CN108101303A

CN108101303A - 一种湖滩湿地堆积蓝藻及悬浮物无害化处理的方法

Info

Publication number: CN108101303A
Application number: CN201711395520.7A
Authority: CN
Inventors: 古小治; 刘成; 陈开宁; 黄蔚
Original assignee: Nanjing Institute of Geography and Limnology of CAS
Current assignee: Nanjing Institute of Geography and Limnology of CAS
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2018-06-01
Also published as: US20190194044A1; US10494278B2

Abstract

本发明公开一种湖滩湿地堆积蓝藻及悬浮物无害化处理的方法，首先向待处理水体加入絮凝剂，使得水体表层堆积蓝藻絮凝，并将形成的蓝藻絮凝体沉降至沉积物表层；然后加入絮体稳定化剂，对蓝藻絮凝体进行堆积压实和表层絮体稳定化处理；最后对底层水体进行复氧处理。本发明的方法可实现堆积蓝藻低成本、高效、生态安全絮凝，并实现对絮凝后蓝藻分解有毒物质的管控，为富营养化湖泊过剩堆积的蓝藻处置提供一个新的治理思路。

Description

一种湖滩湿地堆积蓝藻及悬浮物无害化处理的方法

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及一种湖滩湿地蓝藻无害化处置的治理方法，特别是涉及一种湖滨湿地芦苇及香蒲等大型挺水植物群落组成的湿地蓝藻堆积无害化处理的方法。

背景技术

蓝藻是一类进化历史悠久、革兰氏阴性、无鞭毛、含叶绿素、不形成叶绿体、能进行产氧性光合作用的原核生物。随着中国经济的快速发展，中国的水体富营养化急剧增加。近年来，太湖、巢湖、滇池的蓝藻水华大面积爆发，其中，太湖大面积旳蓝藻水华爆发导致无锡数百数千人的饮水安全受到影响。

目前，国内外对蓝藻治理方面的研究较多，但对打榜蓝藻的处理处置的研究相对滞后，近几年该问题已经引起了各方的重视，各种蓝藻资源化无害化技术也应运而生。目前，蓝藻资源化无害化技术主要有厌氧发酵做沼气、燃烧发电、有用物质如蛋白物质提取、直接做饲料和好氧堆肥，但均存在蓝藻从水体移除然后在进行资源化利用耗费大量人力、物力及财力。

湖滨带湿地堆积藻浆漂浮物的组成成分复杂，包含藻类、水体有及悬浮物、水体悬浮土壤颗粒及有机碎屑等。它们混杂在湿地植物群丛中，在夏季高温及水流动性差条件下极易形成厌氧腐烂，产生大量恶臭物质水质在短期内急剧恶化形成严重的水体污染。底泥作为湖泊生态***中重要的组成部分，其不仅仅为水生植物与底栖生物提供重要的生存场所，同时其也是污染物重要的蓄积地。蓝藻作为水体碳氮磷等生源要素迁移主要载体之一，其中含有大量可被水生植物再利用的营养盐，其中关键环节是蓝藻作为营养物质再利用过程中气有毒有害物质释放过程的调控，利用水生植物生态处理方法是一种高效且可持续发展的方向，其减少蓝藻厌氧腐烂过程中恶臭物质的释放具有低成本和资源循环利用的特点，可为我国富营养化湖泊过剩堆积的蓝藻处置提供一个新的治理思路。

发明内容

本发明旨在提供一种湿地堆积蓝藻无害化处置的生态修复方法。所述的方法可用于城市河口或湖湾地区湿地植物群丛中的捕获和富集的大量堆积蓝藻，利用本发明可在一定程度上缓解夏秋季节湿地堆积蓝藻腐烂引发水体恶臭及水生生物大量死亡的严重水生态问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种湖滩湿地堆积蓝藻无害化处理的方法，包括以下步骤：

