一種用于同步控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及底泥污染控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于同步控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的方法。本發(fā)明提供了一種用于同步控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的方法，包括以下步驟：S1、制備負(fù)載所需的鐵泥；S2、將鐵泥負(fù)載到沸石上；S3、將負(fù)載有鐵泥的沸石投加覆蓋于底泥上部。本發(fā)明的有益效果是：投入費(fèi)用低、易于操作、處理效果好。
【專利說(shuō)明】—種用于同步控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及底泥污染控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于同步控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]底泥是自然水域的重要組成部分。由于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和市政污水向收納水體排放，水體中的底泥不斷地從污染水體中接納污染物，成為污染物的積蓄庫(kù)，從而造成河湖底泥嚴(yán)重污染。當(dāng)河湖污染底泥受到擾動(dòng)，如水動(dòng)力狀況突變、船只航行作業(yè)、風(fēng)力擾動(dòng)等，其中的污染物會(huì)重新釋放到水體，造成二次污染。如果河湖底泥中污染物的釋放不能得到有效控制，由其導(dǎo)致的內(nèi)源性污染會(huì)成為水體污染的主要來(lái)源，即使外源污染物排入量得到有效削減，河湖水環(huán)境治理也將難以取得良好效果。因此，對(duì)河湖污染底泥中污染物釋放進(jìn)行有效控制，是河湖水環(huán)境治理的重要組成部分。
[0003]當(dāng)前，我國(guó)河湖水環(huán)境面對(duì)的主要問(wèn)題是湖泊富營(yíng)養(yǎng)化和河流黑臭。導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因是水體中氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過(guò)多。而導(dǎo)致黑臭的主要原因是黑色的金屬硫化物等懸移質(zhì)上浮和氨氮、硫化氫、還原性有機(jī)硫化物等致臭物質(zhì)釋放。而污染底泥是氮磷和致臭物質(zhì)釋放的重要貢獻(xiàn)源。針對(duì)污染底泥中氮磷和致臭物質(zhì)釋放的控制技術(shù)可以分為原位控制方法和異位處理方法。鑒于異位處理方法容易引起擾動(dòng)、工程量大、成本高，而原位控制方法對(duì)環(huán)境影響小、易于操作且有較好處理效果，原位原位控制方法得到越來(lái)越多的關(guān)注。現(xiàn)有原位控制方法包括:原位覆蓋、原位化學(xué)/生物修復(fù)、原位固化、底泥氧化鈍化等，其中，底泥原位覆蓋技方法的由于技術(shù)復(fù)雜性最低、引起的擾動(dòng)小、見效快且具有較好處理效果，因而應(yīng)用最為廣泛。覆蓋材料是底泥原位覆蓋技術(shù)的核心，其選取和制作雖已有研究，但目前使用單種覆蓋材料基本只能控制單一或者少數(shù)幾種污染物，而可同步控制底泥中氮磷和致臭物質(zhì)釋放的覆蓋材料未見報(bào)道。學(xué)術(shù)研究中少量關(guān)于多污染物控制的覆蓋材料嘗試也因其制作原料價(jià)格昂貴，制作工藝復(fù)雜，所用原料對(duì)環(huán)境有一定影響而不適應(yīng)大規(guī)模使用。因此，開發(fā)一種原料廉價(jià)易得、操作方便、可同步控制底泥中氮磷和致臭物質(zhì)釋放的覆蓋材料對(duì)應(yīng)對(duì)河湖水環(huán)境中富營(yíng)養(yǎng)化和黑臭問(wèn)題具有重要的工程意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于同步控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的方法。
[0005]本發(fā)明提供了一種用于同步控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的方法，包括以下步驟:
51、制備負(fù)載所需的鐵泥；
52、將鐵泥負(fù)載到沸石上；
53、將負(fù)載有鐵泥的沸石投加覆蓋于底泥上部。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟SI包括以下子步驟: 5101、將氫氧化鈉和六水氯化鐵溶于水后混合，攪拌后生成鐵氫氧化物沉淀；
5102、將鐵氫氧化物沉淀以去離子水沖洗后進(jìn)行烘烤，制得鐵泥
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟SlOl為:將質(zhì)量比1:1?2:1的氫氧化鈉和六水氯化鐵溶于水后混合，攪拌后生成鐵氫氧化物沉淀。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S102為將鐵氫氧化物沉淀以去離子水沖洗后在80?150°C下烘烤18?24小時(shí)，制得含水率為30-60%的鐵泥。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S2包括以下子步驟:
5201、篩選沸石顆粒；
5202、使用酸洗方式清潔沸石顆粒的雜質(zhì)；
5203、將沸石顆粒與步驟SI中制得的鐵泥混合、攪拌，將鐵泥均勻負(fù)載到沸石顆粒表面；
5204、加熱負(fù)載有鐵泥的沸石顆粒。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S201為:將大塊沸石破碎后篩選粒徑在10?30目之間的沸石顆粒。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S203為:將沸石顆粒與步驟SI中制得的鐵泥按質(zhì)量比5:1?10:1混合、攪拌，將鐵泥均勻負(fù)載到沸石顆粒表面。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S204為:將負(fù)載有鐵泥的沸石顆粒于80?150°C下加熱15?25小時(shí)。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S2還包括子步驟:S205、重復(fù)步驟S203及步驟
