蘇州河底泥有機(jī)污染物原地穩(wěn)定化研究.pdf

1、蘇州河是上海的母親河，也是黃浦江最大的支流。由于近百年來的污水直排，蘇州河底泥中累積了大量的有毒有害污染物。通過一定的交換作用，底泥中的污染物在適當(dāng)條件下會(huì)重新釋放，已經(jīng)成了影響和制約上覆水質(zhì)的主要二次污染源。因此，河流底泥污染的研究和治理，是城市河流污染綜合整治的重要內(nèi)容。 借鑒國外的成功治理經(jīng)驗(yàn)，研究探索一種適合我國河流底泥治理的原地穩(wěn)定化治理方法，是目前我國河流底泥處理的一條新思路。本文就是在對蘇州河底泥污染狀況進(jìn)行基礎(chǔ)

2、調(diào)研的基礎(chǔ)上，主要以底泥中有機(jī)污染物的原地穩(wěn)定化處理為目標(biāo)，以原地穩(wěn)定的化學(xué)藥劑投加及原地帽封為處理方法，以零價(jià)鐵、硝酸鈣為化學(xué)投加藥劑，以膨潤土、煤渣為帽封材料進(jìn)行了一系列的模擬試驗(yàn)研究。 通過分別考察化學(xué)藥劑、帽封材料單一及復(fù)合作用下的上覆水體及底泥指標(biāo)(如pH、Eh、COD<,Cr>)隨時(shí)間的變化情況，確定影響化學(xué)藥劑作用效果的影響因素及適合于蘇州河底泥有機(jī)物原地穩(wěn)定化的最佳藥劑及其與帽封材料結(jié)合的最佳組合。同時(shí)，在前人

3、對蘇州河中有機(jī)物的種類、分布特點(diǎn)及來源研究的基礎(chǔ)上，選取多環(huán)芳烴(PAHs)和有機(jī)氯農(nóng)藥(OCPs)兩類持久性有機(jī)物作為零價(jià)鐵處理的研究對象，通過GC-MS及GC-ECD的檢測手段，考察投加零價(jià)鐵后的底泥中16種優(yōu)先控制PAHs中的8種物質(zhì)及OCPs中常見的6種物質(zhì)含量的變化情況，進(jìn)而對零價(jià)鐵降解有機(jī)物時(shí)存在種類選擇性進(jìn)行探討。 研究結(jié)果表明： (1)由于零價(jià)鐵自身具有的還原、微電解和吸附作用，在底泥原地穩(wěn)定化中對底

4、泥COD<,Cr>含量的降低起到一定的作用。處理周期80天后，經(jīng)GC-MS檢測出反應(yīng)后的底泥中易被微生物降解的小分子有機(jī)物(200以下)數(shù)量明顯增多；通過比較取樣檢測間隔時(shí)間分別為5天、10天和20天的底泥COD<,Cr>的變化結(jié)果，取樣檢測間隔時(shí)間為20天的體系中底泥COD<,Cr>除達(dá)到43％，由最初的34720mg·kg<'-1>降至19640 mg·kg<'-1>。而硝酸鈣投加至底泥后，通過提供NO<,3><'->電子受體、發(fā)生

5、反硝化反應(yīng)進(jìn)而刺激微生物對有機(jī)物的代謝能力。經(jīng)硝酸鈣處理80天后的底泥，經(jīng)GC-MS檢測發(fā)現(xiàn)底泥有機(jī)物數(shù)量相對減少；但與零價(jià)鐵效果比較，同樣取樣檢測間隔時(shí)間為20天的底泥COD<,Cr>只有24％左右，明顯低于零價(jià)鐵的處理效果。 (2)零價(jià)鐵和硝酸鈣在底泥原地穩(wěn)定化中，對上覆水體DO、pH和Eh均有一定的影響。與空白對照的上覆水體相比較，前者DO、Eh降低明顯，易使上覆水體系形成厭氧還原環(huán)境，后者在一定程度上減緩了DO的消耗，

6、Eh值也較空白值高；兩者pH值均明顯偏高，但前者pH最終穩(wěn)定于8.4左右，而后者一直呈上升趨勢，80天后pH值為8.6左右；從上覆水體COD<,Cr>含量的變化看出，由于化學(xué)藥劑在降解底泥有機(jī)物的過程中產(chǎn)生了可溶性小分子有機(jī)物進(jìn)入上覆水體而增加了COD<,Cr>含量，但后期上覆水體COD<,Cr>的變化均呈下降趨，因此化學(xué)藥劑的投加不會(huì)給上覆水體水質(zhì)產(chǎn)生持久、較大的影響；但相對而言，硝酸鈣的投加較Fe<'0>對上覆水體水質(zhì)的影響更大。

7、 (3)膨潤土和煤渣作為底泥原地穩(wěn)定化中的帽封材料，對底泥有機(jī)物向上覆水體釋放均有一定的隔絕阻擋作用，其中膨潤土的帽封效果優(yōu)于煤渣。膨潤土帽封后的底泥COD<,Cr>去除率在25％左右；底泥pH在反應(yīng)周期里呈下降趨勢，且變化趨勢符合厭氧條件下的底泥pH變化規(guī)律；底泥Eh呈上升趨勢，但從數(shù)值上看底泥仍處于厭氧還原狀態(tài)。而煤渣帽封后的底泥COD<,Cr>去除率約為20％；pH、Eh在反應(yīng)周期里逐漸呈上升趨勢。膨潤土或煤渣對底泥帽封后

8、，由于它們的帽封隔絕性和對有機(jī)物的吸附性，減少了底泥向上覆水體釋放的COD<,Cr>含量。 (4)化學(xué)藥劑與帽封材料組合在底泥原地穩(wěn)定化的試驗(yàn)研究中，從底泥COD<,Cr>的去除效率上比較，F(xiàn)e<'0>-煤渣帽封體系>硝酸鈣．膨潤土帽封體系>Fe<'0>-膨潤土帽封體系>硝酸鈣-煤渣帽封體系，它們底泥COD<,Cr>的去除率分別約為55％、36％、29％和26％，從中看出Fe<'0>與煤渣之間發(fā)生的微電解反應(yīng)可增強(qiáng)Fe<'0>

9、還原能力，提高它的利用率，使底泥COD<,Cr>的降解率提高；而膨潤土較強(qiáng)的隔絕帽封性和對有機(jī)物吸附性有助于硝酸鈣對微生物活性的刺激而提高了底泥COD<,Cr>的降解率。就蘇州河體系而言，F(xiàn)e<'0>與以煤渣為帽封材料的組合是底泥有機(jī)物原地穩(wěn)定化效果最佳組合。 (5)不管Fe<'0>或硝酸鈣與哪種帽封材料復(fù)合，由于帽封材料對有機(jī)物的吸附性和隔絕性，使得它們上覆水體COD<,Cr>均低于空白體系；但該值稍高于僅有帽封材料的單一體