專利名稱：受污染底泥的原位化學生物生態(tài)協(xié)同修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水污染控制與治理的方法，具體的說，涉及一種受污染底泥的原位化學生物生態(tài)協(xié)同修復(fù)方法。屬于水污染控制及環(huán)境修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
底泥是水體生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，主要由無機礦物、有機物和流動相組成。當河流受污染后，一方面，河流底泥與上覆水之間不停地進行著物質(zhì)交換和能量交換，底泥中的各種污染物質(zhì)也與上覆水保持著一種沉淀吸附與釋放的動態(tài)平衡，一旦環(huán)境條件發(fā)生改變污染物質(zhì)就會通過解吸、擴散等方式重新釋放污染上覆水水質(zhì)，從污染物的“匯”變成污染物的“源”，對城市河道水體的水質(zhì)產(chǎn)生重大影響；另一方面，底泥是底棲生物的主要生活場所和食物來源，污染物質(zhì)可直接或間接對底棲生物或上覆水生物產(chǎn)生毒害作用，進ー步影響陸地生物和人類的健康。因此，河流底泥污染的研究和治理，是城市河流污染綜合整治的重要內(nèi)容，也是從根本上解決河流污染問題的重要途徑之一。底泥修復(fù)的形式主要有原位修復(fù)和異位修復(fù)兩大類，前者是指在污染現(xiàn)場就地修復(fù)，后者是指將污泥疏浚移出后再進行修復(fù)。由于疏浚底泥有著作業(yè)量大、含水率高而難處理以及易引發(fā)二次污染等諸多問題，使得原位修復(fù)逐漸成為一大研究應(yīng)用趨勢，特別是對于淤泥量少、污染程度并不十分嚴重的城市水體有著良好的綜合處理效果。原位修復(fù)可大致分為物理修復(fù)、化學修復(fù)、生物修復(fù)三類，三者中以治理費用相對較低、對生態(tài)環(huán)境干擾最小的生物修復(fù)最為符合我國國情，而其自身亦有著明顯局限性，主要有修復(fù)周期較長、受不可控環(huán)境因素影響較大、水生植物與微生物的腐敗分解可能會重新污染水體等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，利用化學-生物生態(tài)協(xié)同修復(fù)技術(shù)，提供一種可應(yīng)用于實際工程的受污染底泥的原位修復(fù)方法，以有效改善水環(huán)境，強化水體自凈能力。本發(fā)明采用化學制劑(Ca(NO3)2)和微生物菌劑(好氧反硝化細菌、酵母菌、土著優(yōu)勢菌群)的組合，并輔之生物促生劑的使用，通過多點注射的方式投加到底泥中，有效的提高底泥的氧化還原電位(ORP)和水體溶解氧濃度，并在底泥中形成氧化層，促使底泥膨脹，最終實現(xiàn)污染底泥微生態(tài)環(huán)境的改善和水體的浄化，同時強化了污染底泥持久的自浄能力，保持水體良好的修復(fù)效果。本發(fā)明具體是這樣實現(xiàn)的—種受污染底泥的原位化學生物生態(tài)協(xié)同修復(fù)方法，包括如下步驟(1)采用噴槍或注射的方式向待修復(fù)河道底泥的泥水界面下5 20cm處注入 Ca(NO3)2溶液，以底泥體積為基準，Ca(NO3)2的最終固體投放量應(yīng)為1. 2 2g/L。0)2 4周后向河道水體和底泥中同時投加微生物菌劑；微生物菌劑投加組合方式為以下三種的任意ー種
①好氧反硝化細菌和酵母菌，②土著優(yōu)勢菌群，③好氧反硝化細菌和土著優(yōu)勢菌群；菌劑濃度為5X IO7 5X 108cfu/ml，水體中體積投加比例為0. 1%。 0. 4%。，底泥中體積投加比例為0. 5%。 2. 4%0 ；且投加微生物菌劑的同時向水體投入生物促生劑，以水體體積為基準，生物促生劑投放比例為0. 03%。 0. 07%o ；(3)在完成第(2)步的3 5周后進行第二輪Ca(NO3)2、菌劑和生物促生劑的投加，三者投加量均為第一輪的一半，間隔期保持不變。所述的微生物菌劑均是實驗室條件下經(jīng)常規(guī)方法自行培養(yǎng)制得，其中好氧反硝化細菌來源于污水處理廠的活性污泥中，酵母菌和土著優(yōu)勢菌群則均是取自于河道底泥中。