[发明专利]一种污染底泥的原位修复方法

说明书

技术领域

本发明属于底泥原位修复技术领域，具体涉及一种污染底泥的原位修复方法。

背景技术

水体污染是全球普遍存在的一个重要环境问题，在河流污染治理过程中，污染底泥的治理一直是主要的难点。污染物通过大气沉降、雨水淋溶、废水排放、水土流失与冲刷等途径进入水体，并逐渐沉降富集到水体底泥中。通过与上覆水体间的物理、化学和生物交换作用，底泥中的污染物会重新释放，成为影响和制约上覆水质的重要内污染源。

美国环保局(EPA) 2004年提出“污染底泥修复导则”，提出了三种主要方法：疏浚，监测下的自然修复和覆盖。受污染的底泥经常包含有毒的人为有机与无机污染物的复杂混合物。如果直接降解这些混合物，不仅花费大而且效率极为有限，若使其自然恢复，速率又很缓慢。在这种情况下，使用原位覆盖来处理被污染的底泥。通过覆盖，使底泥与上覆水隔开，阻止底泥污染物向上覆水的释放。同时，覆盖材料可以稳固污染底泥，防止其再悬浮或者迁移，并且具有吸附作用，可以一定程度地减少污染物向上覆水扩散的通量。原位覆盖方法简单来说就是用一层材料覆盖在底泥表面来隔离水生生态系统的污染物。然而，当覆盖材料饱和时，污染底泥对人类和环境健康的风险又会出现。基于电化学技术的补救措施被开发出来，电极有可能安置在地下水或者底泥中处理氯化溶剂和活性化合物的污染物、混合有机无机废物和重金属。在这些情况下的电极可被直接用于降解污染物，在电极隔离污染物，或通过电动过程收集污染物用于进一步处理；而这些过程都要求高电压或者大量电极，增加了成本。显然，这些方法目前还不能完全满足使用需求。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种污染底泥的原位修复方法，不仅可以刺激沉积物中的污染物降解，而且在底泥覆盖层创造一个氧化还原梯度并且为污染物降解提供电子供体与受体，加强底泥中污染物的降解效率。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种污染底泥的原位修复方法：在污染底泥上覆盖厚度为10~15cm的黄土层，黄土层与污染底泥交界面处设极性碳极I ，在黄土层与水交界面处设极性碳极II，极性碳极I与电源负极相连作为阴极，极性碳极II与电源正极相连作为阳极，通电水解对污染底泥进行原位修复即可。

所述的黄土密度为2~3g·cm^-3，平均粒径0.1~0.2mmol/L。

所述的通电水解，电源的输出电压为3~4V。

工作原理：本发明提供的底泥原位覆盖技术是在泥水界面放置一定厚度的黄土作为屏障隔离污染物扩散到上覆水层，并且在其中安置电极，通电水解时，阴极产生H₂，刺激生物降解的还原反应，阳极产生O₂ ，刺激生物降解的氧化反应；克服了自然条件不能为污染物的完全矿化提供连续的氧化还原条件，也不能为污染物生物降解提供足够的电子供体与受体的限制条件，迅速创造一个氧化还原梯度的同时提供电子供体与受体刺激微生物生长，增强污染物的生物降解。

有益效果：与现有技术相比，本发明的污染底泥的原位修复方法，不仅简单合理，在覆盖材料中加入电极，通电水解时，可有效降解底泥中污染物，在底泥覆盖层中迅速创造一个氧化还原梯度，同时提供电子供体与受体，刺激微生物生长，增强污染物的生物降解。

附图说明

图1为污染底泥的电动力学修复原理图解；

图2为T-cell 反应器示意图；

图3为 T-cell 1 氧化还原电位变化图；

图4为 T-cell 2 氧化还原电位变化图；

图5为 T-cell 3 氧化还原电位变化图；

图6为实验室测试反应器示意图；

图7为外施电压与硝基苯还原速率常数关系图；

图8为初始硝基苯浓度与硝基苯还原速率常数关系图；

图9为有机污染物存在与硝基苯还原速率常数关系图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，本发明不仅限于以下实施例。

实施例1

如图1所示，污染底泥的原位修复方法，包括以下步骤：

1）在泥水交界面垂直于污染物传输路径放置极性碳极I，极性碳极I连接电源负极作为阴极；

2）在极性碳极I上覆盖10~15cm厚度的覆盖材料（黄土层，黄土的密度为2~3g·cm^-3，平均粒径0.1~0.2mmol/L）；