五金工业污染河道的生态治理方法与流程

本发明涉及污染河道治理技术领域，尤其涉及一种五金工业污染河道的生态治理方法。

背景技术：

五金等工业企业在生产过程中所产生的“三废”(废水、废气、废渣)及各种噪声造成环境的污染，其中，金属的锻造、压延、切割、喷漆、电镀、抛光等等加工制造过程中，会产生大量的重金属和难降解有机污染物。金属加工会排放超标的重金属污水和粉尘。电镀过程会排放含有铬、镉、镍、铜、锌、金、银等重金属离子和氰化物等。酸洗环节直接造成水体酸化，同时也间接地增加了金属元素向水体中的释放。金属加工液(包括起到冷却、润滑、防腐等作用的金属切削液、金属成形液、金属保护液和金属处理液)是一种很复杂的有机混合物，除烃类(卤化烃、芳香烃、脂肪烃、脂环烃)组成外，通常还会含有磺酸盐、脂肪胺、硝酸盐、染色剂、杀菌剂等组成。

被五金行业污染的河道主要表现为，水体变色、漂浮油花，底泥充盈了难降解有机物，水生生物近乎于完全灭绝，严重影响河道周边居民的生活质量。长时间污染河道会出现水体酸碱化、水体发黄、透明度低，悬浮颗粒物多、底泥沉积量大、周边土壤污染严重，水生动植物群落缺失、水生态系统濒临灭绝等现象。五金工业产生的重金属污染物属于长久性污染物，它们一旦进入河道系统(包括水体和底泥)中后，就很难被有效清除，而且重金属具有生物毒性。此外，五金行业排放的废水中含有大量有机物，其中很大一部分属于持久性有机污染物，这部分污染物难或不溶于水，但能通过吸附、滞留和累积作用，“蓄存”到底泥中，造成底泥黑臭及油污型底泥，同时底泥所“蓄存”的pops又通过向水体的再扩散和底栖生物的积累和传递，继而污染食物链，危及人体健康。因而，五金工业重污染河道中的重金属和pops是首要问题。

目前，传统的去除被污染的河道中的重金属和难降解有机物pops的方法有以下几种：

(1)水生植物吸收法，该方法在受污染河道中种植对重金属吸附能力强的大型水生植物，例如，浮萍、空心菜等，通过收割大型水生植物来将重金属移出河道生态系统。该方法目前存在的主要问题是对重金属和难降解有机物的去除能力远不能满足重污染河道治理之所需。

(2)重金属化学固定法是通过提高河道水体的ph值、改变水体的氧化还原电位等，促使重金属形成硅酸盐、碳酸盐、氢氧化物等难溶性沉淀物，进而达到收集去除的目的。该方法目前存在的主要问题在于研发和选择经济适用的合适材料来固定重金属。

由此可见，仅仅使用现有河道环境修复技术体系，已经无法解决五金工业重污染河道的生态环境修复问题。五金工业产生的重金属污染物和难降解有机物pops(persistentorganicpollutants，持久性有机污染物)属于长久性污染物，它们一旦进入河道系统中后，就很难被有效清除；此外，重金属和pops具有生物毒性，这也大大限制了常规生物治理技术的应用。

技术实现要素：

本发明的实施例提供了一种五金工业污染河道的生态治理方法，以实现有效地利用修复剂对五金工业污染河道进行生态治理。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种五金工业污染河道的生态治理方法，包括：

将生物质炭、磷灰石、有机黏土、石灰石和食盐按照设定的重量配比比例配制成修复剂；

按照设定的施工方式将所述修复剂施加到五金工业污染河道，对所述五金工业污染河道进行生态治理。

进一步地，所述生物质炭包括比表面积大于设定数值的果壳或椰壳生物质炭，所述生物质炭的表面含有羟基、酚羟基、羰基、内酯基、酸酐、吡啶或者酰胺官能团。

进一步地，所述生物质炭在所述修复剂中的重量配比比例为40-60％。

进一步地，所述磷灰石在所述修复剂中的重量配比比例为30-40％。

进一步地，所述有机黏土在所述修复剂中的重量配比比例为10-20％。

进一步地，所述石灰石在所述修复剂中的重量配比比例为5-10％。

进一步地，所述食盐在所述修复剂中的重量配比比例为2-5％。

进一步地，所述的按照设定的施工方式将所述修复剂施加到五金工业污染河道，包括：

采用直接原位铺撒覆盖方法将所述修复剂施加到五金工业污染河道，具体处理过程包括：

1)将所述修复剂加水搅拌至粘稠液体，使用球型模具制成直径为4cm的修复剂小球；

2)将所述修复剂小球放置于阴凉通风处自然风干；

3)将所述修复剂小球投入五金工业污染河道中的水体，所述修复剂小球破散，并覆盖于五金工业污染河道中的沉积物表层，覆盖密度为600个修复剂小球/m²，覆盖厚度为0.02m～0.05m之间。

