[发明专利]沉积物-水界面营养盐靶向阻断方法

说明书

本发明公开了沉积物‑水界面营养盐靶向阻断方法，选用碳酸钙粉末，碳酸钙粉末和聚合氯化铝粉末混合物、白云石粉末其中任意一种作为营养盐处理剂。操作方法是将过量的营养盐处理剂投入水体中，少部分营养盐处理剂在沉降过程吸附水体中磷酸盐及悬浮的颗粒态磷，降低水体中总磷含量；而过量的营养盐处理剂沉降到沉积物表面形成覆盖层，阻断沉积物中氨氮和磷酸盐向水体中释放，达到消除水体富营养化的目的，可以广泛应用于河流湖泊氮磷营养盐释放的靶向阻断、天然水体深度控磷、人工湿地水质净化、污水处理厂尾水深度净化、水厂提标改造。

方法领域

本发明涉及水环境治理方法领域，具体为沉积物-水界面营养盐靶向阻断方法。

背景方法

现阶段，我国河流、湖泊的水体富营养化日趋严重，已经成为当前最受关注的主要环境问题。水体富营养化的发生与水体氮、磷含量密切相关。河流、湖泊水体中氮、磷来源既有外部输入，也有水体内部释放。水体内部释放主要指从底泥中释放氮、磷，氮、磷的内部释放是持续不断进行的，会导致水体富营养逐渐加重。因此控制氮、磷的内部释放是治理河流、湖泊水体富营养化的关键。

另外，一些河流和湖泊在清除淤泥后，往往会留下不同厚度的淤泥层，便于后期种植水生植物；但留下来的淤泥层也会带来新的环境问题。留下的淤泥层与水体之间会形成新沉积物- 水界面，沉积物中颗粒与间隙水相互之间的生物化学作用，会不断地向水体找中释放氨氮和磷酸盐，增加水体富营养化的风险。

以南京莫愁湖为例，2020年初莫愁湖进行清淤处理，为了便于后期种植植物，清淤后留下20cm后的淤泥层；留下的20cm 厚淤泥未做任何处理，与水体之间形成了新的沉积物-水界面，沉积物会不断向水体中释放氨氮和磷酸盐，增加水体中富营养化的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供沉积物-水界面靶向阻断方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供如下方法方案：

沉积物-水界面营养盐靶向阻断方法，其特征在于：将营养盐处理剂投入水体中，营养盐处理剂沉降至沉积物-水界面形成覆盖层，靶向阻断沉积物中氨氮和磷酸盐的释放。营养盐处理剂在沉降过程中，还可以吸附水体中磷酸盐和颗粒态磷。

优选的，营养盐处理剂为碳酸钙粉末。

优选的，营养盐处理剂为碳酸钙粉末和聚合氯化铝粉末混合。

优选的，营养盐处理剂还可以为白云石粉末。

优选的，碳酸钙粉末的粒径为30-70μm；白云石粉末的粒径为30-70μm；碳酸钙粉末与聚合氯化铝粉末的质量比为250～ 500:1。

优选的，营养盐处理剂在沉积物表面形成的覆盖层厚度为 3-6mm。本方案通过多次试验总结，确定覆盖层最佳厚度为 3-6mm，厚度小于3mm时阻隔氮、磷效果不理想；厚度大于6mm 时阻隔氮、磷效果没有提高同时还造成了成本的浪费。

营养盐处理剂可通过机械或人工投入至水体中，采用气流和机械搅拌方式与水体混合。

本方案的作用机理：本发明方法方案中通过球磨机将碳酸钙粉末打磨至超细水平，粒径达到30-70μm；碳酸钙粉末投入水体，在混合下降过程中快速、高效吸附水体中的有机磷酸盐和无机磷酸盐，大幅降低水体磷酸盐含量，可直接达到三类水的标准。碳酸钙粉末可去除绝大多数磷，但无法去除水体中悬浮的颗粒态磷，本发明技术方案中提出投入絮凝剂聚合氯化铝粉末，聚合氯化铝与水混合会水解形多核聚羟阳离子，多核聚羟阳离子与磷酸氢根、磷酸二氢根结合发生配位反应；形成了结构更复杂的大分子配合物，使多核聚羟阳离子聚集程度加大，具有较强吸附性；在水混合下降过程网捕悬浮的颗粒态磷，形成更大絮体，沉降至水底。故碳酸钙粉末与絮凝剂聚合氯化铝协同作用，降磷效果优异，使水体中的总磷含量较低。