CN110183051A - 一种通过控硫实现水体与沉积物黑臭防治的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环境工程中水体与沉积物污染治理领域，具体涉及一种通过控硫实现水体与沉积物黑臭防治的方法，通过对环境中各形态含硫化合物进行源头—过程—终端的全方位控制，实现水体及沉积物变黑变臭过程的有效防控。

Description

一种通过控硫实现水体与沉积物黑臭防治的方法
技术领域
本发明涉及环境工程中水体与沉积物污染治理领域，具体涉及一种通过控硫实现水体与沉积物黑臭防治的方法。
背景技术
随着居民生活水平的不断提升，人们对居住环境的要求也在不断提供，由于依水而居的传统习俗，河流与湖泊等地表水体作为亲水环境的营造发挥了巨大作用。然而，随着各类污染排放的不断增加，城市水体发黑发臭已经随处可见，同时也得到了社会各界的广泛关注，黑臭治理刻不容缓。当前，人们普遍认为黑臭是由有机物及氮磷过剩所形成水体富营养化而导致，因此关于黑臭的防控便围绕“控碳或有机物(COD)”、“控氮”、“控磷”以及“脱氮除磷”展开。然而，遗憾的是，尽管国家已经在水体控制COD排放及“脱氮除磷”方面投入了大量人力物力，但黑臭治理工作却远未取得预期效果。究其原因，主要是所开展的工作没有找准或针对黑臭的真正肇因—硫化物的生成与释放。对于硫的控制措施，也没有做到源头控制与过程抑制，末端控制也不到位。研究表明，水体发黑主要由硫化物与铁锰等结合导致，而水体发臭则主要由挥发性有机硫化物导致。但不论是硫化物还是挥发性有机硫化物，其均由硫酸盐还原产生。因此，水体的黑臭防控应该瞄准造成水体黑臭的前驱物—硫，即通过控硫实现水体与沉积物黑臭防治。由于水体及沉积物中硫含有多种形态，而且不同形态会在环境条件变化是发生转变。因此，针对硫的控制应通过对环境中各形态含硫化合物“源头—过程—终端”的全方位控制，才能实现水体及沉积物变黑变臭过程的有效防控。尽管传统的截污和清淤等技术手段能够在一定程度上削减黑臭，但治理治理成本较高且具有反复性。因此，在传统治理水体黑臭方法的基础上开发一种通过控硫实现水体与沉积物黑臭防治的系统方法势在必行。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种通过控硫实现水体与沉积物黑臭防治的方法。
具体技术方案如下：
一种通过控硫实现水体与沉积物黑臭防治的方法，通过对环境中各形态含硫化合物进行源头—过程—终端的全方位控制，实现水体及沉积物变黑变臭过程的有效防控，具体包括如下步骤：
(1)根据水体中的硫酸根浓度，投加摩尔比为1:1的氯化钡或硝酸钡或硝酸钙与硫酸根形成稳定沉淀，使水体中的硫酸盐得以去除；
(2)采用藻菌共生微藻生物膜反应器处理体系，利用微藻及微生物菌群对硫酸盐的吸附与利用作用，去除水体中的硫酸盐；
(3)投加硝酸钙或硝酸钡，利用硝酸根作为电子供体，有效抑制水体与沉积物中硫酸盐的厌氧还原，从而防止体系中恶臭硫化物的生成与累积；
(4)投加氧化铁或赤泥，使其与无机硫化物形成稳定沉淀并加速其矿化过程，最终使水体中的无机硫化物得以去除和固定；
(5)投加10-60mg/L光合细菌及芽孢杆菌优选土著功能微生物制剂，利用微生物摄取水体中的挥发性硫化物，使水体与沉积物中的挥发性恶臭硫化物得以去除或被微生物代谢；
(6)将水体中的硫酸盐浓度控制到75mg/L以下，以防止高浓度硫酸盐被还原后所产生的金属硫化物及恶臭硫化物的产生；
(7)对水下沉积物投加负载功能微生物的黏土，使沉积物中的硫化物得以固定和稳定化；
所述方法适用于河流、湖泊、海洋开放水体的沉积物或底泥的黑臭防治与水质提升，同时也适用于恶臭及高含硫工业废水的处理和城市污水处理厂污泥及疏浚黑臭底泥的处理。
与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：
1、本发明的技术方案明确了黑臭演变的主控驱动因子，为黑臭防治提供了新思路：传统去除黑臭的主要技术手段为采用控制COD及脱氮除磷，但该法不能有效去除黑臭。本发明明确了“硫”是造成水体及沉积物黑臭演变的主控驱动因子，找准了黑臭肇因的源头，为黑臭的有效治理指明了方向。
2、本发明的技术方案对各种形态硫进行了全过程控制，牵住了黑臭肇因的“牛鼻子”：通过源头上削减硫酸盐浓度(源头削减)、过程中抑制硫化物的产生(过程干预)、终端实施硫化物降解的全过程控制(末端控制)，有效防控了恶臭的发生。
3、本发明的技术方案解决了黑臭防治的“卡脖子”问题：同时运用了物理吸附、化学沉淀、微藻生物膜吸收、硫酸盐还原过程抑制及生物降解手段，全方位削减含硫化合物的总量与活性。
4、本发明的技术方案准确量化了水体黑臭演变过程防控的硫酸盐阈值：通过大量室内模拟及野外验证，发现水体中的硫酸盐浓度控制到75mg/L以下可有效防止黑臭的发生。
附图说明
图1为实施例1的实验效果对比图；
图2为实施例3针对水体与沉积物黑臭演变同步控硫效果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围不受实施例所限。
实施例1：滨海黑臭水体硫化物去除
待处理黑臭水体为山东烟台某河道，由于近几年污染的不断加剧，水体面临复合污染形势严峻，其中水体COD远高于100mg/L，硫化物浓度为5mg/L左右，水体透明度仅为3cm左右，溶解氧仅为0.1mg/L左右，属于典型的城市黑臭水体，其中恶臭污染尤其严重。
具体处理过程：
(1)取待处理黑臭河道不同河段水体样品，简要分析其中各类含硫物质的含量，其中硫化物浓度为5mg/L左右；
(2)根据硫化物的含量(2-6mg/L)确定控硫药剂的投放剂量(10-50ppm)；
(3)将赤泥研磨为约100目的粉末(或者三氧化二铁粉末)，沿河道两侧向河面均匀抛洒(直接用河水混拌为泥浆状)；
(4)约1小时后测定水质指标，部分河段根据水质情况再次补充投放；
(5)经治理后，上述河道水体COD降幅达40％，水体硫化物去除率高达86％，水体透明度由原来的不足5cm提升到约40cm，河道水体黑臭现象完全去除。
图1为实施例1的实验效果对比图，如图所示，左侧黑色为未采取控硫措施的水样，右侧无色为采取控硫措施的水样，由图中左侧向右侧水样颜色的变化可以看出，本发明的控硫措施可以有效防治水体黑臭演变。
实施例2：工业废水硫酸盐去除
进水硫酸盐浓度为2100-4000mg/L
(1)向待处理废水中与硫酸盐摩尔比为1:1的钡盐或钙盐，然后引入调节池内进行搅拌混合与静置沉淀，从而在一定程度上削减废水中的硫酸盐，产生污泥进入污泥浓缩池。
(2)将上阶段出水直接引入微藻生物膜转盘反应器，利用微藻和微生物的菌藻共生体系进一步去除废水中的硫酸盐，水体停留时间设为2天，该阶段反应器对硫酸盐去除率均达45％以上。处理后废水可排入开放水体作为景观及绿化用水，产生了一定的经济效益。
实施例3：滨海沉积物黑臭去除方法：
待处理黑臭底泥(沉积物)为山东烟台某滨海河道入海口潮滩及河道潮间带裸露河床，由于近几年沿岸排放污染的不断加剧，底泥复合污染形势严峻，其中有机质含量超过10％，低潮时裸露河床及滩涂黑臭严重，对周边环境产生了严重的负面影响。
在待处理滨海黑臭底泥的河道沿岸，在低潮时将改性赤泥与硝酸钙复配后的粉末采用喷洒设备进行直接喷洒，使其均匀分布于黑臭底泥表层，喷洒厚度视不同区域污染程度确定。
上述黑臭底泥经喷洒修复制剂后，低潮时裸露的河床及河口潮滩均由原来的深褐色变为灰白色，现场采样分析，发现挥发性恶臭硫化物的浓度均低于相应的臭阈值(人能够感知的最低浓度)，表明黑臭底泥治理效果明显。
图2为实施例3针对水体与沉积物黑臭演变同步控硫效果图，如图所示，在海水与河水交混体系下，采取控硫措施可有效抑制水体与沉积物的黑臭产生，同时有效削减原来的黑臭程度。

