一種河道重污染浮泥原位穩(wěn)定化的生態(tài)修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，涉及河道及河口區(qū)重污染浮泥的原位控制及其生態(tài)治理，特別是涉及在農(nóng)村小河浜河道或城市河道在無(wú)法疏浚情況下，河道黑臭浮泥的原位生態(tài)治理綜合修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]河道表層浮泥水分含量高，有機(jī)質(zhì)含量高、密度小、在水體動(dòng)力擾動(dòng)、水體生物擾動(dòng)或水流沖擊作用下極易懸浮，不僅造成水體渾濁，更重要的引發(fā)底泥中大量污染物的再次釋放加重水體污染負(fù)荷。目前主要方法是底泥環(huán)保疏浚，轉(zhuǎn)移到陸地后進(jìn)行脫水后或還田，或制造陶粒、填埋等。在疏浚期間及后期疏浚底泥處置過(guò)程中費(fèi)用高。另外在農(nóng)村河道，由于河道狹小不利于直接工程疏浚，或者城市河道疏浚后，由于河床基底形態(tài)改變后、基底凹陷可能造成河道兩岸水泥堤岸坍塌，特別是城市河道兩岸存在高層建筑的河道水域，在河道治理過(guò)程中一般不建議采用河道底泥疏浚。因此，針對(duì)此種類型河道污染浮泥原位處置就顯得極為重要。
[0003]目前現(xiàn)有技術(shù)多針對(duì)疏浚后的岸邊堆放的淤泥進(jìn)行固化，如專利高含水率淤泥固化劑(CN 104086070 A)、淤泥固化劑及使用淤泥固化劑的淤泥固化工藝(201410254633.5)淤泥固化劑及其制造方法(201310710591.7)、一種海洋疏浚及灘涂淤泥固化材料(201110174860.3)等，主要針對(duì)疏浚后浮泥處置技術(shù)，而針對(duì)水體表層黑臭浮泥的原位水下固化和原位污染治理技術(shù)極其未見(jiàn)報(bào)道。底泥作為水體主要污染物的主要出儲(chǔ)庫(kù)，對(duì)其進(jìn)行有效地控制和治理已成為河道水質(zhì)提升綜合治理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并為我國(guó)河道治理技術(shù)發(fā)展提供有效的技術(shù)支撐。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種河道表層有機(jī)質(zhì)含量高、含水率高、密度小極易再懸浮的表層浮泥的原位處置方法。如農(nóng)村河道支浜、城市部分河道在大型疏浚船無(wú)法實(shí)施疏浚河道表層污染浮泥，開(kāi)展水下原位處置和生態(tài)修復(fù)的綜合生態(tài)修復(fù)技術(shù)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明涉及的河道浮泥原位生態(tài)綜合治理方法采用如下技術(shù)方案:
利用天然可降解材料通過(guò)物理輔助措施最大限度地抑制水體表層浮泥的再懸浮，然后在浮泥表層迅速恢復(fù)水生植物群落，最終實(shí)現(xiàn)浮泥的原位固化和污染沉積物同步生態(tài)修復(fù)的目的。具體方法為:
首先利用高粘性的天然高分子材料對(duì)三維植物纖維種植網(wǎng)進(jìn)行表面改性，增加其網(wǎng)眼之間對(duì)顆粒物的物理粘結(jié)和網(wǎng)捕橋聯(lián)作用，攔截浮泥細(xì)顆粒物質(zhì)的再懸浮和擴(kuò)散。然后將改性后的三維植物纖維種植網(wǎng)覆蓋在浮泥表層并進(jìn)行物理固定，最后將速生且根系發(fā)達(dá)的水生植物定植在三維種植網(wǎng)上，并最終恢復(fù)先鋒水生植物群落。
[0007]上述方法中，所述三維植物纖維種植網(wǎng)表面改性采用的改性劑為天然高分子粘結(jié)物質(zhì)與輔助材料組成的混合改性材料，優(yōu)選為羥乙基纖維素和戊二醛及Ca (NO) 2的混合物。
[0008]具體地，所述三維植物纖維種植網(wǎng)改性的具體方法為:
1)制備羥乙基纖維素貯備母液，即首先在高速旋轉(zhuǎn)的磁力攪拌器容器中加入水，然后逐步添加羥乙基纖維素直至完全溶解形成質(zhì)量濃度為2~3%透明母液備用；
2)稱取戊二醛，放入冷水并不斷攪拌，制備0.1-3%戊二醛溶液；
