本發(fā)明屬于有機污染處理技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種河流水系沉積物中有機污染物的處理方法，特別是涉及一種原位去除河流水系沉積物中多環(huán)芳烴的方法。

背景技術(shù)：

多環(huán)芳烴化合物(pahs)是指含有2個以上苯環(huán)的碳氫化合物,是地表水中的滯留性污染物,由于其水溶解度低而辛醇-水系分配系數(shù)高,因而易于從水相中分配到沉積物和有機質(zhì)中,因此，在地表水、河口、岸帶生態(tài)環(huán)境、土壤等環(huán)境系統(tǒng)中普遍存在,種類達100多種，1979年美國環(huán)保署將16種pahs列入優(yōu)先控制的有機污染物黑名單。我國由于社會經(jīng)濟的快速發(fā)展對能源需求持續(xù)增加，同時能源利用效率較低，造成pahs排放量不斷上升，其通過廢水排放、大氣沉降等途徑進入水體，但由于pahs具有強烈的疏水特性，易吸附于水體懸浮顆粒上，并沉積到底泥中而導致沉積物的污染，當環(huán)境條件改變時，沉積物中的pahs能夠進入水體，成為水體污染的二次污染源。pahs可通過食物鏈發(fā)生生物累積而不斷富集和放大,進而對水環(huán)境中的生物種群和群落,包括人體健康造成嚴重威脅,并導致生態(tài)系統(tǒng)最終發(fā)生衰變和退化的潛在危害,且pahs具有較強的生理和遺傳毒性，具有較強的致癌性和致突變性，自然降解率低，具有難降解性，一旦進入環(huán)境，將對生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成持久威脅。

目前國內(nèi)外對于pahs污染沉積物的修復技術(shù)主要包括物理、化學和生物修復技術(shù)。相對于物理、化學的沉積物修復技術(shù)，生物修復技術(shù)因為其投入少、無二次污染、治理效果持久而受到越來越多的青睞。根據(jù)處理場所劃分，又可分為異位修復技術(shù)和原位修復技術(shù)兩大類。目前主要是利用異位修復技術(shù)將采集的pahs污染的沉積物樣品在實驗室階段進行分析研究，需要將江河湖泊河床上的沉積物挖出并運輸?shù)皆O備處才能進行處理，需要搬動沉積物并額外建設處理場地，不僅耗時、耗力、耗資，而且破壞河床生態(tài)，對生態(tài)環(huán)境造成極大的破壞，這就使得異位修復技術(shù)主要停留在實驗室階段，很難推廣應用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中去除河流水系沉積物中pahs污染存在的問題，本發(fā)明公開了一種原位去除河流水系沉積物中多環(huán)芳烴的方法，通過物理、化學、生物三位一體的相結(jié)合的方式，在原位、不改變河流水系自然生態(tài)環(huán)境的基礎上去除河流水系沉積物中的pahs，同時提高了河流中水生生物和水生植物的活性，凈化水系；可以在不需要搬動沉積物、不額外建設處理場地、基本不破壞水體沉積物自然環(huán)境條件下，在原地實現(xiàn)污染物的減量和消除，操作簡單、且運行成本低。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種原位去除河流水系沉積物中多環(huán)芳烴的方法，是通過如下步驟實現(xiàn)的：

（1）在含有pahs的河流水系沉積物中放入超聲吸附組合設備，對沉積物中小分子的pahs進行降解吸附；超聲會使沉積物中的pahs遷移進入水體，并會對沉積物和水中的低分子量的pahs有一定的降解作用；

（2）在經(jīng)過步驟（1）處理后的區(qū)域內(nèi)放養(yǎng)底棲動物來激活沉積物中微生物的活性，進而促進沉積物中微生物和底棲動物對phas進行降解和/或吸收；

