一种河道底泥修复剂及其制备、应用方法与流程

本公开属于环境修复领域，具体涉及一种河道底泥修复剂及其制备、应用方法。

背景技术：

河道是城市生态系统的重要组成部分，是城市重要的生物廊道，具有航道、文化、娱乐、休闲、景观、生态等多种功能。随着社会和经济的发展，大量生活污水和工业废水排入城市河道，使城市河道受到了极大的污染，水体黑臭和富营养化是我国城市河道普遍现象。随着城镇规模的不断扩大，城市人口布局相对集中，造成城市污水处理能力不足，截污治污设施相对落后，使得大量有机污染物排入水体，在冲刷、扰动或生物活动的影响下引起原本沉积的底泥再发生悬浮，而经过一系列的物理-化学-生物综合作用，使得吸附在底泥上的污染物向水体释放。同时，大量微生物会在这个良好的生存空间内发生甲烷化、反硝化作用，导致水体发臭、发黑。

目前，底泥污染的修复包括物理修复、化学修复和生物修复。通过物理或化学手段来增加底层水体的溶解氧，挖除表层的污染底泥以及在底泥表面形成覆盖层，固定水体和底泥中的营养盐；或者通过投加微生物菌剂及生物制剂对底泥进行生物修复，能显著降低底泥中的有机物和n、p营养盐的释放，从而减小底泥耗氧量，抑制底泥向上覆水体释放污染物。传统的修复剂直接投入到河道中会很快释放、转移，且这种直接的铺洒方式不能对深处的底泥进行修复，因此处理效率低且投加量大。

技术实现要素：

针对上述存在的不足，本公开的目的在于提供一种河道底泥修复剂及制备、应用方法，能够制备出具有缓释效果的修复剂，通过先将底泥吸出并搅拌，再与修复剂充分混合后排回到河道中，能够有效提高底泥的修复效率。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种河道底泥修复剂，所述河道底泥修复剂的组分及质量为：

优选的，所述表面活性剂包括聚氧乙烯蓖麻油、氢化蓖麻油、醇醚硫酸盐、烷基多糖苷中的一种或多种。

优选的，所述负载有氧化铁的碳酸钙的制备方法包括如下步骤：

s1000：分别配制0.5mol/l～2mol/l的硫酸铁溶液和0.5mol/l～2mol/l的氢氧化钠溶液，将碳酸钙加入到氢氧化钠溶液中形成悬浊液，然后向所述悬浊液中逐渐加入硫酸铁溶液，在温度为50℃～100℃的电炉上加热搅拌；

s2000：待步骤s1000的反应结束后，将形成的沉淀物通过离心收集碳酸钙和氢氧化铁复合絮体，将所述复合絮体利用清水洗涤至中性并置于烘箱中烘干，然后转移至马弗炉进行煅烧，获得负载有氧化铁的碳酸钙。

优选的，步骤s1000中，所述氢氧化钠与硫酸铁的摩尔比不小于6:1。

优选的，步骤s2000中，所述马弗炉的煅烧温度为100℃～400℃。

本公开还提供一种河道底泥修复剂的制备方法，包括以下步骤：

s100：将过100目筛的硝酸钙30～50份、负载有氧化铁的碳酸钙20～40份、膨润土5～20份加入清水1～10份搅拌混合形成泥状物；

s200：将所述泥状物捏合并通过模具切割为表观粒径为1～10mm的颗粒物；

s300：称取聚乙烯醇1～5份在95℃以上水中溶解形成聚乙烯醇溶液，待所述聚乙烯醇溶液冷却后中加入表面活性剂1～5份制备获得包衣液；

s400：将步骤s200中获得的颗粒物投入包衣机中，并依次加入胶黏剂1～5份和所述包衣液2～4份对所述颗粒物重复包裹3～5层后，经自然风干获得河道底泥修复剂。

优选的，步骤s300中，所述包衣液的质量分数为2％～10％。

优选的，所述负载有氧化铁的碳酸钙的制备方法，包括如下步骤：

s1000：分别配制0.5mol/l～2mol/l的硫酸铁溶液和0.5mol/l～2mol/l的氢氧化钠溶液，将碳酸钙加入到氢氧化钠溶液中形成悬浊液，然后向所述悬浊液中逐渐加入硫酸铁溶液，在温度为50℃～100℃的电炉上加热搅拌；

s2000：待步骤s1000的反应结束后，将形成的沉淀物通过离心收集碳酸钙和氢氧化铁复合絮体，将所述复合絮体利用清水洗涤至中性并置于烘箱中烘干，然后转移至马弗炉进行煅烧，获得负载有氧化铁的碳酸钙。

