[发明专利]一种原位控制富营养化水体底泥磷释放的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种治理富营养化水体底泥磷污染的方法，具体涉及一种原位控制富营养化水体底泥磷释放的方法。

(二)背景技术

由农业面源污染和工业点源污染造成的水体富营养化，是当前全球性的重大环境污染问题，导致水体质量恶化和蓝藻水华的爆发。大量研究表明，磷是造成水体富营养化的重要营养盐之一，也是调控水体富营养化的关键指标。在长期的农业面源和工业点源作用下，这些外源输入的磷能够在富营养化水体的底泥中蓄积，使富营养化水体的底泥成为“磷库”，成为内源磷。在水体富营养化的治理中，外源和内源磷的有效控制是成功的关键。相对于截流等外源磷控制技术，内源磷的治理目前尚缺乏效果稳定的方法。

目前，内源磷的治理方法主要有物理法和生物法。物理法以疏浚和遮盖技术为主，存在治理费用高、底栖生态环境破坏严重等缺点；生物法以恢复沉水植物等技术为主，其治理效果取决于植物生长情况，治理周期长，且某些恶劣环境下沉水植物难以恢复生长。因此，当前急需快速有效的原位底泥磷治理技术，特别是在藻类水华高发的湖泊和水库等富营养化水体。

臭氧等高级氧化技术被广泛应用于染料废水等含有难降解有机污染物废水的治理，在臭氧作用条件下，能够非常容易地形成较高的氧化还原电位，有利于氧化反应的发生，因此，臭氧辅助处理技术有助于化学氧化钝化技术的实现。铁盐能够与磷酸盐反应，形成磷酸铁沉淀，较高的氧化还原电位能够促进该反应的发生。采用臭氧与铁盐复合曝气技术进行底泥磷释放的控制未见报道，该技术为富营养化水体底泥内源磷的治理提供了新方法。

(三)发明内容

本发明旨在提供一种成本低、操作简单、高效持久、可以原位操作应用的湖泊底泥磷素释放的控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种原位控制富营养化水体底泥磷释放的方法，所述的方法为：使臭氧和铁盐溶液作用于富营养化水体的底泥-上覆水界面，在臭氧形成的强氧化条件下，Fe³⁺生成铁的氢氧化物絮体，通过吸附混凝或络合从上覆水中去除磷，并在底泥表层界面形成一层薄膜，进一步抑制底泥磷的释放，从而实现原位控制底泥磷释放。

本发明的作用原理为：臭氧作用下，极易形成具有强氧化性的羟基自由基(·OH)，其电子亲和能为569.3KJ，能够诱导一系列自由基链反应。臭氧与铁盐同时作用，可能的化学反应机理如下：

Fe³⁺(aq)+3OH^-(aq)→Fe(OH)₃(S)         (1)

Fe³⁺(aq)+PO₄^3-(aq)→FePO₄(S)          (2)

本发明使用的铁盐，只要其溶于水且具有一定的溶解度即可，优选使用氯化铁，因其具有较好的溶解性。

本发明中，需使臭氧和铁盐溶液作用于底泥-上覆水界面，可通过多种方式实现，如通过臭氧发生器提供臭氧并在在底泥-上覆水界面曝气导入，使用加药泵向底泥-上覆水界面注射铁盐溶液，只要使得臭氧和铁盐溶液的作用位置在底泥-上覆水界面即可。在作用过程中，可以是先臭氧曝气，再注入铁盐溶液；也可以是臭氧曝气和注入铁盐溶液同时进行。本发明优选使臭氧曝气和注入铁盐溶液同时进行，并且曝气位置和铁盐溶液的注入位置在富营养化水体的底泥-上覆水界面，即使臭氧和铁盐溶液同时从底泥-上覆水界面逸出。本发明具体推荐使用一种曝气加药一体机来进行臭氧曝气和注入铁盐溶液，所述的曝气加药一体机包括一可移动的框架，所述框架上安装有空气曝气单元、臭氧发生单元、加药泵、药液储存罐，所述臭氧发生单元的臭氧逸出管路与空气曝气单元的空气逸出管路串接后与复合曝气头连接，所述药液储存罐通过吸液管连通加药泵，所述加药泵的药液溢出管路连接至复合曝气头，所述复合曝气头的表面设有药液逸出孔。

进一步，所述臭氧逸出管路、空气逸出管路、药液溢出管路均配置有流量计和阀门。

进一步，所述框架为带有滚轮的不锈钢架体，其上设有推手和气液管挂钩。

进一步，所述药液储存罐为圆柱形中空有机玻璃管。

进一步，所述复合曝气头为不锈钢构件。

进一步，所述臭氧发生单元是小流量型臭氧发生器，所述空气曝气单元是曝气泵。