CN108483835A - 一种污染底泥修复组合物、投放装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污染底泥修复组合物、投放装置和方法，本发明的组合物组分包括碳素纤维草、沸石、锁磷剂、生物炭和清洁沙子；其中各组分的质量含量分别为碳素纤维草5%~20%，沸石5%~35%，锁磷剂10%~35%，生物炭15%~35%，清洁沙子5%~35%。所述装置为可自由移动的投放装置。采用本发明的底泥修复组合物、装置和方法进行水体治理和底泥修复，可有效去除水体和底泥中的氮、磷，吸附底泥重金属、无机污染物和微生物，并提高水体透明度，有效修复水体底泥。并且采用本发明的装置进行组合物投放，可以移动至污染水体（河流、湖泊、水库等）指定的任意地方进行水体治理和底泥修复，装置简易、操作方便且效率高。

Description

一种污染底泥修复组合物、投放装置和方法

技术领域

本发明涉及一种污染底泥修复组合物、投放装置和方法，属于水环境保护领域。

背景技术

水是生命之源、生产之要、生态之基。然而，随着我国经济的高速发展和城镇化的快速推进，环境污染问题日益严重，其中水环境污染尤为突出。由农业面源污染、工业废水和生活污水的直接排放到自然水体中，使河流、湖泊和水库等水体均受到不同程度的污染和破坏，由此造成水体富营养化、重金属污染、水体黑臭等给水生态***的安全、稳定带来了严峻的挑战，进而严重影响了人们生活水平的提高和新时期美丽中国的建设。

底泥作为水环境的重要组成部分，在水体污染研究中具有特殊的重要性。底泥是河流、湖泊等水体水土界面物质发生物理、化学和生物反应的交替带，是物质和能量循环中的重要环节，也是各种营养物质和污染物质的主要容纳场地。底泥是水体生态***的重要组成部分，它与水体富营养化水平和水质安全程度直接关联。底泥重金属成分反映了流域工业生产对湖泊环境的影响，营养盐则是湖泊营养化过程的标志。在点源污染得到有效控制以后，底泥就成为河流湖泊水体污染的重要内源。因此要想整治和保护水体环境，势必离不开对水体底泥综合防治与修复。

污染底泥的处理技术主要包括原位处理技术和异位处理技术两大类。原位处理技术则包括原位覆盖技术和原位钝化技术；当前应用较多的原位覆盖技术主要有覆盖（掩蔽）、固化、氧化、引水稀释、物理淋洗、喷气和电动力学修复等。原位钝化技术用用的钝化剂主要有铝盐、铁盐和钙盐以及一些组合钝化剂。异位处理技术主要包括疏浚技术和疏浚后的底泥处理技术。

原位覆盖技术是利用一些具有较好的阻隔作用的材质覆盖于污染底泥上,将底泥中的污染物与上覆水分隔，大大减少底泥中污染物向水体的释放能力，一般适用于中深水湖泊、海域或河流中底泥污染的控制，在浅水水体尤其是浅水湖泊中不太适宜使用。且覆盖后底泥表层被新的覆盖物所替换，改变了原有的底栖生态环境，同时由于水流和风浪的扰动,或是底栖生物的扰动,削弱覆盖的阻隔效果。

原位钝化技术的核心技术是利用加入对污染物具有钝化作用的人工或自然物质，也就是所谓的钝化剂，经沉淀、吸附等理化作用，降低水体中的磷浓度经沉淀、吸附等理化作用，降低水体中的污染物浓度。钝化剂一般为纯化学药剂或改良后的化学药剂，使用不当易对水体中的生物造成毒害作用，破坏生态***的平衡与稳定性。

底泥疏浚技术是通过水力或机械方法挖除湖泊底泥表层的污染物，再进行输移处理， 减少底泥污染物的释放，增大水体环境容量的目的。但在疏浚过程中排放臭气，对周围环境有不利影响，同时难以清除细颗粒带来的二次污染，随污染底泥会带走底栖生物，对水生态***干扰较大，且会耗费大量的人力和财力。

鉴于江河、湖泊水库水体面积的差异性、地理空间分布的随意性与盆底地形的不规则性，很多受污染的地方人和船或者其他水上交通工具难以到达。同时污染水体每个水域进行布局和治理，需要投入大量的人力、物力和财力，且依靠人工的力量在一个地方无日无夜的监测和分析难以实现。

