專利名稱：河道污染底泥原位生態(tài)修復方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于受重金屬污染的河道底泥的修復方法，屬于河道底泥修復技術領域。
背景技術：
隨著河道污染水體控制技術的不斷發(fā)展和治理效果的不斷提高，河道重金屬污染底泥的二次污染問題已日益引起人們的重視。河道污染底泥的修復技術主要分為原位處理技術和異位處理技術，相比于底泥異位處理技術對水體環(huán)境影響大、成本高、過程繁瑣的缺點，底泥原位處理技術以其成本低、操作簡單、不易產生二次污染的優(yōu)勢而備受關注。盡管如此，目前的傳統(tǒng)底泥原位處理技術仍然存在很大的缺陷。
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污染底泥的原位處理技術如中國專利文獻CN101786720A公開的《一種河涌污染底泥的治理方法》。《一種河涌污染底泥的治理方法》是向污染河流投入氧化劑，使表層底泥處于氧化態(tài)，使整個河流自凈過程始終處于好氧狀態(tài)，為好氧微生物創(chuàng)造條件，原位進行治理，該技術在投加之處，對好氧微生物生長具有促進作用，有利于微生物對有機物的降解代謝。但對重金屬污染底泥而言，一方面，通過微生物降解難以將重金屬從水體中移除，只能加速底泥重金屬向上覆水體的釋放；另一方面，投加的氧化劑僅在底泥表面發(fā)揮作用，隨時間推移，投加的氧化劑會隨著水流遷移，對底泥的治理效果有限；再者，如果投加氧化劑過量，易對微生物代謝產生抑制作用。。污染底泥的異位處理技術如CN101921090A公開的《一種重金屬污染底泥固化劑及其固化方法》，主要是將疏浚的底泥與重金屬固化劑攪拌混勻進行固化，其固化劑包括水泥和粉煤灰，粉煤灰和水泥的質量比為I : (0.5 11)。該固化劑的固化方法包括以下步驟向重金屬污染底泥中直接添加本發(fā)明的固化劑，固化劑的用量為重金屬污染底泥質量的0. 4 I. 5倍，將添加固化劑后的混合物至少養(yǎng)護3d，完成固化過程。該技術通過化學方法將疏浚底泥中的重金屬固化，固化后的固體廢棄物仍是一種危廢，其后續(xù)處置仍需要花費大量的資金。CN102372406公開的一種《重金屬污染底泥的異位修復方法》，主要由底泥疏挖和輸送、修復區(qū)防滲與排水、底泥改良劑和微生物菌種投加、微生物和植物聯(lián)合修復、廢水處理與植物收割及焚燒處置單元組成；具體步驟是先進行修復區(qū)的選址和防滲處理，再采用工程方法把重金屬污染底泥疏挖并輸送到修復區(qū)，接著進行底泥的排水固結過程，然后投加底泥改良劑和微生物菌種與底泥充分混合并耕種植物，最后收割植物并將其焚燒后，把焚灰運送至危險廢物填埋場填埋或是用于回收重金屬元素。該方法將底泥異位疏浚與植物吸收處理方法相結合，與污染底泥化學處理方法相比，具有處理成本低、環(huán)境友好的優(yōu)點，但由于需要疏浚，其在疏浚過程中易產生污染釋放，影響上覆水水質；另外，對于污染程度較重的底泥，植物難以在底泥中生長，也限制了該方法的應用。目前，公認最佳的河道污染底泥生態(tài)修復技術是通過在在河道底泥內種植沉水植物來治理受污染底泥，一方面可以通過沉水植物自身生長吸收作用處理污染底泥中的重金屬等污染物質，起到凈化水質的作用；另一方面，負載在沉水植物上的大量微生物載體可以高效、快速吸收積累污染底泥中的重金屬，從而達到河道污染底泥的凈化目的。但在河道內種植沉水植物修復受污染底泥的技術目前尚無成熟范例，，但一方面底泥受到不同程度的污染，使其很難滿足沉水植物的生長營養(yǎng)需求，使沉水植物難以存活，另一方面與化學方法、化學方法相比，植物法修復速度較慢，有可能因為底泥污染釋放速度快于植物吸收速度，從而導致上覆水水質變差，因此，該技術在實際河道底泥修復工程中并未得到廣泛推廣。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有的河道污染底泥處理技術存在的問題，提供一種操作簡便、修復效果好、不產生二次污染的河道污染底泥原位生態(tài)修復方法。本發(fā)明的河道污染底泥原位生態(tài)修復方法，是在河道的底泥上鋪設上中下三層植生生態(tài)混凝土
