[发明专利]一种控制底泥磷释放的底泥活性覆盖系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及控制地表水体污染底泥磷释放技术领域，具体地说，是一种控制底泥磷释放的底泥活性覆盖系统和方法。

背景技术

随着我国社会经济的快速发展、人口的增长以及城市化进程的加快，污水的产生量日益增加，而我国的污水处理率相对较低，导致大量未经处理达标的污水直接进入我国水体，造成了水体的严重污染。目前，我国的许多水体已经出现了严重的富营养化状态。磷是引起水体富营养化的关键营养元素之一，而底泥是进入水体磷的重要归宿和蓄积库。当环境条件发生变化时，底泥中的磷可能会释放出来，再次污染水体。因此，有效控制底泥中磷的释放对于我国水体的富营养化防治是非常重要的。

受污染底泥的修复问题是当前地表水体污染治理的一个棘手问题。纵观国内外的污染底泥修复技术，主要分为两大类：异地修复技术和原位修复技术。污染底泥异地修复技术主要是指底泥疏竣及疏竣底泥的处理处置。与异地修复技术相比，原位修复技术具有所需费用低、可以避免底泥疏浚过程中底泥再悬浮对水体的污染及疏浚底泥输送过程和处理过程中的二次污染问题、不需要额外的处理处置场地等优点。因此，污染底泥原位修复技术具有更好的应用前景。

底泥覆盖是一种受到国内外广泛关注的污染底泥原位修复技术，即于污染底泥上部覆盖一层或多层覆盖层使底泥与上覆水隔开并阻止底泥中污染物的释放。覆盖系统主要通过以下三个方面限制污染底泥的环境影响：（1）将污染底泥与底栖生物物理性地分开；（2）固定污染底泥，以防止底泥再悬浮或迁移；（3）降低底泥污染物向上覆水的扩散通量。常用的底泥覆盖材料包括清洁沉积物、沙子和砾石等。国外已经对由清洁沉积物、沙子和砾石构成的底泥覆盖系统做了大量的研究，并且进行了许多成功的应用。但是清洁沉积物、沙子和砾石等属于惰性材料，对底泥所释放污染物的固定能力较差，这导致由惰性材料构建的覆盖系统（即“底泥惰性覆盖系统”）控制底泥污染物释放的效率较低。为克服底泥惰性覆盖系统的缺陷，人们提出了底泥活性覆盖系统的概念，即采用可以吸附或共沉淀污染物的材料构建的底泥覆盖系统。与底泥惰性覆盖系统相比，底泥活性覆盖系统抑制底泥污染物释放的效率明显提高。

方解石是自然界中广泛存在的一种碳酸盐矿物，容易获得且成本低廉。以往的研究已经表明由方解石构建的底泥活性覆盖层系统可以较为有效地控制底泥中磷的释放。但是，这种由单一方解石材料构建的底泥活性覆盖层系统存在较为明显的缺陷：（1）方解石对水中磷的固定速率通常比较慢，这导致由方解石构建的底泥活性覆盖层系统抑制底泥中磷释放的效率不是非常理想；（2）由单一方解石构建的底泥活性覆盖系统的厚度往往比较薄，容易受水流冲刷或风浪、水生动物扰动等的影响，这导致这种底泥活性覆盖层系统的整体结构的完整性易受水流、风浪和水生动物等外界条件的破坏，从而降低了这种底泥活性覆盖系统控制底泥中磷释放的效果。因此，研发对水中磷固定速率快、固定效率高以及完整性不易受到外界破坏的底泥活性覆盖系统是十分必要的。

中国专利文献CN 201110335400.4，申请日2011-10-28，公开了一种去除和回收废水中磷酸盐的方法，该方法是将方解石-羟基磷灰石复合材料投加到磷酸根离子浓度为10～500mg/L、pH值为3～10的废水中，再将得到的固液混合物振荡或搅拌0.5～24小时；其中方解石-羟基磷灰石复合材料与废水的用量比为1～100g/L；方解石-羟基磷灰石复合材料中，方解石与羟基磷灰石的重量比为1∶1～100∶1。本方法利用方解石-羟基磷灰石复合材料作为吸附剂，对废水中磷酸盐的去除和回收速率和效率明显高于单独利用方解石作为吸附剂的情况，从而更快更好地实现对废水中磷酸盐的去除，缩短除磷工艺所需反应器的水力停留时间，降低除磷工艺的建设和运行成本。但是目前关于利用方解石和羟基磷灰石的组合物控制底泥磷释放的产品和方法还未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种控制底泥磷释放的底泥活性覆盖系统。

本发明的再一的目的是，提供一种上述底泥活性覆盖系统的用途。

本发明的另一的目的是，提供一种控制底泥磷释放的方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种控制底泥磷释放的底泥活性覆盖系统，所述的系统设有两层土工布层和位于两层土工布层之间的底泥覆盖材料层，所述的底泥覆盖材料层是重量比5∶1-1000∶1的方解石和羟基磷灰石的组合物。所述的底泥覆盖材料层是重量比85∶15-150∶1的方解石和羟基磷灰石的组合物。所述的方解石和羟基磷灰石的粒径均为6目-600目。所述的底泥覆盖材料层的厚度≥2mm。