一种治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法
【专利摘要】本发明公开了一种治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法。首先将河道污染层底泥进行疏挖堆放至岸边并在底泥堆场外缘进行护坡，然后进行底泥无害化预处理。具体步骤包含暴晒、翻耕以及在初次暴晒后添加一定比例的混合改良剂进行改性，然后进行间歇式翻耕。预处理后在堆放底泥上种植大型挺水植物。本发明提供的技术方法可优先控制污染底泥酸挥发性硫化物的释放，同时伴随着水体中挥发性有机硫化物浓度的下降。本发明工艺流程简单、技术可操作性强，满足我国目前河流黑臭河道硫重污染治理的需求，有利于实现水体中沉积物硫污染的长效治理的目标。
【专利说明】
一种治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法
技术领域
[0001]本发明属于环保技术领域，涉及一种城市重污染河道重度富营养化水体的修复方法，特别是涉及一种河道重污染黑臭底泥酸挥发性硫化物及水体挥发性硫化物污染的原位修复方法。
【背景技术】
[0002]底泥作为湖泊生态系统中重要的组成部分，其不仅仅为水生植物与底栖生物提供重要的生存产所，同时其也是污染物重要的蓄积地。底质硫化物主要是通过硫酸盐的异化还原过程，或者微生物分解利用生物代谢产物、残饵等有机质中的含硫氨基酸过程而产生的，其含量高低是衡量底质环境优劣的一个重要指标。在一定的条件下，底质中的硫化物可通过释放、水体对流等方式进入水体。沉积物中污染物的浓度可以间接反映河水的污染程度，因此，沉积物的污染状况是全面衡量水体质量的重要因素，而硫化物含量的高低是衡量水体底质环境优劣的一项重要指标。沉积物中硫化物的赋存导致河道黑臭现象发生，威胁水生生物的生存，在一定的条件下并产生内源污染。
[0003]目前，我国城市及农村恶臭或产生黑臭河道，大多数是由沉积物中含硫的化合物引发的。水体黑臭的产生主要是因为城市河道底质和泥水界面是处在一个缺氧还原态，有机物质在分解过程中引起耗氧大于复氧，造成缺氧环境，厌氧微生物分解有机物产生大量有臭气体如:甲烷、硫化氢、氨等逸出水面，致使水体黑臭。硫化物除了导致水质变黑，放出H2S的臭鸡蛋味，硫化物对水生生物的生存威胁很大，1ymolL-1S2-的浓度就能严重影响水生植物的活性。酸可挥发性硫(acidvolatilesulfide, AVS)为沉积物中可被酸作用而以H2S形式释放出来的硫，AVS含量的高低可以指示沉积物的氧化还原特性。在还原性的沉积物环境中，如果沉积物中AVS过高，则表明沉积物具有强还原性质，水生生物难以生存。作为植物毒素，硫化物抑制了作物根部的生长，使根部发黑腐烂，作物枯萎。由于硫化物本身所具有的毒性，以及硫化物具有的还原性，硫化物对鱼类和水生生物具有毒害作用。
[0004]目前关于底泥污染的治理主要集中在沉积物氮磷污染处置方面，关于硫化物污染治理方面技术相对缺乏。大多为采用化学试剂投加后的应急处置方法，如专利CN102424446 A中提到利用混合为沸石粉、活性炭、增氧剂、絮凝剂以及胶黏剂的混合物修复城市河道黑臭水体。修复后河道夏季水体黑臭、翻黑泥的情况明显缓减或消除。再如专利CN103172228B利用投加活性微生物菌剂制成活性污泥技术，上述技术主要针对水体或底泥中氮磷污染物控制技术，对沉积物中酸挥发性硫化物的处置技术初步提及、而有关进一步剔除沉积物中挥发性硫化物如二甲基硫醚(DMS)，二甲基二硫醚(DMDS)，二甲基三硫醚(DMTS)，和甲硫醇(MTL)及H2S的消除技术未见报道。
【发明内容】
[0005]本发明旨在提供一种治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法。所述的方法可用于城市河道底泥污染严重、河岸带植被严重退化甚至完全消失及河岸带直立水泥岸带需进行生态护岸的河道。利用本发明可达到同步解决上述河道水质、底质及河岸直立水泥岸带生态护岸同步进行综合治理的目的。
