一种通过时空尺度控制进行投药辅助来实现低污染扩散的生态清淤方法

摘要

本发明公开了一种通过时空尺度控制进行投药辅助来实现低污染扩散的生态清淤方法，其首先撒播底泥的缓释稳定剂进入水体，缓释稳定剂包括A组分和B组分；A组分的主料为硝酸铁、硝酸铝，B组分的主料为弱碱性矿物，使用时先将A组分投入水下，0‑12小时后一次或分批投入B组分，A组分的主料与B组分的主料的重量比控制在1:0.5‑1:5；当底泥达到稳定状态时，开始抽吸或挖掘底泥，在抽吸或挖掘底泥的同时在施工设备附近向水中撒播絮凝剂，使含有铝铁胶体的污泥迅速絮凝被抽吸。与现有技术相比，本发明方法的优势在于：1、清淤时无明显的悬浮物出现，底泥间隙水被大部净化，不易造成水体污染。且清淤后的底泥稳定性好且较为致密，更易处置。2、使用该方法成本无明显上升。

权利要求

1.一种通过时空尺度控制进行投药辅助来实现低污染扩散的生态清淤方法，其特征在于：通过如下步骤实现：S1：撒播底泥的缓释稳定剂进入水体；

此缓释稳定剂包括A组分和B组分；其中：

A组分包括主料和辅料，主料为硝酸铁、硝酸铝按照10:1-10:100重量比例的混合物，辅料为重质矿砂和包埋外壳，硝酸铁、硝酸铝和重质矿砂混合在一起，包埋在包埋外壳内；

B组分包括主料和辅料，主料为弱碱性矿物，辅料为成型剂，弱碱性矿物和成型剂混合在一起压片成型；

使用时先将A组分投入水下，0-12小时后一次或分批投入B组分，A组分的主料与B组分的主料的重量比控制在1:0.5-1:5；

S2：当底泥达到稳定状态时，开始抽吸或挖掘底泥，在抽吸或挖掘底泥的同时在施工设备附近向水中撒播絮凝剂，使含有铝铁胶体的污泥迅速絮凝被抽吸。

2.根据权利要求1所述的一种通过时空尺度控制进行投药辅助来实现低污染扩散的生态清淤方法，其特征在于：上述包埋外壳为膨润土外壳。

3.根据权利要求1所述的一种通过时空尺度控制进行投药辅助来实现低污染扩散的生态清淤方法，其特征在于：上述重质矿砂与A组分的主料的重量比为5:1-1:1。

4.根据权利要求1所述的一种通过时空尺度控制进行投药辅助来实现低污染扩散的生态清淤方法，其特征在于：上述弱碱性矿物采用重量比为100:5-100:200的白云土、菱镁矿片和轻烧氧化镁片。

5.根据权利要求1所述的一种通过时空尺度控制进行投药辅助来实现低污染扩散的生态清淤方法，其特征在于：上述成型剂为膨润土浆，膨润土浆的用量为弱碱性矿物的重量的

1％-5％。

说明书

一种通过时空尺度控制进行投药辅助来实现低污染扩散的生

态清淤方法

技术领域

[0001] 本发明涉及水体清淤领域，具体涉及一种低污染扩散的生态清淤方法。

背景技术

[0002] 目前主流清淤方法有挖掘法、抽吸法两大类，共同存在的问题是清淤过程产生明显的污染，体现在：

[0003] A、悬浮颗粒的扩散。清淤扰动导致浮泥和硬泥被泛起向四周扩散，造成水体悬浮物污染。

[0004] B、可溶性物质的扩散。清淤扰动过程淤泥间隙水扩散，造成水体营养盐、COD、其他有害物质污染。

[0005] 为减少清淤污染目前通常采取围堰分段处置的方法清淤，但大型浅水湖泊及水文复杂区域、功能性水域(如运输、养殖区)围堰设置难度大，且围堰法一般只能减少悬浮物外溢，不能有效减少淤泥间隙水污染。

[0006] 另外，抽吸上来的淤泥往往施用硫酸铝和聚丙烯酰胺，使污泥絮凝并将间隙水中部分磷去除，该工艺在国外及国内的洱海、滇池等各处均推广施用。那么传统理论的简单改进思路应当是：在清淤的同时，分别以两个管子注入铝离子与聚丙烯酰胺，使底泥抽吸挖掘过程中悬浮物被絮凝，同时淤泥间隙水中的磷被捕捉。这样可以明显优化施工工艺，减少底泥再悬浮及底泥间隙水排出。