Claims (2)

1.一种通过控硫实现水体与沉积物黑臭防治的方法，其特征在于，通过对环境中各形态含硫化合物进行源头—过程—终端的全方位控制，实现水体及沉积物变黑变臭过程的有效防控，具体包括如下步骤：
(1)根据水体中的硫酸根浓度，投加摩尔比为1:1的氯化钡或硝酸钡或硝酸钙与硫酸根形成稳定沉淀，使水体中的硫酸盐得以去除；
(2)采用藻菌共生微藻生物膜反应器处理体系，利用微藻及微生物菌群对硫酸盐的吸附与利用作用，去除水体中的硫酸盐；
(3)投加硝酸钙或硝酸钡，利用硝酸根作为电子供体，有效抑制水体与沉积物中硫酸盐的厌氧还原，从而防止体系中恶臭硫化物的生成与累积；
(4)投加氧化铁或赤泥，使其与无机硫化物形成稳定沉淀并加速其矿化过程，最终使水体中的无机硫化物得以去除和固定；
(5)投加10-60mg/L光合细菌及芽孢杆菌优选土著功能微生物制剂，利用微生物摄取水体中的挥发性硫化物，使水体与沉积物中的挥发性恶臭硫化物得以去除或被微生物代谢；
(6)将水体中的硫酸盐浓度控制到75mg/L以下，以防止高浓度硫酸盐被还原后所产生的金属硫化物及恶臭硫化物的产生；
(7)对水下沉积物投加负载功能微生物的黏土，使沉积物中的硫化物得以固定和稳定化。
2.根据权利要求1所述的通过控硫实现水体与沉积物黑臭防治的方法，其特征在于：所述方法适用于河流、湖泊、海洋开放水体的沉积物或底泥的黑臭防治与水质提升，同时也适用于恶臭及高含硫工业废水的处理和城市污水处理厂污泥及疏浚黑臭底泥的处理。
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