一种利用废弃砖块粉末修复污染底泥的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用废弃砖块修复污染底泥的方法，步骤：a）采用破碎机将废弃砖块粉碎；b）采用玻璃缸为实验装置，设置对照组，所有玻璃缸四面都进行遮光处理；c）在玻璃缸中均匀的铺上底泥；d）在底泥表面均匀的铺上砖块粉末，对照组中不加砖块粉末；e）根据水和底泥比例加入富营养化湖水，标注刻度；f）实验前期取水样测定总磷、总氮、化学需氧量、溶氧、pH值和水温理化指标，取样后用实验用水补充至刻度线；g）实验结束后，将缸中的水倒掉，将泥样在阴凉通风处风干，风干后的样品用研钵研磨，分析底泥的理化性质。方法易行，使用操作简便，且具有廉价易得，修复效果好，能同时实现底泥修复和垃圾处置的双赢。
【专利说明】一种利用废弃砖块粉末修复污染底泥的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水环境治理领域，更具体涉及一种利用废弃砖块粉末修复污染底泥的方法，它适用于富营养化水体磷负荷的削减及污染底泥的修复。
【背景技术】
[0002]水体富营养化是一个全球性的问题，而高营养盐负荷是水体富营养化的主要成因之一。对水体内源负荷的控制是解决富营养化问题的关键，而底泥是湖泊重要的内源污染来源。重金属、氮(N)、磷(P)等营养盐及难降解有机物都积累在底泥中，而且这些污染物含量是水体中的上百倍。当环境条件(如PH值、氧化还原电位、微生物活动等)发生变化时，底泥中的污染物可能会释放出来，再次污染水体。因此，对于湖泊底泥污染的治理与控制已成为国内外研究的热点。
[0003]目前，底泥污染控制技术主要包括异位处理技术和原位处理技术等两大类。异位处理技术是将污染底泥挖出来运输到其他地方后再进行处理，以防止污染水体。异位处理技术主要有底泥疏浚、异位淋洗等(洪祖喜，何品晶.受污染底泥异地处理处置技术[J].上海环境科学，2002，4 (21): 233-236.)。原位处理技术是在原地利用物理、化学或生物方法减少受污染底泥的容积，减少污染物含量或降低污染物的溶解度、毒性或迁移性，并阻止污染物释放到水体中(洪祖喜，何品晶，邵立明.水体受污染底泥原地处理技术[J].环境保护，2002，10: 15-17.)。目前，国内外广泛应用的原位处理技术主要有钝化、覆盖、生物修复、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]底泥原位钝化技术是一项重要的湖泊内源污染控制技术，它主要通过向水/沉积物系统中施加所优选的钝化药剂，经沉淀、吸附等理化作用，降低水中的磷浓度，同时使底泥中污染物惰性化，在污染底泥的表层形成隔离层，增加底泥对磷的束缚能力，从而有效削减污染底泥中的磷向上覆水体释放(张锡辉.水环境修复工程学原理与应用[M].北京:化学工业出版社，2002)。与其他的底泥污染控制技术相比，底泥原位钝化技术具有生态、经济有效等特点(胡小贞，金相灿，梁丽丽，等.不同改良条件下硫酸铝对滇池污染底泥磷的钝化效果[J].环境科学学报，2008，28(1): 44-49.)。钝化剂的选择对底泥污染控制的效果至关重要，常用的钝化剂有铝盐、铁盐和钙盐(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，对于经济有效的新型钝化剂的探索也受到广泛关注。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是在于提 供了一种利用废弃砖块粉末修复污染底泥的方法，方法易行，使用操作简便，且具有廉价易得，修复效果好，能同时实现底泥修复和垃圾处置的双赢。[0006]为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施:
一种利用废弃砖块修复污染底泥的方法，其步骤是:
O采用破碎机将废弃砖块粉碎磨细后过90-110目筛；
2)采用12个规模一致的玻璃缸(20cmX15cmX28cm)为实验装置，3个为一平行，分为4组，其中设置一个对照组，3个实验组，所有玻璃缸四面都进行遮光处理；
3)在玻璃缸中均匀的铺上厚度为4- 6cm的底泥(养鱼池塘底泥)；
4)在底泥表面均匀的铺上砖块粉末，对照组中不加砖块粉末，3个实验组加入砖块粉末的用量分别为9— Hg, 18 - 22g,48 - 52g ；
5)根据水和底泥为3:1的比例加入东湖富营养化湖水。为了防止在加水过程中造成底泥悬浮，则采用虹吸法(常规方法)将实验用水沿壁缓慢(加水的时间没有限制)的加入玻璃缸，并标注刻度；
6)实验前期每3天取水样测定总磷(TP)、总氮(TN)、化学需氧量(C0D)、溶氧(DO)、pH值和水温(T)等理化指标。实验后期每5天测定一次，每次取水样体积为75 - 85mL，取样后用实验用水补充至刻度线；
7)实验结束后，将每个缸中的水倒掉，对照组中取表层底泥，实验组中去掉砖块粉末后取表层底泥，将泥样在阴凉通风处风干，风干后的样品用研钵研磨至全部通过90 - 110目筛，分析实验结束后底泥的理化性质。
[0007]8)砖块粉末能吸附底泥中的磷，从而减少底泥中磷向上覆水中释放，当底泥(干重)总磷含量为2.5g时，所需砖块粉末的最佳用量为20g，即砖块粉末与底泥总磷含量的最佳比例是8:1。
[0008]本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果:
本发明将废弃的砖块磨成粉末作为钝化剂用于对上覆水中污染物的控制以及污染底泥的修复。砖块粉末对上覆水中总磷浓度有削减作用，同时能吸附底泥中的磷，减少磷向上覆水中释放。
[0009]砖块粉末能吸附底泥中的磷，从而减少底泥中磷向上覆水中释放，当底泥(干重)总磷含量为2.5g时，所需砖块粉末的最佳用量为20g，即砖块粉末与底泥总磷含量的最佳比例是8:1。
[0010]本发明材料廉价易得、工艺简单、操作方便、无二次污染、适用范围广，可以应用于富营养化水体磷负荷的削减及污染底泥的修复，同时为废弃建筑垃圾资源化利用提供了新途径。
[0011]【专利附图】
【附图说明】
图1为一种上覆水中TP变化情况的曲线示意图。
[0012]图2为一种上覆水中TN变化情况的曲线示意图。
[0013]图3为一种上覆水中COD变化情况的曲线示意图。
[0014]图4为一种上覆水中pH和温度变化情况的曲线示意图。
[0015]图5为一种上覆水中DO和温度变化情况的曲线示意图。
[0016]图6为一种砖块粉末对底泥TN影响的示意图。
[0017]图7为一种砖块粉末对底泥TP影响的示意图。
[0018] 图8为一种砖块粉末对底泥各形态磷影响的示意图。【具体实施方式】
[0019]实施例1:
一种利用废弃砖块粉末修复污染底泥的方法，其步骤是:
采用12个规模一致的玻璃缸为实验装置，3个为一平行，分为4组，其中设置一个对照组，3个实验组。将底泥均匀的平铺在12个玻璃缸底部，对照组不加入砖块粉末，其他3个实验组加入不同用量的砖块粉末，根据水泥比为3:1的比例加入实验用水。为了防止在加水过程中造成底泥悬浮，则采用虹吸法将实验用水沿壁缓慢的加入玻璃缸，并标注刻度。为了更接近实际情况，将玻璃缸四周遮光，以模拟湖泊的光照条件。
[0020]实验前期每3天取水样测定TP、TN、C0D、溶氧(DO)、pH值和水温等理化指标。实验后期每5天测定一次，每次取水样体积为75-85mL，取样后用实验用水补充至刻度线。
