富營養(yǎng)化污染湖泊底泥原位控制覆蓋材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種富營養(yǎng)化污染湖泊底泥原位控制覆蓋材料及其制備方法,按重量份數(shù)計(jì)算，包括赤泥30-50份，粘土12-32份，粉煤灰0-42份以及發(fā)泡劑4-14份。本發(fā)明充分資源化利用鋁廠赤泥及電廠粉煤灰等工業(yè)固廢，添加少量粘土及發(fā)泡劑，在低溫?zé)Y(jié)條件下，制備出顆粒狀原位覆蓋材料，它能非常有效和持續(xù)的控制富營養(yǎng)污染湖泊底泥中磷及COD向上覆水體的釋放，同時(shí)明顯克服了擾動(dòng)條件下容易出現(xiàn)上浮或隨水流失而引起二次污染的問題，既減輕了工業(yè)廢料的處理壓力，也有效了解決了水污染問題。本發(fā)明材料來源廣泛，制備方法工藝簡單、易操作，非常適宜工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】富營養(yǎng)化污染湖泊底泥原位控制覆蓋材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，尤其是一種富營養(yǎng)化污染湖泊底泥原位控制覆蓋材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]湖泊水體是我國最為重要的淡水資源來源，由于高速經(jīng)濟(jì)發(fā)展及巨大人口壓力，我國三分之二以上的湖泊水體遭受到不同程度的富營養(yǎng)化污染，且日趨嚴(yán)重。而底泥是湖泊營養(yǎng)物質(zhì)的最重要蓄積庫，在一定條件下，其營養(yǎng)鹽可能成為湖泊富營養(yǎng)化的主導(dǎo)因子。隨著我國對(duì)污染排放嚴(yán)格控制及湖泊水質(zhì)管理與保護(hù)力度的加大，外源氮、磷、COD (有機(jī)質(zhì))等營養(yǎng)物質(zhì)的輸入已慢慢得到控制，而其內(nèi)源釋放所造成的二次污染將成為水體富營養(yǎng)化的重要來源。且諸多事實(shí)及研究證明，底泥污染影響較嚴(yán)重，對(duì)其進(jìn)行治理有必要性和緊迫性。
[0003]底泥覆蓋是目前受到廣泛重視的一種底泥污染控制技術(shù)，是污染底泥修復(fù)技術(shù)和原位修復(fù)技術(shù)重要組成部分。底泥覆蓋是污染水體內(nèi)源污染控制的最為有效的控制措施之一，由于其較好的污 染控制效果及較小的水體生態(tài)環(huán)境的影響，在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。底泥覆蓋處理的核心是覆蓋材料的選擇，目前主要有以下覆蓋材料:
最常規(guī)的是天然的沙子、礫石及石灰石顆粒礦物等惰性材料，盡管這些材料來源廣泛，使用方便，但由于其較差的吸附固定性能，較低的污染控制效率，且極易失效，有明顯的局限性。雖然天然沸石(自然界廣泛存在的一種硅鋁酸鹽礦物)，具有較廣泛的粒徑分布、內(nèi)部較大孔隙率及較優(yōu)越的陽離子交換和物理吸附性能，但主要對(duì)氮(主要是氨氮)有較好的吸附性能，對(duì)磷及COD等方面并不明顯。
[0004]清潔底泥、土壤、凈水污泥、以及改性粘土礦物、零價(jià)鐵等改性材料等覆蓋材料，雖然對(duì)底泥中氮磷、有機(jī)質(zhì)等污染物的釋放有優(yōu)越的控制能力。但是由于其粒徑較小，在風(fēng)浪、渦旋、水生動(dòng)物及底泥厭氧產(chǎn)期等擾動(dòng)作用下，容易出現(xiàn)上浮或隨水流失而引起二次污染的問題，明顯限制了此類覆蓋材料的使用。
[0005]此外，還有使用水泥、土工布等人工織物作為底泥覆蓋材料會(huì)顯著改變水體底泥理化性狀，嚴(yán)重破壞正常的水體生態(tài)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種富營養(yǎng)化污染湖泊底泥原位控制覆蓋材料及其制備方法，它能非常有效和持續(xù)的控制富營養(yǎng)污染湖泊底泥中磷及COD向上覆水體的釋放，同時(shí)明顯克服了擾動(dòng)條件下容易出現(xiàn)上浮或隨水流失而引起二次污染的問題，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0007]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:富營養(yǎng)化污染湖泊底泥原位控制覆蓋材料，按重量份數(shù)計(jì)算，包括赤泥30-50份，粘土 12-32份，粉煤灰0-42份以及發(fā)泡劑4_14份。
