一种滩涂污染的修复方法与流程 专利技术说明

环保节能,再生,污水处理设备的制造及其应用技术1.本技术涉及环境治理技术领域，具体而言，涉及滩涂污染的修复方法。背景技术：2.近年来越来越多的近岸滩涂受到污染导致海沙颜色变黑发臭、沙质趋向板结硬化、海滩质量退化，一方面来自于人员活动密集带来的干扰，另一方面是由于上游来水中夹带的污染物在入海口处被沉积。常用的修复手段主要是换沙法，即将无污染的海沙运至污染区域进行混合，将污染指标进行稀释。但该种方式难以做到彻底消除沉积深层的污染区域，且需要动用大型设备，施工不便。技术实现要素：3.本技术的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本技术的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。4.为了解决以上背景技术部分提到的技术问题，本技术的一些实施例提供了滩涂污染的修复方法，包括以下步骤：5.1)确定修复范围：对受污染的滩涂区域进行随机取样检测，以确定修复范围，取样深度为沙层下20cm；6.2)边缘拦设：在受污染滩涂靠近海面方向最边缘处设置拦截网；7.3)填料布置：将接种了微生物复合菌剂a的填料，埋入受污染滩涂下层20cm处；8.4)设备作业：辅助投放微生物复合菌剂b至受污染的滩涂表面，采用翻耕设备帮助微生物复合菌剂b与受污染滩涂充分混合，翻耕深度≤15cm；9.5)填料打捞：将拦截网拦截的填料打捞回收，重新接种微生物复合菌剂a后重新埋入滩涂；10.6)污染指标检测：定期对滩涂进行环境污染监测，各项指标达标即完成修复。11.步骤3)中的填料的埋设方式为：将填料均匀地投放在受污染滩涂的表面，投放密度为15个/平方米，之后通过人工或机械手段对填料进行翻拌；步骤4)中的作业条件为海水水位≤10cm，微生物复合菌剂b的投放浓度为100g/m2。12.步骤3)中的填料接种微生物复合菌剂a的方法如下：将准备好的填料添加进盛放微生物复合菌剂a溶剂的密闭容器中，温度25℃，避光条件下自然存放72-144h以上。13.所述微生物复合菌剂a包括以下菌种：解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、丁酸梭菌、寻常脱硫弧菌、香茅醇假单胞菌、产琥珀酸沃廉菌、沼泽红假单胞菌。14.微生物复合菌剂a溶剂的制备方法如下：将解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、丁酸梭菌、寻常脱硫弧菌、香茅醇假单胞菌、产琥珀酸沃廉菌、沼泽红假单胞菌的发酵液以1:1:2:1:1:1:1:2的比例复合培养得到微生物复合菌液。15.步骤4)中的微生物复合菌剂b制备方法如下：将亚硝化单胞菌属、硝酸菌属、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌的发酵液以2:3:1:1：3的比例复合培养得到微生物复合菌液。16.所述发酵液的制备方法如下：用无菌生理盐水洗涤保存斜面，至无菌三角瓶中摇匀即成菌悬液；接种斜面培养物放入种子瓶，30℃，200r/min培养24h得到种子液；取20％的种子液接种到发酵瓶中扩大培养44h得到发酵液。17.步骤2)中的拦截网高度设为3cm，拦截网上设置浮水性材料；修复边缘位置上设有受力柱，拦截网固定在该受力柱上，受力柱的设置数量与修复范围为正比，比例为200m/根。18.本技术的有益效果在于：提供了一种无需换砂和动用大型设备的滩涂污染的修复方法。附图说明19.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，使得本技术的其它特征、目的和优点变得更明显。本技术的示意性实施例附图及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。20.另外，贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。21.图1为本技术的方法示意图。具体实施方式22.下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。23.另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。24.需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。25.需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。26.