体实施例中河床生态综合修复方法具体流程图；
图3为本发明实施例中河床在疏浚、自然恢复和生态修复后表面底泥的污染物浓度与时间的关系图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1为本发明河床生态综合修复方法的流程图。
请参见图1，本发明提供的河床生态综合修复方法包括如下步骤：
步骤S1：物理修复：对河床底泥进行过滤和搅拌，去除底泥中的生活垃圾及大块的建筑垃圾；然后通过搅拌刀具的高速旋转对底泥进行翻抛；
步骤S2：化学修复：在完成物理修复的底泥中添加生态修复药剂，并与底泥充分混合，然后等待生态修复药剂与底泥的反应结束；
步骤S3：生态恢复：对化学恢复后的河床底泥进行造型，增加河道湍流；然后在河道中引流通水，根据河道所处地区水生植物种群类别，在河床上种植相适应的水生植物，并投放底栖生物。
请参见图2，本发明提供的河床生态综合修复方法，具体实施时包括：
物理修复，首先截流降水排除河道中的水流，然后通过选取合适的机械设备对河床底泥进行过滤和搅拌，去除生活垃圾及大块的建筑垃圾；然后在搅拌刀具的高速旋转下，对底泥进行翻抛；翻抛过程中将底泥层中包含的氨氮气体、有机物气体释放出来，将空气以小气泡形式注入到底泥中；在搅拌翻抛过程中使底泥中含有的好氧菌等接触空气而逐步激活。搅拌刀具的速度应大于200rad/min。
化学修复，主要是通过在完成物理修复的底泥中添加生态修复药剂，并使生态修复药剂与底泥充分混合。生态修复药剂起效快速，在与底泥混合后使流动性底泥变稠可塑，在1小时内使底泥无明显臭味散发，表层颜色由黑色氧化为灰褐色或者红褐色；生态修复药剂与底泥混合后对水分含量敏感度低，在混合4小时后可以接受水的浸泡，在水浸泡下不会泥化。24小时后可以恢复正常的河道通水功能；生态修复药剂后的底泥强度随着时间的推移继续增强，使得河床承载力≥21kPa。
生态修复药剂中含有氧化还原剂，所述氧化还原剂根据河床底泥重金属种类和含量添加，所述氧化还原剂通过氧化还原反应降低重金属的毒性；生态修复药剂中含有螯合剂，所述螯合剂与重金属反应螯合成大分子颗粒状的重金属螯合物。所述生态修复药剂中含有吸附材料，所述吸附材料将底泥中的重金属螯合物和有害物质吸附并固定，阻止其渗出。所述吸附材料包括活性炭、有机黏土、碳酸盐类、铝矾土、零价铁、生物聚合物和沸石。参见表1，吸附材料与吸附目标污染物对照表，可以看出生态修复药剂中的吸附材料可以吸附并固定多种重金属和有害物质。
材料 目标污染物
活性炭(和其他碳材料) PAHs，PCBs，二噁英/呋喃，杀虫剂等
有机粘土(Organoclay) NAPLs，PAHs，PCBs，重金属
碳酸盐类(磷灰石) 重金属(Pb)
铝矾土(Bauxite) 重金属(Hg，As，Cd，Cr，Pb，Zn，Ni)
零价铁(ZVI) 氯代烃，络酸盐类
生物聚合物(Biopolymers) 重金属，有机物
沸石(Zeolite) 硝酸盐类，重金属(Cu，Pb，Zn)
表1吸附材料与吸附目标污染物对照表
生态修复药剂中含有碱性成分，所述碱性成分与底泥中的油污反应生成不溶于水的高级脂肪酸钙，所述高级脂肪酸固定在底泥中，所述碱性成分中和底泥中的酸性成分并调节底泥的酸碱度，控制底泥的PH值在7-8.5之间。
生态恢复，河床生态修复通过物理和化学法达到快速解决河道黑臭问题，长期作用还是要依靠生态恢复来营造合适的水下生物群达到河道自净，河水变清的目标。生态恢复包括：植物恢复，根据河道所处地区水生植物种群类别，选择相适应的水生植物在修复后的河床上种植；微生物群恢复，良好的河床生态环境是好氧菌和厌氧菌共同作用的结果，修复之前河道底泥中以厌氧菌为主导，通过增加河床底泥微孔通道，在立体空间上为底泥层中的好氧菌提供氧气供给，使得微生物种群达到多样化，为水生动植物提供均衡的养分，进而优化水环境；提高水体氧含量，通过河床造型，增加河道湍流，可以提高水体溶氧率，还可以增加曝氧设备，进一步加速河道自循环系统的建立，改善河道水质。