S204。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S3為:將負(fù)載有鐵泥的沸石按投加量為2?4kg/Hl2投加覆蓋于底泥上部。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:鐵泥對(duì)底泥中以陰離子形式污染物具有結(jié)合能力，可通過(guò)內(nèi)層結(jié)合與水中的磷酸鹽和還原臺(tái)的硫離子形成穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)合形式，從而實(shí)現(xiàn)控制底泥中磷和具有致臭能力的還原性硫化物的釋放；沸石對(duì)以陽(yáng)離子形式污染物具有良好的吸附效能且具有極好的熱穩(wěn)定性和耐酸堿性，可通過(guò)離子交換作用富集從底泥釋放的氨氮，從而實(shí)現(xiàn)控制底泥中氮的釋放，此外，氨類物質(zhì)與還原性硫化物同為底泥中具有致臭能力的物質(zhì)，通過(guò)控制底泥中氨氮的釋放，可以有效控制底泥中氨類致臭物質(zhì)的釋放，減少底泥對(duì)河湖惡臭的貢獻(xiàn)，將鐵泥負(fù)載在沸石上，可以同時(shí)發(fā)揮沸石和鐵泥的作用；通過(guò)沸石和鐵泥的協(xié)同作用，最終可以達(dá)到同步控制底泥底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的目的，具有以下優(yōu)占-
^ \\\.1、投入費(fèi)用低，制作原料均廉價(jià)易得，只需簡(jiǎn)單混合且制備時(shí)間較短；
2、易于操作，制作過(guò)程僅需短時(shí)間反應(yīng)，條件易于控制；由于成品比重可以自由控制，投加時(shí)受河流水力條件影響小，僅需覆蓋河底即可；
3、處理效果好，成品不但對(duì)污染底泥中污染物釋放有較好的抑制/控制效果同時(shí)對(duì)氣體、上覆水和底泥環(huán)境也有較好的修復(fù)效果，沸石和鐵泥各自發(fā)揮了其優(yōu)點(diǎn)，從而明顯降低了污染底泥中污染物的釋放速率，抑制硫化氫的產(chǎn)生，降低了上覆水二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]鑒于目前常規(guī)底泥覆蓋材料有待完善以及存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠同步控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的、處理效率高、效果穩(wěn)定、工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、費(fèi)用省的底泥覆蓋材料制備和使用方法。
[0017]一種用于同步控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的方法，包括以下步驟:
51、制備負(fù)載所需的鐵泥；
制備負(fù)載所需鐵氧化合物為主的鐵泥，采用將質(zhì)量比1:1?2:1的氫氧化鈉和六水氯化鐵溶于水后混合，攪拌后生成鐵氫氧化物沉淀，將所得沉淀以去離子水沖洗多遍后，在80?150°C下烘烤18?24小時(shí)，制得含水率為30-60%的鐵泥。
[0018]鐵氧化合物及其水解產(chǎn)物對(duì)底泥中以陰離子形式污染物具有結(jié)合能力，可通過(guò)內(nèi)層結(jié)合與水中的磷酸鹽和還原臺(tái)的硫離子形成穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)合形式，從而實(shí)現(xiàn)控制底泥中磷和具有致臭能力的還原性硫化物的釋放。
[0019]其原理如下:
FeCl3+3Na0H — Fe(OH)3 丨 +3NaCl
FeOH+H+ o FeOH2+
Fe3+ + PO廣—FePO4 I 3Fe3+ + 2P0廣—Fe3 (PO4) 2 I Fe2+ + S2 FeS I
此外，鐵泥中富含的三價(jià)鐵離子(Fe3+)因其具有氧化性(Fe37Fe2+的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位為0.77 V)，可將從污染底泥中釋放的有機(jī)硫化物等酸可揮發(fā)性硫化物(acidic volatilesulfide, AVS)氧化成單質(zhì)硫或硫酸根。從而控制底泥中硫化物類致臭物質(zhì)的釋放，減少底泥對(duì)河湖惡臭的貢獻(xiàn)。
[0020]其原理如下:
2Fe3+ + S2 2Fe2+ + S
52、將鐵泥負(fù)載到沸石上；
沸石負(fù)載鐵泥。將大塊沸石破碎后篩選粒徑在10?30目之間的沸石顆粒。使用酸洗方式清潔沸石顆粒的雜質(zhì)。之后將沸石與第一步中制得的鐵泥按質(zhì)量比5:1?10:1混合、攪拌，時(shí)鐵泥均勻負(fù)載到天然沸石表面。之后于80?150°C下加熱15?25小時(shí)。重復(fù)鐵泥攪拌和高溫加熱操作2?4次可以增加負(fù)載鐵量。此時(shí)，用于同時(shí)控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的底泥原位覆蓋材料制備完成。
[0021]沸石對(duì)以陽(yáng)離子形式污染物具有良好的吸附效能且具有極好的熱穩(wěn)定性和耐酸堿性，可通過(guò)離子交換作用富集從底泥釋放的氨氮，從而實(shí)現(xiàn)控制底泥中氮的釋放。此外，氨類物質(zhì)與還原性硫化物同為底泥中具有致臭能力的物質(zhì)。通過(guò)控制底泥中氨氮的釋放，可以有效控制底泥中氨類致臭物質(zhì)的釋放，減少底泥對(duì)河湖惡臭的貢獻(xiàn)。將所第一步制作鐵泥負(fù)載在天然沸石上，可以同時(shí)發(fā)揮沸石和鐵氧化物的作用。
[0022]S3、將負(fù)載有鐵泥的沸石投加覆蓋于底泥上部。
