覆盖单层改性挂膜沸石原位持续修复重度污染底泥的方法.pdf

1、10申请公布号CN104129894A43申请公布日20141105CN104129894A21申请号201410312760622申请日20140702C02F11/0220060171申请人西安建筑科技大学地址710055陕西省西安市雁塔路13号72发明人徐金兰黄廷林崔祎炜张晶74专利代理机构西安恒泰知识产权代理事务所61216代理人李婷54发明名称覆盖单层改性挂膜沸石原位持续修复重度污染底泥的方法57摘要本发明提供了一种覆盖单层改性挂膜沸石原位持续修复重度污染底泥的方法，将天然沸石放入容器中，加入NA离子溶液，体系温度为28，调节体系PH值为9，以120R/MIN的转速在恒温水浴摇床上进

2、行改性，连续反应24H，得到改性沸石；对改性后的沸石在密闭条件下，采用先接种硝化细菌进行挂膜、再接种反硝化细菌进行挂膜的分步挂膜方法，得到改性挂膜沸石。将改性挂膜沸石单层均匀铺在底泥上，覆盖密度为2KG/M23KG/M2，对重度污染底泥中的污染物进行持续修复。本发明的方法修复重度污染底泥的持续性强，沸石能够原位再生；采用单层铺设，使得改性挂膜沸石与水中的溶解氧能够充分接触，提高修复效果；对于低氧环境适应性好。51INTCL权利要求书1页说明书10页附图14页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书10页附图14页10申请公布号CN104129894ACN104129

3、894A1/1页21一种覆盖单层改性挂膜沸石原位持续修复重度污染底泥的方法，其特征在于该方法按照以下步骤进行步骤一，对天然沸石进行改性，具体的改性方法按照以下步骤进行步骤11，将天然沸石放入容器中，加入阳离子溶液，体系温度为28，调节体系PH值为9，以120R/MIN的转速在恒温水浴摇床上进行改性，连续反应24H；其中，每10G天然沸石对应200ML浓度为10MOL/L的阳离子溶液；步骤12，倒掉上清液，用去离子水冲洗改性沸石干净后，置于烘箱内烘干，得到改性沸石；步骤二，对步骤一改性后的沸石进行挂膜活化，具体的活化方法按照以下步骤进行硝化细菌为假单胞菌SY1PSEUDOMONASSPSY1，保

4、藏编号CCTCCNOM209181；反硝化细菌为假单胞菌HY1PSEUDOMONASSPHY1，保藏编号CCTCCNOM209180；步骤21将上述硝化细菌和反硝化细菌分别接种于硝化细菌液体培养基和反硝化细菌液体培养基中，在2530、120RPM恒温条件下振荡培育23D，分别得到富集硝化细菌和反硝化细菌菌液；步骤22将原水在压力蒸汽消毒器中进行灭菌，灭菌条件为温度120126，压力010014MPA，时间30MIN，然后将步骤21得到的富集硝化细菌菌液和反硝化菌液分别与原水按照体积比为19投加至原水中，在2530、120RPM条件下水浴恒温振荡23D，分别得到沸石挂膜使用的硝化细菌挂膜菌液和反

5、硝化细菌挂膜菌液；步骤23首先将步骤22得到的硝化细菌挂膜菌液倒入盛有步骤12得到的改性沸石的容器中，按照每克沸石投加20ML40ML的比例投加，在2040、密闭条件下进行挂膜，2D3D后再将22步骤得到的反硝化细菌挂膜菌液按照每克沸石投加20ML40ML的比例投加，在2040、密闭条件下进行挂膜，3D4D后，采用连续水流冲掉填料表面的吸附的细菌，得到改性挂膜沸石；步骤三，采用步骤二改性后的沸石原位持续修复底泥中的污染物，具体的修复方法按照以下步骤进行将改性挂膜沸石单层均匀铺在底泥上，覆盖密度为2KG/M23KG/M2，对底泥中的污染物进行持续修复。2如权利要求1所述的采用改性挂膜沸石原位持续