[0008]按重量份數(shù)計(jì)算，包括赤泥38.9份，粘土 14.4份，粉煤灰38.9份以及發(fā)泡劑7.8份。
[0009] 富營養(yǎng)化污染湖泊底泥原位控制覆蓋材料的制備方法，其特征在于:包括如下步驟:
a)按上述重量份數(shù)，取赤泥、粘土、粉煤灰、發(fā)泡劑，加清水后混合攪拌均勻到塑限值即可，形成原位覆蓋材料料漿；
b)使用造粒機(jī)將原位覆蓋材料料漿進(jìn)行造粒，獲得粒徑為0.5-5cm的球狀顆粒，將球狀顆粒自然養(yǎng)護(hù)風(fēng)干；
c)將風(fēng)干后的球狀顆粒在燒結(jié)爐內(nèi)，900-1100°C下焙燒1.5-2小時(shí)即可。
[0010]還有一種方案是，將步驟a)中制作的原位覆蓋材料料漿按粘土磚的制作方法，在磚窯內(nèi)，900-1100°C下焙燒1.5-2小時(shí)，將燒結(jié)的產(chǎn)物破碎至粒徑為0.5_5cm即可。
[0011]在進(jìn)行步驟a)以前，先將赤泥風(fēng)干，并破碎到2mm以下；將粘土破碎到2mm以下。
[0012]赤泥、粉煤灰均為我國現(xiàn)階段大量存在的主要工業(yè)固體廢棄物，其來源廣泛，堆存量巨大。由于產(chǎn)量巨大及資源化利用程度不夠，相當(dāng)數(shù)量的都就地堆放，已占用大量土地，影響生態(tài)景觀，同時(shí)存在明顯的環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。赤泥是一種富含硅鋁酸鹽的粘土礦物，具有優(yōu)越的離子交換及吸附性能，而且含有高含量的Al和Ca，對(duì)廢水中的磷呈現(xiàn)出及其優(yōu)越的吸附性能。粉煤灰呈多孔蜂窩狀組織，含一定的活性基團(tuán)，具有表面積大和吸附能力較強(qiáng)等特點(diǎn)。本發(fā)明對(duì)它們進(jìn)行資源化利用，具有較好的環(huán)境效益和生態(tài)效益。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明充分資源化利用鋁廠赤泥及電廠粉煤灰等工業(yè)固廢，添加少量粘土及發(fā)泡劑，在低溫?zé)Y(jié)條件下，制備出顆粒狀原位覆蓋材料，它能非常有效和持續(xù)的控制富營養(yǎng)污染湖泊底泥中磷及COD向上覆水體的釋放，同時(shí)明顯克服了擾動(dòng)條件下容易出現(xiàn)上浮或隨水流失而引起二次污染的問題，既減輕了工業(yè)廢料的處理壓力，也有效了解決了水污染問題。本發(fā)明材料來源廣泛，制備方法工藝簡單、易操作，非常適宜工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明的實(shí)施例1:富營養(yǎng)化污染湖泊底泥原位控制覆蓋材料的制備，將自氧化鋁廠的拜耳法赤泥，風(fēng)干，破碎到2mm以下使用，粉煤灰取自燃煤電廠干排粉煤灰，直接使用，粘土采自廣泛分布的紅黃粘土，破碎到2_以下使用；碳酸鈣(發(fā)泡劑)使用市售產(chǎn)品；
a)取赤泥71.4份，粘土 21.4份，粉煤灰O份，碳酸鈣7.2份，加清水后混合攪拌均勻到塑限值即可，形成原位覆蓋材料料漿；
b)使用造粒機(jī)將原位覆蓋材料料漿進(jìn)行造粒，獲得粒徑為Icm的球狀顆粒，將球狀顆粒自然養(yǎng)護(hù)風(fēng)干；
c)將風(fēng)干后的球狀顆粒在燒結(jié)爐內(nèi)，1000°C下焙燒1.8小時(shí)即可。
[0015]本發(fā)明的實(shí)施例2:制備方法同實(shí)施1，其中，赤泥62.5份，粘土 31.3份，粉煤灰O份，碳酸鈣6.3份。
[0016]本發(fā)明的實(shí)施例3:制備方法同實(shí)施1，其中，赤泥41.7份，粘土 12.5份，粉煤灰41.7份，碳酸鈣4.2份。