本公开还提供一种河道底泥修复剂的应用方法，包括如下步骤：

s101：将底泥从河道抽出，投加底泥修复剂与底泥搅拌混合；

s201：将搅拌混合后的底泥和底泥修复剂排回至河道静置1-3天；

其中，步骤s101中，每立方米底泥中投加150～1000g底泥修复剂。

本公开还提供一种负载有氧化铁的碳酸钙的制备方法，包括如下步骤：

s1000：分别配制0.5mol/l～2mol/l的硫酸铁溶液和0.5mol/l～2mol/l的氢氧化钠溶液，将碳酸钙加入到氢氧化钠溶液中形成悬浊液，然后向所述悬浊液中逐渐加入硫酸铁溶液，在温度为50℃～100℃的电炉上加热搅拌；

s2000：待步骤s1000的反应结束后，将形成的沉淀物通过离心收集碳酸钙和氢氧化铁复合絮体，将所述复合絮体利用清水洗涤至中性并置于烘箱中烘干，然后转移至马弗炉进行煅烧，获得负载有氧化铁的碳酸钙。

与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：

1、本公开用于制备修复剂采用的原料对环境较为友好，且制备方法简单易行；

2、本公开制备的具有缓释作用的修复剂及其应用方法，能克服传统修复剂溶解快、投加量大、处理效率低等问题。

附图说明

图1是本公开提供的一种河道底泥修复剂的制备方法流程图；

图2是本公开提供的一种河道底泥修复剂的应用方法流程图；

图3是本公开提供的一种负载有氧化铁的碳酸钙的制备方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本公开的技术方案进行详细说明。

一个实施例中，本公开提供一种河道底泥修复剂，所述河道底泥修复剂的组分及质量为：

与现有修复剂相比，本实施例所述修复剂具有缓释作用，能对河道深处的底泥进行修复，且投加量小，处理效率高。

另一个实施例中，所述表面活性剂包括聚氧乙烯蓖麻油、氢化蓖麻油、醇醚硫酸盐、烷基多糖苷中的一种或多种。

另一个实施例中，所述负载有氧化铁的碳酸钙的制备方法，包括如下步骤：

s1000：分别配制0.5mol/l～2mol/l的硫酸铁溶液和0.5mol/l～2mol/l的氢氧化钠溶液，将碳酸钙加入到氢氧化钠溶液中形成悬浊液，然后向所述悬浊液中逐渐加入硫酸铁溶液，在温度为50℃～100℃的电炉上加热搅拌；

s2000：待步骤s1000的反应结束后，将形成的沉淀物通过离心收集碳酸钙和氢氧化铁复合絮体，将所述复合絮体利用清水洗涤至中性并置于烘箱中烘干，然后转移至马弗炉进行煅烧，获得负载有氧化铁的碳酸钙。

另一个实施例中，步骤s1000中，所述氢氧化钠与硫酸铁的摩尔比不小于6:1。

另一个实施例中，步骤s2000中，所述马弗炉的煅烧温度为100℃～400℃。

另一个实施例中，如图1所示，本公开提供一种河道底泥修复剂的制备方法，包括以下步骤：

s100：将过100目筛的硝酸钙30份、负载有氧化铁的碳酸钙20份、膨润土5份加入清水1份搅拌混合形成泥状物；

s200：将所述泥状物捏合并通过模具切割为表观粒径为1mm的颗粒物；

s300：称取聚乙烯醇1份在95℃以上水中溶解形成聚乙烯醇溶液，待所述聚乙烯醇溶液冷却后中加入表面活性剂1份制备获得包衣液；

s400：将步骤s200中获得的颗粒物投入包衣机中，并依次加入胶黏剂1份和所述包衣液2份对所述颗粒物重复包裹3层后，经自然风干获得河道底泥修复剂。

本实施例中，硝酸钙能够抑制底泥中所含的磷向水体释放，对受污染沉积物中的硫化物和有机物也有比较高的消除作用。

表面活性剂能促进底泥污染物从固相向液相解析，同时遇水时，水溶性物质迅速分解，留下一个多孔膜作为扩散屏障，能作为控制释放速度的调节剂，从而实现对其包裹物质的可控释放。