6、修复底泥污染物的方法，其特征在于所述的阳离子溶液为NA离子溶液。3如权利要求2所述的采用改性挂膜沸石原位持续修复底泥污染物的方法，其特征在于所述的NA离子溶液采用NACL配制。权利要求书CN104129894A1/10页3覆盖单层改性挂膜沸石原位持续修复重度污染底泥的方法技术领域0001本发明属于环境工程领域，涉及原位修复污染物，具体涉及一种覆盖单层沸石原位持续修复重度污染底泥的方法。背景技术0002抑制污染底泥向水体释放氮、磷污染物是控制水体富营养化的有效措施，现有的自然消减法对重度污染底泥效果甚微，而底泥疏浚存在工程量大、二次污染、破坏水体生态环境等弊端。覆盖法是目前研究的热点，有传统厚的

7、物理掩蔽，发展为薄的活性层覆盖。薄层活性覆盖存在的问题将沸石覆盖到重度污染底泥时，氨氮释放强度远远大于天然沸石的吸附能力，提高沸石吸附氨氮的能力至关重要；其次，对于重度污染底泥沸石饱和失效快，持续时间短，延长修复时间有待进一步研究；值得一提的是底泥重度污染时，水体溶解氧浓度较低，现有技术中公开了一种污染底泥的多层覆盖修复方法，该方法尽管采用了挂膜沸石，但是由于上层铺有细沙，会限制氧气的传递过程，阻碍了氨氮转化为硝氮的硝化作用，沸石不能原位再生，沸石寿命较短，无法实现低氧环境的重度污染底泥原位持续修复。可见，开发重度污染底泥持续修复方法具有重要的意义。发明内容0003针对现有技术中存在的不足，本

8、发明的目的在于，提供一种适应低氧环境覆盖单层沸石原位持续修复重度污染底泥的方法，采用阳离子改性沸石提高沸石吸附氨氮的能力，接种细菌分步培养挂膜活化沸石，共同作用提高沸石原位再生率，突破现有低氧环境沸石原位再生率低的技术瓶颈，进一步用于提高重度污染底泥的原位持续修复效果，控制水体富营养化。0004为了实现上述任务，本发明采用如下技术方案予以实现0005一种覆盖单层沸石原位持续修复重度污染底泥污的方法，该方法按照以下步骤进行0006步骤一，对天然沸石进行改性，具体的改性方法按照以下步骤进行0007步骤11，将天然沸石放入容器中，加入NA离子溶液，体系温度为28，调节体系PH值为9，以120R/MI

9、N的转速在恒温水浴摇床上进行改性，连续反应24H；0008其中，每10G天然沸石对应200ML浓度为10MOL/L的NA离子溶液；0009步骤12，倒掉上清液，用去离子水冲洗改性沸石干净后，置于烘箱内烘干，得到改性沸石；0010步骤二，对步骤一改性后的沸石进行分步挂膜活化，具体的挂膜方法按照以下步骤进行0011硝化细菌为假单胞菌SY1PSEUDOMONASSPSY1，保藏编号CCTCCNOM209181；反硝化细菌为假单胞菌HY1PSEUDOMONASSPHY1，保藏编号CCTCCNOM209180；0012步骤21将上述硝化细菌和反硝化细菌分别接种于硝化细菌液体培养基和反硝说明书CN1041

10、29894A2/10页4化细菌液体培养基中，在2530、120RPM恒温条件下振荡培育23D，分别得到富集硝化细菌和反硝化细菌菌液；0013步骤22将原水在压力蒸汽消毒器中进行灭菌，灭菌条件为温度120126，压力010014MPA，时间30MIN，然后将步骤21得到的富集硝化细菌菌液和反硝化菌液分别与原水按照体积比为19投加至原水中，在2530、120RPM条件下水浴恒温振荡23D，原水变浑浊后，分别得到沸石挂膜使用的硝化细菌挂膜菌液和反硝化细菌挂膜菌液；0014步骤23首先将步骤22得到的硝化细菌挂膜菌液倒入盛有步骤12得到的改性沸石的容器中，按照每克沸石投加20ML40ML的比例投加，在