[0021]由图1可知，上覆水中TP浓度随时间变化明显，其中对照组在后30天TP浓度增加到0.764mg/L，远远高于初始值。此外，各实验组中TP也呈现上升的趋势，其中砖块用量为9或10或Ilg时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实验组的TP也有增加，但增加幅度小于对照组和9或10或Ilg实验组，48或49或50或51或52g实验组中TP浓度一直很稳定，只有小幅度上升。
[0022]由图2可知，上覆水中TN浓度随着时间的变化呈现出先上升再下降，最后保持稳定的趋势。在对照组和各实验组之间TN变化趋势基本一样，四组实验之间不存在显著性差
巳
[0023]由图3可知，整个实验周期内，上覆水中COD—直处于波动状态，没有明显的变化规律。对照组和实验组之间也不存在显著性差异，可能说明砖块粉末的使用对COD没有明显影响。
[0024]由图4和图5可知，随着实验的进行，温度逐渐上升，在实验后期水温已高达30°C，而DO值也有所下降。对照组和实验组中上覆水的pH值在实验前后变化不大，基本上在7.6左右，只在实验中期出现小幅波动。DO值在实验前期一直处于较低的浓度，中期开始逐渐上升，在后期受温度过高的影响而下降，对照组和实验组的趋势相似。
[0025]实施例2:
与实施例1不同的是:
在实验结束后，将每个缸中的水倒掉，对照组中取表层底泥，实验组中去掉砖块粉末后取表层底泥。将泥样在阴凉通风处风干，风干后的样品用研钵研磨至全部通过90-110目筛，分析实验结束后底泥的含水率、有机质(0M)、pH值、TN、TP和各形态磷等理化指标，其中各形态磷包括NH4C1-P、BD-P, HCl-P, Al-P, Org-P和Res_P，NH4Cl-P为弱吸附形态的磷，BD-P为铁结合形态磷，HCl-P为钙结合态磷，Org-P为有机磷，Res-P为难溶的有机磷以及惰性的无机磷，通过计算可得。
[0026]由表1 (一种初始底泥主要理化性质的示意表)和表2 (—种实验结束后底泥主要理化性质的示意表)可知，采用砖块粉末修复污染底泥使实验组的有机质含量低于对照组，而且砖块用量越多，底泥中有机质含量越低。对照组和实验组底泥的PH值没有明显差异，说明砖块粉末的使用没有对底泥的酸碱环境造成影响。相对于初始PH值而言，整个底泥修复实验期间底泥的pH值变化不大,维持在中性水平。[0027]表1 一种初始底泥主要理化性质的不意表
【权利要求】
1.一种利用废弃砖块修复污染底泥的方法，其步骤是: a)采用破碎机将废弃砖块粉碎磨细后过90-110目筛； b)采用12个一致的玻璃缸为实验装置，3个为一平行，分为4组，其中设置一个对照组，3个实验组，所有玻璃缸四面都进行遮光处理； c)在玻璃缸中均匀的铺上厚度为4- 6cm的底泥； d)在底泥表面均匀的铺上砖块粉末，对照组中不加砖块粉末，3个实验组加入砖块粉末的用量分别为9 一 Hg, 18 - 22g,48 - 52g ； e)根据水和底泥比例为3:1加入富营养化湖水，在加水过程中造成底泥悬浮，采用虹吸法将实验用水加入玻璃缸，并标注刻度； f)实验前期每3天取水样测定总磷、总氮、化学需氧量、溶氧、pH值和水温理化指标，实验后期每5天测定一次，每次取水样体积为75 - 85mL，取样后用实验用水补充至刻度线.g)实验结束后，将每个缸中的水倒掉，对照组中取表层底泥，实验组中去掉砖块粉末后取表层底泥，将泥样在阴凉通风处风干，风干后的样品用研钵研磨至全部通过90 - 110目筛，分析实验结束后底`泥的理化性质。
【文档编号】C02F11/00GK103864271SQ201410105800
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年3月21日
【发明者】梁威, 贾陈蓉, 代嫣然 申请人:中国科学院水生生物研究所