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。27.一种滩涂污染的修复方法，如图1所示，包括以下步骤：28.1)确定修复范围：对受污染的滩涂区域进行随机取样检测，以确定修复范围，取样深度为沙层下20cm；检测指标为沙层中有机质含量及总氮的含量，检测标准参考hj761-2015固体废弃物有机质的测定及hj717-2014全氮的测定方法；29.2)边缘拦设：在受污染滩涂靠近海面方向最边缘处设置拦截网，拦截网材质选用渔网同种材质(聚乙烯及尼龙)，具有抗海水腐蚀性，拦截网高度设为3cm，拦截网上设置浮水性材料(高密度发泡材料)；修复边缘位置上设有受力柱，拦截网固定在该受力柱上，受力柱的设置数量与修复范围为正比，比例为200m/根，帮助拦截网在海面上可以长时间漂浮，避免损坏及变形；30.3)填料布置：将接种了微生物复合菌剂a的填料，均匀地投放在受污染滩涂的表面，投放密度为15个/平方米，之后通过人工或机械手段对填料进行翻拌以将填料埋入受污染滩涂下层20cm处；31.4)设备作业：辅助投放微生物复合菌剂b至受污染的滩涂表面，采用翻耕设备帮助微生物复合菌剂b与受污染滩涂充分混合，翻耕深度≤15cm，既保证微生物复合菌剂b与受污染滩涂充分混合，又可以防治20cm下的填料被作业设备带出；作业条件为海水水位≤10cm，微生物复合菌剂b的投放浓度为100g/m2；32.5)填料打捞：将拦截网拦截的填料打捞回收，重新接种微生物复合菌剂a后重新埋入滩涂；33.6)污染指标检测：定期对滩涂进行环境污染监测，各项指标未达标则继续重复步骤4)和步骤5)，直至各项指标达到标注，即完成修复。34.优势说明：35.1、对环境影响小：采用微生物手段进行修复，本文叙述中采用的微生物菌种皆属于无毒无害类别，不会造成其他危害，特别适用于城市周边的滩涂修复；36.2、修复面广：在进行滩涂治理过程中，不可避免的将一部分微生物菌剂稀释在海水中，一般情况下海水中的总氮及氨氮含量也会由于微生物的作用得到控制，滩涂及海水共同恢复指标平衡；37.3、工作操作简单：本文叙述的工艺极少的动用机械设备，且不动用大型设备，产生的噪声小，对环境影响较低，适用于城市内的滩涂区域；且主要施工过程集中在水位线较低的时间，施工便捷性及安全性都可以得到保证；38.4、经济性高：对于传统的微生物复合菌剂修复技术，将硝化反应与反硝化反应在同一位置内分隔开，并对每种反应的环境提供了支持，保证反应可以顺利进行；利用反硝化菌繁殖快的特点，采用特种填料模式减少了反硝化作用的菌剂用量，且整套工艺中涉及到的材料多可以回收利用，最大程度降低了材料的损耗。39.5、实际作业过程无法保证特种填料全部在滩涂20cm下层，少部分填料会由于滩涂环境扰动被带出，经海水涨退潮后冲至岸边或深海区域，由于填料具有浮水性，被海水带出会漂浮在海面上，污染区域边缘设置了拦截网，统一将被冲击至此的填料打捞，重新接种微生物复合菌剂a，可重新利用，不会造成环境污染。40.6、由于海水涨退潮的问题，受污染滩涂上方周期性覆水，在进行填料布集工序及设备作业工序时，基本选取水位低于10cm以内方可进行作业；第一保证前置工序顺利进行(特种填料顺利埋入滩涂下层)，第二也能确保微生物菌剂b投放时不受海水稀释，顺利接触受污染滩涂。41.步骤3)中的填料采用悬浮填料制成，外裹pe球壳，内包pp宽扁丝带，整体使用过程中暴露在海水中的填料可以漂浮在海面上，方便打捞回收。填料接种微生物复合菌剂a的方法如下：将准备好的填料添加进盛放微生物复合菌剂a溶剂的密闭容器中，温度25℃，避光条件下自然存放72-144h以上。42.所述微生物复合菌剂a包括以下菌种：解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、丁酸梭菌、寻常脱硫弧菌、香茅醇假单胞菌、产琥珀酸沃廉菌、沼泽红假单胞菌。可以在缺氧、好氧交替条件下通过异养硝化和反硝化等反应将含氮有机物经氨化、硝化和反硝化，最终异化成气态氮，达到将含氮有机物去除的效果。除此以外，菌剂还有一定的聚磷、氧化硫化物的作用，可适应盐度为4％以内的海水环境。43.微生物复合菌剂a溶剂的制备方法如下：将解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、丁酸梭菌、寻常脱硫弧菌、香茅醇假单胞菌、产琥珀酸沃廉菌、沼泽红假单胞菌的发酵液以1:1:2:1:1:1:1:2的比例复合培养得到微生物复合菌液。44.步骤4)中的微生物复合菌剂b制备方法如下：将亚硝化单胞菌属、硝酸菌属、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌的发酵液以2:3:1:1：3的比例复合培养得到微生物复合菌液。