一种基于泥-水界面充氮加速污染底泥磷释放的方法

本发明涉及水体富营养化处理，尤其涉及一种基于泥-水界面充氮加速污染底泥磷释放的方法。

背景技术：

1、目前，富营养化水体中蓄积的高负荷内源磷的治理主要包括异位控制技术和原位控制技术。异位控制是指将湖库底泥从水体中挖出，然后通过淋洗、电动修复等手段处理或回收底泥磷；原位控制技术是指在湖库水体中投加一层环保无污染的覆盖材料、或喷洒化学药剂等，通过物理、化学和生物作用抑制底泥磷向水体中释放。

2、但是底泥疏浚与淋洗、电动修复等手段结合的异位控制技术，可较彻底解决底泥磷污染问题，通过淋洗或电动修复技术也能回收部分磷，但该技术工程量大、对水体扰动大、底泥堆积量大，增加了其推广应用难度；

3、底泥覆盖、原位钝化等原位控制技术，通过覆盖材料或试剂对底泥释放磷的吸附、钝化等作用，可短期内减少磷释放进入水体，但其未能实现高负荷底泥磷的减量化修复与资源化回收利用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于泥-水界面充氮加速污染底泥磷释放的方法，解决使得快速将底泥中的磷进行原位减量化修复并用于回收利用的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种基于泥-水界面充氮加速污染底泥磷释放的方法，其所用装置包括用于密封泥-水界面的隔绝罩、设置在所述隔绝罩内并用于对污染底泥进行搅拌的搅拌机构、以及对经过密封的所述隔绝罩内部补充氮气的注气管和连通所述隔绝罩内部的排气管；

4、其中所述隔绝罩包括与泥-水截面接触的渗透层、位于最外层的封闭层、以及填充在所述渗透层与所述封闭层之间的吸附层。

5、进一步的，其中所述搅拌机构包括通过密封轴承设置在所述隔绝罩内部的搅拌轴、设置在所述搅拌轴下端的多个搅拌叶；

6、其中所述搅拌轴的上端设置有驱动部；

7、所述驱动部为设置在所述隔绝罩外部的电机或设置在所述搅拌轴上端部并通过风力驱动的动力叶片；

8、所述搅拌轴为中空结构，并在其内设置有排气管，其中在所述搅拌轴的侧壁开设有连通所述排气管底部的进口孔，所述排气管的出气端延伸至所述搅拌轴的上端，并位于所述把手下方。

9、再进一步的，在所述搅拌轴的上端设置有把手，所述把手与所述搅拌轴的上端连接，并用于带动搅拌轴插入或离开表层底泥；所述注气管和排气管的出气端上分别安装有阀门。

10、再进一步的，所述吸附层为可吸附水体溶解磷的环保型材料，吸附后并可用作为磷肥用于农业生产。

11、再进一步的，所述隔绝罩为一弧形罩结构，并在下端面设置有一圈的环形端板，在所述环形端板的底部还设置有插入底泥的密封环形筒。

12、本实施例中还公开了如下步骤：

13、s1、安装隔绝罩

14、首先，确定湖库底泥上覆水水深，将船上或岸边的带钩机械臂调节至匹配水深的长度，通过机械臂下端的钩子套住罩沿上的钩环和伸缩杆上的圆环拉手，然后将隔绝罩垂直放入水体；

15、缓慢将密封环形筒插入底泥，直至隔绝罩的环形端板接触底泥；

16、s2、排氧

17、利用氮气发生装置并通过注气管向所述隔绝罩内充入氮气，连续充氮1-2天；确保泥-水界面隔绝罩密闭空间内生成厌氧环境条件，溶解氧从7-9mg/l降至1-2mg/l，促使底泥磷不断释放进入隔绝罩密闭空间内的少量水体，同时吸附隔绝层中的磷吸附材料对释放入水的磷进行持续富集；

