一種利用廢棄磚塊粉末修復(fù)污染底泥的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用廢棄磚塊修復(fù)污染底泥的方法，步驟：a）采用破碎機(jī)將廢棄磚塊粉碎；b）采用玻璃缸為實(shí)驗(yàn)裝置，設(shè)置對(duì)照組，所有玻璃缸四面都進(jìn)行遮光處理；c）在玻璃缸中均勻的鋪上底泥；d）在底泥表面均勻的鋪上磚塊粉末，對(duì)照組中不加磚塊粉末；e）根據(jù)水和底泥比例加入富營養(yǎng)化湖水，標(biāo)注刻度；f）實(shí)驗(yàn)前期取水樣測定總磷、總氮、化學(xué)需氧量、溶氧、pH值和水溫理化指標(biāo)，取樣后用實(shí)驗(yàn)用水補(bǔ)充至刻度線；g）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將缸中的水倒掉，將泥樣在陰涼通風(fēng)處風(fēng)干，風(fēng)干后的樣品用研缽研磨，分析底泥的理化性質(zhì)。方法易行，使用操作簡便，且具有廉價(jià)易得，修復(fù)效果好，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)底泥修復(fù)和垃圾處置的雙贏。
【專利說明】一種利用廢棄磚塊粉末修復(fù)污染底泥的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水環(huán)境治理領(lǐng)域，更具體涉及一種利用廢棄磚塊粉末修復(fù)污染底泥的方法，它適用于富營養(yǎng)化水體磷負(fù)荷的削減及污染底泥的修復(fù)。
【背景技術(shù)】
[0002]水體富營養(yǎng)化是一個(gè)全球性的問題，而高營養(yǎng)鹽負(fù)荷是水體富營養(yǎng)化的主要成因之一。對(duì)水體內(nèi)源負(fù)荷的控制是解決富營養(yǎng)化問題的關(guān)鍵，而底泥是湖泊重要的內(nèi)源污染來源。重金屬、氮(N)、磷(P)等營養(yǎng)鹽及難降解有機(jī)物都積累在底泥中，而且這些污染物含量是水體中的上百倍。當(dāng)環(huán)境條件(如PH值、氧化還原電位、微生物活動(dòng)等)發(fā)生變化時(shí)，底泥中的污染物可能會(huì)釋放出來，再次污染水體。因此，對(duì)于湖泊底泥污染的治理與控制已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
[0003]目前，底泥污染控制技術(shù)主要包括異位處理技術(shù)和原位處理技術(shù)等兩大類。異位處理技術(shù)是將污染底泥挖出來運(yùn)輸?shù)狡渌胤胶笤龠M(jìn)行處理，以防止污染水體。異位處理技術(shù)主要有底泥疏浚、異位淋洗等(洪祖喜，何品晶.受污染底泥異地處理處置技術(shù)[J].上海環(huán)境科學(xué)，2002，4 (21): 233-236.)。原位處理技術(shù)是在原地利用物理、化學(xué)或生物方法減少受污染底泥的容積，減少污染物含量或降低污染物的溶解度、毒性或遷移性，并阻止污染物釋放到水體中(洪祖喜，何品晶，邵立明.水體受污染底泥原地處理技術(shù)[J].環(huán)境保護(hù)，2002，10: 15-17.)。目前，國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的原位處理技術(shù)主要有鈍化、覆蓋、生物修復(fù)、氧化、引水等(Roelofs J.G.M., Brouwer E., Bobbink R.Restoration ofaquatic macrophyte vegetation in acidified and eutrophicated shallow soft waterwetlands in the Netherlands [J].Hydrobiologia, 2002，478(15): 171-180.)。