45.上述的步骤3)中和步骤4)中的各个菌种的发酵液的制备方法相同，具体如下：用无菌生理盐水洗涤保存斜面，至无菌三角瓶中摇匀即成菌悬液；接种斜面培养物放入种子瓶，30℃，200r/min培养24h得到种子液；取20％的种子液接种到发酵瓶中扩大培养44h得到发酵液。46.考虑滩涂中的污染大部分为有机污染及氨氮污染，投放的微生物复合菌剂b中含有大量的沼泽红假单胞菌和硝化菌，可以在好氧的条件下进行光合反应和硝化反应，初步分解大分子有机质，将无机氮转变为亚硝酸盐和硝酸盐，此时特种填料中的微生物由于环境原因处于休眠状态；待水位高于10cm时，滩涂下层填料中的微生物处于厌氧及缺氧状态，大量微生物可以在短时间内进行世代繁殖(芽孢杆菌繁殖时间20min、反硝化菌繁殖时间1-4h)，并通过反硝化反应降低滩涂中的有机质含量并还原硝酸盐，最终降低滩涂内的污染.47.海水涨退潮形成的潮间带可以分为上、中、下三个区域。假设海水均匀涨退，则一天内上、中、下三区被海水淹没的时间分别为4小时、12小时和20小时。可以认为潮间带上、中、下三区明显处于好氧、间歇性好氧缺氧、缺氧三种不同的环境中。下区填料微生物处于缺氧状态，复合菌剂中的兼性菌和厌氧菌(如沙塔霍莫梭菌、丁酸梭菌、芽孢杆菌等)能在短时间内进行世代繁殖，进行有机质氨化、长链脂肪酸水解和酸化，以及利用上、中区随退潮带入的代谢产物硝酸盐进行反硝化反应。上区填料微生物处于好氧状态，复合菌剂中的亚硝化菌和硝化菌(如亚硝化单胞菌属nitrosomonas、硝化杆菌属nitrobacter等)利用下区填料微生物代谢产物氨氮进行硝化反应，反应产物硝酸盐则随退潮带入中区和下区。中区填料中的微生物则处于间歇性好氧缺氧状态，在填料生物膜内受氧的扩散(传递)限制，存在溶解氧梯度，从而形成有利于实现同步硝化反硝化的微环境，进而提高了微生物降解的效率.48.步骤6)中的检测标准：(目前国家对于近岸区域的滩涂的用地规划属于未利用地，滩涂受污染后暂无明确指标进行评价)一般来说，土壤中有机质含量超过5％后即为有机质土，而对于滩涂这种以砂质作为主要成分的区域来说，有机质的含量不能超过1％，超过这个限值后区域砂质会呈现黑灰色，散发臭味；而0.5％以内的有机质含量是滩涂区域良好生态环境的基础；根据实际经验，滩涂区域内的有机质含量超过1％时即为轻度污染；超过5％时即为一般污染；超过10％时即为严重污染，会与海滩内其他元素形成难以降解的络合物，引发更大的污染；有机质含量在0.5％-1％时有引发污染的可能性，含量为0.1-0.5％时说明滩涂区域生态环境完整，低于0.1％时滩涂区域生态系统良好。49.实验室案例介绍：50.污染沙选取某地(威海、舟山)的海沙，并掺配大量的有机污染土，整体污染沙有机质含量为35g/kg，海水通过现场配置成盐度为3.5％浓度水体，试验环境在实验室环境下进行。试验分为三组，每组取35kg污染土均匀放置在玻璃容器内(灰黑色)，土壤高度控制在22cm；试验在市内进行，温度为室温，光照为正常光照条件；51.1组：将提前浸泡在微生物复合菌剂a中的特制填料15个均匀埋放在污染土下层20cm处；第一次使用工具将微生物复合菌剂b(使用浓度100g/m2)均匀的投放在污染土表层后人工进行搅拌，搅拌扰动土壤深度设置为15cm；使用小功率泵a将提前配置好的海水样本缓慢的注入盛放污染沙的容器内，时间控制在4h后使用小功率水泵b将容器内的水缓慢抽出，3.5h后试验容器内水位降低至污染沙上层2cm，进行补充微生物复合菌剂b与搅拌状态，一共循环共进行7天；52.2组：不进行埋放填料，仅使用工具将微生物复合菌剂b(投放浓度100g/m2)均匀的投放在污染土表层后人工进行搅拌，搅拌扰动土壤深度设置为15cm；重复注水与抽水的步骤，持续7天，其余条件与1组保持相同；53.3组：仅将提前浸泡在微生物复合菌剂a中的特制填料15个均匀埋放在污染土下层20cm处；不在进行投放微生物复合菌剂b，重复注水与抽水的步骤，持续7天，其余条件与1组、2组保持相同；54.每天对污染沙进行取样并检测其有机质含量，变化如下：[0055][0056]根据结果分析，1组有机质含量削减程度最大，从第三天开始污染沙中的有机质含量迅速降低，至第7天后污染沙浓度降低了65％。且颜色从最开始的灰褐色变成深黄色；2组与3组随有机质含量有所下降，但整体下降趋势不大，且颜色并未改变，相比较2组与3组的试验，1组有明显效果。[0057]以上描述仅为本公开的一些较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。









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