CN111170597A - 一种原位底质改良剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原位底质改良剂，包括多孔质容器，所述的多孔质容器内设有空腔，空腔内填充有污泥改善剂，空腔上设有密封口，所述的密封口用于填装污泥改善剂；所述的多孔质容器表面涂覆生物降解层，所述的生物降解层为多孔结构。本发明的原位底质改良剂，可防止浮泥产生的同时，持续释放底泥改良剂，同时可对有害微生物进行消除、促使有益微生物种群繁殖，抑制重金属，防止硫化氢的产生，促进生态系统构建。

Description

一种原位底质改良剂

技术领域

本发明涉及一种原位底质改良剂，属于环保技术领域。

背景技术

近年来，随着经济的发展，河湖流域水环境恶化，水底有机淤泥堆积，其营养盐的如氮磷等的释放溶出，导致水体富营养化现象时有发生，水体恶臭不断，严重影响周边生态环境及居民生活质量。

目前常规的底泥污染处理方式有清淤、采用干净的土壤及砂石进行覆盖以及直接投加投加粒状化学药剂或者微生物菌剂。

机械清淤的方式，虽然可以快速便捷的将污染物从水体中清理出去，但是存在损害底栖动物和破坏水草以及原有的生态系统的致命缺陷，最关键的是清理出来的恶臭污泥的处置很困难，处置费用大；

采用良性土壤或砂土覆盖的方式，虽然在一定程度上可以阻挡淤泥中污染物的反释放，但是该方式会导致河床太高，水深减少，河道或水库的储水能力降低，不利于行洪防洪；

还有就是向水体中投放粒状化学药品，如硝酸钙和氧化钙等，但是无法定量投加，并且无专业的工具和设备投加，往往为了达到底泥污染处理效果，需要过量投加药剂，从而会对水体生态环境造成不利影响；此外粒状化学药剂的溶解速度也难以控制；

向水体中投加微生物，如若水体有流动性，微生物则会随着水流流走，起不到污染物去除效果；若是在静止水体中，则因为外来投加的微生物进入污染的水体中，存在一些有毒有害病原体生物，导致投加进来的底泥微生物难以存活，同样微生物降解污染的能力也不能达到。

发明内容

针对上述底泥污染处理方法所存在的问题，本发明提供了一种原位底质改良剂，可防止浮泥产生的同时，持续释放底泥改良剂，同时可对有害微生物进行消除、促使有益微生物种群繁殖，抑制重金属，防止硫化氢的产生，促进生态系统构建。

本发明的第一个目的是提供一种原位底质改良剂，包括多孔质容器，所述的多孔质容器内设有空腔，空腔内填充有污泥改善剂，空腔上设有密封口，所述的密封口用于填装污泥改善剂；所述的多孔质容器表面涂覆生物降解层，所述的生物降解层为多孔结构。

进一步地，所述的多孔质容器的开孔直径为5μm-10μm。

进一步地，所述的多孔质容器为多孔质球形容器或多孔质圆柱形容器。

进一步地，所述的多孔质球形容器的内直径为20～60mm，壁厚为10～20mm。

进一步地，所述的多孔质圆柱形容器的外径为50～75mm，壁厚为10～20mm。

进一步地，所述的多孔质容器通过黏土和底泥改善材料烧结而成，所述的底泥改善材料为贝壳粉、硝酸钙或氧化钙中的一种。本发明通过将底泥改善材料烧结在黏土中，一方面利于黏土在烧结过程中进行成孔，另一方面，当底质改良剂在作用过程中，本发明的底泥改善材料也能够缓慢释放到水中，发挥改善底泥的作用。