污染水体和底泥的修复和治理是一个长期的过程，需要有计划、***、科学的统筹实施与安排工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污染底泥修复组合物、投放装置和方法。

本发明的第一目的在于提供一种底泥修复组合物。

本发明的上述技术目的通过如下技术方案实现：

一种污染底泥修复组合物，组分包括碳素纤维草、沸石、锁磷剂、生物炭和清洁沙子；其中各组分的质量含量分别为碳素纤维草5%~20%，沸石5%~35%，锁磷剂10%~35%，生物炭15%~35%，清洁沙子5%~35%。

本发明还提供了上述组合物的制备方法，将所述各组分研磨粉碎后，加入纯净水搅拌均匀，最后加入少量粘结剂粘合而成。

本发明的另一目的在于提供一种污染底泥修复组合物投放装置。

本发明的上述技术目的通过如下技术方案实现：

一种污染底泥修复组合物投放装置，包括第一载体、供能装置、推进装置、第二载体、第一存放仓和搅拌装置；所述供能装置、推进装置、第二载体设置于第一载体上；所述供能装置用于向推进装置供能；所述第二载体为可旋转载体，上设有第一存放仓和搅拌装置，所述第一存放仓内存放污染底泥修复组合物，第一存放仓连接底泥修复组合物投放管道，向水体底部和底泥投放所述底泥修复组合物；所述搅拌装置用于底泥搅拌；所述底泥修复组合物组分包括碳素纤维草、沸石、锁磷剂、生物炭和清洁沙子；其中各组分的质量含量分别为碳素纤维草5%~20%，沸石5%~35%，锁磷剂10%~35%，生物炭15%~35%，清洁沙子5%~35%。

作为本发明的进一步改进，所述装置还包括第二存放仓，所述第二存放仓设置于第二载体上，用于存放沉水植物种子；第二存放仓连接沉水植物种子投放管道，向水体底部和底泥投放沉水植物种子。

可旋转的第二载体可用于改变第一存放仓、第二存放仓和搅拌装置三者的相对位置，满足水体底部不同位置的底泥搅拌以及修复组合物和沉水植物种子的投加需求。

作为本发明的进一步改进，所述供能装置为太阳能板；所述推进装置为若干螺旋桨；优选的，所述螺旋桨上各自设有控制开关。每个螺旋桨上各设有开关控制，可以随意组合控制开关工作，从而使得整个投放装置在水中自由移动；螺旋桨基于太阳能板收集的电能进行推进工作，可充分利用野外型装置的优势，节约能源。所述太阳能板上优选配备蓄电池，防止阴天或者下雨平台不能工作。

作为本发明的进一步改进，所述搅拌装置为不锈钢材质，为伸缩式装置，搅拌装置深入底泥一端呈螺旋形状。搅拌装置长度根据水体和底泥的深度进行伸缩调节，从而使装置工作不受水体和底泥深度的限制。

作为本发明的进一步改进，所述底泥修复组合物投放管道、沉水植物种子投放管道为伸缩式管道。

作为本发明的进一步改进，所述沉水植物种子选自绿狐尾藻、马来眼子菜和苦草中的一种或几种。

本发明的上述装置面积大小和数目，投放仓容量、管道内径等可根据污染水体面积、水体污染严重程度进行布局和设置。

本发明的又一目的在于提供一种基于装置进行污染底泥修复的方法。

本发明的上述技术目的通过如下技术方案实现：

一种污染底泥修复的方法，包括如下步骤：

（1）称取碳素纤维草、沸石、锁磷剂、生物炭和清洁沙子；其中各组分的质量含量分别为碳素纤维草5%~20%，沸石5%~35%，锁磷剂10%~35%，生物炭15%~35%，清洁沙子5%~35%；将所述各组分研磨粉碎后，加入纯净水搅拌均匀，最后加入少量粘结剂粘合，获取污染底泥修复组合物；