进一步地，所述的按照设定的施工方式将所述修复剂施加到五金工业污染河道，包括：

采用制成土工布垫后原位覆盖方法将所述修复剂施加到五金工业污染河道，具体处理过程包括：

1)将所述修复剂加水搅拌至粘稠液体，使用球型模具制成直径为2cm的修复剂小球；

2)制备土工布垫，该土工布垫的上层厚1cm，下层厚1cm，中间空隙厚3cm，承重为300g/m²，将所述修复剂小球置于所述土工布的中间空隙中，填满；

3)对五金工业污染河道的底泥表面进行清理；

4)利用起重机将制作好的土工布垫放入五金工业污染河道的水中，土工布垫下降至五金工业污染河道的底泥表层，覆盖底泥。

进一步地，所述的按照设定的施工方式将所述修复剂施加到五金工业污染河道，包括：

采用铺撒覆盖后与表层沉积物搅拌均匀方法将所述修复剂施加到五金工业污染河道，具体处理过程包括：

1)将所述修复剂加水搅拌至粘稠液体，使用球型模具制成直径为4cm的修复剂小球；

2)利用驳船将修复剂铺撒到五金工业污染河道的底泥表面，再利用旋转式碎土器将底泥表面的沉积物与修复剂混合搅拌均匀。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过采用以生物质炭为主，以一定比例添加磷灰石、有机黏土、石灰石和食盐配制成修复剂，可以有效地解决五金工业区重污染河道的生态修复难题。可以依据被污染河道的实际情况，选择适当的修复剂配比，以及合适的施工方式。治理时间为6个月及以上，重金属的自由溶解态浓度将降低85％以上，有机污染物的自由溶解态浓度将降低95％以上，污染物向水体扩散的趋势大大降低，污染物的生物有效态浓度大幅降低。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种修复剂的成分及配比示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例提供了一种关于重金属与pops的生态治理技术，用以解决五金工业区重污染河道的生态修复难题。

本发明实施例根据五金行业中污染河道的污染现状，提出了采用以生物质炭为主，同时添加磷灰石、有机黏土(高岭石、蒙脱石、伊利石)、石灰石和食盐，将生物质炭、磷灰石、有机黏土、石灰石和食盐按照设定配比比例配制成修复剂。该修复剂在室温条件下配制，首先向塑料容器中按比例依次添加生物质炭、磷灰石、有机黏土、石灰石和食盐，并同时用木棒搅拌，直至5种成分混合均匀；再根据不同的施工条件，利用不同的模具制成不同形状的修复剂。

利用上述修复剂来治理河道中的重金属及难降解有机污染物，这种河道的治理技术属于原位治理技术，同时对水体不产生二次污染；生物质炭不同于其他的活性炭，它对河流原生态环境造成的印迹很小，其次这种修复剂对重金属(主要为铬、镍、镉、铅)与pops有很强的吸附能力，可以有效地固定河流与底泥中的重金属与pops，而且这种修复剂的制作成本低，原位治理，施工方便简易。

上述修复剂的主要成分及配比如下：

(1)生物质炭选用比表面积较大的果壳或椰壳生物质炭，同时生物质炭表面含有羟基、酚羟基、羰基、内酯基、酸酐、吡啶与酰胺等官能团，这些特有的性质决定其对有机物有强大的吸附作用。研究表明，短时间内，生物质炭对多氯联苯、多环芳烃等难降解有机物吸附去除率即可达到99％以上。该修复剂中生物质炭的重量配比比例为40-60％。

(2)磷灰石可以通过吸附、离子交换和沉淀等作用，降低重金属的生物利用率，磷灰石是一种天然矿物，易于获得而且无毒。研究证明，磷灰石对pb，cu，zn离子均具有良好的吸附固定性能。其中，对pb和zn的去除率接近100％。该修复剂中磷灰石的重量配比比例为30-40％。

(3)有机黏土是一些有机离子取代膨润土或蒙脱石表面的离子而形成的一种黏土矿物。它们的特点是：疏水性强，可渗透性好，可以同时吸附疏水性有机污染物及固化金属离子，同时可以增大修复剂的密度和粘度，易于施工及沉降。本发明中的有机黏土可以为高岭石、蒙脱石或者伊利石，研究表明，有机黏土对cu，pb，cr，ni等重金属都有很好的固化能力，对有机物也有一定的吸附能力。该修复剂中有机黏土的重量配比比例为10-20％。

(4)石灰石为天然碱性矿物，密度大，易于沉降，能调节五金行业污染水体的ph值。该修复剂中石灰石的重量配比比例为5-10％。

(5)食盐主要用于增大修复剂的密度及亲水性，使修复剂投加后迅速与水分子形成水化层，沉降到沉积物表面。该修复剂中食盐的重量配比比例为2-5％。

图1为本发明实施例提供的一种修复剂的成分及配比示意图。实验证明，修复剂的最优配比为：煤基活性炭:磷灰石:有机黏土:碳酸钙:氯化钠＝50:20:18:10:2。该修复剂能有效固化五金工业所产生的各种金属及重金属，各种有机污染物(包括持久性有机污染物)，降低其向水中扩散的趋势，以及向食物链迁移的趋势，同时降低酸度，易于施工，易于沉降，治理费用低廉，环境小。