11、2040、密闭条件下进行挂膜，此时水中有一定的溶解氧，有利于硝化细菌的生长，2D3D后水中溶解氧消耗殆尽，再将22步骤得到的反硝化细菌挂膜菌液按照每克沸石投加20ML40ML的比例投加，此时水中呈现厌氧状态，有利于反硝化细菌生长，在2040、密闭条件下进行挂膜，3D4D后，采用连续水流冲掉填料表面的吸附的细菌，得到改性挂膜沸石。0015步骤三，采用步骤二改性后的沸石原位持续修复底泥中的污染物，具体的修复方法按照以下步骤进行0016将改性挂膜沸石单层均匀铺在底泥上，覆盖密度为2KG/M23KG/M2，对重度污染底泥进行持续修复。0017本发明还具有如下技术特征0018所述的NA离子溶液采用NAC

12、L配制。0019本发明与现有技术相比，有益的技术效果是0020本发明的方法采用NA改性和分步挂膜的沸石来修复受污染的底泥，持续性强，能够原位再生；本发明的方法采用密闭挂膜和细菌分步加入的生物挂膜方式，使得改性沸石的原委持续修复效果增强，用于持续修复重度污染的底泥；采用单层铺设，不仅施工简单，而且使得改性挂膜沸石与水中的溶解氧能够充分接触，提高修复效果，；本发明的方法在低溶解氧浓度情况下DO3505MG/L仅修复12天即可达到72的总氮去除率，对于低氧环境适应性好。此外，结果表明改性挂膜沸石对氨氮的去除率最高，第一轮可达96，第二轮可达85，75氨氮被转化为氮气去除，沸石的原位再生率高达89，表

13、明可以连续去除底泥释放的氨氮，实现持续修复底泥。而未改性的天然沸石，第二轮试验中氨氮的去除率从第一轮的70、92大幅度下降为58和79，沸石的原位再生率较低，持续修复底泥的能力较改性沸石差，表明改性加挂膜的方法提高了沸石原位再生能力，是一种持续消减底泥氨氮的原位修复方法。附图说明0021图1是实施例1不同沸石修复底泥的上覆水体中总氮质量变化曲线。0022图2是实施例1不同沸石修复底泥的上覆水体中氨氮质量变化曲线。0023图3是实施例1不同沸石修复底泥的上覆水体中硝氮质量变化曲线。0024图4是实施例1不同沸石修复底泥的上覆水体中亚硝氮质量变化曲线。0025图5是实施例2不同覆盖密度修复底泥的上

14、覆水体中总氮质量变化曲线。0026图6是实施例2不同覆盖密度修复底泥的上覆水体中氨氮质量变化曲线。说明书CN104129894A3/10页50027图7是实施例2不同覆盖密度修复底泥的上覆水体中硝氮质量变化曲线。0028图8是实施例2不同覆盖密度修复底泥的上覆水体中亚硝氮质量变化曲线。0029图9是实施例3溶解氧为35MG/L的上覆水体中氨氮质量变化曲线。0030图10是实施例3溶解氧为55MG/L的上覆水体中氨氮质量变化曲线。0031图11是实施例3溶解氧为85MG/L的上覆水体中氨氮质量变化曲线。0032图12是实施例4更换底泥前后上覆水体中氨氮变化曲线。0033图13是实施例4更换底泥前

15、后上覆水体中亚硝氮变化曲线。0034图14是实施例4更换底泥前后上覆水体中硝氮变化曲线。0035图15、16是实施例5沸石改性温度对原位再生的影响。0036图17是实施例6挂膜温度对天然沸石原位再生的影响。0037图18是实施例6挂膜温度对改性沸石原位再生的影响。0038图19是实施例7不同挂膜方式的总氮浓度变化。0039图20是实施例7不同挂膜方式的氨氮浓度变化。0040图21是实施例7不同挂膜方式的硝氮浓度变化。0041图22是实施例7不同挂膜方式的亚硝氮浓度变化。0042图23是实施例8多层覆盖和覆盖单层修复效果比较0043以下结合附图和实施例对本发明的具体内容作进一步详细地说明。具体实

