CN109133551A - 一种黑臭水体底泥改良材料与使用方法 - Google Patents

一种黑臭水体底泥改良材料与使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及黑臭水体修复领域，尤其是一种黑臭水体底泥改良材料与使用方法。旨在提供一种能从根本上消除水体黑臭现象的低黑臭水体底泥改良材料。所述底泥改良材料包括以下重量份组分：1～30份底泥改良材料A和0.5～10份底泥改良材料B；其中，所述底泥改良材料A为铁粉、炭粉、氧化铝、天然矿物和/或二氧化硅，所述底泥改良材料B为硝酸钙、过氧化钙和/或壳聚糖。

Description

一种黑臭水体底泥改良材料与使用方法
技术领域
本发明涉及黑臭水体修复领域，尤其是一种黑臭水体底泥改良材料与使用方法。
背景技术
根据中华人民共和国住房和城乡建设部发布的《城市黑臭水体整治工作指南》中城市黑臭水体分级标准，透明度低于25cm、溶解氧低于2mg/L、氧化还原电位低于50mV、氨氮含量高于8mg/L四项指标中满足其中一项或以上的水体均属于黑臭水体。
水体黑臭现象主要是由于水体及底泥环境缺氧造成的，水体底泥中含有丰富的微生物，大量有机污染物未经处理排入水体，超过水体负荷，好氧微生物进行生化作用，消耗大量溶解氧，生物减少，河涌生态遭到破坏；同时厌氧微生物大量繁殖，对有机物进行分解、发酵等，产生恶臭气体，导致水体发黑的Fe、Mn和腐殖质也大量生成，腐殖质吸附FeS和MnS后形成悬浮物，使水体浑浊，并沉积转移至水底，导致底泥含量增加，水体及底泥由好氧环境转变为厌氧环境，水体自净能力遭到破坏，黑臭现象无法消除。若要彻底解决水体黑臭问题，则需对底泥进行改良，恢复底泥与水体的好氧环境，提高水体及底泥中好氧微生物对有机污染物的分解能力，从而恢复水体自净能力，使水体能够保持长期不黑不臭。
对黑臭水体的治理主要先通过截污纳管对污染源进行控制后对底泥污染物进行转移和减量，再利用曝气、化学修复、水生植物修复、生物挂膜等方法对黑臭水体进行修复。
目前常用的黑臭水体修复方法有：1.河道清淤技术，河道清淤技术是通过将黑臭水体底泥清挖转移的方法对底泥进行减量，减少水体中堆积的有机污染物从而减轻水体负荷，对水体修复具有良好的效果，但其施工过程中操作复杂，并且清淤后的底泥处理成本高、处理难度大；2.化学修复，通过投加水体絮凝剂对水中污染物进行絮凝沉淀，水体黑臭现象短时间内有明显改善，但投加絮凝剂会增加底泥含量，一段时间过后水体又会恢复黑臭现象，无法对黑臭水体现象彻底改善；3.生物修复，通过投加好氧微生物菌种及增氧剂，加快对有机污染物的好氧分解过程，能够在短时间内消除水体黑臭现象，但投加外源微生物一方面会对水体原生生态环境造成破坏，另一方面外源微生物未经驯化筛选存活率低，投加一段时间后容易死亡失效。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种能从根本上消除水体黑臭现象的低黑臭水体底泥改良材料。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是这样的：一种黑臭水体底泥改良材料，所述底泥改良材料包括以下重量份组分：1～30份底泥改良材料A和0.5～10份底泥改良材料B；其中，所述底泥改良材料A为铁粉、炭粉、氧化铝、天然矿物和/或二氧化硅，所述底泥改良材料B为硝酸钙、过氧化钙和/或壳聚糖。
优选地，所述底泥改良材料包括以下重量份组分：4～25份底泥改良材料A和1～4底泥改良材料B。
优选地，每1000重量份黑臭水体底泥用1.5～40重量份底泥改良材料。
优选地，每1000重量份黑臭水体底泥用10～30重量份底泥改良材料。
优选地，当所述底泥改良材料A为铁粉、炭粉、氧化铝、天然矿物和二氧化硅的混合物时，其质量比为0.1～1:0.5～2:1～2.5:0.5～2.5:0.1～1.5。
优选地，当所述底泥改良材料B为硝酸钙、过氧化钙和壳聚糖的混合物时，其质量比为0.1～2:0.5～2:1～5。
优选地，所述的天然矿物为凹凸棒、高岭土和/或膨润土。
优选地，所述的铁粉、氧化铝和二氧化硅的粒径均为80～120目。
优选地，所述炭粉、天然矿物、硝酸钙、过氧化钙和壳聚糖的粒径均为120～200目。
本发明的目的之二在于提供上述改良材料的使用方法，该方法操作便捷、治理快速、效果显著持久、经济成本低。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是这样的：一种如上所述黑臭水体底泥改良材料的使用方法，将底泥改良材料A和底泥改良材料B按比例加至黑臭水体底泥中进行充分混合即可。
本发明的技术原理是通过铁粉、炭粉、天然矿物、氧化铝、二氧化硅、硝酸钙、过氧化钙、壳聚糖之间的催化微电解及氧化作用，提高黑臭水体底泥的氧化还原电位，使底泥由厌氧环境转化为好氧环境，加速好氧微生物对水体中有机污染物的无害化分解，有效消除水体黑臭现象。
