一种强化封闭型水体底泥内源磷形态转化的方法技术

本发明专利技术提供一种强化封闭型水体底泥内源磷形态转化的方法，该方法的步骤如下：向待修复的封闭型水体底泥中加入霍甫水丝蚓；待霍甫水丝蚓钻入水体底泥后，采用对上覆水曝气1h，上覆水溶解氧浓度保持在2‑4mg/L，然后停止曝气5h，随后以曝气1h、停止曝气5h为一个循环曝气；曝气至水体底泥总生物活性达到0.5‑0.7μmol/(h·g)‑1以上时，对上覆水曝气2h，上覆水溶解氧浓度保持在3‑5mg/L，然后停止曝气10h，随后以曝气2h、停止曝气10h为一个循环；曝气20‑30天，即完成强化封闭型水体底泥内源磷形态转化的过程。本发明专利技术的方法能够为有效地控制内源磷释放提供方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境治理
，尤其涉及一种强化封闭型水体底泥内源磷形态转化的方法。
技术介绍
磷是浮游植物生长的限制性因素，特别是藻类生长时，需要大量的磷。随着污水截流设施的建设以及流域管理计划的实施，越来越多的水体已经截除了外源磷的输入，如点源（生活污水或者工业废水）、面源（农田径流以及降雨径流）、河流输入等，因此，水体中藻类若要大量生长，其所需大量磷的来源为内源，这主要以底泥为主。因此，目前的研究热点为如何有效控制内源磷的释放，特别是对于封闭型水体，内源磷的释放更是上覆水的主要磷源。内源磷释放的控制方法主要有覆盖法和底泥疏浚。覆盖法是采用特殊材料将水体与底泥物理性隔绝，其抑制内源磷释放原理主要有两点：一是通过物理性隔绝，降低内源磷向上覆水输送的可能性；二是通过特殊材料对释放的内源磷进行捕捉和吸附，避免其向上覆水释放。底泥疏浚则是直接将水体底泥清除。在实际应用中，两者各有利弊，在不同环境下，两者均有用处。尽管这两种方法均有了较为广泛的应用，但因其所无法回避的缺点，人们仍对其有所诟病，而其应用也是因为可选用的其他方法太少。覆盖法的缺点主要在于：容易导致底泥内部厌氧状态加剧，而厌氧则是导致内源磷释放的核心因素。这使得覆盖法在初期通常有效，但随后会迅速失效或者导致内源磷爆发性释放。如果采用孔隙度大、透水性好的材料，尽管可以保证溶解氧的渗入而避免厌氧，但由于悬浮物的沉积会导致其孔隙逐渐被充填而影响溶解氧的渗入。底泥疏浚的缺点在于：目前关于底泥疏浚已经提出了环保疏浚的概念并有所应用，即仅清除富含磷的上层底泥，而不破坏其余底泥结构和环境。这在实验室中很容易实现，但在实际操作中很难把握，另外，清除底泥后，同时也破坏了原有底泥的生态环境，不仅影响了底泥中微生物的生长，同时也影响了水生植物的生长环境。实际上，研究已经发现，不是所有的内源磷均能有效释放，与其存在形态及微环境条件、微生物活性及状态存在密切联系。如果可以促进易释放态磷转化为难释放态磷，则不仅可以实现短期对内源磷释放的控制，也可以促进其长久的埋藏。这主要取决于底泥中微环境条件的控制，尽管目前人工精确控制底泥微环境还尚有困难，但在实验室中已经实现这一控制，同时促进内源磷由易释放态磷向难释放态磷转化，强化其永久性埋藏。因此，基于内源磷形态转化与微环境条件的协同性性，本专利技术应运而生。
技术实现思路