(I)下層為厚度5cm-10cm的不發(fā)泡植生生態(tài)混凝土，其作用是阻隔底泥污染物向上覆 水水體的釋放；混凝土中添加30%-50%重量的鐵鋁氧化物，以便把底泥釋放的重金屬吸納
在這一層。(2)中間層為IOcm厚的發(fā)泡植生生態(tài)混凝土，其作用是為沉水植物生長提供載體，發(fā)泡混凝土層中分布有活性炭顆粒堆，在活性炭顆粒堆中種植沉水植物，沉水植物的種植密度為20叢/m2 — 30叢/m2，植物在生長過程中，從下層中逐漸吸收去除底泥釋放的污染物，通過植物收割方式，將底泥釋放的污染物從水體中徹底移除。(3)上層為2 cm-5 cm厚的發(fā)泡植生生態(tài)混凝土，內部孔徑較小，為以增大植生生態(tài)混凝土內部空隙的比表面積，其作用是避免沉水植物收割后，沉水植物的根部出現(xiàn)污染物釋放，影響上覆水體，該層混凝土中添加30%-50%重量的鐵鋁氧化物，以吸收中間層沉水植物的根部釋放的污染物。為便于鋪設，各層混凝土可以制成磚，相鄰植生生態(tài)混凝土磚之間通過凸臺和凹槽連接牢固，每一塊植生生態(tài)混凝土磚通過嵌釘與下一層固定。本發(fā)明簡單易行，操作方便，利用植生生態(tài)混凝土覆蓋河道底泥，阻止了底泥中的重金屬進入水體，切斷了污染源的污染途徑，不易產生二次污染，并通過發(fā)泡植生生態(tài)混凝土內的活性炭顆粒以及種植在植生生態(tài)混凝土上的沉水植物吸收底泥中的重金屬，增強河道水體的自凈能力，通過定期收割移除沉水植物，使河道污染底泥得到生態(tài)修復，同時沉水植物是微生物良好載體，從源頭上降低了富營養(yǎng)化發(fā)生的可能性。


圖I是本發(fā)明河道污染底泥原位生態(tài)修復方法的原理示意圖。圖2是本發(fā)明中植生生態(tài)混凝土磚的結構示意圖。其中I、上層，2、中間層，3、下層，4、底泥，5、沉水植物，6、活性碳顆粒堆，7、土壤，8、植生生態(tài)混凝土磚，9、凸臺，10、凹槽，11、嵌釘孔。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明的河道污染底泥原位生態(tài)修復方法是在河道內的底泥4上面鋪設上層I、中間層2和下層3三層植生生態(tài)混凝土。(I)下層I為厚度5cm-10cm的不發(fā)泡植生生態(tài)混凝土，其作用是阻隔底泥污染物向上覆水水體的釋放。該層混凝土不發(fā)泡，不呈現(xiàn)棉花糖狀，其內部孔徑較小，避免多孔狀的結構造成無法阻礙污染物向水體遷移。另外，這一層的混凝土中添加30%-50%重量的鐵鋁氧化物，鐵鋁氧化物可以把底泥釋放的重金屬吸納在這一層，然后通過中間層種植的植物逐漸從中吸收掉。(2)中間層2為IOcm厚的發(fā)泡植生生態(tài)混凝土，其作用是為沉水植物5生長提供載體，發(fā)泡混凝土層中分布有活性炭顆粒堆6，每一個活性炭顆粒堆6中種植沉水植物5，沉
水植物5的種植密度為20叢/m2 — 30叢/m2。活性炭顆?？梢哉贾采鷳B(tài)混凝土整體重量的4%-5%。這一層是希望能生長大量的植物根莖，主要由這一層來吸收去除從底泥中釋放出來的污染物，同時這一層的植物根部和底層接觸，可以吸收底層中的重金屬。該層采用呈棉花糖狀的發(fā)泡植生生態(tài)混凝土，其內部存在非常多的單獨或連續(xù)的孔徑較大的空隙。沉水植物可以采用眼子菜科眼子菜屬草本，在種植季節(jié)(眼子菜屬植物的種植是在每年8-10月份)將沉水植物的塊莖放于發(fā)泡混凝土的活性炭顆粒堆內，并在沉水植物的塊莖上覆蓋土壤，土層厚度不大于0. Im,因為塊莖萌發(fā)之初，需要土壤7，沉水植物根部起初在這一層，不直接與底泥4接觸，有利于植物萌發(fā)。沉水植物5成長后，每年定期收割一次，將底泥釋放的污染物逐漸移除。(3)上層為2 cm-5 cm厚的發(fā)泡植生生態(tài)混凝土,米用較小的發(fā)泡孔徑，以增大比表面積，其作用是避免沉水植物收割后，沉水植物的根部出現(xiàn)污染物釋放，影響上覆水體，該層混凝土中添加30%-50%重量的鐵鋁氧化物，以吸收中間層沉水植物的根部釋放的污染物。植物萌發(fā)后，要穿透這一層，其莖葉要伸展在水中生長，根和部分莖留在混凝土磚中。