一种原位修复复合材料及受污染底泥原位治理与修复方法技术

本发明专利技术提供了一种原位修复复合材料及受污染底泥原位治理与修复方法，原位修复复合材料包括修复药剂和固定化复合微生物材料，其中，修复药剂通过使含氧阴离子盐掺杂在硅酸盐在酸性条件下聚合形成的聚合硅酸中，然后加入水泥固化形成所述修复药剂；固定化复合微生物材料包括包覆材料、硝酸钙、复合微生物菌剂以及吸附材料，所述的复合微生物菌剂为任意两类微生物的菌落总数比为1:2~2:1的反硝化古生菌、反硝化细菌、反硝化真菌、氨氧化细菌的混合物。本发明专利技术工程投资成本低、工程实施过程中不会影响周边环境，并可逐渐改善河道微生物与微生态结构；综合利用物理、物理化学、微生物等手段进行治理，效果优异，成本低廉。成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种原位修复复合材料及受污染底泥原位治理与修复方法
[0001]本案是申请日为2019/8/23，申请号为2019107874771，专利名称为一种受污染底泥原位治理与修复方法的分案申请。


[0002]本专利技术属于水环境治理
，具体涉及一种原位修复复合材料及受污染底泥原位治理与修复方法。

技术介绍

[0003]过去三十年来，我国经济社会的快速发展使得很多城市或区域的河道、湖泊等水体受到严重污染，许多河道表现出黑臭甚至中度黑臭的特点，不少湖泊和城市内河表现出富营养化特征，严重影响水生态系统健康和水环境质量改善，降低周边居民生活质量和对美好环境需求的改善。对河道水环境进行治理是我国当前水环境治理和水质综合改善的重要任务。
[0004]长期滞留在河道底部的淤泥是重要的污染源，也是最主要的内源。为了控制内源污染对水体的影响，往往采取清淤的方式将底泥从河道中清出。这不仅工程量大、投资高，而且存在处置填埋场地有限、治理过程中恶臭等问题。若能采用原位修复的方法将底泥进行修复，不仅可有效降低工程成本，而且避免了上述诸多不利影响。
[0005]重污染河道底泥一般表现为氧化还原电位低、微生态结构失调等特征，底栖动物、原生动物难以存活生长，微生物以厌氧型微生物为主。若能通过物理、化学、生物、生态等手段调剂和改善底质环境，则有可能逐渐恢复河道微生物与生态多样性，改善水体质量、提升自净能力。有研究表明，硝酸盐可作为电子受体改善底泥微环境、调控底泥微生物群落结构，从而表现出改善底泥质量、提升水体水质的效果。但是，投加硝酸盐会导致水体总氮指标提高。更为重要的是，硝酸盐溶解度高，会很快通过浓度梯度、水动力等作用交换到水体中，影响其利用于底泥修复的效率。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对上述问题，提出了一种物化-生化过程协同的，性能高效、可缓慢释放、利用率更高的原位修复复合材料及受污染底泥原位治理与修复方法。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术一方面提供一种原位修复复合材料，包括修复药剂和固定化复合微生物材料，
[0009]其中，所述修复药剂通过使含氧阴离子盐掺杂在硅酸盐在酸性条件下聚合形成的聚合硅酸中，然后加入水泥固化形成所述修复药剂；其中，控制所述的含氧阴离子与所述的硅酸盐的投料摩尔比为1:2～10:1，所述的水泥的投加质量为所述的含氧阴离子和所述的硅酸盐的质量之和的0.5～10倍；
[0010]所述固定化复合微生物材料包括包覆材料、硝酸钙、复合微生物菌剂以及吸附材
料，所述的复合微生物菌剂为任意两类微生物的菌落总数比为1:2～2:1的反硝化古生菌、反硝化细菌、反硝化真菌、氨氧化细菌的混合物。
[0011]本专利技术的修复药剂的活性材料组分更加丰富、释放效率更高、作用靶向性更好。