18、s3、搅拌

19、利用搅拌机构对所述隔绝罩覆盖底泥进行间歇搅拌，1次/2天，每次搅拌1-2小时；在泥-水界面隔绝罩密闭空间内生成厌氧环境后，安装动力叶片至伸缩杆上，动力叶片在风力作用下带动搅拌叶片旋转，通过对密闭水体及表层底泥的扰动，加速底泥磷的释放，并促进吸附隔绝层对释放入水的磷进行富集；

20、s4、回收磷肥

21、待隔绝吸附层吸附磷饱和后，利用船上或岸边的机械臂，套住伸缩杆顶端的圆环拉手并将装置拔出，拧开固定盖，倒出磷吸附材料，作为磷肥用于农业生产。

22、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

23、1)、溶解氧下降所需的时间缩短约10倍，缩短至1.5天；

24、2)、溶解氧下降程度增加3-4倍，溶解氧可从7-9mg/l降至1-2mg/l；

25、3)、底泥磷释放效率显著提高，处理4-5天后，其总体削减量达到约35％；

26、4)、泥-水界面充氮与搅拌协同加速底泥释放磷的作用突出，磷释放增效30％；

27、5)、技术成本增加不大条件下，降低了底泥原位减量化修复的时间成本。

技术特征：

1.一种基于泥-水界面充氮加速污染底泥磷释放的方法，其特征在于：其所用装置包括用于密封泥-水界面的隔绝罩(1)、设置在所述隔绝罩(1)内并用于对污染底泥进行搅拌的搅拌机构、以及对经过密封的所述隔绝罩(1)内部补充氮气的注气管(2)和连通所述隔绝罩(1)内部的排气管；

2.根据权利要求1所述的基于泥-水界面充氮加速污染底泥磷释放的方法，其特征在于：其中所述搅拌机构包括通过密封轴承设置在所述隔绝罩(1)内部的搅拌轴(3)、设置在所述搅拌轴(3)下端的多个搅拌叶(4)；

3.根据权利要求2所述的基于泥-水界面充氮加速污染底泥磷释放的方法，其特征在于：在所述搅拌轴(3)的上端设置有把手(6)，所述把手(6)与所述搅拌轴(3)的上端连接，并用于带动搅拌轴(3)插入或离开表层底泥；所述注气管(2)和排气管的出气端上分别安装有阀门。

4.根据权利要求1所述的基于泥-水界面充氮加速污染底泥磷释放的方法，其特征在于：所述吸附层(102)为可吸附水体溶解磷的环保型材料，吸附后并可用作为磷肥用于农业生产。

5.根据权利要求1所述的基于泥-水界面充氮加速污染底泥磷释放的方法，其特征在于：所述隔绝罩(1)为一弧形罩结构，并在下端面设置有一圈的环形端板(105)，在所述环形端板(105)的底部还设置有插入底泥的密封环形筒(104)。

6.根据权利要求1-5任一所述的基于泥-水界面充氮加速污染底泥磷释放的方法，其特征在于：包括如下步骤：

技术总结本发明公开了一种基于泥‑水界面充氮加速污染底泥磷释放的方法，提出了一种加速富营养化水体内源磷释放并回收利用的装置及方法，该装置可对局部高负荷磷污染的湖库底泥进行精准原位密闭隔绝，使装置控制范围内泥‑水界面处于厌氧环境，从而加速底泥磷释放至隔绝水体，水体中的磷被环保型材料吸附后，与吸附材料一起作为磷肥用于农业生产。本申请技术成本增加不大条件下，降低了底泥原位减量化修复的时间成本；可实现底泥磷原位削减与利用，既克服了异位控制技术存在的水体扰动大、工程量大、底泥堆积量大等问题，又突破了以往原位控制技术仅是抑制底泥磷释放，却无法原位减量修复和回收底泥磷的技术瓶颈。技术研发人员：王振华,胡艳平,龙萌,黎睿,宋柯峥受保护的技术使用者：长江水利委员会长江科学院技术研发日：技术公布日：2024/7/18