一种原位控制地表水体底泥氮磷释放的活性覆盖系统和方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201310419706.7

申请日:

2013.09.13

公开号:

CN103469762A

公开日:

2013.12.25

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):E02B 3/02申请日:20130913|||公开

IPC分类号:

E02B3/02; C02F1/28; C02F1/58

主分类号:

E02B3/02

申请人:

上海海洋大学

发明人:

林建伟; 詹艳慧; 杨孟娟; 郑雯婧; 方巧; 李佳

地址:

201306 上海市浦东新区沪城环路999号

优先权:

专利代理机构:

上海伯瑞杰知识产权代理有限公司 31227

代理人:

吴瑾瑜

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内容摘要

本发明提供了一种原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统,结构自上而下包括土工布层I、锆改性沸石覆盖层、土工布层II、混合物覆盖层以及土工布层III;混合物覆盖层由重量比为1:(1~1000):(1~1000)的羟基磷灰石颗粒、方解石颗粒和钙改性沸石颗粒组成,锆改性沸石覆盖层由锆改性沸石颗粒组成。本发明还提供利用上述底泥活性覆盖系统控制底泥氮磷释放的方法。土工布层可以有效防止底泥覆盖材料层整体结构完整性受到外界条件的破坏,防止了底泥活性覆盖系统中活性覆盖材料的流失;利用方解石、磷灰石、钙改性沸石和锆改性沸石等覆盖材料各自控制底泥氮磷释放的优势,可有效地同时控制底泥氮磷的释放,对底泥中氮磷的固定速率快效率高,适于普遍推广。

权利要求书

1.  一种原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统,其特征在于,结构自上而下包括土工布层I(300)、锆改性沸石覆盖层(100)、土工布层II(400)、混合物覆盖层(200)以及土工布层III(500),所述混合物覆盖层(200)由羟基磷灰石颗粒、方解石颗粒和钙改性沸石颗粒组成,所述的锆改性沸石覆盖层(100)由锆改性沸石颗粒组成;
混合物覆盖层(200)中的羟基磷灰石颗粒、方解石颗粒和钙性沸石颗粒的重量比为1:(1~1000):(1~1000);
所述的锆改性沸石颗粒、羟基磷灰石颗粒、方解石颗粒和钙改性沸石颗粒的粒径均为5目-1000目。

2.
  权利要求1所述原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统,其特征在于,所述的锆改性沸石颗粒的用量为4.5-7kg/m2,羟基磷灰石颗粒的用量为50-150g/m2,方解石颗粒的用量为8-10kg/m2,钙改性沸石颗粒的用量为4.5-7kg/m2,土工布层I、土工布层II及土工布层III的厚度为0.5-5mm。

3.
  权利要求1所述原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统,其特征在于,所述的羟基磷灰石颗粒的粒径为50-400目,方解石颗粒的粒径为150-500目,钙改性沸石颗粒的粒径为10-300目,锆改性沸石颗粒的粒径为50-400目。

4.
  权利要求1-3任一项所述原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统,其特征在于,所述的钙改性沸石的制备方法包括以下步骤:
将可溶性钙盐溶液与粒径为5-1000目的天然沸石按0.1~1000mL/g的液固比充分混合,反应0.5-96小时后取固体清洗并干燥。

5.
  权利要求4所述原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统,其特征在于,所述可溶性钙盐溶液为氯化钙溶液或硝酸钙溶液,浓度为0.5-1mol/L;可溶性钙盐溶液与天然沸石的用量比为5-20ml/g。

6.
  权利要求1-3任一项所述原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统,其特征在于,所述的羟基磷灰石的制备方法包括以下步骤:
(1)将可溶性钙盐溶液与可溶性磷酸盐溶液混合,调节混合液的pH至8-10;其中钙元素与磷元素的摩尔比为1:0.4-1.2;
(2)混合液以100-200rpm的速度振荡36-60小时;取沉淀洗涤至中性,干燥后破碎。

