一种用于地表水体黑臭底泥修复的原位组合方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境保护技术领域，具体设及一种用于地表水体黑臭底泥修复的原位 组合方法。
【背景技术】
[0002] 目前，我国很多河流、水库和湖泊等地表水体污染严重，很多地表水体不仅受到氮 憐、重金属和有机物等污染物的污染，而且经常发生黑臭现象。底泥既是进入地表水体污染 物的重要归宿和蓄积库，又是地表水体上覆水污染的内源。特别是当外源污染得到有效控 制或者完全被截断之后，底泥会成为地表水体上覆水污染物的重要来源。因此，修复受污染 的底泥对于地表水体的污染治理和修复具有重要的现实意义。
[0003] 纵观国内外的污染底泥修复技术，主要分为两大类:异地修复技术和原位修复技 术。异地修复技术主要是指底泥疏竣及疏竣底泥的处理处置。原位修复技术是指就地采取 措施对污染底泥进行修复的方法，具体包括硝酸盐原位处理、原位覆盖、原位吸附剂纯化、 曝气供氧、化学药剂纯化、W及生态修复等。其中，底泥硝酸盐原位处理技术是受到国内外 广泛关注的一种污染底泥原位修复技术，该技术对底泥黑臭物质的去除、底泥部分有机污 染物的降解及底泥憐释放的控制表现出良好的性能。
[0004] 底泥硝酸盐原位处理技术目前存在的缺陷主要是：（1)硝酸盐原位处理无法控制 底泥氨氮的释放;和(2)底泥硝酸盐原位处理常用的化学药剂为硝酸巧、硝酸钢和硝酸钟， 它们均极易溶于水，运会造成表层底泥利用硝酸盐的时间持续比较短，不仅直接影响了硝 酸盐原位处理对表层底泥的修复效果，而且还易造成上覆水体的硝态氮污染。一种解决办 法是与底泥原位覆盖技术结合使用。
[0005] 现有技术中将硝酸盐溶液注入底泥利用硝酸盐去除底泥中的有机污染物并抑制 底泥中憐的释放;再将活性覆盖材料投加到底泥-水界面上形成一层活性覆盖层系统，利用 所形成的活性覆盖层系统控制底泥中释放出来的氨氮，并阻止孔隙水中硝酸盐向上覆水的 迁移W防止上覆水的硝酸盐污染。
[0006] 但是该种地表水体污染底泥原位修复技术目前存在的问题是：（1)阳离子表面活 性剂改性沸石的价格总体上较高，如果由阳离子表面活性剂改性沸石所构建的底泥活性覆 盖系统一直放置于水体中，运会造成成本上的上升，从而防碍了该方法的大规模推广应用； (2)阳离子表面活性剂改性沸石对憐酸盐的吸附容量不高，当注入底泥的硝酸盐消耗完毕 后，覆盖层系统控制底泥憐释放的有效持续时间毕竟有限，运也会防碍了该方法的大规模 推广应用。因此，对上述方法进行进一步改进W开发出新方法仍然是非常必要的。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种用于地表水体黑臭底泥修复的原位组合方法，该方法不 仅对地表水体底栖生态系统的破坏性更小，而且可W更加有效地控制底泥氮憐的释放，而 且成本低，易于大规模推广。
[0008] 本发明的目的可W通过W下技术方案来实现：
[0009] -种用于地表水体黑臭底泥修复的原位组合方法，其步骤包括，
[0010] (1)、将错改性沸石投加到底泥-水界面的上方，通过机械揽拌或水力扰动的方式 将底泥与错改性沸石混合到一起。本发明利用错改性沸石对氨氮和憐酸盐的固定能力先将 从底泥中释放出来的大部分氨氮和一部分憐固定下来。
[0011] (2)、在底泥中注入硝酸盐；
[0012] (3)、将错改性沸石和沸石投加到底泥-水界面上方，形成覆盖系统I;
[0013] (4)、由±工布包裹专用吸附剂材料构建而成的覆盖层系统II覆盖到覆盖层系统I 上方；
[0014] (5)、持续修复30~360天后将覆盖层系统II从地表水体中移出，覆盖层系统I继续 放置于底泥-水界面上方。