3)配置Ca(NO)2溶液，稱取Ca(NO) 2添加入水中，不斷攪拌最終形成硝酸鈣0.1-8%水溶液；
4)將上述步驟1)、2)、3)中的三種母液按照30~45:30~50:5~15比例進(jìn)行混合并不斷攪拌，最終制成混合改性材料，將制成的改性材料充分均勻地灑在三維植物纖維種植網(wǎng)表層及內(nèi)網(wǎng)。
[0009]具體地，將改性后的三維植物纖維種植網(wǎng)填充草碳后覆蓋在河道浮泥表層并進(jìn)行物理固定，三維植物纖維種植網(wǎng)固定后，將植物繁殖體直接定植于其多層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)眼中。
[0010]具體地，所述三維種植網(wǎng)位置高于沉積物-水界面0.5~2cmo
[0011 ] 具體地，植物種植方式為:直接拋灑先鋒水生植物繁殖體地下莖或帶底泥幼苗，植物種植的以叢狀或斑塊狀的植物群落分布為佳，最終水生植被在河道蓋度為20~35%為宜。
[0012]具體地，所述的先鋒水生植物為荇菜。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:
(O由于表層浮泥細(xì)顆粒物及低密度有機(jī)顆粒易再懸浮，植物根系難以直接固定在浮泥中，直接在浮泥上進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)的效果差。本發(fā)明提供的改性三維植物纖維種植網(wǎng)可為先鋒植物繁殖體定植(地下莖或幼苗)提供物理場(chǎng)所，并為后期增殖生長(zhǎng)提供污染脅迫緩沖屏障。
[0014](2)浮泥高濃度的有機(jī)污染物對(duì)地下莖及植物幼苗根系生長(zhǎng)形成脅迫。本發(fā)明提供的改性三維植物纖維種植網(wǎng)通過(guò)物理化學(xué)吸附、物理阻隔可有效阻止浮泥的細(xì)顆粒及低密度有機(jī)顆粒再懸浮和泥中污染物的再釋放，為植物初期恢復(fù)營(yíng)造一個(gè)相對(duì)清水、低污染負(fù)荷的生境。
[0015](3)本發(fā)明涉及的水生植被群落初步建成后，通過(guò)植物根系自身形成致密的植物根系覆蓋層，這一部分對(duì)表層浮泥加筋錨固，提供機(jī)械穩(wěn)定作用。植物地上部分莖葉層形成的植物擋墻有效降低水流的沖刷能量和速度，從而減少表層浮泥再懸浮。
[0016](4)改性植物三維網(wǎng)技術(shù)通過(guò)與生長(zhǎng)在其上的水生植被結(jié)合覆蓋在浮泥表面充分固定形成一個(gè)整體，有效地削弱水流及生物等動(dòng)力擾動(dòng)水直接對(duì)浮泥表層有機(jī)顆粒物形成沖擊，對(duì)表層浮泥形成永續(xù)持久的保護(hù)。最終實(shí)現(xiàn)浮泥穩(wěn)定化及污染底泥生態(tài)修復(fù)同步修復(fù)的目的。
[0017]另外，本發(fā)明相對(duì)于技術(shù)而言具有顯著的進(jìn)步:
(I)本發(fā)明提出的河道浮泥的原位生態(tài)治理，相比較河道底泥疏浚成本大大降低，且技術(shù)工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單、工程實(shí)施的可操作性強(qiáng)，易于推廣。
[0018](2)本發(fā)明涉及的技術(shù)工藝所選用材料主要由水體可降解材料組成，在水體實(shí)施生態(tài)修復(fù)過(guò)程中不會(huì)引入二次污染。
[0019](3)本發(fā)明提出的生態(tài)工程措施實(shí)現(xiàn)了污染底泥內(nèi)源污染物的物理阻隔和生物生態(tài)阻隔雙重保障，并將表層浮泥污染物直接轉(zhuǎn)化為水生植物的內(nèi)在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，為浮泥資源化利用提供新的思路。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1利用本發(fā)明對(duì)河道污染浮泥生態(tài)修復(fù)后表層底泥污染物釋放速率及水體含硫嗅味物質(zhì)含量對(duì)比效果圖。
[0021]圖2利用本發(fā)明對(duì)河道污染浮泥生態(tài)修復(fù)后水體含硫嗅味物質(zhì)含量對(duì)比效果圖。
