本發(fā)明涉及一種生態(tài)清淤資源化方法。
背景技術：
水體底泥污染, 是一個世界范圍內的環(huán)境問題。底泥通常是河道、湖泊營養(yǎng)鹽、難降解有機物、重金屬等污染物的蓄積庫, 受污染底泥大都為其所在水體的主要污染源。底泥沉積物和間隙水中所含的N、P污染物濃度遠比上覆水中所含污染物濃度高，在一定條件下，這些物質被釋放進入水體，從而破壞水體的生態(tài)系統(tǒng)。而常見的底泥污染控制處理與修復技術一般為外源污染控制、物理修復、化學修復、生物修復。外源污染控制是斷掉污染源，但完全截除污染源是比較困難的，需要大量的資金的投入及人員管理。物理修復和化學修復往往治標不治本，zongdan 物將有機污染物質轉化為無機質，并利用水生生態(tài)系統(tǒng)中動、植物對污染物質的吸收利用及轉化，從而達到去除污染的目的，這是一種較為長效的低耗能的可資源再生的修復方法。
在現(xiàn)有的生物修復等方法中，多為利用微生物和水生植物對污染物質的轉移、轉化及降解，經檢索中國專利文獻，得知，申請?zhí)枮?01510503244.6，專利名稱為一種河湖底泥資源化利用方法，通過原料螺旋壓榨和微波兩級脫水、 預熱、氣化、分離、凈化、氣化固液物燃燒、灰分制肥料過程，產氣率高， 可得高熱值可燃氣。該方法能耗量較大，未考慮燃燒產生有害氣體，并且推廣性不強；申請?zhí)枮?01010165633.X，是通過根據湖泊自凈化能力以及污染物的進出量，挖出沉積在湖底的污染底泥，利用光助 Feton 技術清除污染底泥漿料中的重金屬污染物及有機污染物；污泥進行固體廢物無害化處理，對于水生植物沉積成分較高的污泥，用作開發(fā)淤泥燃料，對于砂石成分含量較高的污泥，作為建筑材料使用，用于生產水泥、陶粒或景觀磚。這兩種方法對底泥污染修復效率不高，且會產生二次污染，底泥內源釋放污染隱患依舊存在，不能徹底解決。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，對于沉積物中重金屬及有機質含量高的底泥，提出一種生態(tài)清淤資源化方法，通過本方法可將底泥污染物轉化成可利用的生物資源，并且產生較高效益，是一種可持續(xù)長效的生態(tài)清淤方法。本方法主要通過以下步驟實現(xiàn)；
（1）底泥前處理：底泥與水一定比例質量比為1:1~50的泥水混合物在底泥前處理系統(tǒng)中進行有機質、無機質、重金屬難溶顆粒的分離及消毒處理，并通過過濾得有機質泥液和沉沙；底泥消毒處理為臭氧消毒及氧化或微納米純氧氣泡氧化消毒，去除原有微生物并對于混合物中重金屬進行氧化，消毒氧化時間為20-60分鐘，底泥中重金屬經過臭氧或微納米純氧氧化后形成難溶的重金屬氧化物，或經過原位功能性硫酸還原菌系厭氧發(fā)酵將溶解態(tài)重金屬轉變成硫化物沉淀形式，然后重金屬難溶物質利用磁性吸附原理經過磁性納米吸附材料針對性將重金屬難溶顆粒吸附富集并移除或經過氣浮裝置及沉砂池，底泥經過沉砂池將有機泥和無機沙分離，無機沙及重金屬難溶顆粒經過吸砂泵或螺旋輸送機收集清洗后并做外運處置，清洗水與底泥混合進入系統(tǒng)；再通過管道輸送至有機肥發(fā)酵系統(tǒng)進行發(fā)酵；所述臭氧消毒為有臭氧發(fā)生裝置產生臭氧，并通入水中臭氧濃度達到0.5-5mg/L；處理時間為20-60分鐘；所述微納米純氧氧化消毒為已授權高溶氧發(fā)生裝置，專利號為ZL 201110455752.30和納米及微納米擴散裝置 ，專利號為ZL201120226359.2產生微納米氣泡，氣源為無菌純氧；