[0017]本發(fā)明的實(shí)施例4:制備方法同實(shí)施1，其中，赤泥66.7份，粘土 20.0份，粉煤灰O份，碳酸鈣13.3份。[0018]本發(fā)明的實(shí)施例5:制備方法同實(shí)施1，其中，赤泥47.3份，粘土 19.8份，粉煤灰28.2份，碳酸鈣4.7份。
[0019]本發(fā)明的實(shí)施例6:制備方法同實(shí)施1，其中，赤泥63.3份，粘土 26.6份，粉煤灰O份，碳酸鈣10.1份。
[0020]本發(fā)明的實(shí)施例7:制備方法同實(shí)施1，其中，赤泥48.6份，粘土 14.6份，粉煤灰29份，碳酸鈣7.8份。
[0021]本發(fā)明的實(shí)施例8:制備方法同實(shí)施I，其中，赤泥38.9份，粘土 14.4份，粉煤灰38.9份，碳酸鈣7.8份。
[0022]本發(fā)明的實(shí)施例9:制備方法同實(shí)施1，其中，赤泥48.7份，粘土 24.3份，粉煤灰17.3份，碳酸鈣9.7份。
[0023]本發(fā)明的實(shí)施例10:制備方法同實(shí)施1，其中，赤泥37.9份，粘土 19.0份，粉煤灰37.9份，碳酸鈣5.1份。
[0024]將實(shí)施例1-10的產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)采用1000mL量筒作模擬裝置，底部鋪上3_5cm厚的底泥，沿管壁輕輕注入湖水作為上覆水直到刻度線，加水時(shí)盡量不要擾動(dòng)水體。然后加入40-50g的覆蓋材料，每個(gè)材料設(shè)置兩個(gè)平行。每天垂直擾動(dòng)三次，每次持續(xù)15秒左右。每4d取樣一次,持續(xù)5次,每次取樣150mL左右，同時(shí)補(bǔ)充相同體積的湖水。
表1為實(shí)施例1-10中材料的重量份數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種富營養(yǎng)化污染湖泊底泥原位控制覆蓋材料，其特征在于:按重量份數(shù)計(jì)算，包括赤泥30-50份，粘土 12-32份，粉煤灰0-42份以及發(fā)泡劑4_14份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富營養(yǎng)化污染湖泊底泥原位控制覆蓋材料，其特征在于:按重量份數(shù)計(jì)算，包括赤泥38.9份，粘土 14.4份，粉煤灰38.9份以及發(fā)泡劑7.8份。
3.—種如權(quán)利要求1所述的富營養(yǎng)化污染湖泊底泥原位控制覆蓋材料的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: a)按上述重量份數(shù)，取赤泥、粘土、粉煤灰、發(fā)泡劑，加清水后混合攪拌均勻到塑限值即可，形成原位覆蓋材料料漿； b)使用造粒機(jī)將 原位覆蓋材料料漿進(jìn)行造粒，獲得粒徑為0.5-5cm的球狀顆粒，將球狀顆粒自然養(yǎng)護(hù)風(fēng)干； c)將風(fēng)干后的球狀顆粒在燒結(jié)爐內(nèi)，900-1100°C下焙燒1.5-2小時(shí)即可。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富營養(yǎng)化污染湖泊底泥原位控制覆蓋材料，其特征在于:將步驟a)中制作的原位覆蓋材料料漿按粘土磚的制作方法，在磚窯內(nèi)，900-1100°C下焙燒1.5-2小時(shí)，將燒結(jié)的產(chǎn)物破碎至粒徑為0.5-5cm即可。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的富營養(yǎng)化污染湖泊底泥原位控制覆蓋材料，其特征在于:在進(jìn)行步驟a)以前，先將 赤泥風(fēng)干，并破碎到2mm以下；將粘土破碎到2mm以下。
【文檔編號(hào)】C04B38/02GK103951463SQ201410199169
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】吳永貴, 喻陽華, 付天嶺, 洪冉, 何力 申請人:貴州大學(xué)