7.
  权利要求6所述原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统,其特征在于,步骤(1)中的可溶性钙盐为氯化钙溶液或硝酸钙溶液,浓度为0.5-1.5mol/L;可溶性磷酸盐溶液为磷酸氢铵溶液或者磷酸氢钠溶液,浓度为0.5-1.5mol/L;钙元素与磷元素的摩尔比为1:0.5-0.8;用浓度为0.5-2mol/L的氨水将混合液的pH调节为8.5-9.2。

8.
  权利要求1-3任一项所述原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统,其特征在于,所述的锆改性沸石的制备方法包括以下步骤:
将可溶性锆盐溶液与粒径为5-1000目的天然沸石按1~1000mL/g的液固比充分混合,并将混合液的pH调节为8-14,取固体清洗并干燥。

9.
  权利要求8所述原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统,其特征在于,所述的可溶性锆盐溶液为氧氯化锆溶液,浓度为6-15g/L,与天然沸石的用量比为5-50ml/g;用浓度为0.1-3mol/L氢氧化钠或氢氧化钾溶液将混合液的pH调节为9-12。

10.
  一种同时控制底泥氮磷释放的方法,其特征在于,将如权利要求1-9任一项所述的底泥活性覆盖系统覆盖于底泥上方。

说明书

一种原位控制地表水体底泥氮磷释放的活性覆盖系统和方法
技术领域
本发明涉及控制地表水体污染底泥氮磷释放技术领域,具体地说,是一种同时控制底泥氮磷释放的活性覆盖系统和方法。
背景技术
水体富营养化是当今世界面临的最为严重的水环境问题之一。氮磷是引起水体富营养化的2种关键营养元素。底泥是地表水体的一个重要组成部分。由外源输入水体中的氮磷经过一系列的物理和化学等过程会沉积于底泥中。当外界环境条件发生改变时,原先沉积于底泥中的氮磷可以重新释放出来,成为上覆水体中氮磷污染的内源。因此,控制底泥中氮磷的释放对于地表水体的富营养化防治是非常重要的。
综观国内外的底泥污染物释放控制技术,主要分为2大类:异位控制技术和原位控制技术。底泥污染物释放异位控制技术主要是指底泥疏浚以及疏浚底泥的处理处置。底泥污染物释放原位控制技术是指将污染底泥停留于原处,采取措施阻止底泥中污染物进入上覆水体。与底泥污染物释放异位控制技术相比,原位控制技术具备所需费用低、可以避免底泥疏浚过程中底泥再悬浮对上覆水体的污染以及疏浚底泥输送过程和处理过程中的二次污染问题、不需要额外的处理处置场地等优点,正日益受到人们的重视并成为底泥污染物释放控制技术研究的一个热点。
底泥覆盖是一种受到国内外广泛关注的底泥污染物释放原位控制技术,即于污染底泥上部覆盖一层或多层覆盖层使底泥与上覆水隔开并阻止底泥中污染物的释放。覆盖系统主要通过以下三个方面限制污染底泥的环境影响:(1)将污染底泥与底栖生物物理性地分开;(2)固定污染底泥,以防止底泥再悬浮或迁移;(3)降低底泥污染物向上覆水的扩散通量。常用的底泥覆盖材料包括清洁沉积物、沙子和砾石等。国外已经对由清洁沉积物、沙子和砾石构成的底泥覆盖系统 做了大量的研究,并且进行了许多成功的应用。但是清洁沉积物、沙子和砾石等属于惰性材料,对底泥所释放污染物的固定能力较差,这导致由惰性材料构建的覆盖系统(即“底泥惰性覆盖系统”)控制底泥污染物释放的效率较低。为克服底泥惰性覆盖系统的缺陷,人们提出了底泥活性覆盖系统的概念,即采用可以吸附或共沉淀污染物的材料构建的底泥覆盖系统。与底泥惰性覆盖系统相比,底泥活性覆盖系统抑制底泥污染物释放的效率明显提高。