[0006]为达到上述目的，本发明采用以下技术方案:一种治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，它包括以下步骤:
步骤I，确定河床中部黑臭底泥最佳疏浚深度后，疏挖河道污染底泥，堆放至河道两岸，并在河岸带营建缓坡并护坡及加固坡脚；
步骤2，岸边缓坡污染底泥预处理:将堆砌至岸边的底泥露滩暴晒，期间对表层底泥进行翻耕，在初次翻耕时在底泥中均匀喷洒沉积物复合改良剂，所述复合改良剂为熟石灰和铁矿渣的混合物；
步骤3，缓坡污染底泥预处理后在岸边种植大型水生植物群落。
[0007]上述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，步骤I所述的底泥疏挖深度确定方法为，采用底泥氮磷释放速率结合重金属污染分层控制的技术原理确定底泥翻耕深度。具体为:首先利用重力型的柱状底泥采样器采集河道原位底泥，将柱状底泥从表层沉积物至底层划分为若干层，获取底泥污染物的垂向分布特征信息。对底泥表层沉积物不同土层硫化物含量及沉积物-水界面硫化物排放通量水平进行风险分级，然后依据底泥硫污染物分层控制的技术原理，确定最佳底泥疏浚的深度。
[0008]上述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，步骤I所述的河道污染底泥疏挖后堆放至河道两岸，其河岸带沿岸堆砌宽度为总和岸宽度的10?20%。
[0009]上述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，步骤I所述的河岸带营建缓坡并护坡及加固坡脚，方法为堆砌底泥按照自然坡降1:3-1:5的比例营造缓坡，同时利用木粧在底泥堆砌的外延进行坡脚加固，采用5m长杉木粧，长杉木粧根茎即直径较大的一边为12-15cm，梢径即直径较小的一边为8-lOcm，一根紧接着一根连续打粧，长杉木粧上端应高于堆土新建缓坡外沿坡脚基底高程1-2.5m为宜，木粧顶端与河道常水位持平。缓坡基底堆砌基底高程，应控制缓坡水深1.2m以内。
[0010]上述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，步骤2所述的露滩暴晒时间为5-10 天。
[0011]上述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，步骤2所述的对表层底泥进行翻耕，次数为2?3次，翻耕深度在20cm以上，初次翻耕时间为暴晒后48h，之后的翻耕时间间隔为24h/次。翻耕深度在20cm以上时，可以充分氧化表层沉积物，这个底泥深度为植物根系主要集中的部位，可为后续植物修复根系生长创造有利环境。
[0012]上述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，步骤2所述的熟石灰和铁矿渣制成的复合改良剂，为20?100目的粉末形式，添加到沉积物的质量比为:底泥沉积物:熟石灰:粉碎后的铁矿渣=1000:0.2-25:0.5-50，优选1000:0.2-0.8: 10?35。考虑到初期疏浚后沉积物初期含水率高，添加时间为底泥暴晒48h之后。添加方式采用少量多次的添加形式以确保与底泥均匀混合。
[0013]上述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，步骤3所述的种植大型挺水植物群落，所述植物包括芦苇、香蒲及再力花。种植密度为芦苇5~8株/!112，香蒲3-5株/m2，再力花以3~5株/1112的种植密度在河岸带恢复植被，最终形成植被覆盖度60%以上大型挺水植物群落。
[0014]本发明的有益效果:
(I)发明中涉及工程实施技术工艺流程相对简化、技术可操作性强，在一般河道进行生态工程的修复均可实现。
[0015](2)沉积物预处理技术所涉及的技术环节如底泥翻耕、晾晒和沉积物改良剂的添加均采用沉积物原位处理的方法，不占用新的土地空间、不涉及沉积物搬运等环节。不会造成水体的二次环境污染。沉积物处置周期短、见效相对较快，沉积物预处理后可马上实现沉积物原位植物修复，可在当年实现对水体污染的修复的目标。
