一种原位治理河道底泥重金属的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种原位治理河道底泥重金属的方法，属于河道重金属污染防治技术 领域。
【背景技术】
[0002] 河道底泥是指水体底部的表层沉积物质，由泥沙、土壤、腐殖质及微生物等构成， 是河道中底栖生物的主要生活场所与食物来源，是河道生态系统重要的组成部分。河道底 泥是河流生态系统中重要的组成部分，对河流水体水质净化有着至关重要的作用，随着社 会与经济的迅速发展，生活污水、工业废水等大量的排入河道，河道底泥污染日益严重，长 期的积累使底泥中污染物成分复杂，难以去除。尤其是工业发展带来的重金属污染，因重金 属不会被生物降解，当环境变化时，沉积在底泥中的重金属形态将发生转化并释放到水体 中造成二次污染。同时重金属具有生物累积性，重金属通过生物新陈代谢可存留、积累和迀 移在生物体中产生致毒致畸的危害，不仅危害河流的底栖生物，同时严重威胁到人们的身 体健康。
[0003] 当前国内外对河流污染物的修复技术主要有物理修复、化学修复和生物修复。物 理修复方法可分为原位治理与异位治理两种技术。原位治理技术包括填砂掩蔽、固化掩蔽、 物理淋洗等。异位处理则包括工程疏浚、固化填埋等。化学修复方法则是利用化学药剂与污 泥中污染物进行氧化、还原、沉淀等反应，使重金属从底泥中分离出来。主要有氧化还原、化 学浸提、化学淋洗等技术。生物修复法是利用动植物及微生物的新陈代谢等生命过程将底 泥中的重金属吸收、沉淀，改变重金属存在形态从而降低重金属毒性。
[0004] 目前治理河道底泥的方法主要是异位处理，此法需要消耗大量化学药剂，运输成 本高，且周边施工场地限制，能通过大型机械，挖走的底泥进行二次处理，如处理不当易造 成二次污染。因此该法存在较多弊端，技术革新势在必行。底泥处理技术更偏向于同时具备 经济效益与社会效益的发展趋势。
[0005] 在公开号201510236655.3的中国专利中公开了 "一种季节性河流重金属污染底泥 疏浚方法"，该技术通过断面围堰围挡，建设泥储池，安装提升栗等，采用高压冲刷水栗或土 工机械对底泥进行工程疏浚作业。疏浚能将底泥中重金属永久性去除，但此法工程量大，投 入多，且搬运出的底泥需要进一步处理，处理不当易造成二次污染。
[0006] 在201410249133.2的中国专利中公开了 "一种复合型重金属污染底泥的固定化处 理方法"，该技术通过将多种药剂添加到底泥中制备成固化泥块，然后运输到别处填埋，此 法虽处理周期短，但运输成本高，且添加的化学药剂有二次污染的潜在风险。
[0007] 在201110138736.1的中国专利中公开了"一种去除河道底泥中重金属Cd的方法"， 该技术运用到微生物淋滤技术进行生物修复，以氧化亚铁硫杆菌为微生物淋滤细菌制作生 物淋滤的接种液，将接种液与待处理的河道底泥混合后曝气并搅拌，使重金属Cd被去除。此 法不会破坏底泥中养分，但微生物培养条件苛刻，且不易宏观控制。
[0008] 物理修复技术能带来明显的治理效果，但工程量大，治理成本高。化学修复的弊端 在于消耗大量化学药剂，存在一定毒害性，且操作较为复杂，对底泥的副作用较大，易造成 二次污染。而生物修复技术中微生物培养的条件比较严格且不易操控，而植物的生长周期 长，生长条件具有局限性。
【发明内容】
[0009] 针对现有的对河流重金属污染的修复技术存在的缺陷，本发明的目的是在于提供 一种能有效去除和回收河道底泥中重金属污染，且不破坏河流原有的生态系统、不影响河 床的稳定、两岸河堤的安全及河流下游的取水用水安全的方法，该方法安全、低成本，操作 简便，适宜于推广使用。
