本發(fā)明涉及底泥污染修復(fù)領(lǐng)域，具體涉及一種長效綜合底泥修復(fù)劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

來自于淤泥的內(nèi)源污染是影響水體水質(zhì)的主要因素，當(dāng)上覆水體污染物濃度發(fā)生變化或湖泊底泥受到擾動時，積累在底泥中的污染物又會再次向水體釋放，成為水域的“二次污染”。

底泥污染物根據(jù)其污染特性可分為營養(yǎng)元素(n、p)，易降解有機物、含鐵錳等有色物質(zhì)、氨氮硫化物等臭味物質(zhì)、重金屬、(有毒)難降解有機物、藻類、有害微生物。重金屬通過絡(luò)合、吸附等作用在底泥中大量積累，并與上覆水體保持動態(tài)平衡；pah、pcbs等難降解有機物由于疏水性強在底泥中富集，并通過底棲生物進入生物鏈；氨氮、硫化物、含鐵猛等有色物質(zhì)造成水體發(fā)黑發(fā)臭；藻類、有害微生物危害水生態(tài)健康。一般認為磷素是引起水體富營養(yǎng)化的限制性因素，而氮素則加快了水體富營養(yǎng)化的進程。污染底泥主要通過消耗水體溶解氧、釋放各種污染物及營養(yǎng)元素對上覆水水質(zhì)造成影響。其影響程度主要取決于底泥污染物的組成和含量及水體的氧化還原條件等。

目前市場上底泥修復(fù)劑治理可簡單分為兩類。

第一類：具有吸附固化功能的試劑，其原理為運用化學(xué)試劑/礦物吸附材料通過吸附、固化、絮凝等物理化學(xué)作用修復(fù)底泥。其中，物理作用并沒有消減污染物，治標(biāo)不治本；化學(xué)作用(如使用絮凝劑pam)會產(chǎn)生二次污染；這些作用消減污染物量有限，不能解決長遠問題，只是作為臨時應(yīng)對措施。

第二類：帶有微生物載體的吸附劑。這種吸附劑沒有綜合考慮底泥污染物的多樣性及特定性，大多數(shù)使用微生物菌群只針對一種或兩種污染物，不能完全解決底泥污染問題。而且實際污染底泥修復(fù)過程是一個緩慢的過程，且受自然條件影響明顯，通過投加懸浮微生物對底泥修復(fù)并不可行。

因而現(xiàn)階段底泥原位修復(fù)缺點主要包括：

1、市場上利用物理化學(xué)作用的吸附劑，并不能消減底泥和去除污染物質(zhì)，治標(biāo)不治本，并有可能帶來二次污染，存在環(huán)境風(fēng)險；

2、市場上微生物菌群修復(fù)劑針對性不強，沒有選擇性的選取微生物菌群，造成治理效果不佳；

3、大多數(shù)微生物菌群無法適應(yīng)底泥惡劣復(fù)雜環(huán)境，凈化效果不佳；

4、大多修復(fù)劑作用時間短，不利于河道長期生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)/重建。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，研發(fā)出根本解決底泥污染的底泥修復(fù)劑，提供一種長效綜合底泥修復(fù)劑及其制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種長效綜合底泥修復(fù)劑，按質(zhì)量份數(shù)包括以下組分：80～100份改性礦物載體吸附材料，8～10份復(fù)合微生物菌群、16～18份底泥修復(fù)劑緩釋劑、6～8份微生物促生素。

優(yōu)選地，所述改性礦物載體吸附材料為改性沸石和/或改性硅藻土。

優(yōu)選地，所述復(fù)合微生物菌群包括降解常規(guī)有機物的菌種、消減營養(yǎng)元素n的菌種和消減營養(yǎng)元素p的菌種。

優(yōu)選地，所述復(fù)合微生物菌群還包括消減含硫底泥臭味的菌種、消減底泥色度的菌種、消減藻類的菌種、鈍化固化重金屬的菌種、抑制有害微生物生長的菌種中的至少一種。