方解石是自然界中广泛存在的一种碳酸盐矿物,容易获得且成本低廉。以往的研究已经表明由方解石构建的底泥活性覆盖层系统可以较为有效地控制底泥中磷的释放。但是,这种由单一方解石材料构建的底泥活性覆盖层系统存在较为明显的缺陷:(1)方解石对水中磷的固定速率通常比较慢,这导致由方解石构建的底泥活性覆盖层系统抑制底泥中磷释放的效率不是非常理想;(2)由单一方解石构建的底泥活性覆盖系统的厚度往往比较薄,容易受水流冲刷或风浪、水生动物扰动等的影响,这导致这种底泥活性覆盖层系统的整体结构的完整性易受水流、风浪和水生动物等外界条件的破坏,从而降低了这种底泥活性覆盖系统控制底泥中磷释放的效果。中国专利文献CN201210246668.5,申请日2012-07-17,公开了一种控制底泥磷释放的底泥活性覆盖系统和方法,该方法是一种土工布包裹方解石和羟基磷灰石混合物的底泥覆盖系统投放地表水体的底泥上方,以用于控制底泥磷的释放。中国专利文献CN201210246668.5所报道的方法虽然可以克服单一方解石覆盖系统的缺陷,但是利用中国文献方法CN201210246668.5所报道的方法却无法有效控制底泥氮的释放。本发明针对现有底泥覆盖系统的不足之处,提出了一种由土工布、方解石、磷灰石、钙改性沸石和锆改性沸石等材料共同构建而成的底泥活性覆盖系统,利用该系统可以同时有效控制底泥氮磷释放。目前,国内外关于利用土工布包裹磷灰石、方解石、钙改性沸石和锆改性沸石等材料作为覆盖系统同时控制底泥氮磷释放的研究尚未见报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足,提供一种同时用于控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统。
本发明的另一的目的是,提供一种同时控制底泥氮磷释放的方法。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案是:一种同时控制底泥氮磷释放的 底泥活性覆盖系统,其结构自上而下包括土工布层I、锆改性沸石覆盖层、土工布层II、混合物覆盖层以及土工布层III,所述混合物覆盖层由羟基磷灰石颗粒、方解石颗粒和钙改性沸石颗粒组成,所述的锆改性沸石覆盖层由锆改性沸石颗粒组成;混合物覆盖层中的羟基磷灰石颗粒、方解石颗粒和钙性沸石颗粒的重量比为1:(1~1000):(1~1000);所述的锆改性沸石颗粒、羟基磷灰石颗粒、方解石颗粒和钙改性沸石颗粒的粒径均为5目-1000目。
优选的,所述的锆改性沸石颗粒的用量为4.5-7kg/m2,羟基磷灰石颗粒的用量为100-150g/m2,方解石颗粒的用量为8-10kg/m2,钙改性沸石颗粒的用量为4.5-7kg/m2,土工布层I、土工布层II及土工布层III的厚度为0.5-5mm;所述的羟基磷灰石颗粒的粒径为50-400目,方解石颗粒的粒径为150-500目,钙改性沸石颗粒的粒径为10-300目,锆改性沸石颗粒的粒径为50-400目。
钙改性沸石的制备方法包括以下步骤:将可溶性钙盐溶液与粒径为5-1000目的天然沸石按0.1~1000mL/g的液固比充分混合,反应0.5-96小时后取固体清洗并干燥。优选的,所述可溶性钙盐溶液为氯化钙溶液或硝酸钙溶液,浓度为0.5-1mol/L;可溶性钙盐溶液与天然沸石的用量比为5-20ml/g。优选的,所述天然沸石粒径为10-300目。
羟基磷灰石的制备方法包括以下步骤:
(1)将可溶性钙盐溶液与可溶性磷酸盐溶液混合,调节混合液的pH至8-10;其中钙元素与磷元素的摩尔比为1:0.4-1.2;可溶性钙盐为氯化钙溶液或硝酸钙溶液,浓度为0.5-1.5mol/L;可溶性磷酸盐溶液为磷酸氢铵溶液或者磷酸氢钠溶液,浓度为0.5-1.5mol/L;钙元素与磷元素的摩尔比为1:0.5-0.8;用浓度为0.5-2mol/L的氨水将混合液的pH调节为8.5-9.2;
(2)混合液以100-200rpm的速度振荡36-60小时;取沉淀洗涤至中性,干燥后破碎。
锆改性沸石的制备方法包括以下步骤:
将可溶性锆盐溶液与粒径为5-1000目的天然沸石按1~1000mL/g的液固比充分混合,并将混合液的pH调节为8-14,取固体清洗并干燥。优选的,可溶性锆盐溶液为氧氯化锆溶液,浓度为6-15g/L,与天然沸石的用量比为5-50ml/g;用浓度为0.1-3mol/L氢氧化钠或氢氧化钾溶液将混合液的pH调节为9-12。优选的,所述 天然沸石粒径为50-400目。
这种底泥活性覆盖系统可用于控制底泥氮磷的释放。
一种同时控制底泥氮磷释放的方法,是将如上的底泥活性覆盖系统覆盖于底泥上方。
本发明优点在于:
1、本发明的底泥活性覆盖系统通过土工布层将底泥覆盖材料层与上覆水和底泥隔开,不仅能有效防止底泥覆盖材料层整体结构的完整性受到外界条件的破坏,防止底泥活性覆盖系统中活性覆盖材料的流失而且还使失效的底泥覆盖材料层的定期更换变得简单;
2、本发明的底泥活性覆盖系统由磷灰石、方解石、钙改性沸石和锆改性沸石等材料共同构建而成,充分利用每种覆盖材料控制底泥氮磷释放的优势,即磷灰石、方解石和锆改性沸石等材料均可以有效控制底泥磷的释放,钙改性沸石可以有效地控制底泥氨氮的释放,以及钙改性沸石吸附氨氮后释放出来的钙离子可以促进方解石和磷灰石对底泥磷的固定作用,从而可以非常有效地同时控制氮磷释放,对底泥中磷的固定速率快,固定效率高;
3、本发明以价格低廉的方解石和钙改性沸石作为主材料,以少量的羟基磷灰石和锆改性沸石作为辅助材料构建一种可以同时有效控制底泥氮磷释放的活性覆盖系统,可达到显著减少底泥氮磷释放的效果,经济节约,适于普遍推广。
附图说明
图1是本发明的一种原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统整体结构示意图。
100—锆改性沸石覆盖层,200—混合物覆盖层,300—土工布层I,400—土工布层II,500—土工布层III,600—上覆水体,700—底泥
图2是实施例1和2模拟实验期间上覆水中磷浓度的变化规律图。
图3是实施例1和2模拟实验期间上覆水中氨氮浓度的变化规律图。
图2和图3中,横坐标为时间(小时),纵坐标分别为上覆水体中磷和氨氮的浓度(mg/L)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的具体实施方式作详细说明。
实施例1
首先准备各种底泥活性覆盖材料。
1、采用溶液沉淀法合成羟基磷灰石(简记为HAP)。将50mL浓度为1mol/L的Ca(NO3)2溶液与30mL浓度为1mol/L的(NH4)2HPO4溶液混合,用0.8mol/LNH3·OH溶液调节pH至9,再将混合液置于振荡器中,150转/分的速度下振荡48小时,取沉淀洗涤至中性,干燥后得到磷灰石,再破碎为粒径200目的颗粒。重复上述过程4次,收集所有的磷灰石样品备用。
2、制备钙改性沸石(简记为CaMZ)。配制浓度为1mol/L的Ca2+溶液;称取粒径过过80目的天然沸石置于容器中,再按照液固比为5mL/g移取Ca2+溶液与天然沸石进行充分混合;反应40h后进行固液分离、清洗、干燥即可。
