公布日：2022.09.27
申请日：2022.06.14
分类号：C02F11/00(2006.01)I;C02F11/02(2006.01)I;C02F101/20(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明涉及环境工程中底泥污染修复技术领域。本申请提供了一种河道底泥的高效治理方法，特征在于向河道底泥中加入的处理剂由石灰、无机金属氧化物、水滑石和纳米多孔陶瓷复合材料组成，利用各物质的协同作用，对污泥中的重金属离子和磷酸盐进行吸附和固化，并迅速降解河道底泥中的微生物和有机污染物。
权利要求书
1.一种河道底泥的高效治理方法，该方法向河道底泥中加入处理剂，其特征在于，所述处理剂组成为：石灰、无机金属氧化物、水滑石、纳米多孔陶瓷复合材料；所述无机金属氧化物为二氧化锰、氧化铜、过氧化钙、氧化铁、氧化铝中的一种或多种的组合；所述纳米多孔陶瓷复合材料为凹凸棒、蒙脱石、膨润土、硅藻土、活性炭中的一种或多种的组合。
2.根据权利要求1所述的一种河道底泥的高效治理方法，其特征在于，所述处理剂组成占总量的质量百分数为：石灰10-15％，无机金属氧化物35％-65％，水滑石15％-25％，纳米多孔陶瓷复合材料补足余量至100％。
3.根据权利要求1所述的一种河道底泥的高效治理方法，其特征在于，所述处理剂组成占总量的质量百分数为：石灰12％，无机金属氧化物55％，水滑石18％，纳米多孔陶瓷复合材料15％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种河道底泥的高效治理方法，其特征在于，所述石灰为生石灰。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种河道底泥的高效治理方法，其特征在于，所述无机金属氧化物为过氧化钙和二氧化锰。
6.根据权利要求5所述的一种河道底泥的高效治理方法，其特征在于，所述无机金属氧化物中过氧化钙和二氧化锰的重量百分比为5：1-10：1。
7.根据权利要求1所述的一种河道底泥的高效治理方法，其特征在于，所述水滑石为铁镍水滑石和镁铝水滑石的组合。
8.根据权利要求7所述的一种河道底泥的高效治理方法，其特征在于，所述水滑石中铁镍水滑石和镁铝水滑石的重量百分比为1：1-1：3。
9.根据权利要求1所述的一种河道底泥的高效治理方法，其特征在于，所述纳米多孔陶瓷复合材料为硅藻土和活性炭的组合。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的一种河道底泥的高效治理方法的使用，其特征在于，每平方米河道底泥中加入100-130g处理剂。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种河道底泥的高效治理方法，该方法向河道底泥中加入处理剂，处理剂组成为：石灰、无机金属氧化物、水滑石、纳米多孔陶瓷复合材料；所述无机金属氧化物为二氧化锰、氧化铜、过氧化钙、氧化铁、氧化铝中的一种或多种的组合；所述纳米多孔陶瓷复合材料为凹凸棒、蒙脱石、膨润土、硅藻土、活性炭中的一种或多种的组合。
利用各物质的协同作用，对污泥中的重金属离子和磷酸盐进行吸附和固化，并迅速降解河道底泥中的微生物和有机污染物。
所述处理剂组成占总量的质量百分数为：石灰10-15％，无机金属氧化物35％-65％，水滑石15％-25％，纳米多孔陶瓷复合材料10％-25％。
优选地，所述处理剂组成占总量的质量百分数为：石灰12％，无机金属氧化物55％，水滑石18％，纳米多孔陶瓷复合材料15％。