進一步地，所述

降解常規(guī)有機物的菌種為放線菌和/或酵母菌；

消減營養(yǎng)元素n的菌種為硝化細菌、反硝化細菌、多粘類芽孢桿菌、固氮弧菌屬中的至少一種；

消減營養(yǎng)元素p的菌種為紅平紅球菌、絮凝酵母、聚磷菌中的至少一種。

進一步地，所述

消減含硫底泥臭味的菌種為脫硫弧菌屬細菌；

消減底泥色度的菌種為嗜酸鐵氧化細菌；

消減藻類的菌種為溶藻菌和/或藻毒素降解菌；

鈍化固化重金屬的菌種為檸檬酸桿菌；

抑制有害微生物生長的菌種為枯草芽孢桿菌。

優(yōu)選地，所述底泥修復(fù)劑緩釋劑為海藻酸鈉或聚乙烯醇。

優(yōu)選地，所述微生物促生素為維生素、礦物質(zhì)、細胞分裂素、酶中的至少一種。

制備所述的一種長效綜合底泥修復(fù)劑的方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)底泥污染情況選擇合適的復(fù)合微生物菌群，將馴化好的復(fù)合微生物菌群用生理鹽水進行洗滌，離心，除去上清液；

(2)按質(zhì)量份數(shù)將處理后的復(fù)合微生物菌群、底泥修復(fù)劑緩釋劑、微生物促生素與改性礦物載體吸附材料混合，緩慢攪拌；

(3)使用交聯(lián)劑與步驟(2)中溶液混合，將此混合溶液加壓注射到飽和硼酸溶液中成球，置于0～4℃環(huán)境中固化交聯(lián)一定時間，制成長效綜合底泥修復(fù)劑。

優(yōu)選地，步驟(3)所述交聯(lián)劑為ph7.6、質(zhì)量分數(shù)為1％的氯化鈣飽和硼酸溶液。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、研發(fā)出了根本解決底泥污染且無二次污染的底泥修復(fù)劑。

2、根據(jù)底泥污染特性有針對性地選擇目標(biāo)微生物菌群。對污染因子[包括營養(yǎng)元素(n、p)，易降解有機物、含鐵錳等有色物質(zhì)、氨氮硫化物等臭味物質(zhì)、重金屬、(有毒)難降解有機物、藻類、有害微生物]都有作用，綜合性強、針對性強。

3、通過沸石/硅藻土的提純、活化、擴容、改性等措施、改善沸石/硅藻土的表面性質(zhì)。在自身發(fā)揮物理作用的基礎(chǔ)上，為微生物提供良好的生存環(huán)境，并承載更多的微生物菌群。

4、配置微生物促生劑等改善底泥環(huán)境的生物材料。

5、修復(fù)劑中配置緩釋劑，使其緩慢釋放，去污能力強的微生物通過載體包埋固定投加底泥表面，能有效抵抗自然環(huán)境的變化，具有明顯的優(yōu)越性。且可保持較高的強度和彈性，穩(wěn)定期1個月以上。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例2中剩余底泥厚度隨時間變化的曲線圖；

圖2為本發(fā)明實施例3中底泥消減量隨時間變化的曲線圖；

圖3為本發(fā)明實施例3中上覆水體cod含量隨時間變化的曲線圖；

圖4為本發(fā)明實施例3中上覆水體氨氮含量隨時間變化的曲線圖；

圖5為本發(fā)明實施例3中上覆水體總氮含量隨時間變化的曲線圖；

圖6為本發(fā)明實施例3中上覆水體總磷含量隨時間變化的曲線圖。

具體實施方式

為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步描述，以下實施例僅是對本發(fā)明進行說明而非對其加以限定。

實施例1黑臭河道底泥成分分析

采集安徽省內(nèi)6條黑臭河道底泥進行分析，每條河道采集3-6個采樣點，分析結(jié)果如表1所示。

表1黑臭河道底泥成分分析

由表1可見，根據(jù)《全國河流湖泊水庫底泥污染狀況調(diào)查評價》的評價方法。6條黑臭河道底泥斷面為三級、四級斷面，污染程度大。根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，調(diào)查河道中，底泥污染物toc含量是地表水ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)的1500～2500倍，tn含量是地表水ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)的1400～2750倍，tp含量是地表水ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)的2250～2875倍，硫化物含量是地表水ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)的5000～8500倍。