[0016](3)本发明涉及的修复材料如铁矿渣、熟石灰、芦苇、香蒲等均为生态友好型材料，且价格低廉，材料来源广，适宜在河道治理的生态工程实践中应用推广。
[0017](4)本发明采用化学固定和生物修复耦合技术，满足我国目前河流黑臭河道硫重污染治理的需求，有利于实现水体中沉积物挥发性硫污染的长效治理的目标。
[0018]本发明的技术进步性:
I)本发明涉及沉积物挥发性硫化物具有易氧化和易挥发，在技术方案设计中充分考虑利用生态系统自身自我调节功能，减少人为干扰频率和强度。技术优越性体现在:创造沉积物高效的自然复氧的条件，通过表层沉积物自然复氧氧化及促进挥发的方式首先剔除沉积物中大部分挥发性硫组分。本发明的首次去除率大于60%，满足一般河道沉积物进行生态修复的植物生长需求。再通过添加沉积物改良剂辅助化学钝化、氧化和大型水生植物泌氧、根系吸收等综合处置措施来原位转化和消除残留的硫化物的目的。
[0019]2)本发明提供的技术方案，可对黑臭底泥硫化物污染进行长效修复。在进行沉积物的预处理后，移除或削减植物生长的主要胁迫因子，通过在硫重度污染的污染层上直接恢复大型挺水植物，利用沉积物改良剂的应急处置和植物修复对硫化物原位转化的长效措施分布实施，实现对恶臭硫污染沉积物应急处置和长效治理同步实现的目的。
[0020]3)发明充分利用河流生态系统的自我调节功能，改善沉积物的物化性质，通过生态系统内部组分结构的调整，最终实现河流的河岸带水生生态系统良性循环的目的。
【附图说明】
[0021 ]图1是实施例1黑臭底泥生态修复工程实施如后底泥中硫化物的动态不意图；
图2是实施例1工程实施后水体中挥发性硫化物动态示意图；
图3是实施例1工程实施后水体中挥发性硫化物动态示意图；
图4是实施例2黑臭底泥生态修复工程实施前后底泥中硫化物的动态示意图；
图5是实施例2工程实施后水体中挥发性硫化物动态示意图；
图6是实施例2工程实施后水体中挥发性硫化物动态示意图；
图7是实施例3黑臭底泥生态修复工程实施前后底泥中硫化物的动态示意图；
图8是实施例3工程实施后水体中挥发性硫化物动态示意图；
图9是实施例3工程实施后水体中挥发性硫化物动态示意图；
图10是实施例4黑臭底泥生态修复工程实施如后底泥中硫化物的动态不意图；
图11是实施例4工程实施后水体中挥发性硫化物动态示意图；
图12是实施例4工程实施后水体中挥发性硫化物动态示意图；
图13是实施例5黑臭底泥生态修复工程实施如后底泥中硫化物的动态不意图； 图14是实施例5工程实施后水体中挥发性硫化物动态示意图；
图15是实施例5工程实施后水体中挥发性硫化物动态示意图；
图16是实施例6黑臭底泥生态修复工程实施如后底泥中硫化物的动态不意图；
图17是实施例6工程实施后水体中挥发性硫化物动态示意图；
图18是实施例6工程实施后水体中挥发性硫化物动态示意图；
图19是实施例7黑臭底泥生态修复工程实施前后底泥中硫化物的动态示意图；
图20是实施例7工程实施后水体中挥发性硫化物动态示意图；
图21是实施例7工程实施后水体中挥发性硫化物动态示意图；
图22是实施例8黑臭底泥生态修复工程实施如后底泥中硫化物的动态不意图；
图23是实施例8工程实施后水体中挥发性硫化物动态示意图；
图24是实施例8工程实施后水体中挥发性硫化物动态示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合具体实施例和【附图说明】对本发明的技术方案进行详细描述。本发明的保护范围并不以【具体实施方式】为限，而是由权利要求加以限定。
[0023]实施例1
根据本发明，在浙江嘉兴对某河道进行生态修复，其河道黑臭底泥平均约30cm，具体实施方案如下:
I)河道底泥疏浚。对河道污染沉积物层进行疏浚，首先测定表层沉积物中硫化物的剖面垂向分布特征，然后进行硫化物释放分析评级，根据硫化物分层控制的技术原理，综合成本效益及硫化物污染分析按份及的原则，确定河床中部淤积区域最佳底泥翻耕的深度为40cm。然后利用疏浚船将河道污染底泥疏挖后堆放至河道两岸，河岸带沿岸堆砌宽度为总和岸宽度的10%。河岸带修建缓坡。堆砌底泥按照自然坡降1:3比例营造缓坡，在河岸带底泥堆砌外沿利用杉木粧打粧进行护坡。护坡采用杉木粧梢径为8cm，根茎15cm的木粧，每米6?7根连续打粧。木粧入土深度为2.5m。木粧顶端高度与河道常水位持平。缓坡基底堆砌基底高程应控制在水深0.8m以内。
