CN109354217B - 一种河道水体及底泥综合处理剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种河道水体及底泥综合处理剂及制备方法，属于水环境保护领域。所述处理剂为多层球形结构，由内至外依次为：沉水植物种子层、复合生物制剂层、释氧层。沉水植物种子层包括沉水植物种子、活性炭和PGPR制剂；复合生物制剂层包括凹凸棒土、活性炭、膨润土、微生物菌剂；释氧层包括过氧化钙、高岭土和石英砂。本发明获得的处理剂，直接撒入河道逐渐沉于水底缓慢释氧，填料中的矿物、微生物制剂对水体中的氮磷重金属进行处理，最后沉水植物生长繁育，对河道进行生态修复，提高河道的景观观赏性。

Description

一种河道水体及底泥综合处理剂及制备方法
技术领域
本发明涉及一种河道水体及底泥综合处理剂及制备方法，属于水环境保护领域。
背景技术
随着城镇化的快速推进和区域社会经济的飞速发展，致使环境污染问题日益严重，其中水环境污染尤为突出，由农业面源污染、工业废水和生活污水等因素共同导致的河道污染形式日益严峻，严重阻碍了中国建设生态文明社会的进程。
河道污染主要体现在两个方面，水质污染和底泥污染，二者相互依存、相互促进。受污染的河道水体中的污染物可通过物理沉降、泥沙悬浮等作用进入底泥，导致底泥污染。而污染底泥的可向水体释放N、P等营养元素，到导致水体污染。因此，治理受污河道需要同时在“治水”和“治泥”两方面加强治理。
目前国内外对河道底泥污染的处理技术主要分为异位处理和原位处理技术两种。在这两种底泥修复技术中，异位修复虽然见效快，但投资成本高，且疏浚污泥处理效果也难以达标；而原位修复技术因其具有投资小、操作容易、不易产生二次污染等优点，将成为今后解决水体底泥污染的一个方向。通常底泥修复采用底原位生物修复和原位化学修复。底泥原位生物修复是指在基本不破坏水体底泥自然环境件下，对受污染的环境对象不作搬运或运输，通过种植水生植物、投加微生物菌剂及生物制剂等，在原场所进行生物修复。但生物修复有着明显局限性，主要有修复周期较长、受不可控环境因素影响较大、水生植物与微生物的腐败分解可能会重新污染水体等问题。底泥原位化学修复是对污染底泥最为有效的修复方法，其利用化学试剂与污染物发生氧化、还原、沉淀、聚合等反应，使污染物从底泥中分离或转化为低污染或无污染状态，但如何选择适当的处理剂以及合适的用量非常重要，否则容易造成二次污染。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种河道水体及底泥综合处理剂及其制备方法，综合处理剂能够实现对底泥、河体进行生物、化学和物理处理，同时含有适合生物净化的水生植物种子，能够对水体和底泥进行生态修复。具体方案如下：
河道水体及底泥综合处理剂，处理剂为多层球形结构，由内至外依次为：沉水植物种子层、复合生物制剂层、释氧层。
进一步的，沉水植物种子层包括沉水植物种子、活性炭和PGPR制剂，质量配比为1:5～10：1。
进一步的，所述的沉水植物种子为苦草、金鱼藻、狐尾藻或黑藻中一种或多种。
进一步的，所述复合生物制剂层包括凹凸棒土、活性炭、膨润土、微生物菌剂，质量配比为2～5:2～5：2～5:1～3。
进一步的，所述的微生物菌剂包括：聚磷菌、硝化菌和反硝化菌。
进一步的，所述释氧层包括过氧化钙、高岭土和石英砂，质量比为2～4:1:1。
河道水体及底泥综合处理剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将质量比为1:1:1的甲基纤维素、壳聚糖和淀粉与适量的水形成混合溶液，加热至100℃，保温熬制30min-50min获得可降解粘结剂；
(2)将质量配比为1:5～10：1：2～4的沉水植物种子、活性炭、PGPR制剂和可降解粘结剂置于混料机中，均匀混料，后送入造粒机中造粒成型为直径1.0-1.5cm沉水植物种子颗粒；
(3)将质量配比为2～5:2～5：2～5:1～3：3～6的凹凸棒土、活性炭、膨润土、微生物菌剂和可降解粘结剂，置于混料机中均匀混料，后送入滚式造粒机，以步骤(2)所得的沉水植物种子颗粒为核，滚式造粒成型为直径2.0-3.0cm复合生物制剂颗粒；