實施例2長效綜合底泥修復(fù)劑的制備

(1)菌懸液制備：用量筒取一定體積(100ml)已馴化好的微生物活性污泥(含復(fù)合微生物菌群)沉降5分鐘，倒掉上清液，再加生理鹽水100ml，沉降5分鐘，再倒掉上清液，如此反復(fù)兩次。接著將其放入離心機內(nèi)，在3000r/min下離心15分鐘。接著用生理鹽水洗滌并離心兩次，除去上清液。

(2)底泥修復(fù)劑緩釋劑：按濃度要求稱取一定量的緩釋劑，浸泡24h后用恒溫水浴鍋在90℃左右完全溶解后，并按一定濃度比例加入添加劑。冷卻到40℃左右，按一定質(zhì)量比將活性污泥與載體溶液進行混合。并以一定速度進行攪拌，速度不要太大，以防產(chǎn)生氣泡。

(3)交聯(lián)劑制備：稱取一定量硼酸，無水氯化鈣溶于100ml水中，配成1％氯化鈣飽和硼酸溶液，并用碳酸鈉調(diào)節(jié)ph至7.6。

(4)用2mm的注射器將凝膠劑加壓注射到飽和硼酸溶液中成球，置于0-4攝氏度的冰箱中固化交聯(lián)一定時間。

針對實施例1中河道底泥成分，分別選取合適組分的長效綜合底泥修復(fù)劑，其中：改性礦物載體吸附材料80～100份，復(fù)合微生物菌群8～10份、底泥修復(fù)劑緩釋劑16～18份、微生物促生素6～8份。

實施例3底泥修復(fù)效果

將實施例2制備出的長效綜合底泥修復(fù)劑應(yīng)用于a河道，定期測定底泥的降解情況及上覆水體中污染物的情況，結(jié)果如表2和3所示。

表2底泥降解分析

由表2可見，平均厚度約83cm的底泥經(jīng)過長效綜合底泥修復(fù)劑修復(fù)后，底泥可降解約57cm，消減率約為68.7％；黑色、刺鼻臭味的底泥經(jīng)過長效綜合底泥修復(fù)劑修復(fù)后，變成黃褐色、無臭味。證明長效綜合底泥修復(fù)劑可消除底泥黑臭。由表2和圖1、2可以得出，長效綜合底泥修復(fù)劑在90天內(nèi)，底泥消減量呈遞增趨勢，且在90天左右，底泥消減速度達到最高；90天后，消解速度趨于平緩。

表3上覆水體修復(fù)效果

由表3可見，經(jīng)過底泥修復(fù)后的上覆水體cod降解111.0mg/l，降解3.2倍；nh3-n降解18.2mg/l，降解6.4倍；tn降解30.0mg/l，降解6.2倍；tp降解1.8mg/l，降解5.7倍。經(jīng)過底泥修復(fù)后的上覆水體水環(huán)境質(zhì)量已經(jīng)接近ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，若再經(jīng)過生態(tài)修復(fù)或者控源截污工程，必能達到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)。此外，由表3和圖3-6可以得出，長效綜合底泥修復(fù)劑在30天內(nèi)，修復(fù)速度較緩慢，但呈遞增趨勢；長效綜合底泥修復(fù)劑在30～90天之間，修復(fù)速度最快，底泥修復(fù)效果明顯；長效綜合底泥修復(fù)劑在90天以后，修復(fù)速度減緩至平穩(wěn)趨勢。30天內(nèi)，修復(fù)速度較緩慢主要原因：微生物菌群正處于適應(yīng)環(huán)境和快速增長期；90天以后，修復(fù)速度減緩至平穩(wěn)趨勢主要原因：底泥中絕大部分污染物得到降解，河道底泥生態(tài)系統(tǒng)趨于穩(wěn)態(tài)。

以上所述實施方式僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。