（2）底泥有機液肥發(fā)酵：向有機質泥液中接入原位環(huán)境友好型微生物菌種，并添加一定比例，添加量重量與體積比或體積比為1-10%或不添加無菌碳源，進行好氧發(fā)酵12-48小時，得菌泥液；
（3）步驟（2）所述菌泥液作為微生物菌種投加至湖庫或河道，用于水質凈化及底泥生態(tài)修復用菌種；
上述菌泥液通過管道投加至水庫或河到底泥表面；
（4）或步驟（2）所述菌泥液經過氣浮裝置，將菌泥液固液分離，得菌泥及營養(yǎng)液；所述營養(yǎng)液可以通過膜過濾系統(tǒng)濃縮，得到濃縮營養(yǎng)液及清水，清水可用于步驟（1）中無機砂清洗用水；
（5）步驟（4）營養(yǎng)液或濃縮營養(yǎng)液經過氣霧栽培系統(tǒng)，植物對營養(yǎng)物質的吸收得到植物吸收殘液；
（6）步驟（4）所得菌泥或經過矯味劑矯味，制得菌蛋白飼料；
（7）步驟（5）所得植物吸收殘液進行藻類培養(yǎng)得藻液；所述養(yǎng)藻容器為高透光高分子硬質材料而制；所述藻類為綠藻、硅藻；培養(yǎng)周期為48-72小時；光照強度為3000-7000LX，或為自然光，光照時間為48-72小時；
（8）步驟（5）中所得菌蛋白飼料及步驟（7）所得藻液，分別通過飼料投加系統(tǒng)和管道進入高效生物反應器中，高效生物反應器中生物包括各水生動植物，如沉水植物、浮游動物，螺類、貝類、蝦類、蟹類、魚類； 所述高效生物反應器為高分子硬質材料或高分子高透硬質材料而制；所述水生動物為原位本土物種；
所述沉水植物密度為10-40株/m2，浮游動物密度為800-1500個/L ，螺類密度為 0.1-2kg/m3 ；貝類密度為0.2-2kg/m3 ，蝦類密度為0.1- 2kg/m3，蟹類密度為，0.1-2kg/m3所述魚類密度為0.5-5kg/m3；所述魚類包括：鰱魚、鳙魚、草魚、青魚、鱖魚，鯽魚，桂花魚；
（9）上述高效生物反應器中各水生生物殘餌糞便收集脫水后進入步驟（2）有機肥發(fā)酵系統(tǒng)進行發(fā)酵再利用，養(yǎng)殖用水經過高效生物反應器中的生物凈化系統(tǒng)消毒后直接排放至水體或與步驟（5）中產生的植物吸收殘液混合進入養(yǎng)藻容器或與步驟（1）中底泥以一定比例混合進入系統(tǒng)；所述的底泥為湖庫或河道底泥，與水混合質量比為1:1~50；所述的原位功能性硫酸還原菌系為原位篩選的硫酸還原菌高活性菌系，處理底泥條件為中性pH及厭氧發(fā)酵，厭氧處理時間為24-48h；所述的沉砂池中通過氣浮裝置對于混合液進行沖擊、浮選，促進無機砂上有機質和重金屬沉淀顆粒的剝離；所述的原位環(huán)境友好型微生物為原位篩選、馴化的優(yōu)勢菌；所述的原位環(huán)境友好型微生物菌種為活化好的菌濃度為107-108CFU/mL的解鉀菌，聚磷菌，酵母菌，芽孢桿菌，光和細菌，絮凝菌，總微生物添加量體積比為1-10%；所述的碳源為葡萄糖或蔗糖或糖蜜廢水或竹筍蒸煮濃水或其他高碳有機源水 ，單一或混合添加，添加量的重量與體積比或體積比為1-10%；所述的好氧發(fā)酵方式為好氧發(fā)酵，氣源為無菌空氣或氧氣，使溶解氧處于2-6mg/L；所述的矯味劑為乳酸菌、豆粕、淀粉，酒糟、蛋白粉，植物芳香劑，單一或混合添加量重量比為0.1-10%；所述的磁性納米材料為功能性納米含鐵材料，同時可針對重金屬污染程度及種類不同有針對性的選擇粒徑不同的磁性納米吸附材料，并做相應的預投加實驗確定投加量。