[0024]2)缓坡底泥的预处理。缓坡底泥进行暴晒共计7天。表层30cm底泥于暴晒48h时进行初次翻耕，之后每24h进行一次翻耕。翻耕深度为30cm，并在第I次翻耕时投加沉积物复合改良剂。改良剂为熟石灰和铁矿渣的混合物。混合物粉碎后取其中60目的颗粒进行使用。具体沉积物中添加按照质量比:底泥沉积物:熟石灰:粉碎后的铁矿渣=1000:0.2:15的比例混入口 ο
[0025]3)在表层底泥进行预处理后进行挺水植物群落恢复。在4?5月份，种植芦苇、再力花的地下茎或带土幼苗，按照芦苇以8株/m2和再力花以3株/m2的种植密度在河岸带恢复植被.在第二年挺水植物在新建缓坡盖度达到70%。
[0026]如图1-3所示，在生态工程结束后，对底泥中硫化物进行连续监测。发现沉积物中酸挥发性硫化物下降明显，工程实施三个月后底泥中AVS(酸挥发性硫化物)含量较对照区下降67?72%，平均为69%;工程实施一年后底泥中AVS(酸挥发性硫化物)含量较对照区下降75?83%，平均为79%。水体中挥发性硫化物二甲基硫醚(DMS)，二甲基二硫醚(DMDS)，二甲基三硫醚(DMTS)、甲硫醇(MTL)和硫化氢(H2S)的去除率在80?95%之间。水体恶臭消除，水质明显改观。水体恶臭消除，水质明显改观。
[0027]实施例2
根据本发明，在浙江嘉兴对某河道进行生态修复，其河道黑臭底泥平均约20cm，具体实施方案如下:
I)河道底泥疏浚。对河道污染沉积物层进行疏浚，首先测定表层沉积物中硫化物的剖面垂向分布特征，然后进行硫化物释放分析评级，根据硫化物分层控制的技术原理，综合成本效益及硫化物污染分析按份及的原则，确定河床中部淤积区域最佳底泥翻耕的深度为20cm。然后利用疏浚船将河道污染底泥疏挖后堆放至河道两岸，河岸带沿岸堆砌宽度为总和岸宽度的15%。堆砌底泥按照自然坡降1:5比例营造缓坡，在河岸带底泥堆砌外沿利用杉木粧打粧进行护坡。护坡采用杉木粧梢径为9cm，根茎13cm的木粧，每米6?7根连续打粧。木粧入土深度为2.5m。木粧顶端高度与河道常水位持平。缓坡基底堆砌基底高程应控制在水深0.8m以内。
[0028]2)缓坡底泥的预处理。缓坡底泥进行暴晒共计5天。表层20cm底泥与暴晒48h时进行初次翻耕，之后每24h进行一次翻耕。翻耕深度为20cm，并在第I次翻耕时投加沉积物改良剂。改良剂为熟石灰和铁矿渣的混合物。混合物粉碎后取其中60目的颗粒进行使用。具体沉积物中添加按照质量比:底泥沉积物:熟石灰:粉碎后的铁矿渣=1000:0.6:10的比例混合，根据河流不同区域沉积物硫化物含量不同，不同性质沉积物中添加份额进行相应调整。
[0029]3)在表层底泥进行预处理后进行挺水植物群落恢复。在4?5月份，种植芦苇、再力花的地下茎或带土幼苗，按照芦苇以6株/m2和再力花以5株/m2的种植密度在河岸带恢复植被.在第二年挺水植物在新建缓坡盖度达到65%。
[0030]如图4-6所示，在生态工程结束后，对底泥中硫化物进行连续监测。发现沉积物中酸挥发性硫化物下降明显，工程实施三个月后底泥中AVS(酸挥发性硫化物)含量较对照区下降73?78%，平均为76%;工程实施一年后底泥中AVS(酸挥发性硫化物)含量较对照区下降75?83%，平均为78%。水体中挥发性硫化物二甲基硫醚(DMS)，二甲基二硫醚(DMDS)，二甲基三硫醚(DMTS)，和甲硫醇(MTL)和硫化氢(H2S)的去除率在75?94%之间。水体恶臭消除，水质明显改观。
[0031]实施例3
根据本发明，在江苏常州对某河道进行生态修复，其河道黑臭底泥平均约30cm，具体实施方案如下:
I)河道底泥疏浚。对河道污染沉积物层进行疏浚，首先测定表层沉积物中硫化物的剖面垂向分布特征，然后进行硫化物释放分析评级，根据硫化物分层控制的技术原理，综合成本效益及硫化物污染分析按份及的原则，确定河床中部淤积区域最佳底泥翻耕的深度为30cm。然后利用疏浚船将河道污染底泥疏挖后堆放至河道两岸，河岸带沿岸堆砌宽度为总和岸宽度的20%。堆砌底泥按照自然坡降1:4比例营造缓坡，在河岸带底泥堆砌外沿利用杉木粧打粧进行护坡。护坡采用杉木粧梢径为I Ocm，根茎14cm的木粧，每米6?7根连续打粧。木粧入土深度为2.5m。木粧顶端高度与河道常水位持平。缓坡基底堆砌基底高程应控制在水深0.9m以内ο