本发明的有益效果是：
(1)本发明所提供的黑臭水体底泥改良材料通过催化微电解和氧化反应的协同作用，对黑臭水体底泥环境进行改良，提高底泥环境的氧化还原电位使其由厌氧环境恢复为好氧环境，加快好氧微生物对有机物进行无害化分解，致使底泥减量化，恢复水体自净能力，从根本上消除水体黑臭现象。
(2)本发明所提供的改良材料直接作用于底泥，无需大型反应设备，操作便捷、治理快速、修复成本低、效果显著持久、占地面积小，修复过程中无废水、废气产生，无二次污染，在黑臭水体底泥修复工程中可广泛使用。
(3)本发明所提供的改良材料均为固体材料，比表面积大，运输方便，在工程应用中可操作性强。
附图说明
图1为不同投加量下的污水氧化还原电位波动图；
图2为不同投加量下的污水溶解氧含量波动图；
图3为不同投加量下的污水氨氮浓度波动图；
图4为不同投加量下的污水化学需氧量浓度波动图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式说明本发明：但是可以理解这些具体的实施方式只是用于说明本发明，而不是对本发明的限制。本领域的技术人员完全可以在本发明的启示下，对本发明的的具体实施方式或者技术特征进行改进，但这些经过改进或替换的技术技术方案，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施所用的黑臭水体底泥取自于黑臭河涌底泥和河涌污水，待底泥和污水混合均匀后静止24h，分别按照底泥质量1％、2％和3％的投加量加入底泥改良材料，利用人工搅拌后静置，每隔5d取上层水样进行指标检测，实验天数为30d，结果详见图1-4。
图1-2表明：添加了底泥改良材料后，水体ORP(氧化还原电位)、DO(溶解氧含量)两项指标均有提升，由轻度黑臭水体标准达到非黑臭水体标准，表明水体环境已由厌氧环境转变为好氧环境，水体中的优势微生物由厌氧微生物转变为好氧微生物。
图3表明：添加了底泥改良材料后，氨氮浓度降低并趋于稳定，由轻度黑臭水体标准达到非黑臭水体标准，表明水体中的有机物分解方式已有厌氧分解转化为好氧分解，分解产物由致黑致臭物质转变为H2O与CO2等无害物质，水体黑臭现象得以消除。
图4表明：添加了底泥改良材料后，COD(化学需氧量)呈下降趋势，30d时投加量为3％的水体COD指标达到地表V类水标准，表明水中大部分有机污染物已被水体及底泥中的好氧微生物分解，水体中有机物污染物总量降低，黑臭现象得以消除。
实施例2
本实施例的黑臭水体为某市水库，由于上游水库水源处存在养殖场偷排现象，养殖废水未经处理直接排入水库，水库水体散发恶臭，底泥呈黑色。向水库投加50000kg底泥改良材料A和8000kg底泥改良材料B，一天后臭味消失，利用塞氏盘检测水体透明度由20cm提高至120cm，水中溶解氧含量由0.8mg/L升至4.6mg/L，氧化还原电位由-34mV升至227mV，氨氮一周后由18mg/L降至4.8mg/L，四项黑臭水体检测指标均由轻度黑臭标准达到非黑臭水体标准，实施至今半年未再出现恶臭。
实施例3
本实施例的黑臭水体为某市河涌，由于河道流经的片区截污次支管网不完善，大量生活污水、工业污水在不经处理的情况下排入河涌，河水黑臭难闻。向河涌投加800kg底泥改良材料A，利用机械搅拌后2小时加入200kg底泥改良材料B，河涌臭味消除，利用塞氏盘检测水体透明度由25cm提高至60cm，水中溶解氧含量由1.2mg/L提升至4.7mg/L,氧化还原电位由22mV提升至185mV，氨氮一周后由13mg/L将至5.6mg/L，四项黑臭水体检测指标均由轻度黑臭标准达到非黑臭水体标准，实施至今一年水流水质状态稳定，保持不黑不臭。
实施例4
本实施例的黑臭水体为某市鱼塘，因雨水带入污染物以及长期饲料投加导致鱼塘底部大量有机污染物堆积，引发水体黑臭现象。向鱼塘中投加6000kg底泥改良材料A，1200kg底泥改良材料B，经混合反应后，水中臭味消除，水中溶解氧含量由0.5mg/L提升至5.5mg/L，氧化还原电位由-18mV提升至227mV，氨氮一周后由20mg/L降低至6.2mg/L，四项指标均达到非黑臭水体标准，底泥由黑色变为灰白色，表明底泥改良效果显著，呈现出好氧环境，以好氧微生物为优势群落。实施至今一年鱼塘水质保持不黑不臭。
实施例5
本实施例的黑臭水体为某市市场旁河涌，因市场废水及河涌两旁的居民生活污水长期未经处理排放入河涌，导致河涌黑臭。往水体中投加480kg底泥改良材料A，100kg底泥改良材料B。经过反应后1天后水体臭味消除，水体透明度由5cm提升至53cm，1周后水体溶解氧含量由0.3mg/L提升至4.7mg/L，氧化还原电位由-117mV提升至149mV，氨氮由27mg/L降低至4.8mg/L，四项指标均满足非黑臭水体标准，1个月后底泥由黑色变为灰白色，底泥改良效果显著，实施至今一年河涌保持不黑不臭。

