專利名稱：：一種河涌污染底泥的治理方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種河涌污染底泥的治理方法，特別涉及一種以有機污染物為主要污染物的污染河流的治理方法。
背景技術：
：隨著工業(yè)生產(chǎn)和城市的迅速發(fā)展，大量的工業(yè)廢水和生活污水排入河流中，導致河流水質的惡化和河流底泥污染日益嚴重，而且河流河床普遍抬高。以廣州為例，據(jù)2002年資料，廣州市河流主要以石油類、多環(huán)芳烴等有機污染為主，往往使河流處于厭氧狀態(tài)，產(chǎn)生許多有毒有害物質，包括揮發(fā)性硫化物、甲烷等。污染河流的治理在世界上屬于污染治理的難點。從上世紀五十年代起，英、德、美等發(fā)達國家就開始考慮解決日益嚴重的河流污染問題。主要治理技術有曝氣和底泥疏浚。河流曝氣技術前期投資較少、見效快，在很多國家被優(yōu)先采用，但河流曝氣技術運行費高、效果不能持續(xù)，且存在使底泥再懸浮等缺點。河流另一種常用的治理方法是污染底泥的疏浚，然后對疏浚的底泥進行異地處理。疏浚存在以下幾個問題一是成本較高，二是堆積場困難、底泥的二次污染和再處理問題。研究還發(fā)現(xiàn)底泥疏浚不當，有可能使水體原有的、相對環(huán)境友好一面的生態(tài)功能喪失，如河流兼有的污染緩沖、提供水底生物棲息和生長繁殖、凈化水質等功能與作用，生態(tài)系統(tǒng)一旦遭到破壞，將會大大降低河流的這些功能與作用。疏挖后的底泥需要堆積場，這對于如廣東這樣人口密集、土地緊缺的地區(qū)來說是十分困難的。
發(fā)明內容污染河流即使沒有新的外源污染，由于污染底泥與水體的相互作用，水質難以得到迅速改善。因此，河流污染底泥的處理成為河流治理的關鍵。為此，本發(fā)明提供一種新型的污染河流的原位治理方法。本發(fā)明所采取的技術方案是一種河涌污染底泥的治理方法，包括向污染河流投入氧化劑，使表層底泥處于氧化態(tài)。優(yōu)選的，在污染河流還投入水溶性鈣鹽、鐵鹽。本發(fā)明通過添加氧化劑，改善底泥的氧化還原性質，使整個河流自凈過程始終處于好氧狀態(tài)。為好氧微生物創(chuàng)造條件，擴增底泥好氧微生物，使其消化有機污染物質，并使有機污染物質完全氧化降解為C02、H20、N02、S042—等完全氧化物。并可以迅速地氧化有機物3厭氧降解時產(chǎn)生的H^、甲硫醇及FeS等致黑致臭物質，有效地改善和緩解水體的黑臭程度。同時添加鈣鹽、鐵鹽，產(chǎn)生的Ca2+、Fe3+等離子沉積磷的營養(yǎng)鹽，達到同時降低河流污染程度和富營養(yǎng)水平。本發(fā)明方法操作簡單，選擇針對性強，可以原位進行治理，對原河流的生態(tài)平衡幾乎沒有破壞，治理效果好，節(jié)省工程費用。圖1是H202投加量對Eh提高和LOI去除率影響的關系圖；圖2是Fe2+投加量對Eh提高和LOI去除率影響的關系圖；圖3是pH改變對Eh提高和LOI去除率影響的關系圖；圖4是反應時間對Eh提高和LOI去除率影響的關系圖；圖5是次氯酸鈉投加量對Eh提高和LOI去除率影響的關系圖。具體實施例方式下面結合實例，進一步說明本發(fā)明。實驗中雙氧水的質量濃度為30%，次氯酸鈉溶液的質量濃度為13%。實驗中的底泥為沿廣州石井河用抓斗式采泥器采集新鮮的底泥，其主要有機污染物組成如表1所示。以下實驗中所使用的底泥為大岡村取樣點的底泥。