一种富营养化水体表层污染底泥高效改良剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种富营养化水体表层污染底泥高效改良剂及其制备方法，涉及污染底泥改良剂。本改良剂本主要组分：铁矿物8～15；粘土矿物30～40；石英粉25～30；附加组分主要组分之和的重量百分比为：活化剂5～8；粘合剂1～5；填充剂5～10。本方法是：①按比例称取主要组分置于反应釜中搅拌，加入活化剂，常温下反应6‑8小时；②反应物呈糊状；③移出糊状物，加入粘合剂和填充剂，进行造粒；④潮湿粒状物在50～60℃下干燥；⑤打磨干燥物，包装入库；⑥废料与糊状物混合，再造粒。本发明采用添加调配，保证了有效成份的合理配比；生产工艺简单；制备过程无“三废”产生；产品应用工艺简单；有效满足了富营养化水体表层污染底泥治理与修复的迫切需要。

说明书

技术领域

本发明涉及污染底泥改良剂，尤其涉及一种富营养化水体表层污染底泥高效改良剂及其制备方法，适用于富营养化水体表层污染底泥的改良与生态修复。

背景技术

污染底泥改良剂及类似产品的发明应用主要伴随富营养化水体治理与生态恢复过程中内源控制技术的发展应运而生，已有近几十年的应用历史。过去对富营养化水体底泥污染的控制多采用底泥疏浚或化学及生物控制，其目标是改善底层生境，抑制内源污染物向水柱释放。

就化学治理而言，其目标是通过应用具有氧化性的化学物质如铁氧化物、硝酸盐、锰氧化物等，改善污染底泥的氧化还原状态，促进底泥中有毒及有害物质分解与钝化。化学物质主要来源于天然矿物改性或直接的化学合成。当前化学物质在处理污染底泥时存在一些无法解决的问题，如铁氧化物及锰氧化物等在对污染底泥的改良时，因利用效率低，投加量较大，而还原生成的亚铁和亚锰等易溶于水，在水体表层氧化，形成沉淀，影响水体透明度及自然景观。硝酸盐在提高污染底泥的氧化还原电位、消除黑臭等方面具有较好效果，且产品易得、价格低，不足之处是需特殊注射工具；施工工艺复杂，速度慢，施工成本高。国外发明产品——锁磷剂等，只对某污染物起作用，尽管效果好，但应用成本高。我国在污染底泥改良剂制备工艺方面已有很大进步，如采用天然含铁矿物的改性产品，天然富钙矿物的改性产品，改性粘土等已在湖泊内源控制中得到了应用。然而，因有效成分低，用量大，运输费用高，施工不方便等因素尚未大面积应用。

污染底泥改良剂的发展趋势是要求有效成份含量适中，利用效率高，用量小，力求不降低水体库容；无论施工过程中，还是后期维护，无环境风险，对水生态系统影响小；施工工艺便捷，无需特殊专业施工设备；非专业技术人员可进行直接操作，便于广泛应用，以此满足富营养化水体治理的需求。

发明内容

本发明的目的就在于改变底泥污染的传统治理思路，克服现有产品应用过程存在的缺点和不足，提供一种富营养化水体表层污染底泥高效改良剂及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一、富营养化水体表层污染底泥高效改良剂（简称改良剂）

1、组分

包括主要组分和附加组分；

主要组分：铁矿物、粘土矿物和石英粉；

附加组分：活化剂、粘合剂和填充剂；

2、组分的重量百分比是：

铁矿物 8～15；

粘土矿物 30～40；

石英粉 25～30。

该组分的重量百分比是通用型比例，根据底泥的污染物组成与含量，底泥性质及控制目标，可适当地进行组分比例调整；

附加组分是上述主要组分之和的重量百分比为：

活化剂 5～8；

粘合剂 1～5；

填充剂 5～10；

所述活化剂为无机酸和无机碱；

所述粘合剂为改性淀粉；

所述填充剂为碳粉。

3、各组分的功能

铁矿物：提供改良剂的有效成份铁氧化物，保证改良剂对污染物的固持能力，同时确保改良剂的氧化性能；

粘土矿物：增强改良剂的亲水性，促进水溶性污染物与改良剂固相表面接触；

石英粉：构建改良剂的主体；

活化剂：促进铁矿物形态转化，提高铁氧化物的活性；

粘合剂：维持不同物质能够物理接触，便于成形、造粒等；作为有效的有机碳源，促进有益微生物在改良剂——底泥界面活性，控制改良剂中有效份的释放；

填充剂：调节改良剂生产过程中的水分，促进非极污染物在改良剂表面富集。

4、本改良剂的功能是：

加速活性有机碳在底泥-水柱界面降解；提升污染底泥的氧化还原电位；增强底泥的固持容量；降低底泥污染物的有效性；改善底层生境；促进受损水生态系统自我修复。

5、本改良剂的用途是：

适用于富营养化水体的内源控制；因富营养化受损水生态系统的自我修复；黑臭水体的水质改善；景观水体水质提升；养殖水体底泥中有毒有害物质钝化与去除等。

二、富营养化水体表层污染底泥高效改良剂的制备方法

本制备方法包括下列步骤：

①按比例称取主要组分置于反应釜中搅拌，加入活化剂，常温下反应6-8小时；

②反应物呈糊状；

③移出糊状物，加入粘合剂和填充剂，进行造粒；

④潮湿粒状物在50～60℃下干燥；

⑤打磨干燥物，包装入库；

⑥废料与糊状物混合，再造粒。

本发明具有下列优点和积极效果：

①采用添加调配，保证了有效成份的合理配比；

②生产工艺简单；

③制备过程无“三废”产生，合成率100%，可实现清洁生产；

④产品应用工艺简单，无需特殊设备和专业技术人员，且施工快捷；产品有效满足了富营养化水体表层污染底泥治理与修复的迫切需要。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明：

一、试验

1、试验污染底泥的配方

活性有机碳5%，

亚铁1.5%，

三价铁0.5%，

总磷0.3%，

总氮0.5%，

有效磷43mg/kg（干物质），

铵态氮（NH₄⁺-N）>

2、应用本改良剂

1）主要成份比例（重量比）

铁矿物15，

粘土矿物40，

石英粉30；

2）附加组分比例（重量比）

活化剂8，

粘合剂2，

填充剂5；

3）、制备方法

按配方量称取铁矿物、粘土矿物、石英粉、硝酸于反应釜中搅拌，反应4小时后，加氢氧化钾调节pH值至7.0，搅拌均匀；等产物为糊状后，移出，并依次添加改性淀粉及200目碳粉等，混合均匀后，制备成颗粒，干燥；然后均匀地撒到污染底泥表面，进行表层污染底泥修复。

二、效果验证

根据上述污染底泥性质制备改良剂对表层底泥的改良效果试验：

水温20℃持续7d；水温20℃下持续30d；水温20℃下持续90d。

表1用本改良剂对污染底泥的改良效果