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由于我国污水治理工程投入的滞后,长期的污染排放造成水体污染负荷积累,导致许多受纳水体底泥污染严重,这些高污染底泥持续向水体释放污染物导致水质恶化(如氮磷、COD、重金属等水质指标过高),甚至形成水体黑臭现象。高污染底泥的治理目前广泛采用疏浚方式,但由于堆场难以解决而面临应用限制。为建立稳定高效、经济、易于实施的高污染底泥原位治理措施,本研究以高污染黑臭底泥为研究对象,研发了高污染底泥表层化学改性阻隔剂,并进行了小试和中试研究。结果如下:(1)高污染底泥表层化学改性阻隔剂研发为了研发底泥表层改性阻隔剂,进行了复配化合物的单一、复合、优化筛选,以及植物毒性试验及重悬浮试验。结果表明,氧化剂的抑磷率可达90%以上;固化剂对底泥总氮释放的抑制率约40%-60%;以氧化剂、固化剂与减水剂组合的底泥改性阻隔剂能够显著提高底泥氧化还原电位(oxidation-reduction potential,ORP)及底泥表层硬度;在处理后的底泥上沉水植物生长良好且上覆水水质得到显著改善;扰动实验测试结果显示修复组上覆水的TN、TP、SS含量的增加率显著低于对照组,其释放抑制率分别达到75%、72%、83%(P<0.05)。(2)高污染底泥的原位表层改性阻隔联合生物修复小试研究在100升规模的小试试验30d后,修复组上覆水清澈见底,与对照相比,DO上升 3 倍,TP、TN、NH4+、CODMn、SS 浓度分别下降了 73%、68%、49%、74%、59%(P<0.05);水中 Cr、Ni、Cu、Zn、Cd 浓度分别是对照组的 52%、61%、57%、55%、67%(P<0.05);沉水植物株高增长了 3倍,生物量增加了 12.26倍;田螺(Cipangopaludina cahayensis)的成活率为 100%。同时表层底泥 TP、TN、NH4+含量分别下降了 22%、24%、23%(P<0.05);Pb、Cd、Cr、Cu、Zn、Ni 含量分别是对照组的 85%、84%、91%、97%、81%、87%(P<0.05)。(3)高污染底泥的原位表层改性阻隔联合生物修复中试研究在温州市龙湾区600m2示范区进行原位中试研究,试验过程中,水体pH值变化范围为7.1-7.8,DO浓度总体呈上升趋势,SD在沉水植物生长7d后达最大值,约110cm。沉水植物生长7d后,处理组河道水体TP、CODMn、SS浓度显著降低(P<0.05),DO、叶绿素a浓度分别是对照组的1.38倍、40%(P<0.05)。而上覆水TN、NH4+浓度虽有所升高,但仍显著低于对照组。沉水植物生长53d后,处理组水体TN、NH4+、TP、CODMn分别是对照的53%、49%、73%、62%(P<0.05),DO增至4.7 mg/L;SD显著高于对照组。本研究的结论如下:本研究研发的高污染底泥的原位表层改性阻隔剂可显著提高底泥ORP以及硬度,改善上覆水水质,为水生植物的生长提供了良好基底,无水生生物毒性。采用底泥的原位表层改性阻隔剂联合生物修复技术治理黑臭底泥,显示该技术能够显著提高水体透明度、溶解氧,降低水体氨氮、TP、TN、浮游植物密度等。因此,该技术在高污染底泥的治理上具有一定的推广应用价值。