[0032]2)缓坡底泥的预处理。缓坡底泥进行暴晒共计10天。表层30cm底泥与暴晒48h时进行初次翻耕，之后每24h进行一次翻耕。翻耕深度为30cm，并在第I次翻耕时投加沉积物改良剂。改良剂为熟石灰和铁矿渣的混合物。混合物粉碎后取其中20目的颗粒进行使用。具体沉积物中添加按照质量比:底泥沉积物:熟石灰:粉碎后的铁矿渣=1000:0.8:0.5的比例混合，根据河流不同区域沉积物硫化物含量不同，不同性质沉积物中添加份额进行相应调整。
[0033]3)在表层底泥进行预处理后进行挺水植物群落恢复。在4?5月份，种植芦苇、再力花的地下茎或带土幼苗，按照芦苇以5株/m2和再力花以4株/m2的种植密度在河岸带恢复植被.在第二年挺水植物在新建缓坡盖度达到60%。
[0034]如图7-9所示，生态工程结束后，对底泥中硫化物进行连续监测。发现沉积物中酸挥发性硫化物下降明显，工程实施三个月后底泥中AVS(酸挥发性硫化物)含量较对照区下降66?73%，平均为69%;工程实施一年后底泥中AVS(酸挥发性硫化物)含量较对照区下降69?80%，平均为73%。水体中挥发性硫化物二甲基硫醚(DMS)，二甲基二硫醚(DMDS)，二甲基三硫醚(DMTS)，和甲硫醇(MTL)和硫化氢(H2S)的去除率在55?78%之间。水体恶臭去除效果较为显著，水质明显改观。
[0035]实施例4
根据本发明，在江苏常州对某河道进行生态修复，其河道黑臭底泥平均约30cm，具体实施方案如下:
I)河道底泥疏浚。对河道污染沉积物层进行疏浚，首先测定表层沉积物中硫化物的剖面垂向分布特征，然后进行硫化物释放分析评级，根据硫化物分层控制的技术原理，综合成本效益及硫化物污染分析按份及的原则，确定河床中部淤积区域最佳底泥翻耕的深度为25cm。然后利用疏浚船将河道污染底泥疏挖后堆放至河道两岸，河岸带沿岸堆砌宽度为总和岸宽度的15%。堆砌底泥按照自然坡降1:3比例营造缓坡，在河岸带底泥堆砌外沿利用杉木粧打粧进行护坡。护坡采用杉木粧梢径为9cm，根莖15cm的木粧，每米6?7根连续打粧。木粧入土深度为2.5m。木粧顶端高度与河道常水位持平。缓坡基底堆砌基底高程应控制在水深Im以内。
[0036]2)缓坡底泥的预处理。缓坡底泥进行暴晒共计8天。表层25cm底泥与暴晒48h时进行初次翻耕，之后每24h进行一次翻耕。翻耕深度为25cm，并在第I次翻耕时投加沉积物改良剂。改良剂为熟石灰和铁矿渣的混合物。混合物粉碎后取其中100目的颗粒进行使用。具体沉积物中添加按照质量比:底泥沉积物:熟石灰:粉碎后的铁矿渣=1000: 2:5的比例混合，根据河流不同区域沉积物硫化物含量不同，不同性质沉积物中添加份额进行相应调整。
[0037]3)在表层底泥进行预处理后进行挺水植物群落恢复。在4?5月份，种植芦苇、再力花的地下茎或带土幼苗，按照芦苇以7株/m2和再力花以5株/m2的种植密度在河岸带恢复植被.在第二年挺水植物在新建缓坡盖度达到72%。
[0038]如图10-12所示，在生态工程结束后，对底泥中硫化物进行连续监测。发现沉积物中酸挥发性硫化物下降明显，工程实施三个月后底泥中AVS(酸挥发性硫化物)含量较对照区下降77?86%，平均为81%;工程实施一年后底泥中AVS(酸挥发性硫化物)含量较对照区下降72?82%，平均为78%。水体中挥发性硫化物二甲基硫醚(DMS)，二甲基二硫醚(DMDS)，二甲基三硫醚(DMTS)，和甲硫醇(MTL)和硫化氢(H2S)的去除率在61?78%之间。水体恶臭去除效果显著，水质明显改观。
[0039]实施例5