[0012]优选地，使含氧阴离子盐掺杂在硅酸盐在酸性条件下聚合形成的聚合硅酸中的方法为：将硅酸盐溶液的pH调节至3～4.5时，加入所述含氧阴离子盐，在搅拌的条件下调节反应体系的pH为2.2～2.6，反应60～120min。
[0013]进一步优选地，所述的硅酸盐为硅酸钠和/或硅酸钾，所述的硅酸盐溶液中硅酸盐的浓度为1～5mol/L。
[0014]优选地，所述的含氧阴离子盐为硝酸盐、亚硝酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、亚氯酸盐、高锰酸盐、高铁酸盐中的一种或一种以上的混合物；当所述的含氧阴离子盐为混合物时，任意两种盐之间的摩尔比为1:3～3:1。
[0015]进一步优选地，所述的硅酸盐溶液中还加入有聚丙烯酰胺，其中，所述的聚丙烯酰胺的质量为所述的硅酸盐质量的0.1％～0.5％。
[0016]优选地，所述的修复药剂呈块状或平均粒径范围为20～50目的颗粒状。
[0017]根据一种具体且优选实施方式，所述的修复药剂的制备方法包括依次进行的如下步骤：
[0018](1)配制硅酸盐溶液；
[0019](2)在搅拌条件下向所述的硅酸盐溶液中加入酸溶液；
[0020](3)当反应体系的pH值为3～4.5时，在搅拌条件下加入所述的含氧阴离子盐；
[0021](4)在搅拌条件下继续加入酸溶液至反应体系的pH为2.2～2.6，反应60～120min；
[0022](5)在搅拌条件下往反应体系中加入水泥；
[0023](6)在搅拌条件下继续反应120-240min；
[0024](7)将获得的反应物在60～80℃下干燥24～48h得到所述的修复药剂。
[0025]进一步优选地，所述的搅拌条件通过磁力搅拌器或机械搅拌机得以实现；
[0026]当采用磁力搅拌器时，控制步骤(2)、步骤(3)和步骤(5)的磁子转速在300rpm以上，控制步骤(4)和步骤(6)的磁子转速在50～150rpm；
[0027]当采用机械搅拌机时，控制步骤(2)、步骤(3)和步骤(5)的搅拌桨转速在150rpm以上，控制步骤(4)和步骤(6)的搅拌桨转速在20～120rpm。
[0028]优选地，所述的包覆材料包括前体和交联剂，所述的硝酸钙的投料质量为所述的前体投料质量的10％～25％，所述的复合微生物菌剂的投料质量为所述的前体投料质量的20％～40％，所述的吸附材料与所述的前体的投料质量比为100:2～10。
[0029]进一步优选地，所述的前体为任意两者的投料质量比为1:2～3:1的聚乙烯醇、海藻酸钠、聚乙二醇的组合。
[0030]进一步优选地，所述的交联剂为硼酸钠。
[0031]更为优选地，所述的硼酸钠与所述的硝酸钙的投料摩尔比为0.2～0.4:1；所述的吸附材料为任意两者的投料质量比为1：2～2：1的粉末活性炭、硅藻土和高岭土的组合。
[0032]根据一种具体且优选实施方式，所述的固定化复合微生物材料的制备方法包括如下步骤：
[0033](1)在搅拌条件下，将前体在60～100℃下溶解在水中，控制所述的前体与水的投
料质量比为2～10：100；
[0034](2)滴加浓度为4～6mmol/L的硝酸钙溶液；
[0035](3)滴加浓度为2～3mmol/L的硼酸钠溶液；滴加所述的硼酸钠溶液的过程中调节pH，使得反应过程中pH变化幅度在
±
1之间；冷却至20～40℃；
[0036](4)在搅拌条件下加入所述的复合微生物菌剂，搅拌混匀；
[0037](5)在搅拌条件下加入所述的吸附材料；
[0038](6)将获得的浊液干燥得到所述的固定化复合微生物材料。
[0039]本专利技术的第二方面是提供一种受污染底泥原位治理与修复方法，包括如下步骤：
[0040](1)将修复药剂与受污染底泥接触或混合；
[0041](2)静置反应2～5天；
[0042](3)将固定化复合微生物材料与受污染底泥接触或混合；
