一种河道底泥重金属治理方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种河道底泥重金属治理方法，属于河道重金属污染治理技术领域。
【背景技术】
[0002] 河道底泥重金属污染物会影响河流水质，且破坏底栖生物的生态系统。目前，国内 外治理河道底泥重金属的方法主要分为原位治理法和异位治理法。
[0003] 原位治理法主要是指尽量减小对河道底泥的揽动而直接采用化学固化、淋洗、生 物富集等方法来降低河道底泥重金属污染物的方法。
[0004] 异位治理则是将受污染的底泥挖掘后再通过物理化学方法行处理。异位治理河道 底泥重金属污染物主要包括稳定化固化、化学淋洗和生物法。稳定化固化法主要是通过稳 定化固化降低河道底泥中重金属的浸出毒性，并采用填埋等方法进行底泥的最终处置;化 学淋洗主要是指选用特定的淋洗剂，将底泥中重金属进行淋洗去除；生物法是通过微生物 或者植物的生命活动将河道底泥中的重金属污染转变成有效性较低的低毒性形态或淋洗 浸提而达到底泥修复的目的。
[0005] 传统的原位治理污染底泥重金属污染物的处理效果不理想，并不能将重金属污染 物彻底消除，难W达到理想的治理效果。异位稳定化固化法虽然在一定程度上降低河道底 泥重金属污染物的有效性和毒性，但是并没真正去除河道底泥中的重金属，一旦最终处置 环境条件发生改变，被稳定化固化的重金属污染物可能重新活化释放，导致环境污染，且容 易破坏河道底栖生物的生态系统，且所需治理费用高，工程量大。化学淋洗技术则只能去除 河道底泥中可W被淋洗剂溶解的重金属，且费用昂贵，难W应用于大规模的河道底泥重金 属污染治理，而且淋洗液也容易引起二次污染问题。生物法治理河道重金属污染底泥则所 需时间较长，短期内难W达到治理效果。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中处理河道底泥重金属污染物的方法存在的缺陷，本发明的目的是 在于提供一种可有效去除或回收河道底泥重金属且不破坏河流原有生态系统和河床安全 性的方法，该方法工程量低、成本低、不造成二次污染，有利于推广使用。
[0007] 为了实现上述技术目的，本发明提供了一种河道底泥重金属治理方法，该方法是 将受重金属污染河道采取围堪方式围住后，通过揽拌设备翻动所述围堪内河道底泥，同时 向围堪内水中加入促进重金属溶出的活性剂;底泥与水在揽拌作用下充分混合，促进底泥 中的重金属溶入水中，沉降，上层含重金属的水溶液通过重金属去除设备去除重金属离子 后，返回围堪内；所述的重金属去除设备的重金属吸附系统由若干根重金属吸附柱通过连 接管道串联构成;所述的重金属吸附柱内部具有空腔，空腔部分填充有纳米多孔陶瓷复合 材料颗粒。
[000引本发明的技术方案通过围堪方式对河道局部底泥进行处理，不影响河流下游的取 水用水安全;采用的设备简单，占地面积小，可在岸边操作，不影响河床的稳定，不影响两岸 河堤的安全;通过揽拌、溶出、吸附的方式处理河道底泥，结合特殊的吸附材料，重金属去除 效果显著，且仅对底泥中的重金属进行选择性吸附去除并可回收重金属，不破坏河流的原 有生态系统，相对现有的原位处理方法具有绝对的技术优势。
[0009] 本发明的河道底泥重金属治理方法还包括W下优选方案：
[0010] 优选的方案中，纳米多孔陶瓷复合材料为可购买于格丰科技材料有限公司的纳米 多孔陶瓷复合材料MAO1、MF01、MP01中至少一种，MAO1主要吸附儒、铅、隶、锋、铜、巧等重金 属，MFOl主要吸附神和铅，MPOl的特点是在酸性条件下对儒、铅、隶、铜、巧等具有较好吸附 作用。本发明采用的纳米多孔陶瓷复合材料具有孔隙发达(孔径在15纳米到200纳米内可 控），比表面积高（最高达900m 2/g)的特点，其吸附率高、吸附容量大，且具有陶瓷的物理化 学稳定性(耐酸碱，耐高溫，强度大）；同时在陶瓷表面有序和高密度接枝具有功能机团（不 同有机基团对不同类型重金属离子具有定向络合和选择吸附）的有机分子形成单分子层， 使其具有极好的选择性吸附目标重金属离子的能力。优选的重金属吸附材料对重金属的选 择性高、吸附量大，最大重金属吸附容量可达400g/kg，且拥有良好的机械强度、安全无毒 无害、对环境无二次污染、可再生循环使用等优势。其工作原理是利用附着在陶瓷载体纳米 孔桐内的功能分子层对重金属污染物的吸附、络合、馨合等作用将其吸附截留在重金属吸 附材料内部，重金属离子得到固定。
[0011] 优选的方案中，受重金属污染河道采取围堪方式围住后，控制围堪内河道水溫在0 ~40°C、水的抑在2.0~7.0范围内，较优选的方案是控制围堪内河道水溫在28~32°C、水的 抑在4.5~5.5范围内。在适当的溫度和抑环境中更有利于促进河道底泥中重金属离子的溶 出。
[0012] 优选的方案中，活性剂为巧樣酸。巧樣酸具有较好的促进河道底泥重金属离子溶 出的作用，大大提高了对河道污泥重金属的处理速率;且巧樣酸为环境友好型添加剂，安全 无毒不污染河。
[0013] 优选的方案中，巧樣酸相对河道内底泥的加入量为0.5L: 0.1~5m3,最优选为 0.化:0.5~1.5m3，其中，巧樣酸W浓度为0.2~0.4mol/L的溶液形式加入。