(4)将质量比为2～4:1:1：2～3的过氧化钙、高岭土、石英砂和可降解粘结剂置于混料机中，均匀混料，后送入滚式造粒机，以步骤(3)所得的复合生物制剂颗粒为核，滚式造粒成型为直径4.0-5.0cm颗粒，自然晾干，即得河道水体及底泥综合处理剂。
进一步的，所述步骤(2)中活性炭预先粉碎过200目筛，步骤(3)中的凹凸棒土、活性炭、膨润土预先粉碎过100目筛，步骤(4)中的过氧化钙、高岭土和石英砂预先粉碎过50目筛。
所述的河道水体及底泥综合处理剂的使用方法，将填料直接置于污染河道中。
本发明获得的处理剂，直接撒入河道逐渐沉于水底，最外层中过氧化钙的氧逐渐释放，高岭土对水体中的磷、重金属有一定的吸附作用，起到对河道的第一层治理，天然粘结剂可被水体中的微生物消耗粘结性能降低，外层逐渐解散；随后复合微生物层中的微生物菌落也溶于水中，进一步对河道进行氮、磷等营养盐的去除，凹凸棒土、膨润土和活性炭等对水体中的氮磷及重金属予以第二层次的去除；随后PGPR制剂溶于水，
制备的处理剂沉入水体中，并覆盖于底泥之上形成覆盖层，达到抑制底泥营养盐等污染物的释放作用，同时进一步加强对水体中微生物、重金属及氮磷营养盐等的去除效果。在河道经过一定时间(时间可根据需要，进行调控)的治理之后，最内层PGPR制剂也溶于水中，PGPR产生的水解酶，能够降解作物产生的自毒物质，解除其对植物的危害；PGPR还能通过各种代谢活动，促进土壤养分释放；通过产生生长素、细胞分裂素等，促进作物根系生长发育，提高作物对养分的吸收能力，有效缓解作物的营养平衡问题；此外，PGPR能够降解各种化学农药，减少农药对环境及农产品的污染；能够钝化重金属，显著提高重金属清除效果；能够促进具有生物修复功能的植物生长。沉水植物种子落入水中进行生长繁育，可对河道进行生态修复，可提高河道的景观观赏性，并有助于生物多样性增加(鱼虾等增加)，最后达到构建净水型的河道生态系统的目的。
此外，上述材料使用比例可根据受污河道的污染物来源、污染物性质及其组成成分，而做出相应变化。例如，如果河道污染以氮元素为主，则用于原材料中凹凸棒土子等使用比例较大。如果重金属含量相对较高，则活性炭使用比较则相应增大。微生物制剂同样根据氮、磷污染情况对硝化菌、反硝化菌和聚磷菌比例。
本发明制备的处理剂采用天然粘结剂，不仅能够满足多种原材料成型要求，而且能够为处理剂中的微生物提供营养。制备采用滚式造粒的方式，满足原料粘结成型即可。在处理剂使用过程中随着水流的冲刷、粘结剂的粘结效果逐渐丧失，处理剂有外向内逐渐松散，实现对对水体的逐级治理。本发明所得制备的处理剂密度为0.9～1.2g/cm3，撒入水体后依密度的差异沉于水底或浮于水中随水体流动，能够实现对水体多层处理。
附图说明
图1本发明河道水体及底泥综合处理剂结构示意图；
附图标记
1-沉水植物种子层；2-复合生物制剂层；3-释氧层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
按如下步骤制备河道水体及底泥综合处理剂：
(1)将质量比为1:1:1的甲基纤维素、壳聚糖和淀粉与适量的水形成混合溶液，加热至100℃，保温熬制30min获得可降解粘结剂；
(2)将质量配比为1:5：1：2的黑藻种子、预先过200目的活性炭、PGPR制剂和可降解粘结剂置于混料机中，均匀混料，后送入造粒机中造粒成型为直径1.0-1.5cm沉水植物种子颗粒；
(3)将质量配比为2：2：2:1：3的预先过100目筛的凹凸棒土、活性炭、膨润土、微生物菌剂和可降解粘结剂，置于混料机中均匀混料，后送入滚式造粒机，以步骤(2)所得的沉水植物种子颗粒为核，滚式造粒成型为直径2.0-3.0cm复合生物制剂颗粒；
(4)将质量比为2:1:1：2。过氧化钙、高岭土、石英砂和可降解粘结剂置于混料机中，均匀混料，后送入滚式造粒机，以步骤(3)所得的复合生物制剂颗粒为核，滚式造粒成型为直径4.0-5.0cm颗粒，自然晾干，即得河道水体及底泥综合处理剂。
以上制备材料和微生物菌剂均为市售产品。
实施例2
