[发明专利]一种原位快速清除湖泛的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种借助生态安全、易生物降解的天然材料原位快速清除湖泊与河道内大面积湖泛的方法。本发明是属于水环境污染治理领域。

背景技术

“湖泛”(亦称黑水团或污水团)是指湖泊富营养化水体在藻类大量暴发、积聚和死亡后，在适宜的气象、水文条件下，与底泥中的有机物在缺氧和厌氧条件下产生生化反应，释放硫化物、甲烷和二甲基三硫等硫醚类物质，形成褐黑色伴有恶臭的“黑水团”，从而导致水体水质迅速恶化、生态系统受到严重破坏的现象。“湖泛”主要是水体富营养化的结果，它的产生是由多个因素诱导：1)蓝藻大规模暴发并堆积、死亡；2)湖底有高有机质的底泥存在；3)水温较高、风力较小、气压较低，不利于水体复氧。这个过程即蓝藻暴发后一旦受到外源物质、高有机质底泥和气候突变等因素影响，蓝藻自然生长过程中新老交替的平衡被突然打破，蓝藻大量堆积、死亡，下沉并分解，耗尽水中溶解氧，使得水—底泥界面进入厌氧状态，高有机质底泥和死亡藻类二者共同作用，在厌氧条件下产生挥化性硫化物、二甲基三硫等硫醚类物质，挥发性硫化物与底泥中的重金属化合而形成致黑物质，在吸附凝聚过程中受湖泊风浪及水动力条件影响，悬浮而成“黑水团”。所以，“黑水团”的主要污染物是挥发性溶解态异味物质、胶体态和颗粒态营养盐以及再悬浮底泥的混合物。

目前，国家工业化迅猛崛起，农业生产方式发生较大变化、人口大量聚集，生活水平日益提高，但是环境保护却相对滞后，这给水环境带来严重的影响。自20世纪90年代起，太湖湖西水域、梅梁湖、贡湖曾多次出现“湖泛”现象，据实测记录，2007年以前共发生过5次“湖泛”现象。2007年4月以来，太湖流域高温少雨，太湖水位偏低，5月底部分水域大规模暴发蓝藻，无锡南泉水厂附近出现“湖泛”，严重影响到无锡市太湖饮用水水源地，造成无锡市的供水危机，使无锡市近200万人口的生活受到影响。2008年5月26日太湖无锡宜兴近岸水域又出现了“湖泛”，最大面积达17km²。2009年太湖共发生过11次“湖泛”，严重危害了当地的水生态系统。可见，“湖泛”易于在以下水域中发生：1)入湖河道较多且污染物排放量较大的区域；2)湖体淤泥和流泥分布较厚；3)藻类易聚集的区域；4)湖区水流不畅的湖湾；5)历史上经常发生“湖泛”的区域。

针对“湖泛”的特点，目前，治理“湖泛”的方法主要有蓝藻打捞、生态清淤工程、控源截污和调水工程。蓝藻打捞可以直接减少水中的氮、磷营养盐，避免蓝藻堆积，降低湖泊富营养化程度，但是由于蓝藻打捞需要大量的人力、物力投入，而且打捞起来的蓝藻亟需无害化和资源化处理，否则又会造成陆地环境的二次污染，所以对于大面积突发性“湖泛”事件，很难起到快速应急的效果。实施生态清淤工程，不仅可以清除湖体内源污染物，还能降低底泥中氮、磷的释放，可以有效改善水质和底质，但是清淤工程需要大量资金和设备投入，而且清淤扰乱了底泥中原有食物网的生态结构，对底栖水生生物和微生物群落有可能造成毁灭性的破坏，所以该方法一般慎用，这就限制了它的大规模多水域的推广使用。控源截污的方法是一种外源污染控制方法，可以严格控制入湖河道的污染物排放量，长期坚持，必将有利于湖泊的休养生息，但是，对于短期应急治理，该方法很难起到立竿见影的效果。调水工程，从战略上考虑，可以为湖泊注入清洁水源，加快水体流动和换水周期，从而提高水体自净能力和环境容量，但是，该方法涉及多方面环境和生态隐患，需要投入大量人力、物力和资金，并要做好长期的战略准备，而且对于生态系统的影响仍需进行长期评估，所以，在面对突发“湖泛”事件时，该方法也无法解燃眉之急。近年来，在湖泊污染物治理方面，本发明人提出了一系列方法。在国际上，首先将改性粘土除藻技术(英国专利GB2337749；CN1417136；CN1418825)应用到淡水水华治理问题，使得当地土壤治理当地水成为可能(Pan，G..et al.，Environmental Pollution 2006，连续三篇系列论文)。但是，粘土除藻技术只能够絮凝沉降聚集的藻体，却无法消除溶解态的异味污染物，而且也无法阻止底泥的再悬浮，解决不了随之的二次污染问题，为此，潘纲等又相继提出了改性粘土增氧固磷技术(CN200310113305.5；CN200510063410.1)，和利用纳米气泡修复湖泊和厌氧底泥(申请号：200910080563.5)以及大面积消除异味物质的方法(申请号：201010104189.0)；既降低了沉积物的磷释放量，又有效的改善了水—泥界面的厌氧环境，并且起到了消除溶解态污染物的作用，但是，固磷技术和纳米气泡技术都主要针对水—泥界面的厌氧和溶解态污染物，无法同时清除胶态和颗粒态污染物。2005年潘纲等又提出过快速清除水华并将藻华在水底转化成为沉水植被的方法(CN1769198A)，并申请了国际专利，这虽然起到了改善了水质，避免了藻华再次泛起和底泥二次污染问题，促进沉水植被恢复的目的，但是沉水植物恢复毕竟需要相当长的时间，从“湖泛”应急角度出发，该方法仍无法解燃眉之急。因此，寻找一种经济、安全、快速高效，能够大面积原位清除“湖泛”中溶解态污染物、胶态和颗粒态污染物，并防止底质再悬浮的技术已经成为应对太湖“湖泛”的紧急事件和治理太湖富营养化亟需解决的关键问题，然而，目前，国内外还未见相关专利技术有所报道。