步骤1、向待处理水体加入絮凝剂，使得水体表层堆积蓝藻絮凝，并将形成的蓝藻絮凝体沉降至沉积物表层；

其中，所述絮凝剂为改性淀粉溶液和沙子悬浊液的混合物；采用改性淀粉可作为絮凝剂，并提供后期蓝藻发酵所需要碳源，此外淀粉比现在大部分絮凝剂价格低、且是天然物质，不存在生物毒性。

步骤2、加入絮体稳定化剂，对蓝藻絮凝体进行堆积压实和表层絮体稳定化处理；利用絮体稳定化剂对沉降至沉积物-水界面的蓝藻絮体进行絮状体堆积压实和表层絮体稳定化处理；

步骤3、对底层水体进行复氧处理。

本发明的方法，所述步骤1中，改性淀粉的改性剂选用二甲基二烯丙基氯化铵或3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵；优选采用二甲基二烯丙基氯化铵为改性剂。

本发明的方法，所述改性淀粉的改性剂取代度为0.25~0.60。

本发明的方法，所述改性淀粉的制作过程具体如下：

步骤1.1、淀粉预处理。首先，称取一定量淀粉，加入适量的蒸馏水和NaOH，然后35℃下搅拌混匀制成30%的淀粉溶液。

步骤1.2、阳离子醚化剂与淀粉超声耦合反应。在淀粉醚化前先加入一定量的异丙醇，充分搅拌混匀后，然后在淀粉溶液中加入改性剂，在25 kHz, 650W功率下超声波作用一定时间，制成阳离子型淀粉。

步骤1.3、干燥、纯化及定型，获得高纯度阳离子淀粉。取出上述制得的阳离子淀粉，然后用无水乙醇反复清洗，去除多余未反应的改性剂及异丙醇。过滤后淀粉糊状物并在N₂条件下吹脱3h，之后在真空下冷冻干燥，最后获得高取代度的改性淀粉。

本发明的方法，所述沙子选用石英砂；石英砂中剔除其中的植物残体及贝壳等，石英砂的粒径范围为20~200目，所含杂质中黏土含量小于1%。

本发明的方法，所述絮凝剂配制方法为，将改性淀粉溶液和石英砂悬浊液混合，获取所述絮凝剂；所述改性淀粉溶液向水体添加使终浓度为0.5~6g/L。本发明的絮凝剂中改性淀粉作为絮凝成分，石英砂用于加速沉淀；将改性淀粉储备液和石英砂的母液配置好后与一定比例水混合，混合后一起喷洒进入水体。

本发明的方法，所述步骤2中，絮体稳定化剂选用生石灰；固体颗粒粒径范围0.01~5mm，杂质成分含量低于5%。优选的，将生石灰制备成1~10g/L的悬浊液，以水下播撒的方式进行絮体稳定化剂添加；生石灰悬浊液喷洒高度高于絮体10~20cm。为减轻水体外源物质的引入的二次污染，添加剂量添在保证足够有效的基础上尽量减量化，其中优化的使用剂量浓度为450~3000mg/L，具体随水体所含悬浮物及藻种类和数量所占比例不同，使用剂量进行必要的调整。

本发明的方法，所述步骤2中，还包括：在絮体稳定化后的蓝藻絮凝体表面喷洒基质化改良剂；所述基质化改良剂为碳、硅藻土及水体岸边土壤的混合物，改良剂中三种物质的质量比为：5~10：1.5~8：10~16。优选的，其中硅藻土使用材料的粒径范围为0.01mm~2mm，硅藻土SiO₂含量通常大于90%。为进一步削减和根除蓝藻腐烂过程有毒有害物质释放量，对絮凝絮体稳定化后的藻类絮体表面喷洒一定浓度的基质化改良剂。

进一步的，所述改良剂使用方式为先添加硅藻土和碳，后添加岸边土壤；岸边土壤以湿地附近疏浚底泥或者岸边裸露滩地土壤为主，岸边土壤在水体中的添加剂量为最终达到10~200g/L。