[0007] 然而，该方法存在如下问题：

[0008] 1、硫酸铝进入水体水解后，部分铝离子和大部分硫酸根溶入水体，会形成新的生态危害。

[0009] 2、间隙水中对生态危害较大的部分有：可溶性磷与吸附磷、硫化氢、可溶性氮、络合重金属、可溶性有机物如腐殖酸等，使用硫酸铝只对磷起去除作用。其余物种尤其是硫化氢等对水体生物尤其是鱼类危害巨大。

[0010] 3、假如该方法进一步改进为铝铁离子共存入水，是可以去除水体中硫化氢，但反应产物硫化亚铁和硫难以被聚丙烯酰胺絮凝，一样扩散水体。

[0011] 基于上述分析，必须用一种全新的思路来实现生态化清淤，其要求是：投药全程对水体危害很小乃至无危害；容易操作且可以有效防止底泥再悬浮；可以有效防止大部分的底泥间隙水污染物进入水体。

[0012] 对此，申请人认为：生态清淤应当从时间尺度上分为两步进行：

[0013] 1、底泥间隙水污染物的快速稳定化步骤。着重需要解决反应固定与加入物的传质。

[0014] 2、絮凝步骤。

[0015] 基于上述理论，申请人对生态清淤进行深入的研究，遂有本案产生。

发明内容

[0016] 本发明的目的是提供一种通过时空尺度控制进行投药辅助来实现低污染扩散的生态清淤方法，其投药全程对水体危害很小乃至无危害；容易操作且可以有效防止底泥再悬浮；并可以有效防止大部分的底泥间隙水污染物进入水体。

[0017] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0018] 一种通过时空尺度控制进行投药辅助来实现低污染扩散的生态清淤方法，通过如下步骤实现：

[0019] S1：撒播底泥的缓释稳定剂进入水体；

[0020] 此缓释稳定剂包括A组分和B组分；其中：

[0021] A组分包括主料和辅料，主料为硝酸铁、硝酸铝按照10:1-10:100重量比例的混合物，辅料为重质矿砂和包埋外壳，硝酸铁、硝酸铝和重质矿砂混合在一起，包埋在包埋外壳内；

[0022] B组分包括主料和辅料，主料为弱碱性矿物，辅料为成型剂，弱碱性矿物和成型剂混合在一起压片成型；

[0023] 使用时先将A组分投入水下，0-12小时后一次或分批投入B组分，A组分的主料与B组分的主料的重量比控制在1:0.5-1:5；

[0024] S2：当底泥达到稳定状态时，开始抽吸或挖掘底泥，在抽吸或挖掘底泥的同时在施工设备附近向水中撒播絮凝剂，使含有铝铁胶体的污泥迅速絮凝被抽吸。

[0025] 上述包埋外壳为膨润土外壳。

[0026] 上述重质矿砂与A组分的主料的重量比为5:1-1:1。

[0027] 上述弱碱性矿物采用重量比为100:5-100:200的白云土、菱镁矿片和轻烧氧化镁片。

[0028] 上述成型剂为膨润土浆，膨润土浆的用量为弱碱性矿物的重量的1％-5％。

[0029] 从时间尺度上看，硫化氢、磷元素去除等是瞬间反应，氨氮、络合重金属和有机物分解是生物慢反应，因此清淤时候可根据污染状况和水文状况选择时间尺度，但在不存在紧急事件或水流底泥变动频繁的状况下，合适选择全时间尺度固定污染物更为合适。

[0030] 从空间尺度看，必须将对微生物温和的氧化剂如硝酸根尽量控制在底泥内以避免扩散，铁、铝离子需要扩散到整个底泥层后，严格被抑制在进入水体的界面，其余物种均因有反应物存在而不受限制，因此在药剂组分设计时需要能准确控制其空间分布。铁离子本身为氧化剂，铁铝离子均易水解转化为氢氧化物胶体絮凝底泥，因此重点在于尽量控制硝酸根的溢出。其他温和氧化剂如过氧化钙、过氧化镁价格较高且对微生物亲和性较差一般不采用，水滑石矿物类、季铵改性粘土矿物等虽对硝酸根等有很强吸附能力，但价格较高不予使用，鉴于硝酸根的生物毒性较小，本发明方法对其迁移途径控制予以忽略。