（2）将污染底泥修复组合物存放至第一存放仓，供能装置为推进装置供能，推进装置驱动第一载体在水体上移动；

（3）控制搅拌装置搅拌底泥，然后通过底泥修复组合物投放管道，向水体底部和底泥投放底泥修复组合物。

作为本发明的进一步改进，所述方法还包括：

（4）待底泥环境稳定后，通过沉水植物种子投放管道向底泥中投加沉水植被种子。

采用本发明的底泥修复组合物、装置和方法进行水体治理和底泥修复，可有效去除水体和底泥中的氮、磷，吸附底泥重金属、无机污染物和微生物，并提高水体透明度，有效修复水体底泥。并且采用本发明的装置进行组合物投放，可以移动至污染水体（河流、湖泊、水库等）指定的任意地方进行水体治理和底泥修复，装置简易、操作方便且效率高。此外，在底泥稳定后采用沉水植物修复，助于水生态***的自然构建，并利用植物的生态作用对污染水体和底泥进行最后的生态修复，构建净水型生态***，使水体保持自然、稳定、可持续和具有自我净化及修复的动态平衡之中。

附图说明

图1是本发明的污染底泥修复组合物投放装置结构示意图；图中：1、推进装置，2、太阳能板，3、第一存放仓，4、底泥修复组合物投放管道，5、第二存放仓，6、沉水植物种子投放管道，7、搅拌装置，8、第二载体，9、第一载体。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施例，对本发明的技术方案作进一步描述。以下描述中所示的本发明的实施例只作为举例用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。

实施例1

称取碳素纤维草、沸石、锁磷剂、生物炭和清洁沙子；其中各组分的质量含量分别为碳素纤维草20%，沸石20%，锁磷剂20%，生物炭20%，清洁沙子20%；将所述各组分140目~270目研磨粉碎过筛后，加入纯净水搅拌均匀，最后加入少量粘结剂粘合，粘结剂可选用硅溶胶或者环氧树脂胶中的一种，获取污染底泥修复组合物。

实施例2

称取碳素纤维草、沸石、锁磷剂、生物炭和清洁沙子；其中各组分的质量含量分别为碳素纤维草5%，沸石35%，锁磷剂15%，生物炭15%，清洁沙子30%；将所述各组分140目~270目研磨粉碎过筛后，加入纯净水搅拌均匀，最后加入少量粘结剂粘合，粘结剂可选用硅溶胶或者环氧树脂胶中的一种，获取污染底泥修复组合物。

实施例3

称取碳素纤维草、沸石、锁磷剂、生物炭和清洁沙子；其中各组分的质量含量分别为碳素纤维草20%，沸石5%，锁磷剂35%，生物炭35%，清洁沙子5%；将所述各组分140目~270目研磨粉碎过筛后，加入纯净水搅拌均匀，最后加入少量粘结剂粘合，粘结剂可选用硅溶胶或者环氧树脂胶中的一种，获取污染底泥修复组合物。

实施例4

称取碳素纤维草、沸石、锁磷剂、生物炭和清洁沙子；其中各组分的质量含量分别为碳素纤维草10%，沸石10%，锁磷剂10%，生物炭35%，清洁沙子35%；将所述各组分140目~270目研磨粉碎过筛后，加入纯净水搅拌均匀，最后加入少量粘结剂粘合，粘结剂可选用硅溶胶或者环氧树脂胶中的一种，获取污染底泥修复组合物。

实施例5

本实施例具体说明本发明的装置结构。

如图1所示的污染底泥修复组合物投放装置，包括第一载体9、供能装置2、推进装置1、第二载体8、第一存放仓3、第二存放仓5和搅拌装置7；

所述供能装置2、推进装置1、第二载体8设置于第一载体9上；所述供能装置2用于向推进装置1供能；所述第二载体8为可旋转载体，上设有第一存放仓3、第二存放仓5和搅拌装置7，所述第一存放仓3内存放污染底泥修复组合物，第一存放仓3连接底泥修复组合物投放管道4，向水体底部和底泥投放所述底泥修复组合物；所述搅拌装置7用于底泥搅拌；所述第二存放仓5设置于第二载体8上，用于存放沉水植物种子；第二存放仓5连接沉水植物种子投放管道6，向水体底部和底泥投放沉水植物种子。

