[發明專利]深水湖泊沉積物-水界面增氧方法

在審

• 申請號: 201810364021.X
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108585230A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 王敬富;陳敬安;余萍萍
• 申請（專利權）人: 中國科學院地球化學研究所
• 主分類號: C02F7/00
• 分類號: C02F7/00
• 代理公司: 貴陽春秋知識產權代理事務所(普通合伙) 52109
• 代理人: 楊云

本發明公開了一種深水湖泊沉積物?水界面增氧方法，屬于湖泊水體治理方法；旨在提供一種增加深水湖泊泥?水界面氧含量的方法。其方法是將正己烷加熱，然后加入六甲基二硅烷和礦物粉末，攪拌均勻后去除混合液，得改性礦物粉末；用正己烷清洗改性礦物粉末，然后將該改性礦物粉末轉移至塑料袋中干燥；向甲醇中通入氧氣至飽和，將干燥改性礦物粉末浸沒于該甲醇中，按醇?水替換法用超純水替換甲醇，得載氧礦物粉末；將所述載氧礦物粉末投放到沉積物?水界面處。采用本發明方法治理水體，沉積物?水界面的溶解氧含量在1天后顯著增加，持續增氧時間可超過15天；溶解氧濃度水平可達到40%左右；是一種增加深水湖泊泥?水界面氧含量的方法。

技術領域

本發明涉及一種水體增氧方法，尤其涉及一種深水湖泊沉積物-水界面增氧方法；屬于湖泊水體治理領域。

背景技術

深水湖泊是指水體中存在明顯溫躍層的湖泊，其上、下層水體不易發生大規模交換。隨著表層水體產生的藻類等有機質不斷沉降至下層水體以及有機質降解，下層水體溶解氧含量逐步下降，從而導致深層水體處于缺氧狀態。另外，由于溫躍層對氧向下層水體傳質過程的阻礙，下部靜水層缺氧狀況會進一步加劇。深水湖泊一旦形成嚴重缺氧環境（溶解氧＜2mg/L），就會造成“下層水體缺氧→沉積物磷等內源污染物釋放增強→湖泊初級生產力提高→下層水體缺氧加劇”的正反饋效應，導致湖泊水質明顯惡化。缺氧是導致水庫沉積物內源磷釋放的關鍵因素，研究建立適宜的深水增氧理論與技術對水體富營養化和內源污染治理具有重要科學價值和現實意義。

深水增氧理論與技術研究始于上世紀40年代，至今已取得了長足發展。目前應用較多的深水增氧技術主要有四種，即人工去分層技術、氣體提升技術、Speece錐形技術及氣泡羽流擴散技術。

人工去分層技術是將下層水體提升到湖泊表面，通過與大氣接觸完成充氧；該技術簡單、經濟，被大量應用于深水湖庫的水體增氧。工程實踐研究表明，揚水曝氣技術能夠有效降低表層水體藻類數量，抑制沉積物內源污染物的釋放。當該技術刻意破壞或擾動自然水體的熱分層結構，一定程度上改變了水域生態環境；由此引發的生態鏈條的調整變化有待深入研究。

氣體提升增氧技術與Speece錐形增氧技術均是將深層水體輸送至固定的接觸室，從而完成水體增氧。不同之處在于接觸室中的水流方向：氣體提升系統中富氧水體自下而上流動，經回流室輸送至深水層；錐形增氧系統中富氧水體自上而下流動，通過水下曝氣管流入深水層。正是上述不同之處而使得Speece錐形增氧系統中水體與氣泡的接觸時間和氧傳質效率大幅提高，但存在造價昂貴、體型龐大、水下施工及安裝十分困難等缺陷。

氣泡羽流擴散增氧技術是將氣體從布滿小孔的管狀發射器中噴射出來形成羽流狀的氣水混合物，從而帶動下層缺氧水體緩慢上升，到達一定高度后富氧水體下沉并向四周擴散。由于生成氣泡尺寸小（微米-毫米級），羽流上升速度非常慢，保證了氣泡與水體接觸時間充分，提高了氧的傳質效率。

控制沉積物內源污染物釋放的關鍵是增加沉積物-水界面的含氧量，然而現有的深水增氧技術對沉積物-水界面的增氧效果有限，缺乏對沉積物-水界面增氧的針對性。因此，未來應在深入研究深水增氧過程與機理的基礎上，綜合考慮沉積物-水界面增氧效果、實施便捷性、成本等因素，研發新型的沉積物-水界面增氧技術，提高對界面的增氧效率，更好地實現對沉積物內源污染物的有效控制。

發明內容

針對現有技術中存在的上述缺陷，本發明旨在提供一種工藝簡單方便、增氧效果好，且生態環保的深水湖泊沉積物-水界面增氧方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

1）將正己烷加熱至35±2℃，加入六甲基二硅烷（HMDS），然后浸入粒度為2um的礦物粉末，攪拌均勻后靜置10分鐘，去除混合液，得改性礦物粉末；正己烷與六甲基二硅烷的體積比為10:1；

2）用正己烷清洗改性礦物粉末2～3次，然后將該改性礦物粉末轉移至塑料袋中干燥30分鐘；干燥溫度為20±1℃；