所述的菌劑投加組合方式，其中①好氧反硝化細菌和酵母菌和③好氧反硝化細菌和土著優(yōu)勢菌群的兩種菌劑組合適用于以氮污染或有機物污染為主的河道；②土著優(yōu)勢菌群適用于以磷污染為主的河道。所述的生物促生劑為市購制劑，主要成分為加酶的小分子腐植酸溶液。上述步驟⑴所述的向底泥中投放Ca(NO3)2，主要功能在于一方面其NO3-離子有較高的氧化還原電位，具備良好的遷移滲透能力，且no3_可作為電子受體而參與微生物的生理活動，這使得原本作為電子受體的溶解氧的消耗量得以間接減少，因此Ca(NO3)2 的投放可改善水體微生態(tài)環(huán)境；另一方面，投加Ca(NO3)2后，Ca2+能與PO43+生成穩(wěn)定的 Ca3 (PO4) 2，進ー步降低了水體中的磷濃度。在步驟じ)中，對于第一和第三種投菌組合方式，上述的水體中體積投加比例 0. 1%。 0. 4%。、底泥中體積投加比例0. 5%。 2. 4%。均為兩種菌劑投加量的總和，且兩種菌劑投加量均相等。此外，因酵母菌(或土著優(yōu)勢菌群)和好氧反硝化細菌均為異養(yǎng)菌，都要消耗有機物碳源，若先投加酵母菌(或土著優(yōu)勢菌群)則會消耗底泥中易降解的有機物，不利于反硝化脫氮作用，且大量積累的硝態(tài)氮會抑制硝化作用，導(dǎo)致水體氨氮濃度偏高。因此投菌先后順序應(yīng)為好氧反硝化細菌在前，酵母菌(或土著優(yōu)勢菌群)在后，期間要有2 3 周間隔期。若考慮時間成本和其他經(jīng)濟因素，兩者同時投加亦可。與傳統(tǒng)的修復(fù)方法相比，本發(fā)明極大地降低了修復(fù)難度，操作簡單，便于施工。投加化學藥劑Ca(NO3)2于受污染的河道水體及底泥中能夠明顯改善底泥內(nèi)部低氧等微生態(tài)環(huán)境，為微生物的新陳代謝提供電子受體，促進有機物的降解，并且由于Ca2+能與PO43+生成穩(wěn)定的Ca3 (PO4)2，因此可以有效抑制底泥中磷的釋放。此外，微生物促生劑的作用有效強化了好氧反硝化菌對水體和底泥中總氮的降解效果、酵母菌對水體及底泥中有機物和總氮的降解效果以及土著菌群對有機物和總氮的降解效果，且由于土著菌群分離方法簡單、生態(tài)安全性高，因此本發(fā)明十分適于實際工程的應(yīng)用，有著良好的推廣價值。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例，進ー步闡述本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不限制本發(fā)明的范圍。實施例所使用的好氧反硝化細菌是從污水處理廠的活性污泥中經(jīng)分離、提純、馴化、高密度培養(yǎng)得到，酵母菌是從河道底泥中經(jīng)分離、提純、馴化、高密度培養(yǎng)得到，土著優(yōu)勢菌群則是從河道底泥中經(jīng)分離、增富、高密度培養(yǎng)制得。培養(yǎng)條件均為實驗室條件。實施例1 氮污染較重河道利用注射噴槍將Ca (NO3) 2以1. 6g/L (相對于底泥體積)的投加量直接均勻注入底泥中(泥水界面下10厘米左右)。四周后以多點注射投放的方式，向河道中投放好氧反硝化細菌菌劑。水體和底泥中投菌比例分別為0. 15%。和0. 45%。(菌劑濃度為108cfu/ml)。投菌同時向水體加入生物促生劑(購于普羅生物技術(shù)公司，下同)，投放比例為0. 018%。。兩周后進行第二次投菌，投放酵母菌菌劑，投放方式與第一次投菌相同，水體和底泥中投菌比例分別為0. 15%。和0. 45%。(菌劑濃度為108cfu/ml)。投菌同時向水體加入生物促生劑，投放比例為0. 018%。。四周后進行第二輪投藥與投菌，投藥量、投菌量和生物促生劑投加量均為第一輪的一半。經(jīng)治理后，底泥變得膨脹并上浮，水體變得澄清透明，在底泥微生態(tài)環(huán)境得到改善的同吋，水體自身浄化能力也得到了加強。實施例2 磷污染較重河道利用注射噴槍將Ca (NO3) 2以1. 8g/L (相對于底泥體積)的投加量直接均勻注入底泥中(泥水界面下5cm左右)。四周后以多點注射投放的方式，向河道中投放土著優(yōu)勢菌群菌劑。水體和底泥中投菌比例分別為0. 1%。和0. 5%o (菌劑濃度為108cfu/ml)。投菌同時向水體加入生物促生劑，投放比例為0. 07%0。四周后進行第二輪投藥與投菌，投藥量、投菌量和生物促生劑投加量均為第一輪的一半。