[0015] 所述步骤（1)中，错改性沸石的投加量为2~500kg/m2底泥-7jC界面。优选的，所述 错改性沸石的投加量为2~50kg/m 2底泥-水界面。
[0016] 所述步骤(2)中的硝酸盐中含有硝酸巧、硝酸钢和硝酸钟中的一种或几种的混合 物，该硝酸盐的投加剂量为5~500g N〇3-N/m2底泥-水界面。优选的，该硝酸盐的投加剂量为 5~40g NOs-N/V底泥-水界面。
[0017] 所述步骤(3)中的错改性沸石和沸石的重量比为1:1~1000。优选的，所述错改性 沸石和沸石的重量比为1:1~50。
[0018] 所述步骤(3)中，错改性沸石的投加剂量为0.1~lOOkg/m2底泥-水界面;沸石的投 加量为2~500kg/m 2底泥-水界面。优选的，错改性沸石的投加剂量为0.4~30kg/m2底泥-水 界面;沸石的投加量为3~50kg/m 2底泥-水界面。
[0019] 所述错改性沸石的制备方法为，
[0020] (A)将沸石和八水氧氯化错按照质量比为1~100:1的比例混合，然后加入水进行 揽拌0.5-24小时；
[0021] 优选的，所述沸石与水的加入量配比为Ig: 5~lOOmL。
[0022] (B)加入抑调节剂，混合液的抑值调至7~11;
[00剖优选的，所述抑调节剂为NaOH溶液。
[0024] (C)固液分离得到固体材料，清洗、烘干后即得到错改性沸石。
[0025] 所述步骤(4)中，专用吸附剂材料的投加剂量为5~500kg/m2底泥-水界面。优选 的，所述专用吸附剂材料的投加剂量为5~50kg/m 2底泥-水界面。优选的，专用吸附剂材料 为阳离子表面活性剂改性沸石或阴离子交换树脂。进一步优选的，专用吸附剂材料为阳离 子表面活性剂改性沸石。
[0026] 所述阳离子表面活性剂改性沸石的制备过程为，
[0027] (a)将沸石经清洗、烘干、冷却、破碎、研磨、过筛处理，得到粒径为100~500目的沸 石样品；
[0028] (b)选取漠化十六烷基化晚、氯化十六烷基化晚、十六烷基=甲基漠化锭或十六烧 基S甲基氯化锭任一种阳离子表面活性剂作为改性剂，配置浓度为5~lOOmmol/L的阳离子 表面活性剂溶液；
[0029] (C)取步骤(a)制备的沸石样品按2~200mL/g的液固比将其加入到步骤(b)中配置 的阳离子表面活性剂溶液中，30~80°C振荡化~96h，振荡速度为100~50化pm;
[0030] (d)将混合液进行固液分离、清洗、烘干，得到阳离子表面活性剂改性沸石。
[0031] 优选的，所述沸石为天然沸石，指自然界中存在的呈骨架状结构的侣娃酸盐晶体， 有利于控制底泥氮憐的释放。
[0032] 本发明所开发的工艺即基于硝酸盐注入、错改性沸石添加、天然沸石/错改性沸石 混合物覆盖、阳离子表面活性剂改性沸石覆盖组合技术，不仅可W实现对黑臭底泥的修复 W及对底泥氨氮和总憐的释放控制，而且可W有效控制硝酸盐向上覆水体的泄露，是一种 良好的黑臭底泥原位修复技术。
[0033] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0034] (1)本发明不仅将硝酸盐注入底泥，而且还将错改性沸石添加进底泥，进一步增强 底泥对水中憐和氨氮的吸持能力，控制底泥憐和氨氮释放的效果更佳。
[0035] (2)本发明将活性覆盖层系统设计为独立的两层覆盖层系统，所增加的下层覆盖 层系统可W有效地控制底泥憐和氨氮的释放，而上层覆盖层系统则可W有效控制硝酸盐向 上覆水体的迁移，本发明运样的覆盖层设计可W更加有效地控制底泥污染物的释放。