3、制备锆改性沸石(ZrMZ)。采用氧氯化锆配制质量浓度为10g/L的氧氯化锆溶液;称取粒径过200目的天然沸石置于容器中,再按照液固比为10mL/g移取质量浓度为10g/L的氧氯化锆溶液与天然沸石进行充分混合;(3)用浓度为2mol/L氢氧化钠溶液将步骤(2)所得混合液的pH调节至10,反应完成后进行固液分离,清洗,干燥,最后得到锆改性沸石,它的粒径为过200目。
4、购买方解石(简记为CA),将方解石破碎,过筛,得粒径为过300目的方解石。
将上述制备的方解石颗粒、磷灰石颗粒和钙改性沸石颗粒混合,组成混合物覆盖层;锆改性沸石颗粒组成锆改性沸石覆盖层。锆改性沸石覆盖层和混合物覆盖层之间设置土工布层,混合物覆盖层和底泥之间设置土工布层,锆改性沸石覆盖层与上覆水体之间设置土工布层。得到底泥活性覆盖系统。土工布的厚度为0.5-2mm,这种底泥覆盖活性系统的厚度大于等于2mm。
如图1所示,这种底泥覆盖活性系统的结构为,自下而上,包括土工布层I300、锆改性沸石覆盖层100、土工布层II400、混合物覆盖层200以及土工布层III500,所述混合物覆盖层由羟基磷灰石颗粒、方解石颗粒和钙改性沸石颗粒组成,所述的锆改性沸石覆盖层由锆改性沸石颗粒组成。
所述的底泥活性覆盖系统包括锆改性沸石覆盖层100、方解石与磷灰石和钙 改性沸石组成的混合物覆盖层200、以及土工布层300、400和500,所述锆改性沸石覆盖层100和方解石/磷灰石/钙改性沸石混合物覆盖层200之间设置土工布层300,所述方解石/磷灰石/钙改性沸石混合物覆盖层200和底泥700之间设置土工布层500,所述锆改性沸石覆盖层100与上覆水体600之间设置土工布层400,所述的磷灰石/方解石/钙改性沸石混合物覆盖层是磷灰石、方解石和钙性沸石的重量比1:(1~1000):(1~1000)的组合物,所述的磷灰石、方解石、钙改性沸石和锆改性沸石等材料的粒径均为5目-1000目,所述的底泥覆盖材料层的厚度大于等于2mm。
使用时,直接将本发明的底泥活性覆盖系统平铺于底泥700之上即可。这种底泥活性覆盖系统可以控制控制底泥氮磷的释放,减少上覆水体600中的磷和氨氮含量。
需要特别指出的是,所述的土工布层I、II、III采用有纺土工布和无纺土工布制成,由于土工布具有优秀的过滤、排水、隔离、加筋、防渗、防护作用,因此可保护底泥覆盖材料层即混合物覆盖层和锆改性沸石覆盖层不易被水流冲刷或风浪、水生动物扰动等造成流失,能较久地保持底泥覆盖材料层的完整性,充分发挥底泥覆盖材料层控制底泥中氮磷释放的作用,且土工布具备重量轻、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀的优点,便于施工、经久耐用,还可以使失效的底泥覆盖材料层的定期更换变得简单。
所述的方解石英文名为Calcite,分子式:CaCO3;所述的磷灰石是指人工合成或商业购买的羟基磷灰石;所述的羟基磷灰石英文名为Hydroxyapatite,分子式:Ca10(PO4)6(OH)2。所述的钙改性沸石是指采用溶解性钙盐改性天然沸石制备得到;所述的锆改性沸石是指采用溶解性锆盐改性天然沸石制备得到。
实施例2
1、采用溶液沉淀法合成羟基磷灰石(简记为HAP)。将50mL浓度为1mol/L的Ca(NO3)2溶液与30mL浓度为1mol/L的(NH4)2HPO4溶液混合,用0.8mol/LNH3·OH溶液调节pH至9,再将混合液置于振荡器中,150转/分的速度下振荡48小时,取沉淀洗涤至中性,干燥后得到磷灰石,再破碎为粒径200目的颗粒。重复上述过程4次,收集所有的磷灰石样品备用。
制备钙改性沸石(简记为CaMZ)。配制浓度为1mol/L的Ca2+溶液(硝酸钙 或氯化钙);称取粒径过过80目的天然沸石置于容器中,再按照液固比为5mL/g移取Ca2+溶液与天然沸石进行充分混合;反应40h后进行固液分离、清洗、干燥即可。