16、施方式0044本发明涉及筛选的高效菌种为从黑河水库底泥中筛选得到硝化细菌SY1假单胞菌SY1和反硝化细菌HY1假单胞菌HY1，该两菌种于2009年8月24日保藏于中国典型培养物保藏中心，简称CCTCC，并登记入册，该生物菌种于2009年8月24日起保存30年。其中硝化细菌假单胞菌SY1PSEUDOMONASSPSY1，保藏号为CCTCCNOM209181；反硝化细菌假单胞菌HY1PSEUDOMONASSPHY1保藏号为CCTCCNOM209180。0045其中硝化细菌SY1和反硝化细菌HY1菌株均属于假单胞菌属，其各自具有如下特征0046表菌落形态特征和菌体形态特征00470048表主要生理、

17、生化特征0049说明书CN104129894A4/10页60050注表示支持，表示生长或反应为阳性0051硝化细菌培养基乙酸钠03G/L，K2HPO4002G/L，MGCL2005G/L，NH4CL01G/L微量元素液2ML/L,活化培养时间3D。0052反硝化细菌培养基乙酸钠03G/L，K2HPO4002G/L，MGCL2005G/L，NANO3006G/L，微量元素液2ML/L，活化培养时间3D。0053微量元素液配制EDTA50G，ZNSO422G，CACL255G，MNCL24H2O506G，FESO47H2O50G，钼酸铵11G，CUSO45H2O157G，COCL26H2O161G

18、，加入到1000ML去离子水中，再用1MOLL1HCL和1MOLL1NAOH调节PH7。0054缓冲溶液的配制1086GK2HPO4和1397GKH2PO4定容到500ML容量瓶，加入灭菌水进行定容。0055菌种培养液分别称取CH3COONA161G/L、MGC12010G/L、CACL2010G/L、NA2HPO4020G/L、NANO3020G/L溶于1000ML配成CN61的培养液。0056遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。0057天然沸石F1其物理特性如下粒径为1020M

19、M；密度为23103KG/M3；堆积密度为90102KG/M3；莫氏硬度为34；颜色为赤红色，购自河南巩义市夹津口海宇填料厂。0058天然沸石F2其物理特性如下粒径为1020MM；密度为224103KG/M3；堆积密度为101102KG/M3；莫氏硬度为34；比表面积为4231M2/G，颜色为灰色，购自河南巩义市夹津口海宇填料厂。0059天然沸石F3其物理特性如下粒径为2030MM；密度为24103KG/M3；堆积密度为131102KG/M3；莫氏硬度为34；比表面积为3431M2/G，颜色为粉红色，购自河南巩义市夹津口海宇填料厂。0060本发明采用了上述三种天然沸石作为实验天然沸石，以下实施

20、例全都以天然沸石F1作为实验天然沸石。0061实施例1不同沸石对底泥修复的影响0062本实施例给出一种采用改性挂膜沸石原位持续修复底泥污染物的方法，该方法按照以下步骤进行0063步骤一，对天然沸石进行改性，具体的改性方法按照以下步骤进行0064步骤11，将天然沸石放入容器中，加入NA离子溶液NACL配制，体系温度为28，调节体系PH值为9，以120R/MIN的转速在恒温水浴摇床上进行改性，连续反应24H；0065其中，每10G天然沸石对应200ML浓度为10MOL/L的NA离子溶液；0066步骤12，倒掉上清液，用去离子水冲洗改性沸石干净后，置于烘箱内烘干，得到改说明书CN104129894A

21、5/10页7性沸石；0067步骤二，对步骤一改性后的沸石进行挂膜活化，具体的活化方法按照以下步骤进行0068硝化细菌为假单胞菌SY1PSEUDOMONASSPSY1，保藏编号CCTCCNOM209181；反硝化细菌为假单胞菌HY1PSEUDOMONASSPHY1，保藏编号CCTCCNOM209180；0069步骤21将上述硝化细菌和反硝化细菌分别接种于硝化细菌液体培养基和反硝化细菌液体培养基中，在2530、120RPM恒温条件下振荡培育23D，分别得到富集硝化细菌和反硝化细菌菌液；0070步骤22将原水在压力蒸汽消毒器中进行灭菌，灭菌条件为温度120126，压力010014MPA，时间30MI