进一步的，所述基质化改良剂中的碳选用生物碳，所述生物碳由难分解湿地植物茎叶和易分解湿地植物茎叶组成；所述难分解湿地植物茎叶选自芦苇、香蒲和稻草秸秆中的一种或多种；所述易分解湿地植物茎叶选自苦草、马来眼子菜、荇菜中的一种或多种；所述难分解湿地植物茎叶和易分解湿地植物茎叶混合质量比例为2~5：0.2~1.5；两者混合比例依据植物茎叶组成和挺水植物与沉水植物使用比例以及各自茎叶添加比例不同进行调整，添加方式采用少量多次的添加形式以确保与底泥均匀混合。

本发明的方法，所述步骤3中，复氧处理方式为：种植泌氧水生植物对进行水体复氧和/或在水体添加过碳酸钠溶液；所述泌氧水生植物为浮叶植物，包括绿狐尾藻、荇菜和铜钱草。复氧的主要目的是为调控藻类基质化过程中厌氧腐烂过程中甲基硫化物等恶臭物质的释放。

泌氧植物优选绿狐尾藻和荇菜。具体处置方法在湿地堆积蓝藻区的配置方式为藻类絮凝基质化预处理后，在表层水体中铺设盖度为10~35%绿狐尾藻+10~25%的荇菜。绿狐尾藻以植物茎叶繁殖体直接播撒的方式进行种植，荇菜以荇菜地下茎叶繁殖体进行种植，种植过程中两种高效复氧的植物以群丛方式种植，群丛盖度直径控制在1~5m范围。种植密度为狐尾藻5~8株/m²，荇菜以3~5株/m²的种植密度在湖滨带恢复植被，最终形成植被覆盖度45~60%以上大型挺水-浮叶植物群落。

过碳酸钠复氧方式为制备一定量的母液储备液，储备液的浓度控制在0.5~150g/L。最终水体的添加剂量为50~2500mg/L，过碳酸钠纯物质含量90%，添加方式为向底层藻絮体和表层沉积物以多点高压的注射方式添加。具体依据注射浓度表层絮凝藻类的数量及性质相应调整。

本发明的技术进步性及有益效果：

（1）本发明涉及湖滨带湿地堆积藻浆漂浮物的组成成分复杂，包含藻类、水体有及悬浮物、水体悬浮土壤颗粒及有机碎屑等。它们混杂在湿地植物群丛中，在夏季高温及水流动性差条件下极易形成厌氧腐烂，产生大量恶臭物质水质在短期内急剧恶化形成严重的水体污染。本发明提供了湖滨湿地堆积藻浆的无害化处置成套技术，克服了水体污浊、厌氧和高有机污染负荷等关键技术难点，并成功实现水体生态修复，达到长效治理目的。

（2）沉积物预处理技术所涉及的技术环节如表层藻浆絮凝、絮凝沉降藻浆的絮体稳定化等采用原位处理的方法，不占用新的土地空间、不涉及沉积物及藻浆搬运、存储等环节，不会造成水体的二次环境污染。处置周期较短、见效相对较快，经预处理后可马上实现藻浆原位无害化处置，并可在当年实现对水体污染的长效生物永续复氧除臭技术环节的综合修复的目标。

（3）本发明涉及的修复材料如石英砂、熟石灰、黏土矿物等均为生态友好型材料，且价格低廉，材料来源广，适宜在河道治理的生态工程实践中应用推广。采用的植物复氧材料主要为湖泊土著植物物种，不存在引进新物种而形成新的物种入侵生态问题。

（4）沉积物表层藻浆絮凝絮体极易发生再悬浮形成水体二次污染，且释放污染物多为具有易氧化和易挥发挥发性硫化物，在技术方案设计中充分考虑利用生态***自身自我调节功能，减少人为干扰频率和强度。技术优越性体现在：创造沉积物高效的自然复氧的条件，通过表层沉积物自然复氧氧化及促进挥发的方式首先剔除沉积物中大部分挥发性硫组分。本发明的首次絮体固定率除率大于80%，满足一般河道沉积物进行生态修复的植物生长需求。再通过添加沉积物改良剂辅助化学钝化、氧化和大型水生植物泌氧、根系吸收等综合处置措施来原位转化和消除残留的硫化物的目的。通过生态***内部组成结构的调整，最终实现湖滨带水生生态***良性循环的目的。