[0004]底泥原位鈍化技術(shù)是一項(xiàng)重要的湖泊內(nèi)源污染控制技術(shù)，它主要通過向水/沉積物系統(tǒng)中施加所優(yōu)選的鈍化藥劑，經(jīng)沉淀、吸附等理化作用，降低水中的磷濃度，同時(shí)使底泥中污染物惰性化，在污染底泥的表層形成隔離層，增加底泥對(duì)磷的束縛能力，從而有效削減污染底泥中的磷向上覆水體釋放(張錫輝.水環(huán)境修復(fù)工程學(xué)原理與應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002)。與其他的底泥污染控制技術(shù)相比，底泥原位鈍化技術(shù)具有生態(tài)、經(jīng)濟(jì)有效等特點(diǎn)(胡小貞，金相燦，梁麗麗，等.不同改良條件下硫酸鋁對(duì)滇池污染底泥磷的鈍化效果[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2008，28(1): 44-49.)。鈍化劑的選擇對(duì)底泥污染控制的效果至關(guān)重要，常用的鈍化劑有鋁鹽、鐵鹽和鈣鹽(Wauer G.,Gonsiorczyk T.，Kretschmer K.，Casper P.，Koschel R Sediment treatment witha nitrate-storing compound to reduce phosphorus release [J].Water Research,2005，39: 494-500.)。目前，對(duì)于經(jīng)濟(jì)有效的新型鈍化劑的探索也受到廣泛關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是在于提 供了一種利用廢棄磚塊粉末修復(fù)污染底泥的方法，方法易行，使用操作簡便，且具有廉價(jià)易得，修復(fù)效果好，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)底泥修復(fù)和垃圾處置的雙贏。[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施:
一種利用廢棄磚塊修復(fù)污染底泥的方法，其步驟是:
O采用破碎機(jī)將廢棄磚塊粉碎磨細(xì)后過90-110目篩；
2)采用12個(gè)規(guī)模一致的玻璃缸(20cmX15cmX28cm)為實(shí)驗(yàn)裝置，3個(gè)為一平行，分為4組，其中設(shè)置一個(gè)對(duì)照組，3個(gè)實(shí)驗(yàn)組，所有玻璃缸四面都進(jìn)行遮光處理；
3)在玻璃缸中均勻的鋪上厚度為4- 6cm的底泥(養(yǎng)魚池塘底泥)；
4)在底泥表面均勻的鋪上磚塊粉末，對(duì)照組中不加磚塊粉末，3個(gè)實(shí)驗(yàn)組加入磚塊粉末的用量分別為9— Hg, 18 - 22g,48 - 52g ；
5)根據(jù)水和底泥為3:1的比例加入東湖富營養(yǎng)化湖水。為了防止在加水過程中造成底泥懸浮，則采用虹吸法(常規(guī)方法)將實(shí)驗(yàn)用水沿壁緩慢(加水的時(shí)間沒有限制)的加入玻璃缸，并標(biāo)注刻度；
6)實(shí)驗(yàn)前期每3天取水樣測定總磷(TP)、總氮(TN)、化學(xué)需氧量(C0D)、溶氧(DO)、pH值和水溫(T)等理化指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)后期每5天測定一次，每次取水樣體積為75 - 85mL，取樣后用實(shí)驗(yàn)用水補(bǔ)充至刻度線；
7)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將每個(gè)缸中的水倒掉，對(duì)照組中取表層底泥，實(shí)驗(yàn)組中去掉磚塊粉末后取表層底泥，將泥樣在陰涼通風(fēng)處風(fēng)干，風(fēng)干后的樣品用研缽研磨至全部通過90 - 110目篩，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)束后底泥的理化性質(zhì)。
[0007]8)磚塊粉末能吸附底泥中的磷，從而減少底泥中磷向上覆水中釋放，當(dāng)?shù)啄?干重)總磷含量為2.5g時(shí)，所需磚塊粉末的最佳用量為20g，即磚塊粉末與底泥總磷含量的最佳比例是8:1。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:
本發(fā)明將廢棄的磚塊磨成粉末作為鈍化劑用于對(duì)上覆水中污染物的控制以及污染底泥的修復(fù)。磚塊粉末對(duì)上覆水中總磷濃度有削減作用，同時(shí)能吸附底泥中的磷，減少磷向上覆水中釋放。