[0023]將所得成品均勻投加覆蓋于底泥上部，投加量為2?4kg/m2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該材料對(duì)底泥釋放的氨氮、磷、硫化物等物質(zhì)和重金屬均具有很好的控制效果。如無(wú)該材料覆蓋，污染底泥釋放的污染物向上覆水轉(zhuǎn)移后，可將原本為無(wú)污染物的去離子水變?yōu)樗|(zhì)劣于地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)(GB 3838-2002)V類標(biāo)準(zhǔn)。使用該材料覆蓋底泥后，上覆水質(zhì)量可達(dá)到II類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。可見通過(guò)該材料中兩種物料的協(xié)同作用，最終可以達(dá)到同步控制底泥底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的目的。
[0024]本發(fā)明提供的一種用于同步控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的方法，具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、投入費(fèi)用低。本新型材料制作原料均廉價(jià)易得，只需簡(jiǎn)單加熱混合且制備時(shí)間較短。
[0025]2、易于操作。制作過(guò)程僅需短時(shí)間反應(yīng)與加熱，條件易于控制；由于成品比重可以自由控制，投加時(shí)受河流水力條件影響小，僅需均勻覆蓋河底即可。
[0026]3、處理效果好。成品不但對(duì)污染底泥中污染物釋放有較好的抑制/控制效果同時(shí)對(duì)氣體、上覆水和底泥環(huán)境也有較好的修復(fù)效果，沸石和鐵氧化物各自發(fā)揮了其優(yōu)點(diǎn)，從而明顯降低了污染底泥中污染物的釋放速率，抑制硫化氫的產(chǎn)生，降低了上覆水二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。
[0027]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于同步控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、制備負(fù)載所需的鐵泥； 52、將鐵泥負(fù)載到沸石上； 53、將負(fù)載有鐵泥的沸石投加覆蓋于底泥上部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于同步控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的方法，其特征在于，步驟SI包括以下子步驟: 5101、將氫氧化鈉和六水氯化鐵溶于水后混合，攪拌后生成鐵氫氧化物沉淀； 5102、將鐵氫氧化物沉淀以去離子水沖洗后進(jìn)行烘烤，制得鐵泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于同步控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的方法，其特征在于，步驟SlOl為:將質(zhì)量比1:1?2:1的氫氧化鈉和六水氯化鐵溶于水后混合，攪拌后生成鐵氫氧化物沉淀。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于同步控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的方法，其特征在于，步驟S102為將鐵氫氧化物沉淀以去離子水沖洗后在80?150°C下烘烤18?24小時(shí)，制得含水率為30-60%的鐵泥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于同步控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的方法，其特征在于，步驟S2包括以下子步驟: 5201、篩選沸石顆粒； 5202、使用酸洗方式清潔沸石顆粒的雜質(zhì)； 5203、將沸石顆粒與步驟SI中制得的鐵泥混合、攪拌，將鐵泥均勻負(fù)載到沸石顆粒表面； 5204、加熱負(fù)載有鐵泥的沸石顆粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于同步控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的方法，其特征在于，步驟S201為:將大塊沸石破碎后篩選粒徑在10?30目之間的沸石顆粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于同步控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的方法，其特征在于，步驟S203為:將沸石顆粒與步驟SI中制得的鐵泥按質(zhì)量比5:1?10:1混合、攪拌，將鐵泥均勻負(fù)載到沸石顆粒表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于同步控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的方法，其特征在于，步驟S204為:將負(fù)載有鐵泥的沸石顆粒于80?150°C下加熱15?25小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于同步控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的方法，其特征在于，步驟S2還包括子步驟:S205、重復(fù)步驟S203及步驟S204。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于同步控制污染底泥氮磷和致臭物質(zhì)釋放的方法，其特征在于，步驟S3為:將負(fù)載有鐵泥的沸石按投加量為2?4kg/m2投加覆蓋于底泥上部。
【文檔編號(hào)】C02F11/00GK104230131SQ201410463000
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】劉彤宙, 趙達(dá), 袁佳佳, 王宏杰, 林魯生 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院