（5）本发明提供的技术方案，针对水体厌氧，采用初期化学复氧+后期水生植物复氧成套技术，成功实现水体高效持续、低碳的循环复氧。可对黑臭底泥硫化物污染进行长效修复。在进行沉积物的预处理后，移除或削减植物生长的主要胁迫因子，通过在硫重度污染的污染层上直接恢复高效复氧植物，利用沉积物改良剂的应急处置和植物修复对硫化物原位转化的长效措施分层控制技术原理，实现对恶臭硫污染沉积物应急处置和长效治理同步实现的目的。

附图说明

图1a是实施例1芦苇湿地堆积蓝藻生态修复工程实施前后水体藻类生物量的动态示意图；

图1b是实施例1工程实施后水体透明度动态示意图；

图1c是实施例1工程实施后水体中挥发性硫化物动态示意图；

图2a是实施例2芦苇湿地堆积蓝藻生态修复工程实施前后水体藻类生物量的动态示意图；

图2b是实施例2工程实施后水体透明度动态示意图；

图2c是实施例2工程实施后水体中挥发性硫化物动态示意图；

图3a是实施例3芦苇湿地堆积蓝藻生态修复工程实施前后水体藻类生物量的动态示意图；

图3b是实施例3工程实施后水体透明度动态示意图；

图3c是实施例3工程实施后水体中挥发性硫化物动态示意图；

图4a是实施例4芦苇湿地堆积蓝藻生态修复工程实施前后水体藻类生物量的动态示意图；

图4b是实施例4工程实施后水体透明度动态示意图；

图4c是实施例4工程实施后水体中挥发性硫化物动态示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图说明对本发明的技术方案进行详细描述。本发明的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。

实施例1

根据本发明，在夏秋季节，太湖贡湖湾芦苇湿地植物群丛中的捕获和富集的大量堆积蓝藻，利用本发明无害化处理方法处理湿地堆积蓝藻腐烂引发水体恶臭及水生生物大量死亡的严重生态问题。

其具体实施方案如下：

1）芦苇湿地堆积蓝藻絮凝及沉降处置。首先采集湿地蓝藻堆积区水样，在室内分析测定水体藻浓度、悬浮物总量、甲基硫嗅味物质的浓度、溶解性有机碳、离子强度、等指标，分析并初步确定湿地堆积蓝藻絮凝需添加取代度为0.25的二甲基二烯丙基氯化铵改性淀粉和20目石英砂的投加剂量。经二甲基二烯丙基氯化铵改性后，获得取代度为0.25改性淀粉。然后配置50g/L的二甲基二烯丙基氯化铵改性淀粉储备母液作为絮凝剂。在湖滨湿地芦苇丛蓝藻堆积区藻浓度在0.03~15mg/L，向湖水中添加二甲基二烯丙基氯化铵改性淀粉储备母液使得终浓度为5g/L，在絮凝1h后，然后再进一步喷洒50 mg/L石英砂悬浊液加速沉降絮体至水底表层沉积物上。

2）沉降蓝藻的原位基质化预处理。在沉降藻浆絮体上采用水下喷洒方式添加8g/L生石灰悬浊液，具体投加量按照藻浆与絮体稳定化剂30:1的比例，具体水体投加剂量约为1.45g/L。生石灰悬浊液喷洒高度高于絮体10~20cm，絮体稳定化6h。在固定后的藻絮体上添加藻浆基质无害化处置改良剂。其改良剂为硅藻土，生物碳和岸边土壤混合物，添加浓度为6g/L的硅藻土和10g/L岸边土壤。其中硅藻土和岸边土壤以水下喷洒悬浊液的方式进行施工，添加物种的粒径范围为40~60目。生物碳选用难分解的芦苇和易分解的荇菜、马来眼子菜的茎叶的粉碎物按照2:1.5混合物，工程实施按照1.5 g/L的剂量添加。改良剂添加方式为先添加硅藻土和岸边土壤，待其大部分沉降后再添加生物碳。经过此步骤，水体的藻类絮体和悬浮物均被固定在水底边界层。水体的透明度显著提高，水体厌氧状况显著逆转。