制备锆改性沸石(ZrMZ)。采用氧氯化锆配制质量浓度为10g/L的氧氯化锆溶液;称取粒径过200目的天然沸石置于容器中,再按照液固比为10mL/g移取质量浓度为10g/L的氧氯化锆溶液与天然沸石进行充分混合;(3)用浓度为2mol/L氢氧化钠溶液将步骤(2)所得混合液的pH调节至10,反应完成后进行固液分离,清洗,干燥,最后得到锆改性沸石,它的粒径为过200目。
购买方解石(简记为CA),将方解石破碎,过筛,得粒径为过300目的方解石。
2、采集受污染的池塘表层底泥。分别称取1000g表层底泥置于8个体积为2.5L的棕色玻璃瓶中,使每个棕色玻璃瓶中的底泥的厚度约为6cm。对每个棕色玻璃瓶中的底泥加以不同的覆盖处理。
对第一个棕色玻璃瓶中底泥不加任何处理(对照组)。
第二个棕色试剂瓶中底泥加以以下处理:先将一张土工布覆盖于底泥表面,再覆盖150g方解石(等同于每平方底泥-水界面上覆盖8.5kg方解石),再将一张土工布覆盖于方解石覆盖层上方。
对第三个棕色试剂瓶中底泥加以以下处理:先将一张土工布覆盖于底泥表面,再覆盖150g方解石和1g羟基磷灰石混合物(等同于每平方米底泥-水界面上覆盖8.5kg方解石和56g羟基磷灰石),最后将一张土工布覆盖于方解石/羟基磷灰石混合物覆盖层上方。
对第四个棕色试剂瓶中底泥加以以下处理:先将一张土工布覆盖于底泥表面,再覆盖150g方解石和2g羟基磷灰石混合物(等同于每平方米底泥-水界面上覆盖8.5kg方解石和112g羟基磷灰石),最后将一张土工布覆盖于方解石/羟基磷灰石混合物覆盖层上方。
对第五个棕色试剂瓶中底泥加以以下处理:先将一张土工布覆盖于底泥表面,再覆盖150g方解石、1g羟基磷灰石和100g钙改性沸石混合物(等同于每平方米底泥-水界面上覆盖8.5kg方解石、56g羟基磷灰石和5.7kg钙改性沸石),最后将一张土工布覆盖于方解石/羟基磷灰石/钙改性沸石混合物覆盖层上方。
对第六个棕色试剂瓶中底泥加以以下处理:先将一张土工布覆盖于底泥表 面,再覆盖150g方解石、2g羟基磷灰石和100g钙改性沸石混合物(等同于每平方米底泥-水界面上覆盖8.5kg方解石、112g羟基磷灰石和5.7kg钙改性沸石),最后将一张土工布覆盖于方解石/羟基磷灰石/钙改性沸石混合物覆盖层。
对第七个棕色试剂瓶中底泥加以以下处理:先将一张土工布覆盖于底泥表面,再覆盖150g方解石、1g羟基磷灰石和100g钙改性沸石混合物(等同于每平方米底泥-水界面上覆盖8.5kg方解石、56g羟基磷灰石和5.7kg钙改性沸石),再将一张土工布覆盖于方解石/羟基磷灰石/钙改性沸石混合物覆盖层上方,再覆盖100g锆改性沸石(等同于每平方米底泥-水界面上覆盖5.7kg锆改性沸石),最后将一张土工布覆盖于锆改性沸石覆盖层上方。
对第八个棕色试剂瓶中底泥加以以下处理:先将一张土工布覆盖于底泥表面,再覆盖150g方解石、2g羟基磷灰石和100g钙改性沸石混合物(等同于每平方米底泥-水界面上覆盖8.5kg方解石、112g羟基磷灰石和5.7kg钙改性沸石),再将一张土工布覆盖于方解石/羟基磷灰石/钙改性沸石混合物覆盖层上方,再覆盖100g锆改性沸石(等同于每平方米底泥-水界面上覆盖5.7kg锆改性沸石),最后将一张土工布覆盖于锆改性沸石覆盖层上方。
3、分别检测23、73和118小时后上覆水体中的磷和氨氮含量。实验结果见图2和图3。图2和图3中,各柱状图从左到右依次为第一(对照)至第八个瓶中上覆水体中的检测结果。表1为上覆水体中磷含量。
表1