根据本发明，在浙江海宁对某河道进行生态修复，其河道黑臭底泥平均约30cm，具体实施方案如下:I)河道底泥疏浚。对河道污染沉积物层进行疏浚，首先测定表层沉积物中硫化物的剖面垂向分布特征，然后进行硫化物释放分析评级，根据硫化物分层控制的技术原理，综合成本效益及硫化物污染分析按份及的原则，确定河床中部淤积区域最佳底泥翻耕的深度为20cm。然后利用疏浚船将河道污染底泥疏挖后堆放至河道两岸，河岸带沿岸堆砌宽度为总和岸宽度的15%。堆砌底泥按照自然坡降I: 3比例营造缓坡，在河岸带底泥堆砌外沿利用杉木粧打粧进行护坡。护坡采用杉木粧梢径为9cm，根茎15cm的木粧，每米6?7根连续打粧。木粧入土深度为2.5m。木粧顶端高度与河道常水位持平。缓坡基底堆砌基底高程应控制在水深Im以内。
[0040]2)缓坡底泥的预处理。缓坡底泥进行暴晒共计8天。表层20cm底泥与暴晒48h时进行初次翻耕，之后每24h进行一次翻耕。翻耕深度为20cm，并在第I次翻耕时投加沉积物改良剂。改良剂为熟石灰和铁矿渣的混合物。混合物粉碎后取其中100目的颗粒进行使用。具体沉积物中添加按照质量比:底泥沉积物:熟石灰:粉碎后的铁矿渣=1000:10:20的比例混合，根据河流不同区域沉积物硫化物含量不同，不同性质沉积物中添加份额进行相应调整。
[0041]3)在表层底泥进行预处理后进行挺水植物群落恢复。在4?5月份，种植芦苇、再力花的地下茎或带土幼苗，按照香蒲以5株/m2和再力花以3株/m2的种植密度在河岸带恢复植被.在第二年挺水植物在新建缓坡盖度达到79%。
[0042]如图13-15所示，在生态工程结束后，对底泥中硫化物进行连续监测。发现沉积物中酸挥发性硫化物下降明显，工程实施三个月后底泥中AVS(酸挥发性硫化物)含量较对照区下降77?92%，平均为83%;工程实施一年后底泥中AVS(酸挥发性硫化物)含量较对照区下降73?80%，平均为77%。水体中挥发性硫化物二甲基硫醚(DMS)，二甲基二硫醚(DMDS)，二甲基三硫醚(DMTS)，和甲硫醇(MTL)和硫化氢(H2S)的去除率在73?86%之间。水体恶臭消除，水质明显改观。
[0043]实施例6
根据本发明，在浙江宁波对某河道进行生态修复，其河道黑臭底泥平均约30cm，具体实施方案如下:
I)河道底泥疏浚。对河道污染沉积物层进行疏浚，首先测定表层沉积物中硫化物的剖面垂向分布特征，然后进行硫化物释放分析评级，根据硫化物分层控制的技术原理，综合成本效益及硫化物污染分析按份及的原则，确定河床中部淤积区域最佳底泥翻耕的深度为20cm。然后利用疏浚船将河道污染底泥疏挖后堆放至河道两岸，河岸带沿岸堆砌宽度为总和岸宽度的15%。堆砌底泥按照自然坡降1:3比例营造缓坡，在河岸带底泥堆砌外沿利用杉木粧打粧进行护坡。护坡采用杉木粧梢径为9cm，根莖15cm的木粧，每米6?7根连续打粧。木粧入土深度为2.5m。木粧顶端高度与河道常水位持平。缓坡基底堆砌基底高程应控制在水深Im以内。
[0044]2)缓坡底泥的预处理。缓坡底泥进行暴晒共计8天。表层20cm底泥与暴晒48h时进行初次翻耕，之后每24h进行一次翻耕。翻耕深度为20cm，并在第I次翻耕时投加沉积物改良剂。改良剂为熟石灰和铁矿渣的混合物。混合物粉碎后取其中100目的颗粒进行使用。具体沉积物中添加按照质量比:底泥沉积物:熟石灰:粉碎后的铁矿渣=1000:15: 35的比例混合，根据河流不同区域沉积物硫化物含量不同，不同性质沉积物中添加份额进行相应调整。
[0045]3)在表层底泥进行预处理后进行挺水植物群落恢复。在4?5月份，种植芦苇、再力花的地下茎或带土幼苗，按照香蒲以5株/m2和再力花以3株/m2的种植密度在河岸带恢复植被.在第二年挺水植物在新建缓坡盖度达到65%。
[0046]如图16-18所示，在生态工程结束后，对底泥中硫化物进行连续监测。发现沉积物中酸挥发性硫化物下降明显，工程实施三个月后底泥中AVS(酸挥发性硫化物)含量较对照区下降70?86%，平均为76%;工程实施一年后底泥中AVS(酸挥发性硫化物)含量较对照区下降75?83%，平均为79%。水体中挥发性硫化物二甲基硫醚(DMS)，二甲基二硫醚(DMDS)，二甲基三硫醚(DMTS)，和甲硫醇(MTL)和硫化氢(H2S)的去除率在70?89%之间。水体恶臭基本消除，水质明显改观。
[0047]实施例7
根据本发明，在浙江杭州对某河道进行生态修复，其河道黑臭底泥平均约30cm，具体实施方案如下:
I)河道底泥疏浚。对河道污染沉积物层进行疏浚，首先测定表层沉积物中硫化物的剖面垂向分布特征，然后进行硫化物释放分析评级，根据硫化物分层控制的技术原理，综合成本效益及硫化物污染分析按份及的原则，确定河床中部淤积区域最佳底泥翻耕的深度为20cm。然后利用疏浚船将河道污染底泥疏挖后堆放至河道两岸，河岸带沿岸堆砌宽度为总和岸宽度的15%。堆砌底泥按照自然坡降1:3比例营造缓坡，在河岸带底泥堆砌外沿利用杉木粧打粧进行护坡。护坡采用杉木粧梢径为9cm，根莖15cm的木粧，每米6?7根连续打粧。木粧入土深度为2.5m。木粧顶端高度与河道常水位持平。缓坡基底堆砌基底高程应控制在水深Im以内。
[0048]2)缓坡底泥的预处理。缓坡底泥进行暴晒共计8天。表层20cm底泥与暴晒48h时进行初次翻耕，之后每24h进行一次翻耕。翻耕深度为20cm，并在第I次翻耕时投加沉积物改良剂。改良剂为熟石灰和铁矿渣的混合物。混合物粉碎后取其中100目的颗粒进行使用。具体沉积物中添加按照质量比:底泥沉积物:熟石灰:粉碎后的铁矿渣=1000:25:40的比例混合，根据河流不同区域沉积物硫化物含量不同，不同性质沉积物中添加份额进行相应调整。
[0049]3)在表层底泥进行预处理后进行挺水植物群落恢复。在4?5月份，种植芦苇、再力花的地下茎或带土幼苗，按照香蒲以3株/m2和再力花以5株/m2的种植密度在河岸带恢复植被.在第二年挺水植物在新建缓坡盖度达到77%。
[0050]如图19-21所示，在生态工程结束后，对底泥中硫化物进行连续监测。发现沉积物中酸挥发性硫化物下降明显，工程实施三个月后底泥中AVS(酸挥发性硫化物)含量较对照区下降69?78%，平均为75%;工程实施一年后底泥中AVS(酸挥发性硫化物)含量较对照区下降68?84%，平均为75%。水体中挥发性硫化物二甲基硫醚(DMS)，二甲基二硫醚(DMDS)，二甲基三硫醚(DMTS)，和甲硫醇(MTL)和硫化氢(H2S)的去除率在68?87%之间。水体恶臭消除，水质明显改观。
[0051 ] 实施例8
根据本发明，在江苏无锡对某河道进行生态修复，其河道黑臭底泥平均约35cm，具体实施方案如下:
I)河道底泥疏浚。对河道污染沉积物层进行疏浚，首先测定表层沉积物中硫化物的剖面垂向分布特征，然后进行硫化物释放分析评级，根据硫化物分层控制的技术原理，综合成本效益及硫化物污染分析按份及的原则，确定河床中部淤积区域最佳底泥翻耕的深度为35cm。然后利用疏浚船将河道污染底泥疏挖后堆放至河道两岸，河岸带沿岸堆砌宽度为总和岸宽度的15%。堆砌底泥按照自然坡降1:3比例营造缓坡，在河岸带底泥堆砌外沿利用杉木粧打粧进行护坡。护坡采用杉木粧梢径为9cm，根莖15cm的木粧，每米6?7根连续打粧。木粧入土深度为2.5m。木粧顶端高度与河道常水位持平。缓坡基底堆砌基底高程应控制在水深Im以内。
[0052]2)缓坡底泥的预处理。缓坡底泥进行暴晒共计8天。表层35cm底泥与暴晒48h时进行初次翻耕，之后每24h进行一次翻耕。翻耕深度为35cm，并在第I次翻耕时投加沉积物改良剂。改良剂为熟石灰和铁矿渣的混合物。混合物粉碎后取其中100目的颗粒进行使用。具体沉积物中添加按照质量比:底泥沉积物:熟石灰:粉碎后的铁矿渣=1000:25:50的比例混合，根据河流不同区域沉积物硫化物含量不同，不同性质沉积物中添加份额进行相应调整。
[0053]3)在表层底泥进行预处理后进行挺水植物群落恢复。在4?5月份，种植芦苇、再力花的地下茎或带土幼苗，按照香蒲以4株/m2和再力花以5株/m2的种植密度在河岸带恢复植被.在第二年挺水植物在新建缓坡盖度达到82%。
[0054]如图22-24所示，在生态工程结束后，对底泥中硫化物进行连续监测。发现沉积物中酸挥发性硫化物下降明显，工程实施三个月后底泥中AVS(酸挥发性硫化物)含量较对照区下降69?78%，平均为75%;工程实施一年后底泥中AVS(酸挥发性硫化物)含量较对照区下降68?84%，平均为75%。水体中挥发性硫化物二甲基硫醚(DMS)，二甲基二硫醚(DMDS)，二甲基三硫醚(DMTS)，甲硫醇(MTL)和硫化氢(H2S)的去除率在68?84%之间。水体恶臭基本消除，水质明显改观。
【主权项】