（3）在經(jīng)過步驟（2）處理后的區(qū)域內(nèi)種植沉水植物狐尾藻和/或淺水種植黑麥草；添加水生植物一方面可以通過增加水中溶解氧、為底棲動物及水生動物提供更多棲息環(huán)境，促進沉積物中微生物和底棲動物的活性，提高其對pahs的降解，另一方面，水生植物在生長過程中也會吸收部分pahs。

作為一種優(yōu)選實施方式，所述超聲吸附組合裝置是由作用于上游沉積物的超聲波裝置和位于其下游沉積物表面的至少一組吸附裝置組成的，所述吸附裝置沿水流方向間隔分布。

作為一種優(yōu)選實施方式，所述超聲波裝置包括插于上游沉積物中的至少一組超聲波片、用于固定超聲波片的鋼板、電源以及電源連接線。

優(yōu)選地，所述超聲波裝置是由四個平行且等距離分布的超聲波片、與超聲波片頂面焊接固定的鋼板、與超聲波片底面焊接的三棱柱、電源、以及將超聲波片與電源連通的電源連接線組成的，為了使超聲波片更好的插入沉積物中，將所述三棱柱的一個棱邊設計為齒狀結(jié)構(gòu)，并使齒狀棱邊與和超聲波片底面相接觸的面相對。

作為一種優(yōu)選實施方式，所述狀超聲波裝置以100-200w的頻率對流域中的沉積物超聲處理80-150min。

作為一種優(yōu)選實施方式，所述吸附裝置是由兩個鐵絲網(wǎng)和固定在兩鐵絲網(wǎng)之間的若干吸附滾筒組成的，所述吸附滾筒內(nèi)裝有吸附材料，所述吸附滾筒交錯分布，保證通過的水流沒有遺漏；并在所述吸附滾筒的側(cè)壁上均布有不允許吸附材料通過的孔結(jié)構(gòu)。較佳地，所述吸附材料為改性活性炭。

作為一種優(yōu)選實施方式，所述改性活性炭是通過先將十二烷基三甲溴化銨和十二烷基磺酸鈉溶解成表面活性劑溶液，再加入圓柱形活性炭攪拌、過濾、烘干后，再在105℃活化得到的；其中，圓柱形活性炭、陽離子表面活性劑十二烷基三甲溴化銨和陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉的質(zhì)量比為(4-6):1:1。為了增加活性炭對pahs的吸附能力，加入陽離子表面活性劑十二烷基三甲溴化銨和陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉，進而變相的降低pahs的沉積物-水分配系數(shù)，使沉積物中的pahs更多的遷移到水中。

作為一種優(yōu)選實施方式，在所述吸附滾筒的上底面和下底面上分別設有用于與鐵絲網(wǎng)固定的鎖扣，最好將上底面和下底面設計成無孔結(jié)構(gòu)。

作為一種優(yōu)選實施方式，步驟（2）中的底棲動物為水蚯蚓，通過水蚯蚓生存過程中激活沉積物中微生物的活性，從而促進pahs的降解，另外水蚯蚓在生存過程中也會吸收部分pahs，進一步減少沉積物和水中的pahs。

超聲波儀器的頻率、處理時間、超聲波片的片數(shù)、超聲波片的表面積大小、底棲動物種類及投放量、狐尾藻投放量、黑麥草投放量等參數(shù)可以根據(jù)沉積物受污染程度及水文地質(zhì)條件作適當調(diào)整。