本实施例中所述供能装置2为太阳能板；所述推进装置1为若干螺旋桨；如图1所示为4个螺旋桨，所述螺旋桨1上各自设有控制开关。

所述搅拌装置7为不锈钢材质，为伸缩式装置，搅拌装置7深入底泥一端呈螺旋形状。

所述底泥修复组合物投放管道4、沉水植物种子投放管道6为伸缩式管道。

所述沉水植物种子选自绿狐尾藻、马来眼子菜和苦草中的一种或几种。

实施例6

本实施例说明采用本发明的底泥修复组合物进行室内实验的修复效果。

本实施例中水样采集自南昌市前湖水系红角洲景观渠，根据前湖水系红角洲景观渠污染特征和污染源种类，采用实施例1的底泥修复组合物进行修复。小试实验的污原水水样和处理后水样的监测的指标的对比如表1所示：

表1 小试实验的污原水水样和处理后水样的监测的指标的对比

水体污染物	处理前（mg/L）	处理10d后（mg/L）	去除率（%）
				COD	80	23	71.25
NH3-H	1.70	0.09	94.71
				TN	4.0	0.6	85.00
TP	0.37	0.07	81.08
				色度	80（倍）	5（倍）	93.75

实施例7

本实施例说明采用本发明的底泥修复组合物进行现场实验的修复效果。

本实施例中修复地点为前湖水系红角洲景观渠受污染相对较为严重的一小部分水域，根据前湖水系红角洲景观渠实地污染特征和污染源种类，采用实施例1的底泥修复组合物进行修复。修复步骤具体如下：

（1）称取碳素纤维草、沸石、锁磷剂、生物炭和清洁沙子；其中各组分的质量含量分别为碳素纤维草20%，沸石20%，锁磷剂20%，生物炭20%，清洁沙子20%；将所述各组分140目~270目研磨粉碎过筛后，加入纯净水搅拌均匀，最后加入少量粘结剂粘合，粘结剂可选用硅溶胶或者环氧树脂胶中的一种，获取污染底泥修复组合物；

（2）将污染底泥修复组合物存放至第一存放仓，供能装置为推进装置供能，推进装置驱动第一载体在水体上移动；

（3）控制搅拌装置搅拌底泥，然后通过底泥修复组合物投放管道，向水体底部和底泥投放底泥修复组合物；

（4）底泥底质刚开始呈现发黑状态，经投放装置投加制备底泥修复组合物10天后，底泥底质由发黑转变为黄颜色，此时再投加沉水植被种子，经过12天左右的时间沉水植被开始发芽。此时氮磷平均去除率可达85%以上，重金属离子浓度可下降50~65%左右，水体透明度能提升0.5~1.0 m左右。

实施例8

本实施例说明采用本发明的底泥修复组合物进行现场实验的修复效果。

本实施例中修复地点为前湖水系红角洲景观渠受污染相对较为严重的一小部分水域，根据前湖水系红角洲景观渠实地污染特征和污染源种类，采用实施例2的底泥修复组合物进行修复。修复步骤具体如下：

（1）称取碳素纤维草、沸石、锁磷剂、生物炭和清洁沙子；其中各组分的质量含量分别为碳素纤维草5%，沸石35%，锁磷剂15%，生物炭15%，清洁沙子30%；将所述各组分140目~270目研磨粉碎过筛后，加入纯净水搅拌均匀，最后加入少量粘结剂粘合，粘结剂可选用硅溶胶或者环氧树脂胶中的一种，获取污染底泥修复组合物；

（2）将污染底泥修复组合物存放至第一存放仓，供能装置为推进装置供能，推进装置驱动第一载体在水体上移动；

（3）控制搅拌装置搅拌底泥，然后通过底泥修复组合物投放管道，向水体底部和底泥投放底泥修复组合物；

（4）底泥底质刚开始呈现发黑状态，经投放装置投加制备底泥修复组合物12天后，底泥底质由发黑转变为黄颜色，此时再投加沉水植被种子，经过14天左右的时间沉水植被开始发芽。此时氮磷平均去除率可达85%以上，重金属离子浓度可下降40-60%左右，水体透明度能提升0.6~1.3m左右。

实施例9

本实施例说明采用本发明的底泥修复组合物进行现场实验的修复效果。

本实施例中修复地点为前湖水系红角洲景观渠受污染相对较为严重的一小部分水域，根据前湖水系红角洲景观渠实地污染特征和污染源种类，采用实施例3的底泥修复组合物进行修复。修复步骤具体如下：