聚乙烯醇具有良好的粘合性和成模型，可以做粘合剂，也能做包埋剂。

膨润土则可做调节剂，磷吸附剂，同时也是良好的粘合剂。

另一个实施例中，步骤s300中，所述包衣液的质量分数为2％～10％。

另一个实施例中，如图1所示，本公开还提供一种河道底泥修复剂的制备方法，包括以下步骤：

s100：将过100目筛的硝酸钙50份、负载有氧化铁的碳酸钙40份、膨润土20份加入清水10份搅拌混合形成泥状物；

s200：将所述泥状物捏合并通过模具切割为表观粒径为10mm的颗粒物；

s300：称取聚乙烯醇5份在95℃以上水中溶解形成聚乙烯醇溶液，待所述聚乙烯醇溶液冷却后中加入表面活性剂5份制备获得包衣液；

s400：将步骤s200中获得的颗粒物投入包衣机中，并依次加入胶黏剂5份和所述包衣液4份对所述颗粒物重复包裹5层后，经自然风干获得河道底泥修复剂。

另一个实施例中，如图2所示，本公开还提供一种河道底泥修复剂的应用方法，包括如下步骤：

s101：将底泥从河道抽出，投加底泥修复剂与底泥搅拌混合；

s201：将搅拌混合后的底泥和底泥修复剂排回至河道静置1-3天；

其中，步骤s101中，每立方米底泥中投加150～1000g底泥修复剂。

本实施例中，根据上一实施例的应用方法对河道底泥进行修复，经过15d的治理后，测试底泥间隙水中cod、nh3-n、tp和avs的的含量。经检测，cod、nh3-n、tp和avs的浓度分别下降69.5％、89.2％、88.6％和88.1％。

下面，本公开结合对比例1和对比例2对通过本公开制备方法制备的修复剂的应用效果进行说明。

对比例1：

将与本公开所述制备方法中相同质量的硝酸钙、负载有氧化铁的碳酸钙和膨润土直接混合研磨，并过200目筛，得到河道底泥修复剂。

将上述制备所得的底泥修复剂按照本公开所述应用方法和投加量对河道底泥进行修复，经过15d后，测试底泥间隙水中cod、nh3-n、tp和avs的的含量。经检测，cod、nh3-n、tp和avs的浓度分别下降52.8％、68.1％、63.4％和75.2％。

对比例2：

将按照本公开所述制备方法制备所得的底泥修复剂按照本公开所述应用方法中相同投加量采用直接铺洒的方式铺洒至底泥上，经15d后，测试底泥中cod、nh3-n、tp和avs的的含量。经检测，cod、nh3-n、tp和avs的浓度分别下降60.1％、80.9％、82.7％和78.9％。

下面，通过表1对本公开实施例与对比例1和对比例2的对比效果进行说明：

表1

由表1可知，按照本公开所述制备方法制备所得的底泥修复剂按照本公开所述应用方法对底泥进行修复，其中各指标的数值明显高于对比例1和对比例2中各指标的数值，因此，通过上述对比，说明通过本公开所述的制备方法和应用方法能有效的对河道底泥进行治理。

需要说明的是，除了上述应用方法外，本公开还可以通过在清淤过程中进行异位对置处理，也同样能对底泥进行有效修复。

另一个实施例中，如图3所示，本公开还提供一种负载有氧化铁的碳酸钙的制备方法，包括如下步骤：

s1000：分别配制0.5mol/l～2mol/l的硫酸铁溶液和0.5mol/l～2mol/l的氢氧化钠溶液，将碳酸钙加入到氢氧化钠溶液中形成悬浊液，然后向所述悬浊液中逐渐加入硫酸铁溶液，在温度为50℃～100℃的电炉上加热搅拌；

s2000：待步骤s1000的反应结束后，将形成的沉淀物通过离心收集碳酸钙和氢氧化铁复合絮体，将所述复合絮体利用清水洗涤至中性并置于烘箱中烘干，然后转移至马弗炉进行煅烧，获得负载有氧化铁的碳酸钙。

本实施例中，碳酸钙作为一种最常见的无机材料，具有无毒无害、成本低廉、机械热稳定性等优点，同时，其表面富含有化学反应活性的基团，可有效用于功能化装饰并与其它材料复合，具有很好的生物相容性、可降解性和安全性。氧化铁是自然界中普遍存在的一种矿物质，本实施例得到的氧化铁是一种新生态活化的矿物形态，有较大的比表面积，具有吸附、催化等多种效用，通过简单的反应让其沉淀絮体附着在碳酸钙上，然后经煅烧能得到负载有氧化铁的碳酸钙，能更好的对底泥中有机物、重金属及磷进行吸附和固定。

以上所述仅为本公开的较佳实施例，并不能因此而理解为对本公开范围的限制，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本公开的保护范围。