一种低有机质底泥修复剂及应用方法
阅读说明：本技术 一种低有机质底泥修复剂及应用方法 (Low-organic-matter bottom mud repairing agent and application method thereof ) 是由 赵海涛 于 2021-08-03 设计创作，主要内容包括：本发明属于污染水体底泥修复技术领域,尤其涉及一种低有机质底泥修复剂及应用方法。本发明先将氢氧化钠水溶液与低有机质底泥混合,在搅拌条件下反应1～3h,随后与酸性高锰酸钾水溶液混合,搅拌,反应1～3h。本发明实现了将低有机质底泥中难以分解的有机质进行有效降解,同时解决了底泥脱水困难的问题,减小对环境带来的隐患。(The invention belongs to the technical field of polluted water body sediment remediation, and particularly relates to a low organic matter sediment remediation agent and an application method thereof. The method comprises the steps of mixing a sodium hydroxide aqueous solution with low organic matter bottom mud, reacting for 1-3 hours under the condition of stirring, then mixing with an acidic potassium permanganate aqueous solution, stirring, and reacting for 1-3 hours. According to the invention, organic matters which are difficult to decompose in the low organic matter bottom mud are effectively degraded, the problem of difficulty in dewatering the bottom mud is solved, and hidden dangers brought to the environment are reduced.)
技术领域
本发明涉及污染水体底泥修复技术领域，尤其涉及一种低有机质底泥修复剂及应用方法。
背景技术
目前我国多数湖泊底泥属于低有机质底泥。低有机质底泥中主要含有可溶糖、可溶蛋白和TVFA(挥发性有机酸)等物质，这些有机物难以水解，对环境安全带来了极大隐患。同时，低有机质底泥中含有微生物，造成低有机质底泥中的水分部分被包围在微生物细胞膜中形成内部结合水，造成底泥脱水困难的问题。因此针对低有机质底泥进行修复对环境的可持续发展有重大的意义。
现有技术多侧重于高有机质底泥的处理，如专利CN 104926072A公开了一种污水厂高有机质污泥脱水固化/稳定化药剂及其制备方法与应用，但存在成分复杂、应用繁琐、成本较高等诸多问题。专利CN 111395299 A公开了一种高含水量、高有机质污泥多功能复合式真空预压处理方法，同样存在工艺复杂、应用繁琐、成本高、能源消耗大的问题，并不适用于对低有机质底泥的处理。而对低有机质底泥的修复处理鲜有报道。
因此，如何提供一种低有机质底泥修复剂及应用方法，简化修复步骤，使工艺简单，降低成本，不会产生二次污染，对环境友好，实现污染湖泊底泥的减量化是本领域亟待解决的难题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种低有机质底泥修复剂及应用方法，本发明通过简单的操作步骤，便可以实现低有机质底泥中有机物的降解和解决脱水困难的问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种低有机质底泥修复剂，包括A剂和B剂；其中A剂为NaOH水溶液，B剂为酸性KMnO4水溶液。
优选的，A剂的浓度为0.1～0.5mol/L。
优选的，B剂中的KMnO4浓度为0.1～0.5mol/L。
优选的，A剂的pH值与B剂的pH值相加等于14。
优选的，A剂中NaOH水溶液的摩尔浓度和B剂中KMnO4水溶液的摩尔浓度相等。
本发明的另一目的是提供一种低有机质底泥修复剂的应用方法，具体应用步骤如下：
1)将A剂原位注入低有机质湖泊底泥中，并同步搅拌，得到处理后的底泥；
2)在步骤1)处理后的底泥中原位注入B剂，并同步搅拌，得到修复后的底泥。
优选的，步骤1)和步骤2)的搅拌时间为1～3min，确保底泥与修复剂充分均匀混合。