22、N，然后将步骤21得到的富集硝化细菌菌液和反硝化菌液分别与原水按照体积比为19投加至原水中，在2530、120RPM条件下水浴恒温振荡23D，原水变浑浊后，分别得到沸石挂膜使用的硝化细菌挂膜菌液和反硝化细菌挂膜菌液；0071步骤23首先将步骤22得到的硝化细菌挂膜菌液倒入盛有步骤12得到的改性沸石的容器中，按照每克沸石投加20ML40ML的比例投加，在2040、密闭条件下进行挂膜，此时水中有一定的溶解氧，有利于硝化细菌的生长，2D3D后水中溶解氧消耗殆尽，再将22步骤得到的反硝化细菌挂膜菌液按照每克沸石投加20ML40ML的比例投加，此时水中呈现厌氧状态，有利于反硝化细菌生长，在2040、密闭

23、条件下进行挂膜，3D4D后，采用连续水流冲掉填料表面的吸附的细菌，得到改性挂膜沸石。0072步骤三，采用步骤二改性后的沸石原位持续修复底泥中的污染物，具体的修复方法按照以下步骤进行0073将改性挂膜沸石单层均匀铺在底泥上，覆盖密度为209KG/M2，对底泥中的污染物进行持续修复，扬州古运河底泥，底泥上方的源水TN浓度总氮浓度为35MG/L。0074对比例1底泥0075本对比例采用扬州古运河底泥，底泥上方的源水TN浓度为35MG/L作为空白对照试验。0076对比例2天然沸石修复底泥0077对比例2的其他条件均与实施例1相同，区别仅仅在于沸石既没有采用阳离子改性，也没有采用实施例1的分步挂膜活化。

24、0078对比例3改性沸石修复底泥0079对比例3的其他条件均与实施例1相同，区别仅仅在于沸石仅仅采用NA离子溶液改性，没有采用实施例1的分步挂膜活化。0080实施例1、对比例1至3的测试结果图1为加入沸石后总氮浓度随时间的变化曲线，从图可知，加入沸石后的总氮浓度都有所下降。改性挂膜沸石上覆水体残留总氮浓度要远小于其它两组，改性挂膜沸石对总氮的消减率最高可达845见表1，总氮的消减率最高，而未改性沸石对总氮的消减率最高可达629见表1，证明改性提高了沸石消减总氮的能力。这可能由于改性增大了沸石的吸附位数量，加快了生物繁殖过程。0081图2、图3和图4是铵吸附沸石原位再生时上覆水体中氨氮质量浓度、

25、硝氮质量浓度以及亚硝氮质量浓度变化曲线。从图可以看出，最初10D，由于底泥不断向上覆水体释放说明书CN104129894A6/10页8氨氮，水中氨氮浓度由最初的402MG/L上升到689MG/L。10D至第16D，氨氮浓度开始下降，同时亚硝氮浓度和硝氮浓度迅速上升，表明沸石原位再生。改性挂膜沸石、改性沸石和天然沸石对氨氮的去除率分别为871、542和50，表明改性加活化的方法加速了氨氮的去除，相应的硝氮和亚硝氮的去除率也较高。0082表1改性挂膜沸石的修复效果00830084实施例2不同覆盖密度的影响0085本实施例与实施例1其他步骤相同，区别仅仅在于步骤三中，将改性挂膜沸石单层均匀铺在底泥上

26、，覆盖密度为314KG/M2，对底泥中的污染物进行持续修复。0086对比例40087本实施例与实施例2其他步骤相同，区别仅仅在于步骤三中，将改性挂膜沸石单层均匀铺在底泥上，覆盖密度为105KG/M2，对底泥中的污染物进行持续修复。0088实施例1、实施例2、对比例1和对比例4的测试结果图5是不同沸石覆盖密度条件下上覆水体的总氮浓度的变化图，从图中可以看出，覆盖密度越大，总氮的去除率越高。覆盖改性挂膜沸石时，密度为105KG/M2、209KG/M2、314KG/M2总氮的消减率分别是6148、8252、8763见表2。从以上数据可以看出，增大沸石覆盖密度可以提高总氮的消减率，最优的覆盖密度应大于