沿廣州石井河用抓斗式采泥器采集新鮮的底泥，密封保存在冰箱中；將有機玻璃柱(直徑5cm)固定，然后把其一端堵住，從另一端上裝上填料，在填料上面裝入15cm厚的底泥，填料和底泥之間用隔膜隔開，以保證上下面的物質互不影響；在有機玻璃柱內添加氧化劑，反應；反應結束后計算有機物去除率LOI、氧化還原電位Eh的提高率，其計算公式為L0I=(原樣中的有機物一處理后的有機物)/原樣中的有機物X100%，Eh提高率=(處理后的Eh—原樣中的Eh)/原樣中的EhX100%。實驗中發(fā)現(xiàn)H202投加量對Eh提高和LOI去除率的影響Fe2+投加量為0.45g，初始pH為5，反應時間為60h時，H202投加量對有機物和Eh的效果影響。隨著HA的投加量的加大，有機物的去除率呈"三角"的形狀。當H^為lmL時，有機物去除率僅為51.3%;當H202增加到2mL時，有機物去除率也相應地增加到62.4%。隨著^02的進一步投加，即當H202為5mL左右的時候，在該氧化的體系內能被氧化的有機物已基本上被氧化，有機物去除率達到最大。當H202進一步投加時，有機物去除率反而下降。H202投加量對Eh提高和LOI去除率的影響如圖1所示。Fe2+投加量對Eh提高和LOI去除率的影響Fe"投加量較低時，有機物去除率大概在50%左右，但隨著Fe"投加量的增加，其整體的外型出現(xiàn)"倒7"型。有機物去除率由50%上升到90X，但隨著F^+投加量后續(xù)的增加，有機物去除率反而下降。這是因為在Fe2+投加初期，隨著Fe2+的增加，羥基自由基OH的數(shù)量不斷增加，有機物去除率不斷提高。隨著Fe2+的投加量進一步增加，雖然此時反應速度也將有所提高，但總的去除率反而降低。因為在生成羥基自由基*0H的過程中，F(xiàn)e2+會消耗部分H202，即在相同H202投加量的情況下^62+投加量越大，消耗掉的H202量越大，所以對此液相催化的氧化反應而言，催化劑投加量不宜過大，投加量越大，反應初始瞬間產(chǎn)生過多的羥基自由基OH發(fā)生自身反應被消耗掉。Fe"在Eh的提高方面，卻存在先升后降的趨勢。Fe2+投加量對Eh提高和LOI去除率的影響如圖2所示。pH改變對Eh提高和LOI去除率的影響當pH=l時，有機物去除率僅為38.4%，隨著pH的不斷提高，有機物去除率增加，當pH為3時有機物去除率達到最大58.3%。pH值超過7后隨pH值的增大有機物去除率降低，當pH值大于8時，體系中的有機物去除率很低。適宜的pH范圍在2—4。同時Eh的提高率卻在下降。這可能是發(fā)生了Fe2++0H—+2H20—Fe(0H)3+2H+的反應，同樣Fe3+也可能生成Fe(0H)J交體。而當pH過高時，即堿性條件下，^(^分解速度緩慢，生成的OH自由基的量減少，從而影響了其氧化能力。而且'OH的氧化電位與H+濃度也有關。pH改變對Eh提高和LOI去除率的影響如圖3所示。反應時間對Eh提高率和有機物去除率的影響在Fe2+投加量0.45g，H202投加量4mL，初始pH為5的條件下，考察反應時間對Eh提高率和有機物去除率的影響。反應進行l(wèi)Omin時，有機物去除率達到45%以上，說明Fenton反應開始階段的速率很快；在反應的前70min里，有機物的去除率隨著時間的延長而不提高，表明反應速率基本穩(wěn)定，反應物濃度足以維持反應速率的要求，大量的有機物被氧化。當時間超過70min，反應趨于完全，有機物的去除率不再隨著時間的延長而增加，因此Fenton試劑處理該底泥所用的時間70min即可。同樣Eh的提高從當初的20%左右在lOOmin內提高到50%而不再發(fā)生大的變化，這同樣也是它處于穩(wěn)態(tài)的結果。反應時間對Eh提高率和有機物去除率的影響如圖4所示。