本發(fā)明通過超聲降解、添加水生植物和底棲動物的方式降解去除河流水系沉積物中和釋放到水中的pahs；采用超聲方式將自然水體沉積物中的pahs遷移到水中，通過吸附除水中的pahs；通過物理化學方法和生物方法相結(jié)合的復合方法，原位去除沉積物中的pahs，達到治理沉積物中pahs污染問題的同時保護了流域原生態(tài)環(huán)境。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為超聲吸附組合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為吸附裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2中吸附裝置上/下表面鐵絲網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖2吸附裝置中吸附滾筒的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為圖4吸附滾筒上/下底面的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為圖2中超聲波裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為圖6中超聲波片的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1-7所示，首先，在含有pahs的a流域沉積物中放入超聲吸附組合設備，所述超聲吸附組合裝置是由作用于上游沉積物的超聲波裝置和分別位于其下游10米沉積物表面的吸附裝置組成的，所述吸附裝置的組數(shù)為超聲裝置組數(shù)的兩倍；所述超聲波裝置是由四個平行且等距離分布的超聲波片、與超聲波片頂面焊接固定的鋼板、與超聲波片底面焊接的三棱柱、電源、以及將超聲波片與電源連通的電源連接線組成的，所述三棱柱的一個棱邊為齒狀結(jié)構(gòu)，并與和超聲波片底面相接觸的面相對，且每個超聲波片以150w的頻率對流域中的沉積物超聲處理120min；所述吸附裝置（100cm×50cm×50cm）是由兩個鐵絲網(wǎng)和固定在兩鐵絲網(wǎng)之間的若干吸附滾筒（直徑10cm，高50cm）組成的，所述吸附滾筒交錯分布，以保證通過的水流沒有遺漏，所述吸附滾筒內(nèi)裝有改性活性炭，并在所述吸附滾筒的側(cè)壁上均布有略小于改性活性炭粒徑的孔結(jié)構(gòu)，以防止改性活性炭通過的孔結(jié)構(gòu)泄露到水體中；所述吸附滾筒的上底面和下底面為無孔結(jié)構(gòu)，且分別設有用于與鐵絲網(wǎng)固定的鎖扣無孔結(jié)構(gòu)。其次，在經(jīng)過上述處理后的區(qū)域內(nèi)放養(yǎng)底棲動物為水蚯蚓來刺激沉積物中微生物的活性，從而促進pahs的降解，另外水蚯蚓在生存過程中也會吸收部分pahs，進一步減少沉積物和水中的pahs；然后，在放養(yǎng)有水蚯蚓的區(qū)域內(nèi)種植沉水植物狐尾藻和淺水種植黑麥草；添加水生植物一方面可以通過增加水中溶解氧、為底棲動物及水生動物提供更多棲息環(huán)境，促進沉積物中微生物和底棲動物的活性，提高其對pahs的降解，另一方面，水生植物在生長過程中也會吸收部分pahs。

改性活性炭是通過先將十二烷基三甲溴化銨和十二烷基磺酸鈉溶解成表面活性劑溶液，再加入圓柱形活性炭攪拌60min、過濾、烘干后，再在105℃活化得到的；其中，圓柱形活性炭、陽離子表面活性劑十二烷基三甲溴化銨和陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉的質(zhì)量比為(4-6):1:1，表面活性劑溶液中十二烷基三甲溴化銨和十二烷基磺酸鈉的濃度為5g/l。

其中，a流域?qū)挾?m，沉積物層的厚度1m，沉積物中16種pahs(萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、熒蒽、芘、苯并（a）蒽、?、苯并（b）熒蒽、苯并（k）熒蒽、苯并（a）芘、茚并[1,2,3-cd]芘、二苯并[a，h]蒽、苯并[g,h,i]苝)的量為21.2mg·kg^-1，投放水蚯蚓2000個/m²，沉水植物狐尾藻的投放量為50株/m²，黑麥草種植50株/m²。

為了更好地說明本發(fā)明技術(shù)方案的效果，選擇與a流域?qū)挾群统练e物層狀態(tài)無差別的b、c和d流域作對比實驗，b流域作空白對照，不對沉積物作任何處理；在c流域僅超聲降解和吸附兩個因素處理；在d流域僅添加水蚯蚓和種植狐尾藻、黑麥草；a-d流域經(jīng)過相應處理半年后的效果如表1所示：

表1：a-d流域經(jīng)過相應處理半年后的效果

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以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。