[发明专利]底泥重金属钝化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种底泥重金属钝化剂及其制备方法，包括按重量百分比计的以下组分：石灰10％～20％，腐殖质10％～20％，天然矿物60％～80％。方法包括：将各组分粉碎，将石灰、腐殖质粉碎至100目以下，天然矿物粉碎至20～40目；将粉碎后的各组分混合，持续搅拌10分钟，充分混匀即得到底泥重金属钝化剂。该底泥重金属钝化剂通过碱性材料‑有机质‑天然矿物复配联合钝化重金属，对多种重金属复合污染钝化效果好，作用时间长。

技术领域

本发明属于环境工程中地表水体污染底泥处理处置领域，具体涉及一种适用于后期植物修复的底泥重金属钝化剂及其制备方法。

背景技术

在如今众多水体治理项目中，在“控源截污”之后，由底泥产生的内源污染成为水体污染的重要来源，必须加以控制，底泥疏浚清淤是最常用的手段。底泥作为水体污染的“源”和“汇”，富集了大量的氮、磷等营养元素，同时还含有大量的重金属等有毒有害物质。由于技术、成本等原因，受污染的底泥的处理处置非常困难，往往在进行简单处理之后进行土地填埋。土地填埋的底泥一方面占用大量土地，另一方面存在经过雨水冲刷、渗滤污染地下水、土壤的风险，而且底泥中的有益成分得不到利用，浪费资源。

研究发现，底泥中植物所需的营养成分氮、磷、钾等含量较高，且具有化学肥料所没有的有机质成分，具有腐殖质胶体，能使土壤形成团粒结构，保持养分作用，其理化性质与土壤接近.因此，底泥经过合理处置后可以施用于农田或园林绿地内，需要解决的问题主要是底泥中重金属污染问题和底泥结构问题。底泥重金属浓度过高，除了对水体和土壤等存在风险，还能影响种子发芽和植物生长。底泥颗粒组成较细，结构致密，持水性好但是透气性不足，同样能影响种子发芽和植物生长。

解决底泥重金属污染问题需要对底泥进行钝化处理。钝化技术是通过添加有机、无机或其他功能材料等，以调节和改变基质理化性质来改变重金属离子的化学形态和赋存状态，抑制其在基质中的可迁移性和生物有效性，使其以更稳定的形式存在于基质中，进而降低重金属污染风险。

最常见的是氧化钙等碱性钝化剂，其主要钝化机理是通过调节底泥的pH、改变底泥中可变负电荷，从而增强底泥对重金属离子的吸附；或者形成碳酸盐沉淀，降低有效态重金属的含量，从而降低重金属污染底泥的毒害性和生物可利用性。

腐殖酸、泥炭、农家肥等有机质同样是一种很好的钝化剂，在钝化重金属的同时，能增强基质肥力，同时还有缓冲pH的作用，有助于钝化重金属的长效稳定性。有机质的钝化机理是依靠有机大分子物质跟重金属离子形成难溶的络合物，以此降低重金属毒性和生物可利用性。

解决底泥结构组成问题，主要是靠添加沸石、麦饭石等大颗粒的物质，改善底泥颗粒结构，增加底泥基质的透气性。同时沸石、麦饭石等比表面积较大，能够吸附重金属离子，也能起到钝化重金属的作用，而且还具有缓冲pH，保肥保水，除臭的作用。

近些年，国内外有很多将石灰、有机质、天然矿物等用于重金属污染土壤的原位钝化修复，对于底泥重金属钝化的针对性研究较少。之前的研究多是针对一种重金属的污染，而底泥中的重金属可能是几种重金属复合污染，不同的钝化剂具有选择性，所以需要几种钝化剂复配来修复多种重金属的复合污染。目前，对于有机质和无机物的组合钝化底泥重金属的研究较少，但是这种组合既能钝化重金属，又能起到沃土的效果，有利于后期的土地利用，值得深入研究。

另外，重金属钝化技术只是改变了重金属在底泥中的赋存形态，降低了重金属迁移性和生物可利用性，并没有降低重金属的总量，后期，在降雨(尤其是酸雨)的影响下，还有溶出的风险。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种底泥重金属钝化剂及其制备方法，能为重金属污染底泥异位处置的安全堆存和植物修复提供保障。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种底泥重金属钝化剂，包括按重量百分比计的以下组分：