3）堆积蓝藻基质化过程深度优化处置。经过步骤2预处理后，对水体利用高效复氧水生植物进行生物复氧处置。具体为：在藻体絮凝后水体生境显著改善的15天内，种植浮叶植物荇菜和漂浮植物绿狐尾藻。具体种植方式为在湿地堆积蓝藻区荇菜以4株/m²和绿狐尾藻以8株/m²的种植密度在水面种植，最终在水面形成盖度为25%绿狐尾藻与15%的荇菜群落。

如图1a~c所示，在上述生态工程完成后，对水体藻类及水体水质进行连续监测。发现导致水体恶臭挥发性硫化物下降明显，水体堆积的藻类和有机悬浮颗粒物等总量显著下降，水体溶解氧显著提高。工程实施后三个月内水体藻类去除率（酸挥发性硫化物）较对照区下降76~88%，平均为84%；工程实施后三天内水体透明度由不足10cm提升到45cm，三个月后持续稳定在55~60cm高透明范围内。水体恶臭类挥发性硫化物显著下降，二甲基二硫醚(DMDS)，二甲基三硫醚 (DMTS)、甲硫醇 (MTL)的平均去除率分别为91%，82%和73%。芦苇根系生物量和株高较对照提高25%和32%。水体恶臭基本消除，水质污浊和恶臭的外观明显改观，水质明显持续提升，水生态功能初步改善。

实施例2

根据本发明，在夏秋季节，太湖贡湖湾芦苇生长旺盛的湿地植物群丛中的捕获和富集的大量堆积蓝藻，利用本发明无害化处理方法处理湿地堆积蓝藻腐烂引发水体恶臭的严重水环境问题。

其具体实施方案如下：

1）芦苇湿地堆积蓝藻絮凝及沉降处置。首先采集湿地蓝藻堆积区水样，在室内分析测定水体藻浓度、悬浮物总量、甲基硫嗅味物质的浓度、溶解性有机碳、离子强度、等指标，分析并初步确定湿地堆积蓝藻絮凝需添加取代度为0.60的二甲基二烯丙基氯化铵改性淀粉和200目石英砂的投加剂量。经二甲基二烯丙基氯化铵改性后，获取取代度为0.60的改性淀粉，然后配置50g/L的二甲基二烯丙基氯化铵改性淀粉储备母液在湖滨湿地芦苇丛蓝藻堆积区藻浓度在0.1~8.5mg/L，向湖水中添加改性淀粉储备母液使得终浓度为0.5g/L，在絮凝1h后，然后再进一步喷洒80 mg/L石英砂悬浊液加速沉降絮体至水底表层沉积物上。

2）沉降蓝藻的原位基质化预处理。在沉降藻浆絮体上采用水下喷洒方式添加1g/L生石灰悬浊液，具体投加量按照藻浆与絮体稳定化剂25:1的比例，具体水体投机剂量约为1.25g/L。生石灰悬浊液喷洒高度高于絮体10~20cm，絮体稳定化6h。在固定后的藻絮体上添加藻浆基质无害化处置改良剂。其改良剂为硅藻土，生物碳和岸边土壤混合物，添加浓度为5g/L的硅藻土和15g/L岸边土壤。其中硅藻土和岸边土壤的以水下喷洒悬浊液的方式进行施工，添加物种的粒径范围为40~60目。生物碳选用难分解的芦苇、香蒲茎叶、稻草秸秆和易分解的荇菜的茎叶的粉碎物按照5: 0.2的比例混合，按照2.5g/m²的剂量添加。经过此步骤，水体的藻类絮体和悬浮物均被固定在水底边界层。水体的透明度显著提高，水体厌氧状况显著逆转。