进一步地，所述的多孔质容器具体是将黏土、底泥改善材料和水按照2-6：(0.5-1.2)：(0.5-1.2)比例混合后，在800-1200℃进行烧结。

进一步地，所述的黏土的粒径为0.002-0.05mm。

进一步地，所述的生物降解层的厚度为3～5mm，孔径为1μm-5μm，所述的生物降解层为甲壳素、聚氨基酸、骨胶或明胶中的一种。

进一步地，所述的污泥改善剂为底泥改善填料、消毒菌种和植物种子，所述的底泥改善填料为氧化铁、硅酸盐、镁盐、硅藻土、膦酸、石膏中的一种或几种混合。

进一步地，所述的消毒菌种为蛭弧菌和粪链球菌。

进一步地，消毒菌种的占比为3％-10％。

进一步地，所述的植物为沉水植物，为矮生苦草、轮叶黑藻、金鱼藻的一种或几种。具体根据所处水域水深确定沉水植物种子的种类。

进一步地，植物种子占比为3％-5％。本发明的底质改良剂在投放到河底长期作用之后，与底泥较好的融合在一起，生物降解层降解掉，植物种子可从底质改良剂中生长出来，进一步改善水底生态环境。

进一步地，所述的密封口通过有机玻璃板进行封口。

本发明的有益效果：

1、本发明的原位底质改良剂可作为微生物的载体，促进微生物的生长繁殖；

2、本发明的原位底质改良剂覆盖在污染底泥的上层，可防止淤泥上浮；

3、本发明的原位底质改良剂可抑制淤泥中的重金属、以及氮磷洗脱；

4、本发明的原位底质改良剂能够缓慢释放底泥改良剂，彻底降解改善淤泥，转化为促进植物生长的基质，防止硫化氢的产生；

5、通过消毒微生物的作用，促进底泥有益微生物的生长与活动，促进整个生态系统的恢复与构建。

附图说明

图1是本发明的原位底质改良剂的结构示意图。

图中标号说明：1、多孔质容器，2、污泥改善剂，3、密封口，4、生物降解层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示，发明的一种原位底质改良剂，包括多孔质容器1，多孔质容器1内设有空腔，空腔内填充有污泥改善剂2，空腔上设有密封口3，密封口3用于填装污泥改善剂2；多孔质容器1表面涂覆生物降解层4，生物降解层4也为多孔结构。

本发明的多孔质容器1的壁厚为10～20mm，开孔直径为5μm-10μm，生物降解层4的厚度为3～5mm，孔径为1μm-5μm。本发明的污泥改善剂可通过多孔质容器与生物降解层孔径大小的调节，从而调节污泥改善剂的释放速度。

本发明的多孔质容器可以为多孔质球形容器或多孔质圆柱形容器；多孔质球形容器的内直径为20～60mm，多孔质圆柱形容器的外径为50～75mm。

本发明的多孔质容器通过将黏土、底泥改善材料和水按照2-6：(0.5-1.2)：(0.5-1.2)比例混合后，在800-1200℃进行烧结而成。其中，底泥改善材料为贝壳粉、硝酸钙或氧化钙中的一种。黏土的粒径为0.002-0.05mm。本发明通过将底泥改善材料烧结在黏土中，一方面利于黏土在烧结过程中进行成孔，另一方面，当底质改良剂在作用过程中，本发明的底泥改善材料也能够缓慢释放到水中，发挥改善底泥的作用。

在本发明中底泥改善材料中，贝壳粉的主要成分是碳酸钙，以及甲壳素、少量氨基酸和多糖物质，在与黏土混合高温烧结的情况下，生成氧化钙和二氧化碳，二氧化碳能够在容器烧制过程中辅助成孔，氧化钙可对黑臭底泥进行调水灭菌，促进底泥中的厌氧菌群对有机质的矿化和腐殖质的分解，使水中悬浮胶体颗粒沉淀，提高透明度，并改良底质，增加钙肥，提高水生植物对钙磷的利用，促进水生态环境恢复；硝酸钙除了具有絮凝以及增加钙肥的作用，还有提高底泥中脱氮微生物活性作用、抑制磷的释放和硫化氢的产生、提高重金属的生物可利用性。

本发明的生物降解层4为甲壳素、聚氨基酸、骨胶或明胶中的一种。本发明的生物降解层的作用主要有两方面：一是可通过控制涂层材料的厚度以及在涂层中所形成孔的尺寸大小，可以控制底泥改善材料的洗脱和浸出速率；二是涂覆可生物降解材料，增加多孔质容器的亲水性，具有较好的生物相容性，有利于自然底泥改善微生物的附着粘附和增殖，从而促进底泥改良。