优选的，搅拌温度与底泥环境温度相同。
优选的，低有机质底泥、A剂、B剂的固液比为0.8～1.2:1:1。
本发明在低有机质湖泊底泥中投加NaOH溶液，有助于有机物如可溶糖、可溶蛋白和TVFA(挥发性有机酸)的溶出与分解，再投加酸性KMnO4溶液，将可溶糖、可溶蛋白和TVFA氧化生成CO2和水。而且KMnO4在酸性条件下氧化能力较强，酸还可以中和多余的NaOH，使湖水和底泥呈现中性。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)生产过程中无有害物质产生，不会造成二次污染，有利于低有机质底泥的修复。
(2)修复剂成本低廉，制备工艺简单，易于广泛应用，适宜用于大面积湖泊；应用步骤简单，能耗较低。
(3)原位处理，修复效率高。修复剂在应用时，采用原位投加的方式直接将修复剂注入污染底泥中，并同步进行搅拌，底泥中的污染物在短时间内得以氧化分解成无机物。因此施工便捷、具有极高的处理修复效率。
具体实施方式
本发明提供了一种低有机质底泥修复剂，包括A剂和B剂；其中A剂为NaOH水溶液，B剂为酸性KMnO4水溶液。
在本发明中，NaOH水溶液的浓度为0.1～0.5mol/L，优选为0.1～0.4mol/L，进一步优选为0.3mol/L。
在本发明中，酸性KMnO4水溶液的浓度为0.1～0.5mol/L，优选为0.1～0.4mol/L，进一步优选为0.3mol/L(酸性KMnO4水溶液的浓度指的是水溶液中KMnO4的浓度)。
在本发明中，酸性KMnO4水溶液的pH值与NaOH水溶液的pH值相加等于14。
在本发明中，添加的NaOH水溶液和酸性KMnO4水溶液的摩尔浓度相等。
本发明还提供了一种低有机质底泥修复剂的应用方法，具体应用步骤如下：
1)将A剂通入低有机质湖泊底泥中，搅拌，得到处理后的底泥；
2)在步骤1)处理后的底泥中加入B剂，搅拌，得到修复后的底泥。
在本发明中，步骤1)和步骤2)的搅拌时间为1～3min，优选为2min；搅拌温度与底泥环境温度相同。
在本发明中，低有机质底泥、A剂、B剂的固液比为0.8～1.2:1:1，优选为1:1:1。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例均选自公园湖泊实验，预先设置实验准备阶段：
1、测定湖泊底泥的深度，处理每100×100m的底泥，需要重新对底泥的厚度进行测定；
2、测定湖泊底泥的密度：将取样盒的高度调节为底泥厚度，然后进行原位取样(将湖底的底泥与湖水共同取出)，对样品的密度进行测定。
3、设定每次处理底泥的质量：调节搅拌器外罩的覆盖面积，根据密度和厚度确定底泥的处理量。在本发明中搅拌器外罩高度大于底泥厚度，且外罩上方存在透水孔。
以上测量方法并不唯一，只要根据现有技术能够测定湖水中污泥的质量即可。
实施例1
将带有输料管的搅拌器置于低有机质湖泊底泥中，对5kg的底泥进行处理；将底泥与NaOH水溶液按照固液比0.8：1混合，在环境温度下搅拌3min，得到添加NaOH水溶液(浓度为0.1mol/L)的底泥；在上述处理后的底泥中入酸性KMnO4(浓度为0.1mol/L)水溶液，酸性高锰酸钾溶液与未处理的底泥的固液比为1：0.8，搅拌，反应3min，得到修复的底泥。
实施例2
将带有输料管的搅拌器置于低有机质湖泊底泥中，对5kg的底泥进行处理；将底泥与NaOH水溶液按照固液比1：1混合，在环境温度下搅拌2min，得到添加NaOH水溶液(浓度为0.3mol/L)的底泥；在上述处理后的底泥中入酸性KMnO4(浓度为0.3mol/L)水溶液，酸性高锰酸钾溶液与未处理的底泥的固液比为1：1，搅拌，反应2min，得到修复的底泥。
实施例3
将带有输料管的搅拌器置于低有机质湖泊底泥中，对5kg的底泥进行处理；将底泥与NaOH水溶液按照固液比1.2：1混合，在环境温度下搅拌1min，得到添加NaOH水溶液(浓度为0.5mol/L)的底泥；在上述处理后的底泥中入酸性KMnO4(浓度为0.5mol/L)水溶液，酸性高锰酸钾溶液与未处理的底泥的固液比为1：1.2，搅拌，反应3min，得到修复的底泥。
实验例1
按实施例1～3所述修复方法分别进行三次平行测试，修复后的底泥通过烧失法进行有机物含量测定，结果发现通过该修复剂处理后，底泥中有机质含量降低95％以上，处理效果显著(见表1)。
表1
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明在用于自然湖泊底泥处理时，只需对参数作适应性调整，如确定实际处理厚度。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的思想或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。