[0022]圖3利用本發(fā)明對(duì)河道污染浮泥生態(tài)修復(fù)后水體含硫嗅味物質(zhì)含量對(duì)比效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以【具體實(shí)施方式】為限，而是由權(quán)利要求加以限定。
[0024]實(shí)施例1
本發(fā)明以浙江農(nóng)村某支浜河道水體的表層黑臭浮泥的生態(tài)治理為例，來(lái)說(shuō)明河道浮泥原位穩(wěn)定化的生態(tài)修復(fù)技術(shù)對(duì)水體修復(fù)效果及實(shí)施方式，但本發(fā)明的范圍不限于此。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，首先河道浮泥原位穩(wěn)定化的生態(tài)修復(fù)技術(shù)具體實(shí)施方案如下:
1、三維植物纖維種植網(wǎng)的預(yù)處理:
(I)改性材料制備。首先在高速旋轉(zhuǎn)的磁力攪拌器容器中加入適量的水，然后逐步添加羥乙基纖維素直至完全溶解形成質(zhì)量濃度為2.7%透明母液，備用。
[0026](2)稱取一定量的戊二醛，放入冷水并不斷攪拌，制備0.2%戊二醛溶液。
[0027](3)配制Ca(NO)2溶液。稱取適量Ca(NO) 2添加入水中，2不斷攪拌最終形成硝酸鈣0.5%水溶液。
[0028](4)將上述三溶液混合，按照質(zhì)量配比35份2.5%透明母液，50份0.2%戊二醛溶液及8份硝酸鈣0.7%水溶液混合并不斷攪拌，最終制成混合改性材料。將制成的改性材料充分均勻地灑在三維椰棕纖維種植網(wǎng)表層及內(nèi)網(wǎng)，備用。
[0029]2.用三維椰棕纖維種植網(wǎng)對(duì)表層浮泥物理固定。以15g/m2的草碳用量填充改性三維植物纖維種植網(wǎng)，然后將其覆蓋在河道浮泥表層并進(jìn)行物理固定。三維種植網(wǎng)位置高于沉積物-水界面0.5cm。
[0030]3.河道水生植物群落的恢復(fù)。三維植物纖維種植網(wǎng)固定后，將荇菜植物繁殖體的地下莖繁殖體直接定植于其多層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)眼中。植物種植的以斑塊狀來(lái)布設(shè)植物群落分布，最終水生植被在河道蓋度為30%。
[0031]采用上述生態(tài)修復(fù)技術(shù)治理后的效果:上述河道浮泥的生態(tài)治理經(jīng)過(guò)一年后，浮泥的再懸浮被有效控制，一年后，荇菜在河道的蓋度達(dá)到45%，部分河段達(dá)到52%。水體透明度由原來(lái)的不足30cm提高到目前的50~75cm。水體C0DMn含量由原來(lái)的25.43±6.21mg/L下降到目前的7.52± 1.58mg/L。DO數(shù)值治理前的不足2mg/L —年后提升到5mg/L以上。更重要的是底泥污染物的內(nèi)源釋放速率被有效控制，具體數(shù)值見(jiàn)工程區(qū)各樣點(diǎn)表層底泥氨氮和正磷酸鹽釋放速率，見(jiàn)圖1。底泥平均釋放速率NH4+原來(lái)的35.72 mg/(m2.d)下降到
19.05 mg/ (m2.d)，平均削減了 47%。PO43 由原來(lái)的 0.46 mg/(m2.d)下降到 0.06 mg/(m2.d)，平均下降86%。
[0032]實(shí)施例2
本發(fā)明以浙江農(nóng)村嘉興城市河道水體的表層黑臭浮泥的生態(tài)治理為例，來(lái)說(shuō)明河道浮泥原位穩(wěn)定化的生態(tài)修復(fù)技術(shù)對(duì)水體修復(fù)效果及實(shí)施方式，但本發(fā)明的范圍不限于此。
[0033]根據(jù)本發(fā)明，首先河道浮泥原位穩(wěn)定化的生態(tài)修復(fù)技術(shù)具體實(shí)施方案如下:
1、三維植物纖維種植網(wǎng)的預(yù)處理:
(I)改性材料制備。首先在高速旋轉(zhuǎn)的磁力攪拌器容器中加入適量的水，然后逐步添加羥乙基纖維素直至完全溶解形成質(zhì)量濃度為2.7%透明母液，備用。
[0034](2)配制Ca(NO)2溶液。稱取適量Ca(NO)