1.一种治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤: 步骤1:确定河床中部黑臭底泥最佳疏浚深度后，疏挖河道污染底泥，堆放至河道两岸，并在河岸带营建缓坡并护坡及加固坡脚； 步骤2:岸边缓坡污染底泥预处理:将堆砌至岸边的底泥露滩暴晒，期间对表层底泥进行翻耕，翻耕期间在底泥中均匀喷洒沉积物复合改良剂，所述复合改良剂为熟石灰和铁矿渣的混合物； 步骤3:缓坡污染底泥预处理后在岸边种植大型水生植物群落。2.根据权利要求1所述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，其特征在于，步骤I所述的底泥疏挖深度确定方法为，采用底泥氮磷释放速率结合重金属污染分层控制的技术原理确定底泥翻耕深度，具体为: 首先利用重力型的柱状底泥采样器采集河道原位底泥，将柱状底泥从表层沉积物至底层划分为若干层，获取底泥污染物的垂向分布特征信息，对底泥表层沉积物不同土层硫化物含量及沉积物-水界面硫化物排放通量水平进行风险分级，然后依据底泥硫污染物分层控制的技术原理，确定最佳底泥疏浚的深度。3.根据权利要求1所述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，其特征在于，步骤I所述的疏挖河道污染底泥，堆放至河道两岸，其河岸带沿岸堆砌宽度为总河岸宽度的10-20% ο4.根据权利要求1所述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，其特征在于，步骤I所述的在河岸带营建缓坡并护坡及加固坡脚，方法为堆砌底泥按照自然坡降1:3-1:5的比例营造缓坡，同时利用木粧在底泥堆砌的外延进行坡脚加固，所述木粧采用5m长杉木粧，长杉木粧根莖为12-15011，梢径为8-1()0]1，一根紧接着一根连续打粧，长杉木粧上端高于堆土新建缓坡外沿坡脚基底高程1-2.5m，木粧顶端与河道常水位持平，缓坡基底堆砌基底高程，控制缓坡水深在1.2m以内。5.根据权利要求1所述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，其特征在于，步骤2所述的露滩暴晒时间为5-10天。6.根据权利要求1所述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，其特征在于，步骤2所述的对表层底泥进行翻耕，次数为2-3次，翻耕深度在20cm以上。7.根据权利要求6所述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，其特征在于，初次翻耕时间为暴晒后48h，之后的翻耕时间间隔为24h/次。8.根据权利要求1所述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，其特征在于，步骤2所述的熟石灰和铁矿渣制成的复合改良剂添加时间为底泥暴晒48h后;所述复合改良剂为20?100目的粉末形式，添加到沉积物的质量比为:底泥沉积物:熟石灰:粉碎后的铁矿渣=1000:0.2-25: 0.5-50，以少量多次的添加形式以确保与底泥均匀混合。9.根据权利要求9所述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，其特征在于，所述复合改良剂添加到沉积物的质量比为:底泥沉积物:熟石灰:粉碎后的铁矿渣=1000:0.2-0.8:10?35ο10.根据权利要求1所述的治理河道黑臭底泥硫污染的生态修复方法，其特征在于，步骤3所述的种植大型水生植物群落，所述植物包括芦苇、香蒲和再力花;所述植物种植密度为芦苇5~8株/1112，再力花3~5株/m2，香蒲3~5株/m2，最终形成植被覆盖度60%以上大型挺水植物群落。
【文档编号】E02B3/12GK106007280SQ201610521829
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月4日
【发明人】古小治, 陈开宁
【申请人】中国科学院南京地理与湖泊研究所