3）堆积蓝藻基质化过程深度优化处置。首先在絮体稳定化藻浆絮体沉积层添加方式为向底层藻絮体和表层沉积物以多点高压的注射方式添加过碳酸钠的溶液，溶液在水体添加浓度为2500mg/L。在沉降絮体进行预处理后，对水体进行生物复氧处置。具体在絮凝后的藻体进行水生植物群落恢复。在藻体絮凝后水体生境显著改善的15天内，种植浮叶植物荇菜和漂浮植物绿狐尾藻。具体种植方式为在湿地堆积蓝藻区荇菜以5株/m²和绿狐尾藻以6株/m²的种植密度在水面种植，最终在水面形成盖度为25%绿狐尾藻与15%的荇菜群落。

如图2a~c所示，在上述生态工程完成后，对水体藻类及水体水质进行连续监测。发现导致水体恶臭挥发性硫化物下降明显，水体堆积的藻类和有机悬浮颗粒物等总量显著下降，水体溶解氧显著提高。工程实施后三个月内水体藻类去除率（酸挥发性硫化物）较对照区下降75~83%，平均为80%；工程实施后三天内水体透明度由15cm提升到50cm，三个月后持续稳定在60~65cm高透明范围内。水体恶臭类挥发性硫化物显著下降，二甲基二硫醚(DMDS)，二甲基三硫醚 (DMTS)、甲硫醇 (MTL)的平均去除率分别为95%，92%和75%。芦苇根系生物量和株高较对照提高35%和28%。水体恶臭基本消除，水质污浊和恶臭的明显改观，水质明显持续提升，水生态功能初步改善。

实施例3

根据本发明，在夏秋季节，巢湖派河河口湖滨带芦苇生长旺盛的湿地植物群丛中的捕获和富集的大量堆积蓝藻，利用本发明无害化处理方法处理湿地堆积蓝藻以及由此腐烂引发水体恶臭的严重水环境问题。

其具体实施方案如下：

1）芦苇湿地堆积蓝藻絮凝及沉降处置。首先采集湿地蓝藻堆积区水样，在室内分析测定水体藻浓度、悬浮物总量、甲基硫嗅味物质的浓度、溶解性有机碳、离子强度、等指标，分析并初步确定湿地堆积蓝藻絮凝需添加取代度为0.45的二甲基二烯丙基氯化铵改性淀粉和80目石英砂的投加剂量。经二甲基二烯丙基氯化铵改性后，获取取代度为0.45的改性淀粉，然后配置80g/L的二甲基二烯丙基氯化铵改性淀粉储备母液。在湖滨湿地芦苇丛蓝藻堆积区藻浓度在0.5~35mg/L，向湖水中添加改性淀粉使得终浓度为2g/L，在絮凝1h后，然后再进一步喷洒150 mg/L石英砂悬浊液加速沉降絮体至水底表层沉积物上。

2）沉降蓝藻的原位基质化预处理。在沉降藻浆絮体上采用水下喷洒方式添加10g/L生石灰悬浊液，具体投加量按照藻浆与絮体稳定化剂25:1的比例，具体水体投机剂量约为1.65g/L。生石灰悬浊液喷洒高度高于絮体10~20cm，絮体稳定化6h。在固定后的藻絮体上添加藻浆基质无害化处置改良剂。其改良剂为硅藻土，稻草秸秆与苦草叶的粉碎物和岸边土壤混合物，添加浓度为10g/L的硅藻土和16g/L岸边土壤。其中硅藻土和岸边土壤的以水下喷洒悬浊液的方式进行施工，添加物种的粒径范围为40~60目。稻草秸秆与苦草叶的粉碎物以质量比为3:1的比例混合，然后以8g/m²的剂量添加。经过此步骤，水体的藻类絮体和悬浮物均被固定在水底边界层。水体的透明度显著提高，水体厌氧状况显著逆转。