27、209KG/M2，出于成本考虑，优选23KG/M2。0089从图6、图7、图8是不同沸石覆盖密度条件下上覆水体中的氨氮、亚硝氮、硝氮浓度曲线。可以看出，前12天，三种覆盖密度条件下改性挂膜沸石105KG/M2、209KG/M2、314KG/M2氨氮浓度都呈下降趋势，而且覆盖密度愈大，下降越快，最终氨氮去除率分别为55、75和95。0090表2覆盖密度对改性挂膜沸石持续修复污染底泥的影响00910092实施例3改性挂膜沸石对氧浓度的适应性0093试验设计实施例3中的试验主要考虑的是溶解氧对改性挂膜沸石持续修复的影响。采用天然沸石对比例2、改性沸石对比例3、改性挂膜沸石实施例1。将三种沸石均匀铺在

28、底泥上，覆盖密度为314KG/M2，缓慢加入源水总氮浓度为35MG/L，共9个反应器，其中1、2、3反应器的溶解氧浓度控制为35MG/L，4、5、6反应器的溶解氧浓说明书CN104129894A7/10页9度控制为55MG/L，7、8、9反应器的溶解氧浓度控制为85MG/L。0094性能测试结果图9、图10、图11是溶解氧DO为35MG/L、55MG/L、85MG/L的条件下，上覆水体氨氮浓度变化曲线，从图9可以看出，DO3505MG/L时，覆盖改性挂膜沸石12D后，总氮残留浓度达到最小值为112MG/L，12D后总氮去除率为72，远高于改性沸石30和未改性沸石28见表3。可见，改性加挂膜活化

29、的方法明显提高了消减总氮的能力。0095从图10可以看出，DO5505MG/L时，覆盖改性挂膜沸石后，12D总氮残留浓度达到最小值056MG/L，总氮去除率高达86；而覆盖改性沸石和天然沸石的体系，总氮残留浓度较高，分别为18MG/L和23MG/L,总氮去除率仅为55和43见表3。0096从图11可以看出，DO8505MG/L时，覆盖改性挂膜沸石12D后，上覆水体的氨氮浓度消减到最小值042MG/L，速度大于其他两种沸石的修复效果15MG/L和18MG/L,总氮的去除率高达90，远高于改性沸石63和未改性沸石55见表3，进一步说明改性增大吸附位的数量，大幅度提高了去除总氮的能力。0097综上所

30、述，从图9至图11以及表3中可以看出，随着溶解氧浓度的降低，12D总氮去除率虽然都有降低，但是改性挂膜沸石降低幅度最小，在低溶解氧浓度情况下还有12天72的总氮去除率，对于低氧环境适应性好。0098表3溶解氧浓度对改性挂膜沸石持续修复污染底泥的影响00990100对比例5天然挂膜沸石修复底泥0101对比例5的其他条件均与实施例2相同，区别仅仅在于沸石仅仅采用菌种挂膜，没有采用实施例1的NA离子溶液改性。0102实施例4改性挂膜沸石对底泥修复的原位再生持续性0103试验设计本实验共两轮，共分有五个反应器，分别为1空白对照对比例1、2天然沸石对比例2、3改性沸石对比例3、4天然挂膜沸石对比例5、5

31、改性挂膜沸石实施例1。0104上述沸石按照如下方式对底泥进行修复0105第一轮将沸石均匀铺在底泥上，覆盖密度为209KG/M2，缓慢加入源水氨氮浓度约为3MG/L，溶解氧变化范围为3MG/L8MG/L，PH值的变化范围在741770，试验温度为2030。0106第二轮将瓶中上覆水体全部吸出，换掉释放完全的底泥，将沸石分离出来备用。在瓶中再次加入新鲜底泥，将沸石均匀铺在底泥上，缓慢加入源水氨氮浓度约为3MG/L，考察沸石持续修复底泥的效果。0107试验结果图12是不同沸石覆盖底泥持续修复的氨氮的浓度变化图。从图12和表4的数据可以看出，改性挂膜沸石对氨氮的去除率最高，第一轮可达96，第二轮可达说