由于采用了上述步驟，本方法與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點：
（1）原位將底泥資源化，不會對水體產生二次污染；
（2）利用該方法可獲得原位環(huán)境友好型微生物并且應用于原位水體及底泥的污染修復，不引進外來物種，不會破壞原位生態(tài)系統(tǒng)；
（3）利用該方法將水體及底泥污染物通過轉變?yōu)槟鼙焕玫墓?、菌蛋白、魚蛋白、高蛋白飼料等，將污染變廢為寶，同時達到零污染排放；
（4）本方法為長效的生態(tài)清淤方法，投資低，效益高。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述 。
實施例1
（1）底泥前處理：底泥與水一定比例的泥水混合物在底泥前處理系統(tǒng)中進行有機質、無機質、重金屬難溶顆粒的分離及消毒處理，并通過過濾得有機質泥液和沉沙；所述底泥為湖庫底泥，與水混合質量比為1:1~20，底泥消毒處理為微納米純氧氣泡氧化消毒及氧化，去除原有微生物并對于混合物中重金屬進行氧化，底泥中重金屬經過氧化后形成難溶的重金屬氧化物，然后重金屬難溶物質利用磁性吸附原理經過磁性納米吸附材料針對性將重金屬難溶顆粒吸附富集并移除，底泥經過沉砂池將有機泥和無機沙分離，無機沙及重金屬難溶顆粒經過吸砂泵或螺旋輸送機收集清洗后并做外運處置，清洗水與底泥混合進入系統(tǒng)；再通過管道輸送至有機肥發(fā)酵系統(tǒng)進行發(fā)酵；所述微納米純氧氧化消毒為高溶氧發(fā)生裝置（專利號為ZL 201110455752.30發(fā)生裝置及微納米擴散裝置 （專利號 ：ZL201120226359.2）產生微納米氣泡，氣源為無菌純氧，處理時間為40分鐘；所述磁性納米吸附材料為功能性納米含鐵材料，針對重金屬污染程度及種類不同有針對性的選擇粒徑不同的磁性納米吸附材料，并做相應的預投加實驗確定投加量；所述沉砂池中通過氣浮裝置對于混合液進行沖擊、浮選，促進無機砂上有機質和重金屬沉淀顆粒的剝離；
（2）底泥有機液肥發(fā)酵：向有機質泥液中接入原位環(huán)境友好型微生物菌種，并添加一定比例添加無菌碳源，進行好氧發(fā)酵24-48小時，得菌泥液；所述原位環(huán)境友好型微生物為原位篩選、馴化的優(yōu)勢菌； 所述原位環(huán)境友好型微生物菌種為活化好的菌濃度為107-108CFU/mL的解鉀菌，解磷菌，酵母菌，芽孢桿菌，光和細菌，絮凝菌?？偽⑸锾砑恿浚╲/v）為1-8%；所述碳源為葡萄糖單一添加，添加量（w/v，v/v）為1-8%；所述好氧發(fā)酵方式為向發(fā)酵系統(tǒng)通入無菌空氣或氧氣，使溶解氧處于4-6mg/L；
（3）步驟（2）所述菌泥液作為微生物菌種投加至湖庫或河道，用于水質凈化及底泥生態(tài)修復用菌種；
上述菌泥液通過管道投加至水庫或河到底泥表面；
