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1、(10)申请公布号 CN 103951463 A (43)申请公布日 2014.07.30 CN 103951463 A (21)申请号 201410199169.4 (22)申请日 2014.05.13 C04B 38/02(2006.01) (71)申请人 贵州大学 地址 550025 贵州省贵阳市花溪区贵州大学 北校区科学技术处 (72)发明人 吴永贵 喻阳华 付天岭 洪冉 何力 (74)专利代理机构 贵阳中新专利商标事务所 52100 代理人 李亮 程新敏 (54) 发明名称 富营养化污染湖泊底泥原位控制覆盖材料及 其制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种富营养化污染湖泊底泥 原位。
2、控制覆盖材料及其制备方法 , 按重量份数 计算， 包括赤泥 30-50 份， 粘土 12-32 份， 粉煤灰 0-42份以及发泡剂4-14份。 本发明充分资源化利 用铝厂赤泥及电厂粉煤灰等工业固废， 添加少量 粘土及发泡剂， 在低温烧结条件下， 制备出颗粒状 原位覆盖材料， 它能非常有效和持续的控制富营 养污染湖泊底泥中磷及 COD 向上覆水体的释放， 同时明显克服了扰动条件下容易出现上浮或随水 流失而引起二次污染的问题， 既减轻了工业废料 的处理压力， 也有效了解决了水污染问题。 本发明 材料来源广泛， 制备方法工艺简单、 易操作， 非常 适宜工业化生产。 (51)Int.Cl. 权利要求书。
3、 1 页 说明书 5 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5页 (10)申请公布号 CN 103951463 A CN 103951463 A 1/1 页 2 1. 一种富营养化污染湖泊底泥原位控制覆盖材料 , 其特征在于 ： 按重量份数计算， 包 括赤泥 30-50 份， 粘土 12-32 份， 粉煤灰 0-42 份以及发泡剂 4-14 份。 2. 根据权利要求 1 所述的富营养化污染湖泊底泥原位控制覆盖材料 , 其特征在于 ： 按 重量份数计算， 包括赤泥 38.9 份， 粘土 14.4 份， 粉煤灰 38.9 份以及发泡剂 7.8 份。 。
4、3.一种如权利要求1所述的富营养化污染湖泊底泥原位控制覆盖材料的制备方法,其 特征在于 ： 包括如下步骤 ： a） 按上述重量份数， 取赤泥、 粘土、 粉煤灰、 发泡剂， 加清水后混合搅拌均匀到塑限值即 可， 形成原位覆盖材料料浆 ； b） 使用造粒机将原位覆盖材料料浆进行造粒， 获得粒径为 0.5-5cm 的球状颗粒， 将球 状颗粒自然养护风干 ； c） 将风干后的球状颗粒在烧结炉内， 900-1100下焙烧 1.5-2 小时即可。 4. 根据权利要求 1 所述的富营养化污染湖泊底泥原位控制覆盖材料 , 其特征在于 ： 将步骤 a） 中制作的原位覆盖材料料浆按粘土砖的制作方法， 在砖窑内， 。
5、900-1100下焙烧 1.5-2 小时， 将烧结的产物破碎至粒径为 0.5-5cm 即可。 5. 根据权利要求 3 所述的富营养化污染湖泊底泥原位控制覆盖材料 , 其特征在于 ： 在 进行步骤 a） 以前， 先将赤泥风干， 并破碎到 2mm 以下 ； 将粘土破碎到 2mm 以下。 权 利 要 求 书 CN 103951463 A 2 1/5 页 3 富营养化污染湖泊底泥原位控制覆盖材料及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及污水处理领域， 尤其是一种富营养化污染湖泊底泥原位控制覆盖材料 及其制备方法。 背景技术 0002 湖泊水体是我国最为重要的淡水资源来源， 由于高速经济发展及巨大人口。
6、压力， 我国三分之二以上的湖泊水体遭受到不同程度的富营养化污染， 且日趋严重。而底泥是湖 泊营养物质的最重要蓄积库， 在一定条件下， 其营养盐可能成为湖泊富营养化的主导因子。 随着我国对污染排放严格控制及湖泊水质管理与保护力度的加大， 外源氮、 磷、 COD（有机 质） 等营养物质的输入已慢慢得到控制， 而其内源释放所造成的二次污染将成为水体富营 养化的重要来源。 且诸多事实及研究证明， 底泥污染影响较严重， 对其进行治理有必要性和 紧迫性。 0003 底泥覆盖是目前受到广泛重视的一种底泥污染控制技术， 是污染底泥修复技术和 原位修复技术重要组成部分。 底泥覆盖是污染水体内源污染控制的最为有效。