[0009]磚塊粉末能吸附底泥中的磷，從而減少底泥中磷向上覆水中釋放，當(dāng)?shù)啄?干重)總磷含量為2.5g時(shí)，所需磚塊粉末的最佳用量為20g，即磚塊粉末與底泥總磷含量的最佳比例是8:1。
[0010]本發(fā)明材料廉價(jià)易得、工藝簡單、操作方便、無二次污染、適用范圍廣，可以應(yīng)用于富營養(yǎng)化水體磷負(fù)荷的削減及污染底泥的修復(fù)，同時(shí)為廢棄建筑垃圾資源化利用提供了新途徑。
[0011]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為一種上覆水中TP變化情況的曲線示意圖。
[0012]圖2為一種上覆水中TN變化情況的曲線示意圖。
[0013]圖3為一種上覆水中COD變化情況的曲線示意圖。
[0014]圖4為一種上覆水中pH和溫度變化情況的曲線示意圖。
[0015]圖5為一種上覆水中DO和溫度變化情況的曲線示意圖。
[0016]圖6為一種磚塊粉末對(duì)底泥TN影響的示意圖。
[0017]圖7為一種磚塊粉末對(duì)底泥TP影響的示意圖。
[0018] 圖8為一種磚塊粉末對(duì)底泥各形態(tài)磷影響的示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1:
一種利用廢棄磚塊粉末修復(fù)污染底泥的方法，其步驟是:
采用12個(gè)規(guī)模一致的玻璃缸為實(shí)驗(yàn)裝置，3個(gè)為一平行，分為4組，其中設(shè)置一個(gè)對(duì)照組，3個(gè)實(shí)驗(yàn)組。將底泥均勻的平鋪在12個(gè)玻璃缸底部，對(duì)照組不加入磚塊粉末，其他3個(gè)實(shí)驗(yàn)組加入不同用量的磚塊粉末，根據(jù)水泥比為3:1的比例加入實(shí)驗(yàn)用水。為了防止在加水過程中造成底泥懸浮，則采用虹吸法將實(shí)驗(yàn)用水沿壁緩慢的加入玻璃缸，并標(biāo)注刻度。為了更接近實(shí)際情況，將玻璃缸四周遮光，以模擬湖泊的光照條件。
[0020]實(shí)驗(yàn)前期每3天取水樣測定TP、TN、C0D、溶氧(DO)、pH值和水溫等理化指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)后期每5天測定一次，每次取水樣體積為75-85mL，取樣后用實(shí)驗(yàn)用水補(bǔ)充至刻度線。
[0021]由圖1可知，上覆水中TP濃度隨時(shí)間變化明顯，其中對(duì)照組在后30天TP濃度增加到0.764mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于初始值。此外，各實(shí)驗(yàn)組中TP也呈現(xiàn)上升的趨勢，其中磚塊用量為9或10或Ilg時(shí)TP增加到0.681mg/L, 18或19或20或21或22g和48或49或50或51或52g實(shí)驗(yàn)組的TP也有增加，但增加幅度小于對(duì)照組和9或10或Ilg實(shí)驗(yàn)組，48或49或50或51或52g實(shí)驗(yàn)組中TP濃度一直很穩(wěn)定，只有小幅度上升。
[0022]由圖2可知，上覆水中TN濃度隨著時(shí)間的變化呈現(xiàn)出先上升再下降，最后保持穩(wěn)定的趨勢。在對(duì)照組和各實(shí)驗(yàn)組之間TN變化趨勢基本一樣，四組實(shí)驗(yàn)之間不存在顯著性差
巳
[0023]由圖3可知，整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)，上覆水中COD—直處于波動(dòng)狀態(tài)，沒有明顯的變化規(guī)律。對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組之間也不存在顯著性差異，可能說明磚塊粉末的使用對(duì)COD沒有明顯影響。
[0024]由圖4和圖5可知，隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，溫度逐漸上升，在實(shí)驗(yàn)后期水溫已高達(dá)30°C，而DO值也有所下降。對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組中上覆水的pH值在實(shí)驗(yàn)前后變化不大，基本上在7.6左右，只在實(shí)驗(yàn)中期出現(xiàn)小幅波動(dòng)。DO值在實(shí)驗(yàn)前期一直處于較低的濃度，中期開始逐漸上升，在后期受溫度過高的影響而下降，對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的趨勢相似。