（4）或步驟2所述菌泥液經過氣浮裝置，將菌泥液固液分離，得菌泥及營養(yǎng)液；所述營養(yǎng)液可以通過膜過濾系統(tǒng)濃縮，得到濃縮營養(yǎng)液及清水，清水可用于步驟（1）中無機砂清洗用水；
（5）步驟（4）營養(yǎng)液或濃縮營養(yǎng)液經過氣霧栽培系統(tǒng)，植物對營養(yǎng)物質的吸收得到植物吸收殘液；
（6）步驟（4）所得菌泥或經過矯味劑矯味，制得菌蛋白飼料；
所述矯味劑為乳酸菌、豆粕、淀粉，混合添加量（w/w）為3-10%；
（7）步驟（5）所得植物吸收殘液進行藻類培養(yǎng)得藻液；所述養(yǎng)藻容器為高透光高分子硬質材料而制； 所述藻類為綠藻、硅藻；培養(yǎng)周期為50-72小時；光照強度為4000-7000LX，或為自然光，光照時間為50-72小時；
（8）步驟（5）中所得菌蛋白飼料及步驟（7）所得藻液，分別通過飼料投加系統(tǒng)和管道進入高效生物反應器中，高效生物反應器中生物包括各水生動植物，如沉水植物、浮游動物，螺類、貝類、蝦類、蟹類、魚類；所述高效生物反應器為高分子硬質材料或高分子高透硬質材料而制；所述水生動物為原位本土物種；所述沉水植物密度為10-20株/m2，浮游動物密度為800-1000個/L ，螺類密度為 0.1-1kg/m3 ；貝類密度為0.2-1kg/m3 ，蝦類密度為0.1- 1kg/m3，蟹類密度為，0.1-1kg/m3，魚類密度為0.5-5kg/m3；所述魚類包括：鰱魚、鳙魚、草魚、青魚、鱖魚，鯽魚，桂花魚；
（9）上述高效生物反應器中各水生生物殘餌糞便收集脫水后進入步驟（2）有機肥發(fā)酵系統(tǒng)進行發(fā)酵再利用。養(yǎng)殖用水經過高效生物反應器中的生物凈化系統(tǒng)消毒后直接排放至水體或與步驟（5）中產生的植物吸收殘液混合進入養(yǎng)藻容器或與步驟（1）中底泥以一定比例混合進入系統(tǒng)。
實施例2
（1）底泥前處理：底泥與水一定比例的泥水混合物在底泥前處理系統(tǒng)中進行有機質、無機質、重金屬難溶顆粒的分離及消毒處理，并通過過濾得有機質泥液和沉沙；所述底泥為河道底泥，與水混合質量比為1:30~50，底泥消毒處理為臭氧消毒及氧化，去除原有微生物并對于混合物中重金屬進行氧化，底泥中重金屬經過臭氧氧化后形成難溶的重金屬氧化物，然后重金屬難溶物質利用磁性吸附原理經過磁性納米吸附材料針對性將重金屬難溶顆粒吸附富集并移除，底泥經過沉砂池將有機泥和無機沙分離，無機沙及重金屬難溶顆粒經過吸砂泵或螺旋輸送機收集清洗后并做外運處置，清洗水與底泥混合進入系統(tǒng)；再通過管道輸送至有機肥發(fā)酵系統(tǒng)進行發(fā)酵；所述臭氧消毒為有臭氧發(fā)生裝置產生臭氧，并通入水中臭氧濃度達到3-5mg/L；處理時間為40-50分鐘；所述磁性納米吸附材料為功能性納米含鐵材料，針對重金屬污染程度及種類不同有針對性的選擇粒徑不同的磁性納米吸附材料，并做相應的預投加實驗確定投加量；所述沉砂池中通過氣浮裝置對于混合液進行沖擊、浮選，促進無機砂上有機質和重金屬沉淀顆粒的剝離；