[0014] 优选的方案中，揽拌速率为200~40化pm/min。
[0015] 优选的方案中，底泥与水在揽拌作用下充分混合的时间为2~化。
[0016] 优选的方案中，当重金属吸附柱吸附的重金属达到饱和时，通过抓TA溶液或盐酸 溶液对重金属吸附柱进行洗脱，使重金属吸附柱中的纳米多孔陶瓷复合材料颗粒再生，同 时得到含重金属的溶液。通过盐酸或EDTA不但实现了重金属的回收，而且使纳米多孔陶瓷 复合材料颗粒再生，重复利用，大大降低了处理成本。盐酸或邸TA的浓度可W根据纳米多孔 陶瓷复合材料颗粒吸附的重金属量适当调节。
[0017] 本发明采用的揽拌设备为本领域常规的揽拌设备。
[0018] 本发明重金属去除设备包括重金属吸附系统、连接管道、进水口和出水口；重金属 吸附系统由若干根重金属吸附柱通过连接管道串联构成;所述的重金属吸附柱内部具有空 腔，空腔部分填充有颗粒状纳米多孔陶瓷复合材料。重金属吸附柱优选为设置3~6根，重金 属吸附柱可W为中空圆柱体结构。重金属吸附系统两端的重金属吸附柱上分别设有进水口 和出水口。纳米多孔陶瓷复合材料颗粒通过密集堆积填充在重金属吸附柱的空腔内部。
[0019] 本发明的河道底泥重金属治理方法包括W下具体步骤：
[0020] (I)在枯水季节进行河道进行治理，可通过围堪将需治理河道底泥围住；
[0021] (2)选取受污染的河道一段，根据河流的流速，河水深度，河道底泥污染情况，确定 围堪的形状和大小，根据河道情况，确定适宜的围堪材质;在河岸边放置可移动沉淀池和重 金属去除设备；
[0022] (3)保持围堪内的水位0.1~Im，控制围堪内水溫度为0~40°C，初始的pH为2.0~ 7.0范围内，使用翻动频率为200~40化pm/min的揽拌设备，在围堪内翻动河道底泥，使底泥 与水充分混合；
[0023] (4)在围堪范围内向河道底泥加入适量环境友好型的浓度0.2~0.4mol/L的巧樣 酸活化剂，促使底泥中重金属溶入水中，将加入巧樣酸的量与河道底泥的体积比为0.化： 0.1 ~Sm];
[0024] (5)充分揽拌反应2~化后将含重金属离子的水抽入沉淀池，静置澄清，澄清后的 水再进入重金属去除设备，处理后的水再排入围堪.
[0025] (6)通过对底泥的多次揽拌和对水的多次次循环处理，去除底泥中的重金属；
[0026] (7)当重金属吸附柱吸收足够多（接近吸附容量）的重金属时，通过EDTA溶液或盐 酸溶液对重金属吸附柱进行洗脱，使重金属吸附柱中的纳米多孔陶瓷复合材料再生，同时 得到含重金属的溶液。
[0027] 相对现有技术，本发明申请的技术方案带来的技术效果：
[0028] 1、能明显降低河道底泥重金属含量，减小重金属污染，河道底泥中重金属的去除 率达到90 %~99 %。
[0029] 2、不破坏河流的原有生态系统，不影响河床的稳定，不影响两岸河堤的安全，不影 响河流下游的取水用水安全。
[0030] 3、与传统开挖填埋工艺相比，此方法无需在河岸周围进行拆迁征地设置大型施工 场所，无需征地建设填埋场。
[0031] 4、工艺简单、成本低、不产生二次污染。
[0032] 5、本发明采用的重金属吸附材料可W再生，不但实现了重金属的回收，而且使纳 米多孔陶瓷复合材料再生，重复利用，大大降低了处理成本。
[0033] 综上所述，本发明的方法属于原位治理河道底泥新技术，可有效治理河道重金属 污染底泥，具有明显的经济效益与社会效益，市场前景广阔。
【附图说明】
[0034] 【图1】为本发明的重金属去除设备结构示意图；1为纳米多孔陶瓷复合材料，2为重 金属吸附柱，3为管道;4为进水口，5为出水口，6为重金属吸附系统；
[0035] 【图2】为本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0036] W下实施列旨在进一步说明本
【发明内容】
，而不是限制本发明权利要求的保护范 围。
[0037] 图1为本发明重金属去除设备结构示意图；其包含四根重金属吸附柱;重金属吸附 柱为中空圆柱体结构，重金属吸附柱的空腔部分密集堆积了纳米多孔陶瓷复合材料颗粒， 重金属吸附柱与重金属吸附柱之间通过管道连接形成串联结构；串联结构两端的重金属吸 附柱上分别设有进水口和出水口。
[003引实施例1
[0039] 湘中某地河流底泥中的重金属儒含量为7.5mg/kg，锋含量为723mg/kg，铜含量为 258mg/kg;为降低底泥中的重金属含量，治理步骤如下：
[0040] 1)在枯水季节进行治理，通过围堪将需治理河道底泥围住。
[0041] 2)选取受污染的河道一段，根据河流的流速，河水深度，河道底泥污染情况，确定 围堪的形状和大小，根据河道情况，确定围堪使用材质。河岸边放置可移动沉淀池和重金属 去除设备，设备中放置吸附材料MOl颗粒。
[0042] 3)保持围堪内一定的水位，控制围堪内水溫度为20°C，初始的pH为3.0，使用翻动 频率为30化pm的揽拌设备，在围堪内翻动河道底泥，使底泥与水充分混合。
[0043] 4)在围堪范围内像河道底泥加入适量环境友好型的浓度0.3mol/L的巧樣酸活化 剂，促使底泥中重金属溶入水中。将加入巧樣酸的量与河