Claims (10)

1.一种黑臭水体底泥改良材料，其特征在于，所述底泥改良材料包括以下重量份组分：1～30份底泥改良材料A和0.5～10份底泥改良材料B；其中，所述底泥改良材料A为铁粉、炭粉、氧化铝、天然矿物和/或二氧化硅，所述底泥改良材料B为硝酸钙、过氧化钙和/或壳聚糖。
2.根据权利要求1所述的一种黑臭水体底泥改良材料，其特征在于，所述底泥改良材料包括以下重量份组分：4～25份底泥改良材料A和1～4底泥改良材料B。
3.根据权利要求1或2所述的一种黑臭水体底泥改良材料，其特征在于，每1000重量份黑臭水体底泥用1.5～40重量份底泥改良材料。
4.根据权利要求1或2所述的一种黑臭水体底泥改良材料，其特征在于，每1000重量份黑臭水体底泥用10～30重量份底泥改良材料。
5.根据权利要求1或2所述的一种黑臭水体底泥改良材料，其特征在于，当所述底泥改良材料A为铁粉、炭粉、氧化铝、天然矿物和二氧化硅的混合物时，其质量比为0.1～1:0.5～2:1～2.5:0.5～2.5:0.1～1.5。
6.根据权利要求1或2所述的一种黑臭水体底泥改良材料，其特征在于，当所述底泥改良材料B为硝酸钙、过氧化钙和壳聚糖的混合物时，其质量比为0.1～2：0.5～2：1～5。
7.根据权利要求1所述的一种黑臭水体底泥改良材料，其特征在于，所述的天然矿物为凹凸棒、高岭土和/或膨润土。
8.根据权利要求1所述的一种黑臭水体底泥改良材料，其特征在于，所述的铁粉、氧化铝和二氧化硅的粒径均为80～120目。
9.根据权利要求1所述的一种黑臭水体底泥改良材料，其特征在于，所述炭粉、天然矿物、硝酸钙、过氧化钙和壳聚糖的粒径均为120～200目。
10.一种如权利要求1或2所述黑臭水体底泥改良材料的使用方法，其特征在于，将底泥改良材料A和底泥改良材料B按比例加至黑臭水体底泥中进行充分混合即可。
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