一种原位修复复合材料及受污染底泥原位治理与修复方法与流程

文档序号:24160815发布日期:2021-03-05 16:34阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种原位修复复合材料,其特征在于:包括修复药剂和固定化复合微生物材料,其中,所述修复药剂通过使含氧阴离子盐掺杂在硅酸盐在酸性条件下聚合形成的聚合硅酸中,然后加入水泥固化形成所述修复药剂;其中,控制所述的含氧阴离子与所述的硅酸盐的投料摩尔比为1:2~10:1,所述的水泥的投加质量为所述的含氧阴离子和所述的硅酸盐的质量之和的0.5~10倍;所述固定化复合微生物材料包括包覆材料、硝酸钙、复合微生物菌剂以及吸附材料,所述的复合微生物菌剂为任意两类微生物的菌落总数比为1:2~2:1的反硝化古生菌、反硝化细菌、反硝化真菌、氨氧化细菌的混合物。2.根据权利要求1所述的原位修复复合材料,其特征在于:使含氧阴离子盐掺杂在硅酸盐在酸性条件下聚合形成的聚合硅酸中的方法为:将硅酸盐溶液的ph调节至3~4.5时,加入所述含氧阴离子盐,在搅拌的条件下调节反应体系的ph为2.2~2.6,反应60~120 min。3.根据权利要求2所述的原位修复复合材料,其特征在于:所述的硅酸盐为硅酸钠和/或硅酸钾,所述的硅酸盐溶液中硅酸盐的浓度为1~5 mol/l;所述的含氧阴离子盐为硝酸盐、亚硝酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、亚氯酸盐、高锰酸盐、高铁酸盐中的一种或一种以上的混合物;当所述的含氧阴离子盐为混合物时,任意两种盐之间的摩尔比为1:3~3:1。4.根据权利要求2所述的原位修复复合材料,其特征在于:所述的硅酸盐溶液中还加入有聚丙烯酰胺,其中,所述的聚丙烯酰胺的质量为所述的硅酸盐质量的0.1%~0.5%。5.根据权利要求1至4中任一项所述的原位修复复合材料,其特征在于:所述的修复药剂的制备方法包括依次进行的如下步骤:(1)配制硅酸盐溶液;(2)在搅拌条件下向所述的硅酸盐溶液中加入酸溶液;(3)当反应体系的ph值为3~4.5时,在搅拌条件下加入所述的含氧阴离子盐;(4)在搅拌条件下继续加入酸溶液至反应体系的ph为2.2~2.6,反应60~120min;(5)在搅拌条件下往反应体系中加入水泥;(6)在搅拌条件下继续反应120-240 min;(7)将获得的反应物在60~80 ℃下干燥24~48 h得到所述的修复药剂。6.根据权利要求5所述的原位修复复合材料,其特征在于:所述的搅拌条件通过磁力搅拌器或机械搅拌机得以实现;当采用磁力搅拌器时,控制步骤(2)、步骤(3)和步骤(5)的磁子转速在300 rpm以上,控制步骤(4)和步骤(6)的磁子转速在50~150 rpm;当采用机械搅拌机时,控制步骤(2)、步骤(3)和步骤(5)的搅拌桨转速在150 rpm以上,控制步骤(4)和步骤(6)的搅拌桨转速在20~120 rpm。7.根据权利要求1所述的原位修复复合材料,其特征在于:所述的包覆材料包括前体和交联剂,所述的硝酸钙的投料质量为所述的前体投料质量的10%~25%,所述的复合微生物菌剂的投料质量为所述的前体投料质量的20%~40%,所述的吸附材料与所述的前体的投料质量比为100:2~10;所述的前体为任意两者的投料质量比为1:2~3:1的聚乙烯醇、海藻酸钠、聚乙二醇的组合,所述的交联剂为硼酸钠;所述的硼酸钠与所述的硝酸钙的投料摩尔比为0.2~0.4:1;所述的吸附材料为任意两者的投料质量比为1:2 ~ 2:1的粉末活性炭、硅藻土和高岭土的组合。
8.根据权利要求1或7所述的原位修复复合材料,其特征在于:所述的固定化复合微生物材料的制备方法包括如下步骤:(1)在搅拌条件下,将前体在60~100℃下溶解在水中,控制所述的前体与水的投料质量比为2~10:100;(2)滴加浓度为4~6 mmol/l的硝酸钙溶液;(3)滴加浓度为2~3 mmol/l的硼酸钠溶液;滴加所述的硼酸钠溶液的过程中调节ph,使得反应过程中ph变化幅度在
±
1之间;冷却至20~40℃;(4)在搅拌条件下加入所述的复合微生物菌剂,搅拌混匀;(5)在搅拌条件下加入所述的吸附材料;(6)将获得的浊液干燥得到所述的固定化复合微生物材料。9.一种采用权利要求1至8中任一项所述的原位修复复合材料对受污染底泥原位治理与修复的方法,其特征在于:包括如下步骤:(1)将所述修复药剂与受污染底泥接触或混合;(2)静置反应2~5天;(3)将所述固定化复合微生物材料与受污染底泥接触或混合;(4)静置反应5~20天;(5)在进行步骤(1)和步骤(3)的期间,往受污染底泥充氧2~3次,每次充氧15~30分钟,间歇30~60分钟。10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:所述的固定化复合微生物材料的投加质量为所述的修复药剂中的含氧阴离子盐质量的100~250倍。11.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:步骤(5)中,采用表面曝气机、空气压缩机或纳米曝气机进行充氧。12.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:当水体为重度黑臭水体且底泥污染程度为重度时,所述的修复药剂的投量为500~750 g/m2待修复河道面积;当水体为重度黑臭水体且底泥污染程度为中度时,所述的修复药剂的投量为250~600 g/m2待修复河道面积;当水体为重度黑臭水体且底泥污染程度为轻度时,所述的修复药剂的投量为100~300 g/m2待修复河道面积;当水体为轻度黑臭水体且底泥污染程度为重度时,所述的修复药剂的投量为400~650 g/m2待修复河道面积;当水体为轻度黑臭水体且底泥污染程度为中度时,所述的修复药剂的投量为200~400 g/m2待修复河道面积;当水体为轻度黑臭水体且底泥污染程度为轻度时,所述的修复药剂的投量为50~150 g/m2待修复河道面积;其中,所述的重度黑臭水体指的是以下水质指标中任意一项在如下范围:氨氮>15 mg/l,水体orp<
ꢀ-
200 mv,do<0.2 mg/l,透明度<10cm;所述的轻度黑臭水体指的是以下水质指标中任意一项在如下范围:氨氮在8~15 mg/l,水体orp在-200~+50 mv之间,do在0.2~2.0 mg/l之间,透明度在10~25cm之间;
其中,所述的底泥污染程度为重度指的是以下指标中任意一项在如下范围:底泥orp<-350mv,底泥有机碳含量>20%;所述的底泥污染程度为中度指的是以下指标中任意一项在如下范围:底泥orp在-350~-100 mv之间,底泥有机碳含量在10~20%之间;所述的底泥污染程度为轻度指的是以下指标中任意一项在如下范围:底泥orp在-100~+50 mv之间,底泥有机碳含量在5~10%之间。
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