图3为本发明实施例中河床在疏浚、自然恢复和生态修复后表面底泥的污染物浓度与时间的关系图。
参见图3，曲线1为疏浚曲线，曲线2为可监测的自然恢复曲线，曲线3为生态修复曲线，曲线4以风险为基础的修复目标，由生态修复后表面底泥的污染物浓度与时间曲线，可以看出生态修复方法可以长期维持河道底泥污染物的低浓度，达到长期的修复效果。本发明采用苔绵河床生态修复与传统河道淤泥固化及清淤疏浚技术的效果对比如下：
Figure BDA0001756394040000051
综上所述，本发明提供的河床生态综合修复方法，具有以下优点：1、具有整体可塑性，经过生态修复后的河床，底泥成为一个柔性板块结构，可以按照水体动力学要求设计各类造型；2、底泥搅拌混合过程产生的气泡快速固定在底泥层中，进而形成微空腔，使底泥形成多孔结构，溶氧环境好，并具有过滤功能；3、修复后河床稳定土壤流失小；4、修复工艺简洁，快速，见效快；5、河床生态修复主要的材料是淤泥的生态改良，不消耗一次性资源；6、维护成本低；7、快速消黑除臭，长期抑制重金属等有害物质渗出。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (3)

1.一种河床生态综合修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：物理修复：对河床底泥进行过滤和搅拌，去除底泥中的生活垃圾及大块的建筑垃圾；然后通过搅拌刀具的高速旋转对底泥进行翻抛；所述步骤S1中底泥在翻抛过程中释放底泥层中包含的氨氮气体和有机物气体，并使底泥中含有的好氧菌接触空气而激活，同时将空气以小气泡形式注入到底泥中，并在底泥形成多孔结构，所述多孔结构的泥层容重范围为1-1.2；
S2：化学修复：在完成物理修复的底泥中添加生态修复药剂，并与底泥充分混合，然后等待生态修复药剂与底泥的反应结束；所述生态修复药剂中含有氧化还原剂，所述氧化还原剂根据河床底泥重金属种类和含量添加，所述氧化还原剂通过氧化还原反应降低重金属的毒性；所述生态修复药剂中含有螯合剂，所述螯合剂与重金属反应螯合成大分子颗粒状的重金属螯合物；所述生态修复药剂中含有吸附材料，所述吸附材料将底泥中的重金属螯合物和有害物质吸附并固定，所述吸附材料为活性炭、有机黏土、碳酸盐类、铝矾土、零价铁、生物聚合物或沸石；
S3：生态恢复：对化学恢复后的河床底泥进行造型，增加河道湍流；然后在河道中引流通水，根据河道所处地区水生植物种群类别，在河床上种植相适应的水生植物，并投放底栖生物；
所述步骤S2中混合生态修复药剂后的底泥固结为柔性立体板块，所述步骤S3还包括通过曝氧设备增加柔性立体板块中的微孔通道，并为底泥层中的好氧菌增加氧气供给。
2.如权利要求1所述的河床生态综合修复方法，其特征在于，所述步骤S1中搅拌刀具的转动速度大于200rad/min。
3.如权利要求1所述的河床生态综合修复方法，其特征在于，所述生态修复药剂中含有碱性成分，所述碱性成分与底泥中的油污反应生成不溶于水的高级脂肪酸钙，所述高级脂肪酸固定在底泥中，所述碱性成分中和底泥中的酸性成分并调节底泥的酸碱度，控制底泥的pH值在7-8.5之间。
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