32、明书CN104129894A8/10页1085，沸石的原位再生率高达89，表明可以连续去除底泥释放的氨氮，实现持续修复底泥。而未改性的天然沸石和天然挂膜沸石，第二轮试验中氨氮的去除率从第一轮的70、92大幅度下降为58和79，沸石的原位再生率较低，持续修复底泥的能力较改性沸石差，表明改性加挂膜的方法提高了沸石持续消减底泥氨氮的能力。0108图13是不同沸石覆盖底泥持续修复的亚硝氮的浓度变化图。从图13和表4的数据可以看出，改性挂膜沸石和天然挂膜沸石体系中两轮试验的亚硝氮残留浓度都最低，去除率高达97以上，没有出现积累，说明氨氮在生物的作用下进一步转化为氮气。0109图14是不同沸石覆盖底泥持续

33、修复的硝氮的浓度变化图。从图14和表4的数据可以看出，改性挂膜沸石体系中硝氮的去除率最高分别为75和87，表明75和87的氨氮转化为氮气去除，可以实现持续修复。0110表4改性挂膜沸石持续修复底泥结果01110112实施例5改性温度对改性挂膜沸石的影响0113试验设计分别称取天然沸石A、改性沸石B、改性挂膜沸石C、天然挂膜沸石D10G于200ML的锥形瓶中，第一组改性沸石温度为30，第二组改性沸石温度为50。分别量取质量浓度为0MG/L、50MG/L、100MG/L、150MG/L、200MG/L的氯化铵溶液200ML于称好沸石的锥形瓶中，静置20天待吸附稳定后，测定上覆水中NA释放量和NH4

34、N的残余量。0114所述的天然挂膜沸石指的是天然沸石直接按照实施例1的步骤二进行挂膜得到的沸石。0115测试方法对天然沸石改性挂膜后，测量改性挂膜沸石对氨氮的吸附能力准确称取一定量改性挂膜后的沸石，分别放入250ML的具塞锥形瓶中，加入200ML质量浓度为100MG/L的氨氮溶液，在28温度下，以120R/MIN的转速于恒温水浴摇床上振荡24H，之后取上清液用045M微孔滤膜进行过滤，去除溶液中的悬浮物质，减少对实验的不必要影响。用DR5000高精度紫外分光光度计测定水样的吸光度，其原理是纳氏试剂分光光度法。通过标准曲线计算氨氮浓度，氨氮的去除率0116C0C/C01000117式中C0初始氨

35、氮浓度；C最终氨氮浓度。说明书CN104129894A109/10页110118结果分析图15是沸石改性温度为30对原位再生的影响，可以看出氨氮吸附趋于稳定时，氨氮的去除率高达98以上，当初始氨氮浓度为200MG/L的情况下，天然挂膜沸石、天然沸石、改性沸石和改性挂膜沸石的原位再生量分别为0153MMOL/L、0142MMOL/L、0111MMOL/L和0126MMOL/L见表5。由此可以看出挂膜沸石的原位再生能力强于非挂膜沸石。0119图16为改性温度为50对原位再生的影响。氨氮吸附趋于稳定时，氨氮的去除率高达97以上，当初始氨氮浓度为200MG/L的情况下，天然挂膜沸石、天然沸石、改性沸石

36、和改性挂膜沸石的原位再生量分别为009MMOL/L、007MMOL/L、002MMOL/L、001MMOL/L见表5；由此可以看出50改性挂膜沸石的原位再生能力较30改性挂膜沸石的小。可见，改性温度为30时为原位再生优选条件。0120实施例6挂膜温度的影响0121试验设计分别称取天然沸石和实施例1制备的改性沸石各5G，置于250ML锥形瓶中，按照每克沸石分别投加20ML硝化挂膜菌液和反硝化挂膜菌液，挂膜温度分别控制在20室温状态、30水浴恒温加热、40水浴恒温加热，按照实施例13的步骤23进行密闭挂膜。然后加入200ML质量浓度为50MG/L的氯化铵溶液进行吸附试验，测定上覆水中NH4N的残余

37、量。0122结果分析图17是挂膜温度对沸石原位再生的影响。当挂膜温度为40时，原位再生最大量为994MG/L见表6。当挂膜温度为30时，原位再生最大量为535MG/L。然而当挂膜温度为20时，沸石没有原位再生。0123从图18可以看出，当挂膜温度为30时，原位再生在第四天时达到最大量为548MG/L。当挂膜温度为20和40时，沸石没有原位再生。可见，挂膜适宜的温度是3040。0124实施例7挂膜方式对改性挂膜沸石的影响0125试验设计分别称取3份实施例1制备的改性沸石70G于5L的玻璃瓶中，均加入实施例13的步骤22得到的硝化挂膜菌液和反硝化挂膜菌液各1400ML，按照实施例1的步骤23分别进