解决的技术问题：针对现有的内源磷控制方法无法加快内源磷形态转化的缺点，本专利技术提供一种强化封闭型水体底泥内源磷形态转化的方法，该方法能够在水体底泥内部逐渐形成有规律的好氧—厌氧交替状态，这种状态下可以诱导易释放态磷向难释放态磷转化，从而为有效地控制内源磷释放提供方法。技术方案：一种强化封闭型水体底泥内源磷形态转化的方法，该方法的步骤如下：第一步：向待修复的封闭型水体底泥中加入霍甫水丝蚓，其中投加量为10000ind/m2，霍甫水丝蚓长度为1-2cm；第二步：待霍甫水丝蚓钻入水体底泥后，采用第一种曝气模式进行曝气，其中第一种曝气模式为对上覆水曝气1h，上覆水溶解氧浓度保持在2-4mg/L，然后停止曝气5h，随后以曝气1h、停止曝气5h为一个循环曝气；第三步：采用第一种曝气模式至水体底泥总生物活性达到0.5-0.7μmol/(h·g)-1以上时，采用第二种曝气模式，其中第二种曝气模式为对上覆水曝气2h，上覆水溶解氧浓度保持在3-5mg/L，然后停止曝气10h，随后以曝气2h、停止曝气10h为一个循环；第四步：采用第二种曝气模式曝气20-30天，即完成强化封闭型水体底泥内源磷形态转化的过程。上述所述的第一步中向待修复水体底泥中加入霍甫水丝蚓的投加量为10000ind/m2，霍甫水丝蚓长度为2cm。上述所述的第二步的第一种曝气模式为对上覆水曝气1h，上覆水溶解氧浓度保持在3mg/L，然后停止曝气5h，随后以曝气1h、停止曝气5h为一个循环曝气。上述所述的第三步中采用第一种曝气模式至水体底泥总生物活性达到0.6μmol/(h·g)-1以上时，采用第二种曝气模式上述所述的第三步中第二种曝气模式为对上覆水曝气2h，上覆水溶解氧浓度保持在4mg/L，然后停止曝气10h，随后以曝气2h、停止曝气10h为一个循环；上述所述的第四步中采用第二种曝气模式曝气20天。有益效果：本专利技术提供的一种强化封闭型水体底泥内源磷形态转化的方法，具有以下有益效果：1.本专利技术的方法利用霍甫水丝蚓的生理习性及捕食特点，将上覆水与间隙水更换，从而强化溶解氧渗入深度，从而在霍甫水丝蚓洞穴周围形成好氧区域，此外，通过间歇性曝气，保证上覆水中溶解氧含量，但是，当水丝蚓不活动时，则由于其呼吸作用及周边区域微生物的呼吸作用而形成厌氧状态，同时也通过停止曝气而加快厌氧状态的形成，因此，在底泥内部逐渐形成有规律的好氧—厌氧交替状态，而这种状态下恰恰可以诱导易释放态磷向难释放态磷转化，从而为有效地控制内源磷释放提供方法；2. 与以往修复方法相比，该方法避免向水体引入新的物理和化学风险，不会对水体生态系统产生影响，降低资源消耗，同时通过促进水体底泥中微生物种群的恢复，强化对水体底泥中有机物的降解而避免持续厌氧状态的形成；3. 本专利技术的方法适合于已经控制外源污染的封闭型水体，在不影响或破坏水体景观功能的情况下，实现水体修复。具体实施方式以下实施例中使用的水体底泥取自苏州科技大学江枫校区曙光河中的水体底泥，该河段水体呈重度富营养化状态，水体中溶解性磷酸盐的含量0~0.58mg/L，水体底泥总磷含量1239mg/kg，有机质含量12.5%。实施例1一种强化封闭型水体底泥内源磷形态转化的方法，该方法的步骤如下：将水体底泥平铺在编号为ES1的实验装置内，该实验装置为圆柱形，内径为13.5cm、高度为25cm，铺设厚度为10cm，再加入取自水体底泥采样点的上覆水，上覆水用400目筛网去除浮游生物，水深10cm，静止放置14天。待泥水界面稳定后，在ES1中加入霍甫水丝蚓，投加量为10000ind/m2，霍甫水丝蚓长度为2cm。