步骤同实施例1，其中步骤(2)中选用苦草和狐尾藻种子，沉水植物种子、活性炭、PGPR制剂和可降解粘结剂的质量比为1:10:1:4；步骤(3)中凹凸棒土、活性炭、膨润土、微生物菌剂和可降解粘结剂质量比为5:5:5:3:6；步骤(4)中过氧化钙、高岭土、石英砂和可降解粘结剂质量比为4:1:1:3。
小试实验一：选择位于流经某郊区工业园区的小沟渠为小试实验对象，工业园区的产业结构较为单一，主要以生产化肥和有机肥料为主，满足周边区域规模化种植业和农村居民的需求。由于园区处理污水技术和水网系统不是很发达，有的部分的废料会随雨水冲刷和地表径流流入小沟渠，致使小沟渠氮磷营养物含量较高。经检测，氨氮含量达到3.0mg/L左右，水体pH值呈碱性，总磷达到0.98mg/L，小沟渠水质也较为浑浊，透明度约不足0.15m。
将实施例1制备的处理剂撒于小沟渠上游水面，投加量为100颗/m2，因填料密度差异有漂浮于水面、有随流水移动、有沉于水底的；每7天补充投加一次，投加量为30颗/m2。经过一个月的综合治理，小沟渠水质整体可达到III类水标准，氨氮降至0.85mg/L，总磷降至0.17mg/L，pH值在正常值范围波动，小沟渠水体透明度可看至渠底景象，可观察到植物萌发和幼苗生长现象。
小试实验二：修复地点为前湖水系红角洲景观渠受污染相对较为严重的一段水域，采用实施例2方式制备的处理剂进行处理，投放量为50颗/m2，水质处理情况见表1
表1红角洲景观渠河道水质和处理后水质的监测的指标的对比
投加处理剂10天后，底泥底质由发黑转变为黄色，经过12-16天左右沉水植物种子逐渐发芽。此时氮磷平均去除率可达35％以上，水体透明度可增加至0.5m以上，经3个月处理，氮磷平均去除率可达80％以上，水质整体达到地表水环境质量标准III水及以上，此时沉水植物生长在相应观赏沟底部，水生环境稳定。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种河道水体及底泥综合处理剂，其特征在于：所述处理剂为多层球形结构，由内至外依次为：沉水植物种子层、复合生物制剂层、释氧层；
所述的沉水植物种子层包括沉水植物种子、活性炭和PGPR制剂；
所述复合生物制剂层包括凹凸棒土、活性炭、膨润土和微生物菌剂；
所述河道水体及底泥综合处理剂按如下步骤制备：
（1）将质量比为1:1:1的甲基纤维素、壳聚糖和淀粉与适量的水形成混合溶液，加热至100℃，保温熬制30min-50min获得可降解粘结剂；
（2）将质量配比为1:5~10：1：2~4的沉水植物种子、活性炭、PGPR制剂和可降解粘结剂置于混料机中，均匀混料，后送入造粒机中造粒成型为直径1.0-1.5cm沉水植物种子颗粒；
（3）将质量配比为2~5:2~5：2~5:1~3：3~6的凹凸棒土、活性炭、膨润土、微生物菌剂和可降解粘结剂，置于混料机中均匀混料，后送入滚式造粒机，以步骤（2）所得的沉水植物种子颗粒为核，滚式造粒成型为直径2.0-3.0cm复合生物制剂颗粒；
（4）将质量比为2~4:1:1：2~3的过氧化钙、高岭土、石英砂和可降解粘结剂置于混料机中，均匀混料，后送入滚式造粒机，以步骤（3）所得的复合生物制剂颗粒为核，滚式造粒成型为直径4.0-5.0cm颗粒，自然晾干，即得河道水体及底泥综合处理剂。
2.根据权利要求1所述的一种河道水体及底泥综合处理剂，其特征在于：所述步骤（2）中活性炭预先粉碎过200目筛，步骤（3）中的凹凸棒土、活性炭、膨润土预先粉碎过100目筛，步骤（4）中的过氧化钙、高岭土和石英砂预先粉碎过50目筛。
3.根据权利要求1所述的一种河道水体及底泥综合处理剂，其特征在于：所述的沉水植物种子为苦草、金鱼藻、狐尾藻或黑藻中一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种河道水体及底泥综合处理剂，其特征在于：所述的微生物菌剂包括：聚磷菌、硝化菌和反硝化菌。
5.权利要求1-4任一所述一种河道水体及底泥综合处理剂的使用方法，其特征在于：将处理剂直接置于污染河道中。
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