时间12345678230.7660.2830.09440.1360.05250.08390.01600.0160731.310.3150.07340.08390.02090.05250.02140.01601181.6260.5350.2410.2100.09440.1360.02670.0214

由图2可见,厌氧状态下无任何处理底泥会释放出磷,导致上覆水受到磷的污染。由方解石构建的底泥活性覆盖层系统可以明显降低底泥中磷向上覆水迁移的速率。由方解石和羟基磷灰石混合物构建的底泥活性覆盖层系统控制底泥中磷释放的效率明显高于由单独方解石构建的底泥活性覆盖层系统,同时固定速率明显加快。由方解石、羟基磷灰石和钙改性沸石混合物构建的底泥活性覆盖系统控 制底泥磷释放的效率优于由方解石和磷灰石构建的底泥活性覆盖系统。由方解石、羟基磷灰石、钙改性沸石和锆改性沸石构建的底泥活性覆盖系统控制底泥磷释放的效率则优于由方解石、羟基磷灰石和钙改性沸石混合物构建的底泥活性覆盖系统。相对于方解石、羟基磷灰石和钙改性沸石等材料,锆改性沸石的价格更贵。图2实验结果说明,由价格低廉的方解石、羟基磷灰石和钙改性沸石混合物覆盖层首先使底泥磷的释放速率大大降低,少量释放出来的磷再被价格相对较贵的锆改性沸石覆盖所固定。因此,本发明的底泥活性覆盖系统中锆改性沸石覆盖层与单纯的锆改性沸石覆盖系统相比控制底泥磷释放的有效持续时间更长,与由方解石、羟基磷灰石和钙改性沸石混合物构建的底泥活性覆盖系统相比控制底泥磷释放的效率更高。这充分了说明了本发明所提出的底泥活性覆盖系统可以非常有效地控制底泥磷的释放。
由图3可见,厌氧状态下无任何处理底泥会释放出氨氮,导致上覆水受到氨氮的污染。由单一方解石构建的底泥活性覆盖系统、由方解石和羟基磷灰石混合物构建的底泥活性覆盖系统均不能控制底泥磷的释放。由方解石、羟基磷灰石和钙改性沸石构建的底泥活性覆盖系统、以及由方解石、羟基磷灰石、钙改性沸石和锆改性沸石构建的底泥活性覆盖系统则可以非常有效地控制底泥氨氮的释放。
图2和3的实验结果则说明由方解石、羟基磷灰石、钙改性沸石和锆改性沸石构建的底泥活性覆盖系统可以非常有效地控制底泥氨氮和磷的释放,与单一的方解石构建的底泥活性覆盖系统、由方解石和羟基磷灰石混合物构建的底泥活性覆盖系统、由方解石、羟基磷灰石和钙改性沸石构建的底泥活性覆盖系统、以及由单一锆改性沸石构建的底泥活性覆盖系统相比可以更加有效地控制底泥氮磷的释放。