[0031] 采用上述方案后，本发明方法在A组分的主料中加入重质矿砂，确保硝酸盐沉入底泥浮泥层，并对A组分的主料和重质矿砂进行包埋，避免其在水体中就溶解。依靠底泥的阻碍抑制外加药剂对水体的破坏，同时控制硝酸盐的用量不至于明显过量。A组分进入底泥后逐渐溶解，主要起将底泥气氛快速转化为氧化气氛，抑制甲烷和硫化氢气体的生成，使氨氮因硝化反硝化行为逐渐分解、残余硫化氢被迅速氧化转化为硫化亚铁颗粒吸附在底泥上、底泥好氧微生物快速繁殖以改良底泥环境、大部分磷被铝铁离子固定、腐殖酸等有机物及底泥颗粒被铝离子絮凝。B组分中的弱碱性矿物用于用于中和A组分投药后的PH值，吸附捕捉重金属、磷、有机酸等。为了使B组分下沉到底泥表面再行散开，避免悬浮物污染水体，本发明方法中将弱碱性矿物和成型剂混合在一起压片成型。

[0032] 与现有技术相比，本发明方法的优势在于：

[0033] 1、清淤时无明显的悬浮物出现，底泥间隙水被大部净化，不易造成水体污染。且清淤后的底泥稳定性好且较为致密，更易处置。

[0034] 2、使用该方法成本无明显上升，相对于最廉价的抽吸清淤工艺20元/吨的成本(不计堆放)而言，通常添加剂(底泥的缓释稳定剂)总加入量仅在1％以内，且浮泥体积通常压缩50％以上，成本上升不明显甚至下降。

具体实施方式

[0035] 本发明一种通过时空尺度控制进行投药辅助来实现低污染扩散的生态清淤方法，通过如下步骤实现：

[0036] S1：撒播底泥的缓释稳定剂进入水体；

[0037] 此缓释稳定剂包括A组分和B组分；其中：

[0038] A组分包括主料和辅料，主料为硝酸铁、硝酸铝按照10:1-10:100重量比例的混合物，辅料为重质矿砂和包埋外壳，重质矿砂与A组分的主料的重量比为5:1-1:1；包埋外壳采用膨润土外壳；硝酸铁、硝酸铝和重质矿砂混合在一起，通过廉价的膨润土包埋起来；

[0039] B组分包括主料和辅料，主料为弱碱性矿物，辅料为膨润土浆；弱碱性矿物一般以白云土(碳酸钙和碳酸镁复合天然矿物，常用于陶瓷行业，使用廉价的尾矿粉末即可，几十元/吨)和菱镁矿为主，紧急调节PH值或底泥间隙水磷氮重金属等较多时也使用稍昂贵的轻烧氧化镁(500元/吨左右)等物质；一般可采用重量比为100:5-100:200的白云土、菱镁矿片和轻烧氧化镁片的混合物。

[0040] 弱碱性矿物和膨润土浆混合在一起压片成型，膨润土浆的用量为弱碱性矿物的重量的1％-5％；压片的目的是使B组分下沉到底泥表面再行散开，避免悬浮物污染水体。

[0041] 使用时先将A组分投入水下，0-12小时后一次或分批投入B组分，A组分的主料与B组分的主料的重量比控制在1:0.5-1:5；

[0042] S2：通常在撒播底泥的缓释稳定剂数天后，底泥达到稳定状态(即底泥由黑色转为灰色，底泥体积明显压缩且不易再悬浮，取出无明显臭味)时，即可开始抽吸或挖掘底泥，在抽吸或挖掘底泥的同时在挖掘头或污泥泵附近向水中撒播絮凝剂(聚丙烯酰胺或聚二甲基二烯丙基氯化铵的水溶液)，使含有铝铁胶体的污泥迅速絮凝被抽吸。通常絮凝剂因品牌型号不同难以固定用量。一般经验调整用量。

[0043] 试验例一：

[0044] 在两个容积为200升的塑料桶中，分别放置重污染河道底泥与浮泥约30公分厚，将两个塑料桶分别标为空白组和试验组，静止1个月。空白组直接使用铲子挖掘清淤，发现水体迅速浑浊，静止后COD、氨氮、磷、悬浮物、重金属等各项指标都严重超过5类水质标准。实验组按照淤泥干重0.4％先投放A组分(其中硝酸铁：硝酸铝的重量比为1:1)，该A组分沉入浮泥下。然后在0.5-6小时内分多次投放淤泥重量0.3％的B组分(其中，白云土：轻烧氧化镁