0.5h后，用镊子挑出还未钻入底泥的水丝蚓，并用新鲜的水丝蚓更换，肉眼观测，待所有水丝蚓钻入底泥后，采用第一种曝气模式：曝气1h，停止曝气5h，随后以曝气1h、停止曝气5h为一个循环曝气。曝气期间，上覆水溶解氧浓度保持在3±0.2mg/L。采用第一种曝气模式曝气后的第11天，检测ES1中水体底泥中的总微生物活性为0.65μmol/(h·g)-1 ，然后进入第二种曝气模式曝气，随后以曝气2h、停止曝气10h为一个循环曝气，曝气期间，上覆水溶解氧浓度保持在4±0.2mg/L。采用第二种曝气模式曝气20天后，用Unisense微电极系统检测底泥微环境条件，采集0-2cm、2-4cm底泥分析内源磷形态。此时，在ES1中溶解氧渗透深度为12.5mm，总氧气交换速率为2130μmol/(m2·h)-1，底泥中总微生物活性为0.78μmol/(h·g)-1，即完成强化封闭型水体底泥内源磷形态转化的过程。对比例1对比例1与实施例1的试验同时进行，步骤如下：将水体底泥平铺在编号为ES2的实验装置内，该实验装置为圆柱形，内径为13.5cm、高度为25cm，铺设厚度为10cm，再加入取自水体底泥采样点的上覆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强化封闭型水体底泥内源磷形态转化的方法，其特征在于该方法的步骤如下：第一步：向待修复的封闭型水体底泥中加入霍甫水丝蚓，其中投加量为10000ind/m2，霍甫水丝蚓长度为1‑2cm；第二步：待霍甫水丝蚓钻入水体底泥后，采用第一种曝气模式进行曝气，其中第一种曝气模式为对上覆水曝气1h，上覆水溶解氧浓度保持在2‑4mg/L，然后停止曝气5h，随后以曝气1h、停止曝气5h为一个循环曝气；第三步：采用第一种曝气模式至水体底泥总生物活性达到0.5‑0.7μmol/(h·g)‑1以上时，采用第二种曝气模式，其中第二种曝气模式为对上覆水曝气2h，上覆水溶解氧浓度保持在3‑5mg/L，然后停止曝气10h，随后以曝气2h、停止曝气10h为一个循环；第四步：采用第二种曝气模式曝气20‑30天，即完成强化封闭型水体底泥内源磷形态转化的过程。

【技术特征摘要】
1.一种强化封闭型水体底泥内源磷形态转化的方法，其特征在于该方法的步骤如下：第一步：向待修复的封闭型水体底泥中加入霍甫水丝蚓，其中投加量为10000ind/m2，霍甫水丝蚓长度为1-2cm；第二步：待霍甫水丝蚓钻入水体底泥后，采用第一种曝气模式进行曝气，其中第一种曝气模式为对上覆水曝气1h，上覆水溶解氧浓度保持在2-4mg/L，然后停止曝气5h，随后以曝气1h、停止曝气5h为一个循环曝气；第三步：采用第一种曝气模式至水体底泥总生物活性达到0.5-0.7μmol/(h·g)-1以上时，采用第二种曝气模式，其中第二种曝气模式为对上覆水曝气2h，上覆水溶解氧浓度保持在3-5mg/L，然后停止曝气10h，随后以曝气2h、停止曝气10h为一个循环；第四步：采用第二种曝气模式曝气20-30天，即完成强化封闭型水体底泥内源磷形态转化的过程。2.根据权利要求1所述的一种强化封闭型水体底泥内源磷形态转化的方法，其特征在于：所述第一步中向待修复水...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱培颖，李大鹏，黄勇，李勇，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32