（1）称取碳素纤维草、沸石、锁磷剂、生物炭和清洁沙子；其中各组分的质量含量分别为为碳素纤维草20%，沸石5%，锁磷剂35%，生物炭35%，清洁沙子5%；将所述各组分140目~270目研磨粉碎过筛后，加入纯净水搅拌均匀，最后加入少量粘结剂粘合，粘结剂可选用硅溶胶或者环氧树脂胶中的一种，获取污染底泥修复组合物；

（2）将污染底泥修复组合物存放至第一存放仓，供能装置为推进装置供能，推进装置驱动第一载体在水体上移动；

（3）控制搅拌装置搅拌底泥，然后通过底泥修复组合物投放管道，向水体底部和底泥投放底泥修复组合物；

（4）底泥底质刚开始呈现发黑状态，经投放装置投加制备底泥修复组合物13天后，底泥底质由发黑转变为黄颜色，此时再投加沉水植被种子，经过16天左右的时间沉水植被开始发芽。此时氮磷平均去除率可达80%以上，重金属离子浓度可下降55~70%左右，水体透明度能提升0.4~0.8m左右。

Claims (10)

1.一种污染底泥修复组合物，其特征在于，组分包括碳素纤维草、沸石、锁磷剂、生物炭和清洁沙子。

2.根据权利要求1所述的污染底泥修复组合物，其特征在于，各组分的质量含量分别为碳素纤维草5%~20%，沸石5%~35%，锁磷剂10%~35%，生物炭15%~35%，清洁沙子5%~35%。

3.权利要求1或2所述组合物的制备方法，其特征在于，将所述各组分研磨粉碎后，加入纯净水搅拌均匀，最后加入少量粘结剂粘合而成。

4.一种污染底泥修复组合物投放装置，其特征在于，包括第一载体、供能装置、推进装置、第二载体、第一存放仓和搅拌装置；

所述供能装置、推进装置、第二载体设置于第一载体上；所述供能装置用于向推进装置供能；

所述第二载体为可旋转载体，上设有第一存放仓和搅拌装置，所述第一存放仓内存放污染底泥修复组合物，第一存放仓连接底泥修复组合物投放管道，向水体底部和底泥投放所述底泥修复组合物；所述搅拌装置用于底泥搅拌；

所述底泥修复组合物组分包括碳素纤维草、沸石、锁磷剂、生物炭和清洁沙子；其中各组分的质量含量分别为碳素纤维草5%~20%，沸石5%~35%，锁磷剂10%~35%，生物炭15%~35%，清洁沙子5%~35%。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括第二存放仓，所述第二存放仓设置于第二载体上，用于存放沉水植物种子；第二存放仓连接沉水植物种子投放管道，向水体底部和底泥投放沉水植物种子。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述供能装置为太阳能板；所述推进装置为若干螺旋桨；优选的，所述螺旋桨上各自设有控制开关。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述搅拌装置为不锈钢材质，为伸缩式装置，搅拌装置深入底泥一端呈螺旋形状；所述底泥修复组合物投放管道、沉水植物种子投放管道为伸缩式管道。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述沉水植物种子选自绿狐尾藻、马来眼子菜和苦草中的一种或几种。

9.权利要求3~8任一项所述装置用于污染底泥修复的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）称取碳素纤维草、沸石、锁磷剂、生物炭和清洁沙子；其中各组分的质量含量分别为碳素纤维草5%~20%，沸石5%~35%，锁磷剂10%~35%，生物炭15%~35%，清洁沙子5%~35%；将所述各组分研磨粉碎后，加入纯净水搅拌均匀，最后加入少量粘结剂粘合，获取污染底泥修复组合物；

（2）将污染底泥修复组合物存放至第一存放仓，供能装置为推进装置供能，推进装置驱动第一载体在水体上移动；

（3）控制搅拌装置搅拌底泥，然后通过底泥修复组合物投放管道，向水体底部和底泥投放底泥修复组合物。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

（4）待底泥环境稳定后，通过沉水植物种子投放管道向底泥中投加沉水植被种子。