本发明的污泥改善剂2为底泥改善填料、消毒菌种和植物种子。

其中，底泥改善填料为氧化铁、硅酸盐、镁盐、硅藻土、膦酸、石膏中的一种或几种混合。本发明的底泥改善材料中，氧化铁可抑制底泥中的重金属、氮磷的洗脱，促进植物的生长，防止硫化氢产生，同时还可促进植物对铁的吸收和肥料效果的持续性，此外铁元素作为有益微生物生长的必要微量元素，对于底泥中自然有益微生物的生长繁殖起到很好的促进作用；三价铁水解生成絮凝剂能够去除水体中悬浮物及污染物；膦酸、硅酸盐可以附着各种矿物质营养物，含有羟基和羧基，通过离子交换获得有机物，与氧化硅组合，可增强植物和底泥微生物免疫力；硅藻土作为一种多孔质矿物质，对污染物具有很好的吸附功能，含有各种矿物质微量元素，促进有益微生物的生长繁殖。

消毒菌种为蛭弧菌和粪链球菌，在污泥改善剂中占比为3％-10％。本发明的蛭弧菌和粪链球菌主要用于去除和抑制污染底泥中其他有害菌体，将底泥中的污染物分解转化为乳酸，促进底泥中的有益生物的生长和活动，比如底泥中原本存在的枯草芽孢杆菌、硝化细菌、反硝化细菌、光合菌等微生物的生长繁殖，促进整个生态系统的恢复与构建。

植物种子为沉水植物的种子，植物种子在污泥改善剂中占比为3％-5％。沉水植物为矮生苦草、轮叶黑藻、金鱼藻的一种或几种。具体根据所处水域水深确定沉水植物种子的种类。本发明的底质改良剂在放入河底之后，长期作用之后，与底泥较好的融合在一起，生物降解层降解掉，植物种子可从底质改良剂中生长出来，进一步改善水底生态环境。

本发明的密封口3通过有机玻璃板进行封口，将污泥改善剂填装到多孔质容器中，采用有机玻璃板将密封口堵塞，形成底质改良剂。

实施例1

将干燥的粒径为0.05mm的黏土与硝酸钙和水按照4:1:1比例混合，在1000℃的马弗炉中烧结成孔径为10微米，甲壳素涂层厚度为3mm的圆柱形多孔质容器(外径75mm，壁厚15mm，长为2cm)。然后在容器中填充氧化铁、石膏、氯化镁以及硫酸铝各9.25g，粪链球菌7g、蛭弧菌3g，矮生苦草种子3g。然后采用有机玻璃板将圆柱体两端开口密封，获得底质改良剂。

将该底质改良剂投放于黑臭水体底部，既可以覆盖底泥，防止底泥上浮；又可以缓慢定量释放改良剂去除污染物，将污染的淤泥转化为适合植物生长的基质，通过消毒微生物的作用，促进底泥有益微生物的生长于活动，促进整个生态系统的恢复与构建。

在浙江海宁市的一个鲢鱼、草鱼等的养殖池塘使用。该养殖池塘面积为4亩，水深0.8-1.2米，泥深0.8-1.0米。水体透明度极低，仅为10cm，水色呈褐黑色，底泥黑臭，经常出现水面冒泡，闻到臭鸡蛋气味，尤其夏天，周边居民怨声载道。经检测该水体含有部分重金属离子，氮磷以及COD含量高(COD65mg/L，氨氮12mg/L，TP2.1mg/L，镉0.08mg/L)，鱼塘所养殖的鱼状态很差。

将上述制备的底质改良剂投放至池塘中，一平方米投放约60个。该底质改良剂可直接沉至水底。使用后不到1天，水色转为浅黄色，水面无冒泡，几乎无腥臭味，同时水体透明度提升至50cm，水质取样检测浓度为COD26mg/L，氨氮3.6mg/L，TP0.63mg/L，镉0.009mg/L；使用后2周，水体透明度提升至1.2，隐约可以看见池底黄色上面有一些绿色小苗，取样检测水质浓度COD18mg/L，氨氮0.5mg/L，TP0.22mg/L，超出镉的检出上限。