次氯酸鈉投加量對Eh提高和LOI去除率的影響在p^6，常溫常壓反應48h時，當次氯酸鈉在2至llmL的時，有機物的去除率由30.1%變化到55.6%，其變化呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的趨勢，這可能與其中HC10的持續(xù)分解有關。后期隨著次氯酸鈉的不斷加入，其有機物的去除率未見明顯提高，這可能與其中的有效氯含量有關，即定量的HC10在反應完成時，其氧化能力沒有達到完全，隨著反應的進行，前階段產(chǎn)生的HC10被反應后期產(chǎn)生的HC10溢出。與次氯酸鈉的不斷加入，機物的去除率未見明顯提高有所不同的是，底泥的Eh穩(wěn)步提升，由最初的20.3%逐步提升到56.4%，這可能是在前面達到一定滲透的情況下，后續(xù)無法繼續(xù)進行而產(chǎn)生的"重疊"效應。次氯酸投加量對Eh提高和LOI去除率的影響如圖5所示。根據(jù)實驗結果，得到本實驗的最佳反應條件為Fe2+投加量0.25g，H202投加量3mL，反應時間60h，初始pH為5，此時有機物的去除率達90.12%;在H202和NaCIO的聯(lián)合氧化實驗中，得到有機物去除的最佳工藝條件是H202投加量2ml，反應的時間為12h，NaC10的投加量為9ml，反應的時間為48h。此時有機物的去除效率5可以達到85.2%。根據(jù)以上規(guī)律，本領域的技術人員也能輕易的確定污染河流底泥的處理條件。在污染河流的水體添加水溶性鈣鹽、鐵鹽，生成Ca27Fe3+，在水體中發(fā)生如下反應Ca27Fe3++磷的化合物一共沉淀物一穩(wěn)定吸附于底泥這樣有效地減少了污水中游離磷的含量，降低污水的富營養(yǎng)化程度，進而減少污水中藻類對氧的需求，提高水質。6<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求一種河涌污染底泥的治理方法，包括向污染河流投入氧化劑，使表層底泥處于氧化態(tài)，提高氧化還原電位，降低有機物的含量。2.根據(jù)權利要求l所述的一種河涌污染底泥的治理方法，所述氧化劑包括Fenton試劑(雙氧水及鐵鹽)、次氯酸鹽及其混合物。3.根據(jù)權利要求l所述的一種河涌污染底泥的治理方法，其特征在于同時添加鈣鹽、鐵鹽等離子沉積磷的營養(yǎng)鹽，達到同時降低河流污染程度和富營養(yǎng)水平。4.根據(jù)權利要求l所述的一種河涌污染底泥的治理方法，其特征在于根據(jù)污染情況，選擇氧化劑及組合形式，并控制相應的影響因素及工藝條件。全文摘要本發(fā)明公開了一種河涌污染底泥的治理方法。方法包括向污染河流投入氧化劑，使表層底泥處于氧化態(tài)。優(yōu)選的還投入水溶性鈣鹽、鐵鹽。本發(fā)明方法通過改善污染底泥的氧化還原性質，使整個河流自凈過程始終處于好氧狀態(tài)，為好氧微生物創(chuàng)造條件，擴增底泥好氧微生物，使其消化有機污染物質，并使有機污染物質完全氧化降解為CO2、H2O、NO2、SO42-等完全氧化物。并可以迅速地氧化有機物厭氧降解時產(chǎn)生的H2S、甲硫醇及FeS等致黑致臭物質，有效地改善和緩解水體的黑臭程度。同時添加鈣鹽、鐵鹽，沉積磷的營養(yǎng)鹽，達到同時降低河流污染程度和富營養(yǎng)水平。本發(fā)明方法操作簡單，選擇針對性強，可以原位進行治理，對原河流的生態(tài)平衡幾乎沒有破壞，治理效果好。文檔編號C02F3/12GK101786720SQ20101013696公開日2010年7月28日申請日期2010年3月31日優(yōu)先權日2010年3月31日發(fā)明者伍志趼,劉正文,鐘萍申請人:廣州市污水治理有限責任公司;暨南大學