（2）底泥有機液肥發(fā)酵：向有機質泥液中接入原位環(huán)境友好型微生物菌種，并添加一定比例添加無菌碳源，進行好氧發(fā)酵24-48小時，得菌泥液；所述原位環(huán)境友好型微生物為原位篩選、馴化的優(yōu)勢菌；所述原位環(huán)境友好型微生物菌種為活化好的菌濃度為107-108CFU/mL的解鉀菌，聚磷菌，酵母菌，芽孢桿菌，光和細菌，絮凝菌?？偽⑸锾砑恿浚╲/v）為5-10%；所述碳源為葡萄糖、蔗糖混合添加，添加量（w/v，v/v）為1-8%；所述好氧發(fā)酵方式為好氧發(fā)酵，氣源為無菌空氣或氧氣，使溶解氧處于4-6mg/L；
（3）步驟2所述菌泥液作為微生物菌種投加至湖庫或河道，用于水質凈化及底泥生態(tài)修復用菌種；
上述菌泥液通過管道投加至水庫或河到底泥表面；
（4）或步驟2所述菌泥液經過氣浮裝置，將菌泥液固液分離，得菌泥及營養(yǎng)液；所述營養(yǎng)液可以通過膜過濾系統(tǒng)濃縮，得到濃縮營養(yǎng)液及清水，清水可用于步驟（1）中無機砂清洗用水；
（5）步驟（4）營養(yǎng)液或濃縮營養(yǎng)液經過氣霧栽培系統(tǒng)，植物對營養(yǎng)物質的吸收得到植物吸收殘液；
（6）步驟（4）所得菌泥或經過矯味劑矯味，制得菌蛋白飼料； 所述矯味劑為酒糟、蛋白粉，植物芳香劑，混合添加量（w/w）為2-8%；
（7）步驟（5）所得植物吸收殘液進行藻類培養(yǎng)得藻液；所述養(yǎng)藻容器為高透光高分子硬質材料而制；所述藻類為綠藻、硅藻；培養(yǎng)周期為48-72小時；光照強度為5000-7000LX，或為自然光，光照時間為48-60小時；
（8）步驟（5）中所得菌蛋白飼料及步驟（7）所得藻液，分別通過飼料投加系統(tǒng)和管道進入高效生物反應器中，高效生物反應器中生物包括各水生動植物，如沉水植物、浮游動物，螺類、貝類、蝦類、蟹類、魚類；所述高效生物反應器為高分子硬質材料或高分子高透硬質材料而制；所述水生動物為原位本土物種；所述沉水植物密度為20-30株/m2，浮游動物密度為900-1200個/L ，螺類密度為 1-1.5kg/m3 ；貝類密度為0.8-1.5kg/m3 ，蝦類密度為0.5- 1.5kg/m3，蟹類密度為0.5-1.2kg/m3，魚類密度為1-3kg/m3；所述魚類包括：鰱魚、鳙魚、草魚、青魚、鱖魚，鯽魚，桂花魚；
（9）上述高效生物反應器中各水生生物殘餌糞便收集脫水后進入步驟（2）有機肥發(fā)酵系統(tǒng)進行發(fā)酵再利用。養(yǎng)殖用水經過高效生物反應器中的生物凈化系統(tǒng)消毒后直接排放至水體或與步驟（5）中產生的植物吸收殘液混合進入養(yǎng)藻容器或與步驟（1）中底泥以一定比例混合進入系統(tǒng)。
實施例3
（1）底泥前處理：底泥與水一定比例的泥水混合物在底泥前處理系統(tǒng)中進行有機質、無機質、重金屬難溶顆粒的分離及消毒處理，并通過過濾得有機質泥液和沉沙，底泥消毒處理為臭氧消毒，去除原有微生物并對于混合物中重金屬進行氧化，消毒氧化時間為10-15分鐘，去除原有微生物，再經過原位功能性硫酸還原菌系厭氧發(fā)酵將溶解態(tài)重金屬轉變成硫化物沉淀形式，然后重金屬難溶物質經過氣浮裝置及沉砂池，底泥經過沉砂池將有機泥和無機沙分離，無機沙及重金屬難溶顆粒經過吸砂泵或螺旋輸送機收集清洗后并做外運處置，清洗水與底泥混合進入系統(tǒng)；再通過管道輸送至有機肥發(fā)酵系統(tǒng)進行發(fā)酵；所述臭氧消毒為有臭氧發(fā)生裝置產生臭氧，并通入水中臭氧濃度達到0.5-2mg/L；處理時間為10-15分鐘；所述原位功能性硫酸還原菌系為原位篩選的硫酸還原菌高活性菌系，處理底泥條件為中性pH及厭氧發(fā)酵，厭氧處理時間為24-48h；所述沉砂池中通過氣浮裝置對于混合液進行沖擊、浮選，促進無機砂上有機質和重金屬沉淀顆粒的剝離；