3）堆积蓝藻基质化过程深度优化处置。首先在絮体稳定化藻浆絮体沉积层上方2~5cm以水下播散方式添加过碳酸钠的溶液，溶液最终在水体添加浓度为350mg/L。在表层絮体进行预处理后进行生物复氧处置。具体为对絮凝后的藻体进行水生植物群落恢复。在藻体絮凝后水体生境显著改善的15天内，种植浮叶植物荇菜和漂浮植物绿狐尾藻。具体种植方式为在湿地堆积蓝藻区荇菜以5株/m²和绿狐尾藻以6株/m²的种植密度在水面种植，最终在水面形成盖度为25%绿狐尾藻与15%的荇菜群落。

如图3a~c，在上述生态工程完成后，对水体藻类及水体水质进行连续监测。发现导致水体恶臭挥发性硫化物下降明显，水体堆积的藻类和有机悬浮颗粒物等总量显著下降，水体溶解氧显著提高。工程实施后三个月内水体藻类去除率较对照区下降82~91%，平均为86%；工程实施后三天内水体透明度由15cm提升到55cm，三个月内持续稳定在50~55cm高透明范围内。水体恶臭类挥发性硫化物显著下降，二甲基二硫醚 (DMDS)，二甲基三硫醚(DMTS)、甲硫醇 (MTL)的平均去除率分别为84%，80%和83%。芦苇根系生物量和株高较对照提高35%和22%。水体恶臭基本消除，水质污浊和恶臭的明显改观，水质明显好转，水生态功能改善明显。

实施例4

根据本发明，在夏秋季节，巢湖南淝河河口湖滨带芦苇生长旺盛的湿地植物群丛中的捕获和富集的大量堆积蓝藻，利用本发明无害化处理方法处理湿地堆积蓝藻以及由此腐烂引发水体恶臭的严重水环境问题。

其具体实施方案如下：

1）芦苇湿地堆积蓝藻絮凝及沉降处置。首先采集湿地蓝藻堆积区水样，在室内分析测定水体藻浓度、悬浮物总量、甲基硫嗅味物质的浓度、溶解性有机碳、离子强度、等指标，分析并初步确定湿地堆积蓝藻絮凝需添加取代度为0.60的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵改性淀粉和80目石英砂的投加剂量。然后配置150g/L的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵改性淀粉储备母液。在湖滨湿地芦苇丛蓝藻堆积区藻浓度在0.5~35mg/L，向湖水中添加3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵使得终浓度为4g/L，在絮凝1h后，然后再进一步喷洒150 mg/L石英砂悬浊液加速沉降絮体至水底表层沉积物上。

2）沉降蓝藻的原位基质化预处理。在沉降藻浆絮体上采用水下喷洒方式添加10g/L生石灰悬浊液，具体投加量按照藻浆与絮体稳定化剂25:1的比例，具体水体投机剂量约为1.65g/L。生石灰悬浊液喷洒高度高于絮体10~20cm，絮体稳定化6h。在固定后的藻絮体上添加藻浆基质无害化处置改良剂。其改良剂为硅藻土，稻草秸秆与苦草叶的粉碎物和岸边土壤混合物，添加浓度为10g/L的硅藻土和16g/L岸边土壤。其中硅藻土和岸边土壤的以水下喷洒悬浊液的方式进行施工，添加物种的粒径范围为40~60目。稻草秸秆与苦草叶的粉碎物以质量比为3:1的比例混合，然后以2g/L的剂量添加。经过此步骤，水体的藻类絮体和悬浮物均被固定在水底边界层。水体的透明度显著提高，水体厌氧状况显著逆转。

3）堆积蓝藻基质化过程深度优化处置。首先在絮体稳定化藻浆絮体沉积层上方2~5cm以水下播散方式添加过碳酸钠的溶液，溶液最终在水体添加浓度为500mg/L。在表层絮体进行预处理后进行生物复氧处置。具体为对絮凝后的藻体进行水生植物群落恢复。在藻体絮凝后水体生境显著改善的20天内，种植浮叶植物荇菜和漂浮植物绿狐尾藻。具体种植方式为在湿地堆积蓝藻区荇菜以8株/m²和绿狐尾藻以5株/m²的种植密度在水面种植，最终在水面形成盖度为25%绿狐尾藻与15%的荇菜群落。