為便于鋪設，可以將混凝土制成如圖2所示的磚，每塊的面積以方便搬運或根據具體情況設定，為防止水流對磚體的沖刷作用，在混凝土磚8相對的兩個側面上設置對稱的凸臺9，在另兩個相對的側面上設置對稱的凹槽10，凸臺9能夠與凹槽10相配合(凸臺9能夠嵌入凹槽10中)，通過相鄰磚體上的凸臺9與凹槽10的鑲嵌，磚體之間可以牢固的連接。在混凝土磚8的四個角上設有嵌釘孔11，對每一塊磚體在其嵌釘孔11中打入嵌釘，以使磚體與下一層在垂直方向固定。河道水深是一個影響混凝土布設的重要因素。最好是在河道的平水或枯水季節(jié)(一般是第一年4月至6月以及9月至次年3月)進行。當河道水深小于2. Om時，可以阻斷受污染底泥河段的上游，使受污染河段干涸，然后直接在河道內進行布設植生生態(tài)混凝土。當河道水深大于等于2. Om時，先將單塊植生生態(tài)混凝土磚通過鑲嵌的方式形成大面積的磚體框架，然后通過利用移動駁船或吊車將磚體框架布設河道中。本發(fā)明具有以下特點
I.沉水植物5可以直接從受重金屬污染的底泥中富集重金屬，為其生長吸收所利用，并定期收割移除水體，達到對河道重金屬污染底泥生態(tài)修復的目的，并從源頭上降低了富營養(yǎng)化發(fā)生的可能性。2.沉水植物5可以通過多種有效的作用機制來增強河道水體的自凈能力，進一步修復凈化河道水體生態(tài)環(huán)境。3.沉水植物5可以增加水體和沉積物的溶解氧含量，一定程度上抑制了沉積物內源營養(yǎng)物質的釋放。5.沉水植物5是微生物良好載體，大量微生物的存在增強了其對污染底泥生態(tài)修復的效果。6.植生生態(tài)混凝土可以阻止底泥種重金屬進入水體，即切斷內污染源的污染途徑，不易產生二次污染。
7.植生生態(tài)混凝土內含有活性炭顆粒，不但可作為沉水植物的萌發(fā)生長載體，而且磚體自身具有吸附去除底泥重金屬的作用。
權利要求
1. 一種河道污染底泥原位生態(tài)修復方法，其特征是，在河道的底泥上鋪設上中下三層植生生態(tài)混凝土 (1)下層為厚度5cm-10cm的不發(fā)泡植生生態(tài)混凝土，其作用是阻隔底泥污染物向上覆水水體的釋放；混凝土中添加30%-50%重量的鐵鋁氧化物，以便把底泥釋放的重金屬吸納在這一層； (2)中間層為IOcm厚的發(fā)泡植生生態(tài)混凝土，其作用是為沉水植物生長提供載體，發(fā)泡混凝土層中分布有活性炭顆粒堆，在活性炭顆粒堆中種植沉水植物，沉水植物的種植密度為20叢/m2 — 30叢/m2，植物在生長過程中，從下層中逐漸吸收去除底泥釋放的污染物，通過植物收割方式，將底泥釋放的污染物從水體中徹底移除； (3)上層為2cm-5 cm厚的發(fā)泡植生生態(tài)混凝土，內部孔徑較小，為以增大植生生態(tài)混凝土內部空隙的比表面積，其作用是避免沉水植物收割后，沉水植物的根部出現(xiàn)污染物釋放，影響上覆水體，該層混凝土中添加30%-50%重量的鐵鋁氧化物，以吸收中間層沉水植物的根部釋放的污染物。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種河道污染底泥原位生態(tài)修復方法，是在河道的底泥上鋪設上中下三層植生生態(tài)混凝土，下層為厚度5cm-10cm的不發(fā)泡植生生態(tài)混凝土，其作用是阻隔底泥污染物向上覆水水體的釋放；混凝土中添加鐵鋁氧化物；中間層為10cm厚的發(fā)泡植生生態(tài)混凝土，其作用是為沉水植物生長提供載體，發(fā)泡混凝土層中分布有活性炭顆粒堆，在活性炭顆粒堆中種植沉水植物；上層為2cm-5cm厚的發(fā)泡植生生態(tài)混凝土，該層混凝土中添加鐵鋁氧化物。本發(fā)明簡單易行，操作方便，利用植生生態(tài)混凝土磚覆蓋河道底泥，阻止了底泥中的重金屬進入水體，切斷了污染源的污染途徑，不易產生二次污染，并通過沉水植物吸收底泥中的重金屬。
文檔編號C02F3/34GK102757129SQ201210273969
公開日2012年10月31日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權日2012年8月3日
發(fā)明者孫翠珍, 張?zhí)煸? 張彥浩, 張志斌, 張文輝, 李錦祥, 武道吉 申請人:山東建筑大學