[0043](4)静置反应5～20天；
[0044](5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位修复复合材料，其特征在于：包括修复药剂和固定化复合微生物材料，其中，所述修复药剂通过使含氧阴离子盐掺杂在硅酸盐在酸性条件下聚合形成的聚合硅酸中，然后加入水泥固化形成所述修复药剂；其中，控制所述的含氧阴离子与所述的硅酸盐的投料摩尔比为1:2~10:1，所述的水泥的投加质量为所述的含氧阴离子和所述的硅酸盐的质量之和的0.5~10倍；所述固定化复合微生物材料包括包覆材料、硝酸钙、复合微生物菌剂以及吸附材料，所述的复合微生物菌剂为任意两类微生物的菌落总数比为1:2~2:1的反硝化古生菌、反硝化细菌、反硝化真菌、氨氧化细菌的混合物。2.根据权利要求1所述的原位修复复合材料，其特征在于：使含氧阴离子盐掺杂在硅酸盐在酸性条件下聚合形成的聚合硅酸中的方法为：将硅酸盐溶液的pH调节至3~4.5时，加入所述含氧阴离子盐，在搅拌的条件下调节反应体系的pH为2.2~2.6，反应60~120 min。3.根据权利要求2所述的原位修复复合材料，其特征在于：所述的硅酸盐为硅酸钠和/或硅酸钾，所述的硅酸盐溶液中硅酸盐的浓度为1~5 mol/L；所述的含氧阴离子盐为硝酸盐、亚硝酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、亚氯酸盐、高锰酸盐、高铁酸盐中的一种或一种以上的混合物；当所述的含氧阴离子盐为混合物时，任意两种盐之间的摩尔比为1:3~3:1。4.根据权利要求2所述的原位修复复合材料，其特征在于：所述的硅酸盐溶液中还加入有聚丙烯酰胺，其中，所述的聚丙烯酰胺的质量为所述的硅酸盐质量的0.1%~0.5%。5.根据权利要求1至4中任一项所述的原位修复复合材料，其特征在于：所述的修复药剂的制备方法包括依次进行的如下步骤：（1）配制硅酸盐溶液；（2）在搅拌条件下向所述的硅酸盐溶液中加入酸溶液；（3）当反应体系的pH值为3~4.5时，在搅拌条件下加入所述的含氧阴离子盐；（4）在搅拌条件下继续加入酸溶液至反应体系的pH为2.2~2.6，反应60~120min；（5）在搅拌条件下往反应体系中加入水泥；（6）在搅拌条件下继续反应120-240 min；（7）将获得的反应物在60~80 ℃下干燥24~48 h得到所述的修复药剂。6.根据权利要求5所述的原位修复复合材料，其特征在于：所述的搅拌条件通过磁力搅拌器或机械搅拌机得以实现；当采用磁力搅拌器时，控制步骤（2）、步骤（3）和步骤（5）的磁子转速在300 rpm以上，控制步骤（4）和步骤（6）的磁子转速在50~150 rpm；当采用机械搅拌机时，控制步骤（2）、步骤（3）和步骤（5）的搅拌桨转速在150 rpm以上，控制步骤（4）和步骤（6）的搅拌桨转速在20~120 rpm。7.根据权利要求1所述的原位修复复合材料，其特征在于：所述的包覆材料包括前体和交联剂，所述的硝酸钙的投料质量为所述的前体投料质量的10%~25%，所述的复合微生物菌剂的投料质量为所述的前体投料质量的20%~40%，所述的吸附材料与所述的前体的投料质量比为100:2~10；所述的前体为任意两者的投料质量比为1:2~3:1的聚乙烯醇、海藻酸钠、聚乙二醇的组合，所述的交联剂为硼酸钠；所述的硼酸钠与所述的硝酸钙的投料摩尔比为0.2~0.4:1；所述的吸附材料为任意两者的投料质量比为1：2 ~ 2：1的粉末活性炭、硅藻土和高岭土的组合。
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【专利技术属性】
技术研发人员：郭鹏，王晶晶，
申请(专利权)人：清上苏州环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：