7、的控制措施之 一， 由于其较好的污染控制效果及较小的水体生态环境的影响， 在国内外得到广泛应用。 底 泥覆盖处理的核心是覆盖材料的选择， 目前主要有以下覆盖材料 ： 最常规的是天然的沙子、 砾石及石灰石颗粒矿物等惰性材料， 尽管这些材料来源广泛， 使用方便， 但由于其较差的吸附固定性能， 较低的污染控制效率， 且极易失效， 有明显的局 限性。虽然天然沸石 （自然界广泛存在的一种硅铝酸盐矿物） ， 具有较广泛的粒径分布、 内部 较大孔隙率及较优越的阳离子交换和物理吸附性能， 但主要对氮 （主要是氨氮） 有较好的吸 附性能， 对磷及 COD 等方面并不明显。 0004 清洁底泥、 土壤、 净水污泥。
8、、 以及改性粘土矿物、 零价铁等改性材料等覆盖材料， 虽 然对底泥中氮磷、 有机质等污染物的释放有优越的控制能力。但是由于其粒径较小， 在风 浪、 涡旋、 水生动物及底泥厌氧产期等扰动作用下， 容易出现上浮或随水流失而引起二次污 染的问题， 明显限制了此类覆盖材料的使用。 0005 此外， 还有使用水泥、 土工布等人工织物作为底泥覆盖材料会显著改变水体底泥 理化性状， 严重破坏正常的水体生态系统。 发明内容 0006 本发明所要解决的技术问题是提供一种富营养化污染湖泊底泥原位控制覆盖材 料及其制备方法， 它能非常有效和持续的控制富营养污染湖泊底泥中磷及 COD 向上覆水体 的释放， 同时明显克。
9、服了扰动条件下容易出现上浮或随水流失而引起二次污染的问题， 以 克服现有技术的不足。 0007 本发明是这样实现的 ： 富营养化污染湖泊底泥原位控制覆盖材料 , 按重量份数计 算， 包括赤泥 30-50 份， 粘土 12-32 份， 粉煤灰 0-42 份以及发泡剂 4-14 份。 0008 按重量份数计算， 包括赤泥 38.9 份， 粘土 14.4 份， 粉煤灰 38.9 份以及发泡剂 7.8 说 明 书 CN 103951463 A 3 2/5 页 4 份。 0009 富营养化污染湖泊底泥原位控制覆盖材料的制备方法 , 其特征在于 ： 包括如下步 骤 ： a） 按上述重量份数， 取赤泥、 粘。
10、土、 粉煤灰、 发泡剂， 加清水后混合搅拌均匀到塑限值即 可， 形成原位覆盖材料料浆 ； b） 使用造粒机将原位覆盖材料料浆进行造粒， 获得粒径为 0.5-5cm 的球状颗粒， 将球 状颗粒自然养护风干 ； c） 将风干后的球状颗粒在烧结炉内， 900-1100下焙烧 1.5-2 小时即可。 0010 还有一种方案是， 将步骤 a） 中制作的原位覆盖材料料浆按粘土砖的制作方法， 在 砖窑内， 900-1100下焙烧 1.5-2 小时， 将烧结的产物破碎至粒径为 0.5-5cm 即可。 0011 在进行步骤 a） 以前， 先将赤泥风干， 并破碎到 2mm 以下 ； 将粘土破碎到 2mm 以下。 。
11、0012 赤泥、 粉煤灰均为我国现阶段大量存在的主要工业固体废弃物， 其来源广泛， 堆存 量巨大。由于产量巨大及资源化利用程度不够， 相当数量的都就地堆放， 已占用大量土地， 影响生态景观， 同时存在明显的环境生态风险。 赤泥是一种富含硅铝酸盐的粘土矿物， 具有 优越的离子交换及吸附性能， 而且含有高含量的 Al 和 Ca， 对废水中的磷呈现出及其优越的 吸附性能。 粉煤灰呈多孔蜂窝状组织， 含一定的活性基团， 具有表面积大和吸附能力较强等 特点。本发明对它们进行资源化利用， 具有较好的环境效益和生态效益。 0013 与现有技术相比， 本发明充分资源化利用铝厂赤泥及电厂粉煤灰等工业固废， 添 。
12、加少量粘土及发泡剂， 在低温烧结条件下， 制备出颗粒状原位覆盖材料， 它能非常有效和持 续的控制富营养污染湖泊底泥中磷及 COD 向上覆水体的释放， 同时明显克服了扰动条件下 容易出现上浮或随水流失而引起二次污染的问题， 既减轻了工业废料的处理压力， 也有效 了解决了水污染问题。本发明材料来源广泛， 制备方法工艺简单、 易操作， 非常适宜工业化 生产。 具体实施方式 0014 本发明的实施例 1 ： 富营养化污染湖泊底泥原位控制覆盖材料的制备 , 将自氧化 铝厂的拜耳法赤泥， 风干， 破碎到 2mm 以下使用， 粉煤灰取自燃煤电厂干排粉煤灰， 直接使 用， 粘土采自广泛分布的红黄粘土， 破碎到。