[0036] (3)本发明将原先的一个独立覆盖层系统变为两个独立覆盖层系统，待硝酸盐消 耗完毕之后可W将上层价格较高的覆盖层系统II移出地表水体，实现了上层覆盖层系统II 的重复利用，运大大降低了成本，有利于本发明的大规模推广应用。
[0037] (4)采用本发明的方法后，水体中的氨氮浓度、总憐和硝态氮浓度显著降低，而且 本发明操作方法简单、方便。
【附图说明】
[0038] 图1为本发明在实际应用时的工艺流程图。
[0039] 图a为第一阶段，图b为第二阶段，
[0040] 其中，1为注入硝酸盐后底泥，2为错改性沸石，3为由天然沸石和错改性沸石混合 物构建而成的覆盖层系统I，4为由±工布包裹专用吸附剂材料构建而成的覆盖层系统II，5 为±工布，6为上覆水；
【具体实施方式】
[0041 ]下面结合实施例，对本发明作进一步说明：
[0042] 实施例1
[0043] (1)制备错改性沸石：
[0044] ①采用八水氧氯化错配制质量浓度为50g/L的氧氯化错溶液；
[0045] ②称取粒径200目的天然沸石置于容器中，再按照液固比为lOmL/g移取质量浓度 为50g/L的氧氯化错溶液与天然沸石进行充分混合；
[0046] ③用浓度为2mol/L氨氧化钢溶液将步骤②所得混合液的抑调节至10,反应完成后 进行固液分离，清洗，干燥，最后得到错改性沸石。
[0047] 实验过程：
[0048] 取6个2.化锥形瓶，向每个锥形瓶中加入SOOg湿污泥。对运六个锥形瓶分别加 W不 同的处理。
[0049] 对第I个锥形瓶不加任何处理，作为对照组。
[0050] 对第2个锥形瓶中底泥直接注入7.5g四水硝酸盐巧，即相当于每1平方米底泥-水 界面下方注入425g四水硝酸巧，或者注入50.4g N03-N，作为处理组1。
[0051] 对第3个锥形瓶中底泥覆盖150g天然沸石和15g错改性沸石的混合物（等同于 8.5kg天然沸石/(m2底泥-水界面），0.85kg错改性沸石/(m 2底泥-水界面），作为处理组2。
[0052] 对第4个锥形瓶中底泥首先注入7.5四水硝酸巧(等同于50.4gN03-N/(m2底泥-水 界面）），然后再再覆盖150g天然沸石和15g错改性沸石的混合物（等同于8.化g天然沸石/ (m 2底泥-水界面），0.85kg错改性沸石Am2底泥-水界面），作为处理组3。
[0053] 向第5个锥形瓶中底泥首先注入7.5g四水硝酸盐巧(等同于50.4gM)3-N/(m2底泥-水界面）），再覆盖200g市售的阴离子交换树脂(等同于11.3kg/(m 2底泥-水界面）），作为处 理组4。
[0054] 向第6个锥形瓶中底泥首先添加15g错改性沸石（等同于0.85kg/(m2底泥-水界 面））和注入7.5g四水硝酸盐巧(等同于50.4g N〇3-N/(m2底泥-水界面）），然后再覆盖150g天 然沸石和15g错改性沸石的混合物（等同于8.化g天然沸石Am 2底泥-水界面），0.85kg错改 性沸石Am2底泥-水界面）），最后再覆盖200g市售的阴离子交换树脂(等同于11.3kg/(m 2底 泥-水界面）），作为处理组5。
[005引表1检测第4、16和27天上覆水中氨氮、硝态氮和总憐浓度
[0化6]
[0057]从表1中的实验结果来看：
[005引对照组:无处理下底泥会释放出大量的氨氮和总憐，导致上覆水体受到氨氮和憐 的污染，并且无处理情况下上覆水体黑臭现象严重。
[0059] 处理组1:硝酸盐处理可W有效控制底泥憐的释放，并且经硝酸盐处理后底泥黑臭 现象消失;但是硝酸盐处理无法有效控制底泥氨氮的释放，而且还会造成上覆水的硝酸盐 污染。
[0060] 处理组2:天然沸石和错改性沸石混合