[0025]實(shí)施例2:
與實(shí)施例1不同的是:
在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將每個(gè)缸中的水倒掉，對(duì)照組中取表層底泥，實(shí)驗(yàn)組中去掉磚塊粉末后取表層底泥。將泥樣在陰涼通風(fēng)處風(fēng)干，風(fēng)干后的樣品用研缽研磨至全部通過90-110目篩，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)束后底泥的含水率、有機(jī)質(zhì)(0M)、pH值、TN、TP和各形態(tài)磷等理化指標(biāo)，其中各形態(tài)磷包括NH4C1-P、BD-P, HCl-P, Al-P, Org-P和Res_P，NH4Cl-P為弱吸附形態(tài)的磷，BD-P為鐵結(jié)合形態(tài)磷，HCl-P為鈣結(jié)合態(tài)磷，Org-P為有機(jī)磷，Res-P為難溶的有機(jī)磷以及惰性的無機(jī)磷，通過計(jì)算可得。
[0026]由表1 (一種初始底泥主要理化性質(zhì)的示意表)和表2 (—種實(shí)驗(yàn)結(jié)束后底泥主要理化性質(zhì)的示意表)可知，采用磚塊粉末修復(fù)污染底泥使實(shí)驗(yàn)組的有機(jī)質(zhì)含量低于對(duì)照組，而且磚塊用量越多，底泥中有機(jī)質(zhì)含量越低。對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組底泥的PH值沒有明顯差異，說明磚塊粉末的使用沒有對(duì)底泥的酸堿環(huán)境造成影響。相對(duì)于初始PH值而言，整個(gè)底泥修復(fù)實(shí)驗(yàn)期間底泥的pH值變化不大,維持在中性水平。[0027]表1 一種初始底泥主要理化性質(zhì)的不意表
【權(quán)利要求】
1.一種利用廢棄磚塊修復(fù)污染底泥的方法，其步驟是: a)采用破碎機(jī)將廢棄磚塊粉碎磨細(xì)后過90-110目篩； b)采用12個(gè)一致的玻璃缸為實(shí)驗(yàn)裝置，3個(gè)為一平行，分為4組，其中設(shè)置一個(gè)對(duì)照組，3個(gè)實(shí)驗(yàn)組，所有玻璃缸四面都進(jìn)行遮光處理； c)在玻璃缸中均勻的鋪上厚度為4- 6cm的底泥； d)在底泥表面均勻的鋪上磚塊粉末，對(duì)照組中不加磚塊粉末，3個(gè)實(shí)驗(yàn)組加入磚塊粉末的用量分別為9 一 Hg, 18 - 22g,48 - 52g ； e)根據(jù)水和底泥比例為3:1加入富營養(yǎng)化湖水，在加水過程中造成底泥懸浮，采用虹吸法將實(shí)驗(yàn)用水加入玻璃缸，并標(biāo)注刻度； f)實(shí)驗(yàn)前期每3天取水樣測定總磷、總氮、化學(xué)需氧量、溶氧、pH值和水溫理化指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)后期每5天測定一次，每次取水樣體積為75 - 85mL，取樣后用實(shí)驗(yàn)用水補(bǔ)充至刻度線.g)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將每個(gè)缸中的水倒掉，對(duì)照組中取表層底泥，實(shí)驗(yàn)組中去掉磚塊粉末后取表層底泥，將泥樣在陰涼通風(fēng)處風(fēng)干，風(fēng)干后的樣品用研缽研磨至全部通過90 - 110目篩，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)束后底`泥的理化性質(zhì)。
【文檔編號(hào)】C02F11/00GK103864271SQ201410105800
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】梁威, 賈陳蓉, 代嫣然 申請人:中國科學(xué)院水生生物研究所