[发明专利]一种河湖底泥覆盖材料、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种河湖底泥覆盖材料、制备方法及应用，将粉末状氮吸附材料菱沸石或钙沸石、磷吸附材料钢渣或牡蛎壳和粘结剂材料砌筑水泥和羧甲基纤维素钠混合，喷雾的方式向混合物中喷水，制备为球形颗粒；于阴暗环境下自然风干得到河湖底泥覆盖材料。将河湖底泥覆盖材料直接投入河湖中，覆盖在底泥上表面。本发明制备得到的覆盖材料强度高、不易破碎，可有效控制河湖底泥中的氮、磷释放，对氮、磷均具有良好的吸附性能，对内源磷的固定效果好，有利于水体生态环境的恢复。

技术领域

本发明属于地表水体底泥覆盖技术领域，更具体的说，涉及一种河湖底泥覆盖材料、制备方法及应用。

背景技术

当前，我国的河流、湖泊等地表水污染问题十分严峻，水体的富营养化已经成为我国大部分地区广泛存在且急需解决的重要水环境问题之一。氮和磷作为水生生物生长所必需的营养元素，同时也是造成地表水体富营养化的关键营养元素。水体中氮磷的来源分为两部分，一是外源负荷的输入，二是底泥内源负荷的释放。研究表明，当外源负荷在得到有效控制之后，底泥内源氮磷负荷的释放对水体的富营养化起着十分重要的作用。因此，有效控制河湖底泥中内源氮、磷的释放对地表水体富营养化治理至关重要。

目前，关于控制内源氮、磷释放的方法较多，例如底泥疏浚、铝盐钝化、氧化处理、原位覆盖等技术。其中，底泥原位覆盖技术是一种应用前景广阔的底泥氮、磷释放控制技术。底泥覆盖技术主要通过选择合适的覆盖材料来覆盖在要进行修复的底泥表面，可以一定程度上隔开污染底泥与上覆水体，继而有效阻止底泥中污染物向上覆水体的迁移。

底泥覆盖材料的选用是底泥原位覆盖技术控制底泥氮、磷释放的一个关键问题。在工程应用中，底泥覆盖材料需要具备来源广泛、价格低廉、对氮磷等污染物处理效果好、不产生二次污染等特点。对于底泥中氮的释放控制，最常见的覆盖材料有天然沸石、生物炭等，其中天然沸石来源广、价格低且对氨氮的处理效果好，因此得到广泛的使用。然而沸石对磷几乎没有吸附效果，因此常常需要对沸石进行改性或将其与除磷效果较好的材料进行混合。有研究对沸石进行镧改性、锆改性、铁改性，得到的改性沸石对控制底泥中氮磷释放均具有良好的效果，但使用改性沸石作为底泥覆盖材料成本过高，因此，需要寻找一些来源广泛、价格低廉且除磷效果较好的材料与沸石混合造粒。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种河湖底泥覆盖材料的制备方法，该制备方法工艺简单、价格低廉，制备得到的颗粒材料强度高不易散失、且对水体中的内源氮、磷均具有良好的吸附性，将材料投加覆盖于河湖底泥表面能够有效抑制底泥内源氮、磷的释放，有利于水体生态环境的恢复。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

本发明一方面，提供了一种河湖底泥覆盖材料的制备方法，包括以下步骤：

将氮吸附材料、磷吸附材料和粘结剂材料分别研磨成粉末状；

按照质量比将24～28％粉末状氮吸附材料、16～18％粉末状磷吸附材料和24～28％的粉末状粘结剂材料混合均匀，采用喷雾的方式向混合物中喷入质量比为30～32％的水，不断搅拌下制备为球形颗粒；

将制得的球形颗粒置于阴暗环境下，自然风干12～16天，即得河湖底泥覆盖材料。

作为优选，所述氮吸附材料为菱沸石或钙沸石中的一种；菱沸石、钙沸石为方沸石或片沸石。

作为优选，所述磷吸附材料为钢渣或牡蛎壳中的一种。

作为优选，磷吸附材料为钢渣时，其成分包括：金属铁20～40％，氧化钙40～60％，氧化镁3～10％，氧化锰1～10％。

作为优选，所述粘结剂材料为M32.5砌筑水泥和羧甲基纤维素钠按照质量比为14:1～16:1的混合物。

作为优选，研磨后材料的粒径为50～100目。