經(jīng)治理后，底泥變得膨脹并上浮，水體變得澄清透明，在底泥微生態(tài)環(huán)境得到改善的同吋，水體自身浄化能力也得到了加強。實施例3 有機物污染較重河道利用注射噴槍將Ca (NO3) 2以1. 7g/L (相對于底泥體積)的投加量直接均勻注入底泥中(泥水界面下IOcm左右)。四周后以多點注射投放的方式，向河道中同時投放好氧反硝化細菌菌劑和土著優(yōu)勢菌群菌劑。二者投放量相等，各自在水體和底泥中投菌比例均分別為0. 15%。和 0.45%。(菌劑濃度為108cfu/ml)。投菌同時向水體加入生物促生劑，投放比例為0. 035%0。五周后進行第二輪投藥與投菌，投藥量、投菌量和生物促生劑投加量均為第一輪一半。經(jīng)治理后，底泥變得膨脹并上浮，水體變得澄清透明，在底泥微生態(tài)環(huán)境得到改善的同吋，水體自身浄化能力也得到了加強。如上所述通過相應(yīng)的具體實施方式
描述本發(fā)明。但應(yīng)理解的是，其中在實例中關(guān)于化學制劑、微生物菌劑及參數(shù)的描述并不意味著將本發(fā)明限定在所公開的特定形式，本實例僅僅是以示例的方式公開，除非另有特別說明。
權(quán)利要求
1.一種受污染底泥的原位化學生物生態(tài)協(xié)同修復(fù)方法，其特征是包括如下步驟(1)采用噴槍或注射的方式向待修復(fù)河道底泥的泥水界面下5 20cm處注入Ca (NO3)2 溶液，以底泥體積為基準，Ca(NO3)2的最終固體投放量應(yīng)為1. 2 2g/L。0)2 4周后向河道水體和底泥中同時投加微生物菌劑；微生物菌劑投加組合方式為以下三種的任意ー種①好氧反硝化細菌和酵母菌，②土著優(yōu)勢菌群，③好氧反硝化細菌和土著優(yōu)勢菌群；菌劑濃度為5X IO7 5X 108cfu/ml，水體中體積投加比例為0. 1%。 0. 4%。，底泥中體積投加比例為0. 5%。 2. 4%o ；且投加微生物菌劑的同時向水體投入生物促生劑，以水體體積為基準，生物促進劑投放比例為0. 03%。 0. 07%o ；(3)在完成第(2)步的3 5周后進行第二輪Ca(NO3)2、菌劑和生物促進劑的投加，三者投加量均為第一輪的一半，間隔期保持不變。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的微生物菌劑，其中①好氧反硝化細菌和酵母菌和③好氧反硝化細菌和土著優(yōu)勢菌群的兩種菌劑組合適用于以氮污染或有機物污染為主的河道；②土著優(yōu)勢菌群適用于以磷污染為主的河道。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的生物促生劑為加酶的小分子腐植酸溶液。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的①和③兩種投菌組合方式中，兩種菌劑的投加量在水體和底泥中均相等，且皆為要求1中( 所述的水體和底泥中體積投加比例值的一半。
5.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是在菌劑投加階段，好氧反硝化細菌第一個投放。
6.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是不同菌劑的投放有2 3周時間間隔期。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種受污染底泥的原位化學生物生態(tài)協(xié)同修復(fù)方法。采用噴槍或注射的方式向待修復(fù)河道底泥的泥水界面下5～20cm處注入Ca(NO3)2溶液；2～4周后向河道水體和底泥中同時投加微生物菌劑；微生物菌劑投加組合方式為以下三種的任意一種1)好氧反硝化細菌和酵母菌、2)土著優(yōu)勢菌群、3)好氧反硝化細菌和土著優(yōu)勢菌群；3～5周后進行第二輪Ca(NO3)2、菌劑和生物促生劑的投加，三者投加量均為第一輪的一半，間隔期保持不變。與傳統(tǒng)的修復(fù)方法相比，本發(fā)明極大地降低了修復(fù)難度，操作簡單，便于施工，十分適于實際工程的應(yīng)用，有著良好的推廣價值。
文檔編號C02F11/00GK102557365SQ20111045533
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者孫井梅, 李陽, 王小慧, 鄭毅 申請人:天津大學