如图4a~c，在上述生态工程完成后，对水体藻类及水体水质进行连续监测。发现导致水体恶臭挥发性硫化物下降明显，水体堆积的藻类和有机悬浮颗粒物等总量显著下降，水体溶解氧显著提高。工程实施后三个月内水体藻类去除率较对照区下降88~97%，平均为93%；工程实施后三天内水体透明度由15cm提升到60cm，三个月内持续稳定在50~70cm高透明范围内。水体恶臭类挥发性硫化物显著下降，二甲基二硫醚 (DMDS)，二甲基三硫醚(DMTS)、甲硫醇 (MTL)的平均去除率分别为94%，90%和91%。芦苇根系生物量和株高较对照提高45%和35%。水体恶臭基本消除，水质污浊和恶臭的明显改观，水质明显好转，水体清澈，水生态功能改善明显。

Claims

1.一种湖滩湿地堆积蓝藻无害化处理的方法，其特征在于，包括如下步骤：

其中，所述絮凝剂为改性淀粉溶液和沙子悬浊液的混合物；

步骤2、加入絮体稳定化剂，对蓝藻絮凝体进行堆积压实和表层絮体稳定化处理；

步骤3、对底层水体进行复氧处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中，改性淀粉的改性剂选用二甲基二烯丙基氯化铵或3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵；所述改性淀粉的改性剂取代度为0.25~0.60；改性剂优选二甲基二烯丙基氯化铵。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性淀粉制作过程如下：

步骤1.1、称取淀粉，加入蒸馏水和NaOH，35℃下搅拌混匀制成30%的淀粉溶液；

步骤1.2、在淀粉醚化前先加入异丙醇，充分搅拌混匀后，在淀粉溶液中加入改性剂，超声波作用下制成阳离子型淀粉；

步骤1.3、取出上述制得的阳离子型淀粉，用无水乙醇清洗，去除多余未反应的改性剂及异丙醇；过滤后淀粉糊状物在N₂条件下吹脱，之后在真空下冷冻干燥，获取改性淀粉。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤1中，沙子选用石英砂；石英砂的粒径范围为20~200目，所含杂质中黏土含量小于1%。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤1中，絮凝剂配制方法为，将改性淀粉溶液和石英砂悬浊液混合，获取所述絮凝剂；所述改性淀粉溶液向水体添加使终浓度为0.5~6g/L。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，絮体稳定化剂选用生石灰；固体颗粒粒径范围0.01~ 5mm，杂质成分含量低于5%；将生石灰制备成1~10g/L的悬浊液，以水下播撒的方式进行絮体稳定化剂添加；生石灰悬浊液喷洒高度高于絮体10~20cm。

7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，还包括：在絮体稳定化后的蓝藻絮凝体表面喷洒基质化改良剂；所述基质化改良剂为硅藻土、碳及水体岸边土壤的混合物，改良剂中三种物质的质量比为硅藻土：碳：岸边土壤 = 5~10：1.5~8：10~16。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述改良剂使用方式为先添加硅藻土和碳，后添加岸边土壤；岸边土壤以湿地附近疏浚底泥或者岸边裸露滩地土壤为主，岸边土壤在水体中的添加剂量为最终达到10~200g/L。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述碳选用生物碳，所述生物碳由难分解湿地植物茎叶和易分解湿地植物茎叶组成；所述难分解湿地植物茎叶选自芦苇、香蒲和稻草秸秆中的一种或多种；所述易分解湿地植物茎叶选自苦草、马来眼子菜、荇菜中的一种或多种；所述难分解湿地植物茎叶和易分解湿地植物茎叶混合质量比例为2~5：0.2~1.5；添加方式采用少量多次的添加形式。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，复氧处理方式为：种植泌氧水生植物对进行水体复氧和/或在水体添加过碳酸钠溶液；所述泌氧水生植物为浮叶植物，包括绿狐尾藻、荇菜和铜钱草；优选绿狐尾藻和荇菜；所述过碳酸钠溶液的添加方式为，向底层蓝藻絮凝体和表层沉积物以多点高压的注射方式添加。