38、行沸石连续曝气挂膜、不曝气即静置敞口挂膜及静置密闭挂膜，培养8天后，倒掉菌液，用蒸馏水轻轻冲洗2遍，得到改性挂膜沸石。0126将底泥均匀投放到高度为12M、DN300MM的有机玻璃柱底，底泥厚度为50CM左右质量约为55KG，将上述改性挂膜沸石均匀覆盖在底泥上，覆盖强度均为2KG/M2，再将古运河原水缓慢注入，使得上覆水深为50CM左右体积约为35L，进行改性挂膜沸石修复底泥的试验。0127结果分析图19给出了底泥修复过程中上覆水总氮浓度变化情况，可以看出覆盖密闭挂膜沸石的体系修复60D后，总氮浓度迅速降低为276MG/L，总氮去除率为77，而连续曝气挂膜沸石体系总氮残留浓度高达1107MG/

39、L，总氮去除率为77，修复效果最差，不曝气挂膜体系介于二者之间总氮去除率71，表明密闭挂膜方式是最优的方式。修复过程中残留氨氮、硝氮和亚硝氮浓度见图19、20、21。修复53D后，密闭挂膜、不曝气挂膜、连续曝气挂膜三个体系残留氨氮浓度分别为073MG/L、177MG/L、883MG/L，说明密闭挂膜沸石吸附氨氮的能力最强见图19，还可以将氨氮进一步转化为硝氮见图20，发生原位再生。此外，三个体系的亚硝氮浓度都较低，没有出现亚硝氮积累见图21。说明书CN104129894A1110/10页120128表5改性温度的影响01290130表6挂膜温度的影响01310132实例8覆盖单层改性挂膜沸石与

40、多层覆盖修复效果比较0133试验设计先将称量的25KG底泥加入10L玻璃瓶中，1为空白对比试验，2覆盖单层改性挂膜沸石，沸石覆盖密度为2KG/M2，3为细沙和挂膜沸石多层覆盖体系，其中沸石和细沙的覆盖密度均为2KG/M2，按照沸石在下、细沙在上的方式铺设，再将古运河原水缓慢注入，使得上覆水深为50CM左右体积约为35L，进行修复底泥的试验。0134结果分析进行了为期54D的修复，上覆水体总氮TN浓度变化见图23所示。从图中可以看出，修复15D后，覆盖单层改性沸石的体系，总氮浓度从219MG/L降为71MG/L，TN去除率为676，修复效果明显优于覆盖挂膜沸石和细沙的体系566，随着修复时间的延

41、长，改性挂膜沸石覆盖单层体系的TN浓度持续降低，修复40D、54D后，TN浓度降为53MG/L和38MG/L，TN去除率为80和84，表明覆盖改性挂膜沸石可以对重度污染底泥进行持续修复；而多层覆盖体系中，TN浓度随着修复时间的延长而升高，修复40D后，TN浓度升为134MG/L，延长到54D后，TN浓度还是134MG/L，可能上层覆盖的细沙阻碍了氧的传递，沸石原位再生能力降低，不能持续修复。说明书CN104129894A121/14页13图1图2说明书附图CN104129894A132/14页14图3图4说明书附图CN104129894A143/14页15图5图6说明书附图CN10412989

42、4A154/14页16图7图8说明书附图CN104129894A165/14页17图9图10说明书附图CN104129894A176/14页18图11图12说明书附图CN104129894A187/14页19图13图14说明书附图CN104129894A198/14页20图15说明书附图CN104129894A209/14页21图16说明书附图CN104129894A2110/14页22图17说明书附图CN104129894A2211/14页23图18说明书附图CN104129894A2312/14页24图19图20说明书附图CN104129894A2413/14页25图21图22说明书附图CN104129894A2514/14页26图23说明书附图CN104129894A26