对比例1

将干燥的粒径为0.05mm的黏土与硝酸钙和水按照4:1:1比例混合，在1000℃的马弗炉中烧结成孔径为10微米的圆柱形多孔质容器(外径75mm，壁厚15mm，长为2cm)。然后在容器中填充氧化铁、石膏、氯化镁以及硫酸铝各9.25g，粪链球菌7g、蛭弧菌3g，矮生苦草种子3g。然后采用有机玻璃板将圆柱体两端开口密封，获得底质改良剂。

对比例2

将干燥的粒径为0.05mm的黏土与硝酸钙和水按照4:1:1比例混合，在1000℃的马弗炉中烧结成孔径为10微米，甲壳素涂层厚度为3mm的圆柱形多孔质容器(外径75mm，壁厚15mm，长为2cm)。然后在容器中填充氧化铁、石膏、氯化镁以及硫酸铝各9.25g，枯草芽孢杆菌10g，矮生苦草种子3g。然后采用有机玻璃板将圆柱体两端开口密封，获得底质改良剂。

对比例3

将干燥的粒径为0.05mm的黏土和水按照5:1比例混合，在1000℃的马弗炉中烧结成孔径为10微米，甲壳素涂层厚度为3mm的圆柱形多孔质容器(外径75mm，壁厚15mm，长为2cm)。然后在容器中填充氧化铁、石膏、氯化镁以及硫酸铝各9.25g，粪链球菌7g、蛭弧菌3g，矮生苦草种子3g。然后采用有机玻璃板将圆柱体两端开口密封，获得底质改良剂。

从通安某黑臭沟取来的泥水分为五组分别置于10L的玻璃烧杯中，第一组设置为空白组，将实施例1和对比例1-3制备的改良剂用于第1-5组，使用量为3个改良剂圆柱体，原水及使用后1天和两周之后各项指标检测结果如表1所示。

表1水质检测指标

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种原位底质改良剂，其特征在于，包括多孔质容器，所述的多孔质容器内设有空腔，空腔内填充有污泥改善剂，空腔上设有密封口，所述的密封口用于填装污泥改善剂；所述的多孔质容器表面涂覆生物降解层，所述的生物降解层为多孔结构。

2.根据权利要求1所述的一种原位底质改良剂，其特征在于，所述的多孔质容器的开孔直径为5μm-10μm。

3.根据权利要求2所述的一种原位底质改良剂，其特征在于，所述的多孔质容器为多孔质球形容器或多孔质圆柱形容器，所述的多孔质容器的壁厚为10～20mm。

4.根据权利要求1所述的一种原位底质改良剂，其特征在于，所述的多孔质容器通过黏土和底泥改善材料烧结而成，所述的底泥改善材料为贝壳粉、硝酸钙或氧化钙中的一种。

5.根据权利要求4所述的一种原位底质改良剂，其特征在于，所述的多孔质容器具体是将黏土、底泥改善材料和水按照2-6：(0.5-1.2)：(0.5-1.2)比例混合后，在800-1200℃进行烧结。

6.根据权利要求1所述的一种原位底质改良剂，其特征在于，所述的生物降解层的厚度为3～5mm，孔径为1μm-5μm，所述的生物降解层为甲壳素、聚氨基酸、骨胶或明胶中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种原位底质改良剂，其特征在于，所述的污泥改善剂为底泥改善填料、消毒菌种和植物种子，所述的底泥改善填料为氧化铁、硅酸盐、镁盐、硅藻土、膦酸、石膏中的一种或几种混合。

8.根据权利要求7所述的一种原位底质改良剂，其特征在于，所述的消毒菌种为蛭弧菌和粪链球菌，所述的消毒菌种在污泥改善剂中的质量占比为3％-10％。

9.根据权利要求7所述的一种原位底质改良剂，其特征在于，所述的植物为沉水植物，为矮生苦草、轮叶黑藻、金鱼藻的一种或几种；所述的植物种子在污泥改善剂中的质量占比为3％-5％。

10.根据权利要求1所述的一种原位底质改良剂，其特征在于，所述的密封口通过有机玻璃板进行封口。

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