（2）底泥有機液肥發(fā)酵：向有機質泥液中接入原位環(huán)境友好型微生物菌種，并添加一定比
所述原位環(huán)境友好型微生物為原位篩選、馴化的優(yōu)勢菌； 所述原位環(huán)境友好型微生物菌種為活化好的菌濃度為107-108CFU/mL的解鉀菌，聚磷菌，酵母菌，芽孢桿菌，光和細菌，絮凝菌?？偽⑸锾砑恿浚╲/v）為2-6%；所述碳源為葡萄糖、糖蜜廢水，混合添加，添加量（w/v，v/v）為3-8%；所述好氧發(fā)酵方式為好氧發(fā)酵，氣源為無菌空氣或氧氣，使溶解氧處于2-6mg/L；
（3）步驟2所述菌泥液作為微生物菌種投加至湖庫或河道，用于水質凈化及底泥生態(tài)修復用菌種；
上述菌泥液通過管道投加至水庫或河到底泥表面；
（4）或步驟2所述菌泥液經過氣浮裝置，將菌泥液固液分離，得菌泥及營養(yǎng)液； 所述營養(yǎng)液可以通過膜過濾系統(tǒng)濃縮，得到濃縮營養(yǎng)液及清水，清水可用于步驟（1）中無機砂清洗用水；
（5）步驟（4）營養(yǎng)液或濃縮營養(yǎng)液經過氣霧栽培系統(tǒng)，植物對營養(yǎng)物質的吸收得到植物吸收殘液；
（6）步驟（4）所得菌泥或經過矯味劑矯味，制得菌蛋白飼料； 所述矯味劑為豆粕、淀粉、蛋白粉，植物芳香劑，單一或混合添加量（w/w）為4-10%；
（7）步驟（5）所得植物吸收殘液進行藻類培養(yǎng)得藻液；所述養(yǎng)藻容器為高透光高分子硬質材料而制； 所述藻類為綠藻、硅藻；培養(yǎng)周期為48-65小時；光照強度為5000-7000LX，或為自然光，光照時間為48-65小時；
（8）步驟（5）中所得菌蛋白飼料及步驟（7）所得藻液，分別通過飼料投加系統(tǒng)和管道進入高效生物反應器中，高效生物反應器中生物包括各水生動植物，如沉水植物、浮游動物，螺類、貝類、蝦類、蟹類、魚類；所述高效生物反應器為高分子硬質材料或高分子高透硬質材料而制；所述水生動物為原位本土物種；所述沉水植物密度為10-25株/m2，浮游動物密度為900-1500個/L ，螺類密度為 0.5-1.2kg/m3 ；貝類密度為0.5-1.2kg/m3 ，蝦類密度為0.5-1.2kg/m3，蟹類密度為0.5-1kg/m3，魚類密度為1-3kg/m3；所述魚類包括：鰱魚、鳙魚、草魚、青魚、鱖魚，鯽魚，桂花魚；
（9）上述高效生物反應器中各水生生物殘餌糞便收集脫水后進入步驟（2）有機肥發(fā)酵系統(tǒng)進行發(fā)酵再利用。養(yǎng)殖用水經過高效生物反應器中的生物凈化系統(tǒng)消毒后直接排放至水體或與步驟（5）中產生的植物吸收殘液混合進入養(yǎng)藻容器或與步驟（1）中底泥以一定比例混合進入系統(tǒng)。
以上是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，凡依上述構思所作的相類似改變，理應屬于本發(fā)明的涵蓋內容。