[0010] 为了实现上述技术目的，本发明提供了一种原位治理河道底泥重金属的方法，包 括a、b或c方案：
[0011] 方案a:将重金属吸附柱A按纵横间隔1~4米植入河道底泥中，植入深度为柱头高 出河道底泥表层〇. 05~0.30米，对河道底泥中重金属离子进行吸附处理；
[0012] 所述的重金属吸附柱A由上部中空圆柱体和下部实心圆锥体组成，中空圆柱体和 实心圆锥体由纳米多孔陶瓷复合材料构成;每个重金属吸附柱A由5~30千克纳米多孔陶瓷 复合材料制成；
[0013] 方案b:将重金属吸附柱B按纵横间隔1~4米植入河道底泥中，植入深度为柱头高 出河道底泥表层〇. 05~0.30米；
[0014] 所述的重金属吸附柱B包括上部柱体和柱体外部的柱罩，以及下部实心圆锥体； [0015] 所述的柱体由内外双层中空棱柱体构成，外中空棱柱体和内中空棱柱体之间区域 填充有纳米多孔陶瓷复合材料颗粒;外中空棱柱体和内中空棱柱体的柱壁上均密集分布有 小孔；
[0016] 或者，所述的柱体由内外双层中空圆柱体构成，外中空圆柱体和内中空圆柱体之 间区域填充有纳米多孔陶瓷复合材料颗粒;外中空圆柱体和内中空圆柱体的柱壁上均密集 分布有小孔；
[0017] 所述的纳米多孔陶瓷复合材料颗粒用网袋分装，填充在外中空棱柱体和内中空棱 柱体之间区域或填充在外中空圆柱体和内中空圆柱体之间区域，每个重金属吸附柱B中的 填充量为2~30千克；
[0018] 在重金属吸附柱B植入河道底泥中后，拆除柱罩，对河道底泥中重金属进行吸附处 理；
[0019] 方案c:将纳米多孔陶瓷复合材料制成(5~30)cmX (3~25)cmX (1~10)cm长方体 砖块，均匀埋入河道底泥中，对河道底泥中重金属进行吸附处理;每块长方体砖块的纳米多 孔陶瓷复合材料重0.2~3千克，平均每立方米河道底泥中埋入2~10千克纳米多孔陶瓷复 合材料。
[0020]本发明的技术方案是一种原位治理河道底泥中的重金属污染的方法，该方法打破 了传统填砂掩蔽、固化掩蔽、物理淋洗等原位处理方法存在的局限，在无需对河道围堰、截 流等高难度施工条件下，即可实施，并且无需破坏任何原有生态，选择性去除河道底泥中的 重金属，不造成二次污染。本发明的技术方案主要是基于采用纳米多孔陶瓷复合材料，利用 其良好的机械性能和稳定性，对重金属具有较好的吸附性能以及安全无毒、可循环使用等 特点。将其制成具有特殊结构的吸附材料，并按一定的量植入河道底泥，即可对河道底泥中 重金属进行吸附处理，并对重金属具有较高的去除效率。
[0021 ]本发明的原位治理河道底泥重金属的方法还包括以下优选方案：
[0022] 优选的方案，方案a中的中空圆柱体外径为0.10~0.30米，内径为0.02~0.10米， 长为0.5~2.0米，实心圆锥体高为0.02~0.30米。
[0023] 优选的方案，方案a中的中空圆柱体顶部设有网状不锈钢盖。
[0024] 优选的方案，方案b中的柱体由内外双层中空棱柱体构成时，外中空棱柱体边长为 0.02~0.25米，内中空棱柱体边长比外中空棱柱体边长短0.01~0.15米，内中空棱柱体和 外中空棱柱体高均为〇. 5~2.0米;柱罩为中空棱柱体，边长比外中空棱柱体边长长0.03~ 0.05米，高与内中空棱柱体及外中空棱柱体高一致。
[0025] 优选的方案，方案b中的柱体由内外双层中空圆柱体构成时，外中空圆柱直径为 0.02~0.25米，内中空圆柱体直径比外中空圆柱直径短0.03~0.20米，内中空圆柱柱体和 外中空圆柱体高均为0.5~2.0米;柱罩为中空圆柱体，直径比外中空圆柱体直径长0.03~ 0.05米，高