石灰除主要包含钙离子之外，还含有镁、铝、铁等杂质离子，可作为污水中的磷酸盐固化剂；无机金属氧化物提供的某些离子可以与磷酸根反应后生成沉淀而固化；水滑石层间分布着正电粒子和负电粒子，可以吸附并交换污泥中的重金属离子和带负电的有机物；通过调配各组分的百分含量，以最有效的去除河道底泥中存在的重金属离子、磷酸盐，并迅速降解其中的微生物和有机污染物。在本申请的技术方案中调配各组分的百分含量制备处理剂，河道底泥经这些处理剂处理过后用水将其中的污染物浸出，浸出水中重金属镉离子和铅离子、总磷和化学耗氧量明显降低，并均符合《地表水环境质量标准》II类水标准。
所述石灰为生石灰或熟石灰中的一种；优选地，所述石灰为生石灰。
生石灰与水作用被熟化后，其石灰粒子形成氢氧化钙胶体结构，此结构具有很大的比表面积，易吸附污泥中的水，加速污泥中的磷酸盐固化过程。
优选的，所述无机金属氧化物为过氧化钙和二氧化锰。
所述无机金属氧化物中过氧化钙和二氧化锰的重量百分比为5：1-10：1。
过氧化钙与水反应后生成的过氧化氢可释放氧气，二氧化锰可作为催化剂加速氧气的生成，以促进污泥中微生物降解，另外所剩余的钙离子和锰离子都可以固化污泥中的磷酸盐。
所述水滑石为铁镍水滑石和镁铝水滑石的组合。
水滑石是由层间阴离子及带正电荷层板堆积而成的化合物，具有吸附并交换污泥中重金属离子的作用，对于正电层，铁镍水滑石层间阳离子为Fe3+和Ni2+，镁铝水滑石层间阳离子为Al3+和Mg3+,这些阳离子均可以作为磷酸盐的固化剂，另外，铁镍水滑石与镁铝水滑石中的阳离子半径不同，对于河道底泥中的重金属离子吸附能力也不一致，利用两者的协同作用以更好去除河道底泥中的重金属离子；对于负电层则可吸附并降解污泥中的有机污染物。以上可通过实施例加以证实：本申请的某个技术方案中使用水滑石为铁镍水滑石和镁铝水滑石的组合，处理后的底泥浸出水中重金属镉离子浓度和铅离子浓度分别为0.0047mg/L和0.091mg/L、总磷为0.08mg/L、化学耗氧量为12.5mg/L，符合《地表水环境质量标准》II类水标准；利用两者的协同作用可更有效修复被污染的河道底泥，降低污染物含量。
所述水滑石中铁镍水滑石和镁铝水滑石的重量百分比为1：1-1：3。特别是当两者重量百分比为1：1时，浸出水中重金属镉离子和铅离子、总磷和化学耗氧量降低效果最优异，并符合《地表水环境质量标准》II类水标准。
所述纳米多孔陶瓷复合材料为硅藻土和活性炭的组合，所述硅藻土经AlCl3改性处理。
硅藻土表面含有大量硅羟基，不仅吸附污泥中的重金属离子，还可吸附并降解带正电的有机污染物，由AlCl3对其进行改性，Al3+与带负电的有机污染物发生电中和形成不溶性复合物沉淀，促进有机污染物的吸附与降解。本申请意外发现，当硅藻土经AlCl3改性处理后，所制备的处理剂对污染底泥的修复效果更好，底泥经处理后的浸出水中，其镉离子含量比使用未经改性的硅藻土时至少降低一半，其COD比后者降低了32％。
进一步地，所述硅藻土与活性炭的重量百分比为5：1-2：1。
优选地，所述硅藻土与活性炭的重量百分比为3：1。
本发明提供的一种河道底泥的高效治理方法的使用方法为：向每平方米河道底泥中加入100-130g处理剂，处理时长至少为6小时。
有益效果
采用本发明治理污染河道底泥时，利用各组分之间的协同作用，对污染河道底泥中的重金属离子、磷酸盐起到有效固定的作用，并且能够迅速降解污染河道底泥中的微生物和有机污染物，污染河道底泥修复和水体净化效果非常显著；另外，本发明采用环境友好型材料，不会引起二次污染，成本低。
（发明人：夏冰）