13、 2mm 以下使用 ； 碳酸钙 （发泡剂） 使用市售产品 ； a） 取赤泥 71.4 份， 粘土 21.4 份， 粉煤灰 0 份， 碳酸钙 7.2 份， 加清水后混合搅拌均匀到 塑限值即可， 形成原位覆盖材料料浆 ； b） 使用造粒机将原位覆盖材料料浆进行造粒， 获得粒径为 1cm 的球状颗粒， 将球状颗 粒自然养护风干 ； c） 将风干后的球状颗粒在烧结炉内， 1000下焙烧 1.8 小时即可。 0015 本发明的实施例 2 ： 制备方法同实施 1， 其中， 赤泥 62.5 份， 粘土 31.3 份， 粉煤灰 0 份， 碳酸钙 6.3 份。 0016 本发明的实施例 3 ： 制备方法同实施 。
14、1， 其中， 赤泥 41.7 份， 粘土 12.5 份， 粉煤灰 41.7 份， 碳酸钙 4.2 份。 0017 本发明的实施例 4 ： 制备方法同实施 1， 其中， 赤泥 66.7 份， 粘土 20.0 份， 粉煤灰 0 份， 碳酸钙 13.3 份。 说 明 书 CN 103951463 A 4 3/5 页 5 0018 本发明的实施例 5 ： 制备方法同实施 1， 其中， 赤泥 47.3 份， 粘土 19.8 份， 粉煤灰 28.2 份， 碳酸钙 4.7 份。 0019 本发明的实施例 6 ： 制备方法同实施 1， 其中， 赤泥 63.3 份， 粘土 26.6 份， 粉煤灰 0 份， 碳酸。
15、钙 10.1 份。 0020 本发明的实施例7 ： 制备方法同实施1， 其中， 赤泥48.6份， 粘土14.6份， 粉煤灰29 份， 碳酸钙 7.8 份。 0021 本发明的实施例 8 ： 制备方法同实施 1， 其中， 赤泥 38.9 份， 粘土 14.4 份， 粉煤灰 38.9 份， 碳酸钙 7.8 份。 0022 本发明的实施例 9 ： 制备方法同实施 1， 其中， 赤泥 48.7 份， 粘土 24.3 份， 粉煤灰 17.3 份， 碳酸钙 9.7 份。 0023 本发明的实施例 10 ： 制备方法同实施 1， 其中， 赤泥 37.9 份， 粘土 19.0 份， 粉煤灰 37.9 份， 碳。
16、酸钙 5.1 份。 0024 将实施例 1-10 的产品进行实验， 实验采用 1000mL 量筒作模拟装置， 底部铺上 3-5cm 厚的底泥， 沿管壁轻轻注入湖水作为上覆水直到刻度线， 加水时尽量不要扰动水体。 然后加入 40-50g 的覆盖材料， 每个材料设置两个平行。每天垂直扰动三次， 每次持续 15 秒 左右。每 4d 取样一次， 持续 5 次， 每次取样 150mL 左右， 同时补充相同体积的湖水。 说 明 书 CN 103951463 A 5 4/5 页 6 0025 实施例 11 ： 原料配比同实施例 5， 实验装置为直径约 26cm、 高为 168cm 的有机玻璃 管， 底部铺上。
17、厚约 10cm 的底泥， 注入人工配置的水体直至管口 （为贵阳市西郊水厂自来水， 取水口位于采样区， 加入少许 NaH2PO42H2O 和 NH4Cl） 。每 2d 取一次样测定， 第 18 天时结 束。各时段均未检出 TP， 对 COD 的控制效果见表 4。 0026 实施例 12 ： 原料配比同实施例 8， 研究方法同实施例 11。仅第 12 天检出 TP （0.01mgL-1） ， 对 COD 的控制效果见表 4。 0027 据表 2- 表 4 可知， 底泥覆盖后可削减上覆水体中总磷和化学需氧量。对总磷 而言， 底泥覆盖后的上覆水体多表现为未检出或低检出， 且水质较稳定 ； 而对照组则表。
18、现 说 明 书 CN 103951463 A 6 5/5 页 7 为浓度偏高、 波动较大， 远远超过水体富营养化限值。对化学需氧量而言， 底泥覆盖后上 覆水体的化学需氧量多在 30 mgL-1尤其是 20 mgL-1以内， 符合地表水环境质量标准 (GB3838-2002) 类甚至更好 ； 而对照组的化学需氧量多大于 50 mgL-1， 水质较劣且不稳 定。结果表明材料 8 为最佳配方， 它可实现对总磷和化学需氧量的削减目标， 并保持上覆水 体水质稳定， 采用该覆盖技术可取得较好的效果， 对富营养化湖泊底泥污染控制具有广阔 的应用前景。 0028 根据上述说明书的揭示和教导， 本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方 式进行变更和修改。 因此， 本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式， 对本发明的 一些修改和变更也应落入本发明的权利要求的范围内。此外， 尽管本发明中使用了一些特 定的术语， 但这些术语只是为了方便说明， 并不对本发明构成任何限制。 说 明 书 CN 103951463 A 7 。