铺设方式

修复剂的施工方式有3种：直接原位铺撒覆盖，制成土工布垫后原位覆盖，以及铺撒覆盖后与表层沉积物搅拌均匀。

(1)直接原位铺撒覆盖

这种方法是将修复剂直接铺散在沉积物表层上，切断被污染的底泥与水体之间的关联，减弱或消除污染物向水体的释放及向食物链的迁移。

直接原位铺撒覆盖法的操作步骤：

1)将5种修复剂成分按配比混合均匀(具体的比例可依据实际情况在本发明给定比例范围内调节)，加水搅拌至粘稠液体，然后使用球型模具制成直径为4cm的修复剂小球。

2)将修复剂小球放置于阴凉通风处自然风干。

3)将修复剂小球直接投入水体，修复剂小球破散，并覆盖于沉积物表层，覆盖密度约为600个修复剂小球/m²，覆盖厚度约为0.02m～0.05m之间。

修复剂铺撒方法有4种：

①机械设备倾倒方式。采用卡车或起重机等机械设备直接向水里倾倒修复剂，利用修复剂自身的重力，自然沉降到底泥表面。这种铺撒方式的优点是施工工艺简单，成本较低，但是受卡车和起重机等机械设备所能够到达的范围与地理交通环境的限制，一般只适用于近岸边的区域。

②移动驳船表层铺撒方式。驳船底部是活底，可将其打开，利用定量给料机铺撒修复剂。这种放置方式的特点是操作方便，成本较低，而且不受地理条件限制，可以覆盖整个水域的任何区域。

③水力喷射法，平底驳船载着修复剂，将修复剂与河水混合，利用高压水将修复剂喷射进表层沉积物。这种方法的特点是利用高压水枪直接将修复剂喷射进入沉积物，使之与沉积物混合，降低因水体流动而造成的修复剂运移，非常适合水生植物茂密，水体深度不大的污染湿地的治理。

④驳船管道水下覆盖法，将修复剂与河水混合，通过驳船上的管子将覆盖物注入水体下层，管子的下端是圆锥体，可以使修复剂很好地分散开来。这种方法的优点是直接在水下覆盖，对底泥的扰动小，对底栖生物的影响小，但是施工工艺比较复杂，成本相对较高。

(2)制成土工布垫后原位覆盖

这种方法是将修复剂装在土工布中做成隔离垫，使污染底泥与上层水体隔离，从而阻止底泥中污染物向水体的迁移。

制成土工布垫后原位覆盖的操作步骤：

1)将5种修复剂成分按配比混合均匀(具体的比例可依据实际情况在本发明给定比例范围内调节)，加水搅拌至粘稠液体，然后使用球型模具制成直径为2cm的小球。

2)制备土工布垫，该土工布垫的上层厚1cm，下层厚1cm，中间空隙厚3cm，承重为300g/m²，将所述修复剂小球置于所述土工布的中间空隙中，填满，留作备用。

3)将沉积物底泥表面的岩石，碎屑和死树清除干净，尽量减少对土工布的潜在损害，并提供相对均匀的表面进行放置。

4)利用起重机将制作好的土工布垫缓慢放入水中，逐渐下降至底泥表层，进行覆盖。

土工布垫覆盖最大的优点是可以保证覆盖的均匀化，保证每一处底泥上层覆盖的厚度一致。但是土工布垫的差异及沉降过程，可能会导致接缝破裂，污染物透过接缝而迁移，对水体扰动大，底栖生物的掩埋等。

(3)铺撒覆盖后与表层沉积物搅拌均匀

这种方法是将修复剂与表面沉积物混合并上覆沙层隔离，把污染底泥与上层水体隔离，从而阻止底泥中污染物向水体的迁移。具体步骤如下：

1)将5种修复剂成分按配比混合均匀(具体的比例可依据实际情况在本发明给定比例范围内调节)，加水搅拌至粘稠液体，然后使用球型模具制成直径为4cm的小球。

2)利用驳船将修复剂铺撒到底泥表面，再利用旋转式碎土器将沉积物与修复剂混合搅拌均匀。

这种方法的优点是可以使修复剂与沉积物充分接触，充分发挥修复剂的固化作用，同时与沉积物混合后，能减少由于水体流动而造成的修复剂的迁移这种方法对底泥的扰动大，容易引起二次污染。

依据被污染河道的实际情况，选择适当的修复剂配比(修复剂配比不超出本专利给出的范围)，以及合适的施工方式。治理时间为6个月及以上，重金属的自由溶解态浓度将降低85％以上，有机污染物的自由溶解态浓度将降低95％以上，污染物向水体扩散的趋势大大降低，污染物的生物有效态浓度大幅降低。

综上所述，本发明实施例通过采用以生物质炭为主，以一定比例添加磷灰石、有机黏土、石灰石和食盐配制成修复剂，可以有效地解决五金工业区重污染河道的生态修复难题。可以依据被污染河道的实际情况，选择适当的修复剂配比，以及合适的施工方式。治理时间为6个月及以上，重金属的自由溶解态浓度将降低85％以上，有机污染物的自由溶解态浓度将降低95％以上，污染物向水体扩散的趋势大大降低，污染物的生物有效态浓度大幅降低。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。