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1、10申请公布号CN103469762A43申请公布日20131225CN103469762ACN103469762A21申请号201310419706722申请日20130913E02B3/02200601C02F1/28200601C02F1/5820060171申请人上海海洋大学地址201306上海市浦东新区沪城环路999号72发明人林建伟詹艳慧杨孟娟郑雯婧方巧李佳74专利代理机构上海伯瑞杰知识产权代理有限公司31227代理人吴瑾瑜54发明名称一种原位控制地表水体底泥氮磷释放的活性覆盖系统和方法57摘要本发明提供了一种原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统,结构自上而下包括土工布层I、锆改。

2、性沸石覆盖层、土工布层II、混合物覆盖层以及土工布层III;混合物覆盖层由重量比为1(11000)(11000)的羟基磷灰石颗粒、方解石颗粒和钙改性沸石颗粒组成,锆改性沸石覆盖层由锆改性沸石颗粒组成。本发明还提供利用上述底泥活性覆盖系统控制底泥氮磷释放的方法。土工布层可以有效防止底泥覆盖材料层整体结构完整性受到外界条件的破坏,防止了底泥活性覆盖系统中活性覆盖材料的流失;利用方解石、磷灰石、钙改性沸石和锆改性沸石等覆盖材料各自控制底泥氮磷释放的优势,可有效地同时控制底泥氮磷的释放,对底泥中氮磷的固定速率快效率高,适于普遍推广。51INTCL权利要求书2页说明书7页附图3页19中华人民共和国国家知。

3、识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书7页附图3页10申请公布号CN103469762ACN103469762A1/2页21一种原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统,其特征在于,结构自上而下包括土工布层I(300)、锆改性沸石覆盖层(100)、土工布层II(400)、混合物覆盖层(200)以及土工布层III(500),所述混合物覆盖层(200)由羟基磷灰石颗粒、方解石颗粒和钙改性沸石颗粒组成,所述的锆改性沸石覆盖层(100)由锆改性沸石颗粒组成;混合物覆盖层(200)中的羟基磷灰石颗粒、方解石颗粒和钙性沸石颗粒的重量比为1(11000)(11000);所述的锆改性沸石颗粒、羟基磷灰石颗。

4、粒、方解石颗粒和钙改性沸石颗粒的粒径均为5目1000目。2权利要求1所述原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统,其特征在于,所述的锆改性沸石颗粒的用量为457KG/M2,羟基磷灰石颗粒的用量为50150G/M2,方解石颗粒的用量为810KG/M2,钙改性沸石颗粒的用量为457KG/M2,土工布层I、土工布层II及土工布层III的厚度为055MM。3权利要求1所述原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统,其特征在于,所述的羟基磷灰石颗粒的粒径为50400目,方解石颗粒的粒径为150500目,钙改性沸石颗粒的粒径为10300目,锆改性沸石颗粒的粒径为50400目。4权利要求13任一项所述原位控制底泥。

5、氮磷释放的底泥活性覆盖系统,其特征在于,所述的钙改性沸石的制备方法包括以下步骤将可溶性钙盐溶液与粒径为51000目的天然沸石按011000ML/G的液固比充分混合,反应0596小时后取固体清洗并干燥。5权利要求4所述原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统,其特征在于,所述可溶性钙盐溶液为氯化钙溶液或硝酸钙溶液,浓度为051MOL/L;可溶性钙盐溶液与天然沸石的用量比为520ML/G。6权利要求13任一项所述原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统,其特征在于,所述的羟基磷灰石的制备方法包括以下步骤(1)将可溶性钙盐溶液与可溶性磷酸盐溶液混合,调节混合液的PH至810;其中钙元素与磷元素的摩尔比为。

6、10412;(2)混合液以100200RPM的速度振荡3660小时;取沉淀洗涤至中性,干燥后破碎。7权利要求6所述原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统,其特征在于,步骤(1)中的可溶性钙盐为氯化钙溶液或硝酸钙溶液,浓度为0515MOL/L;可溶性磷酸盐溶液为磷酸氢铵溶液或者磷酸氢钠溶液,浓度为0515MOL/L;钙元素与磷元素的摩尔比为10508;用浓度为052MOL/L的氨水将混合液的PH调节为8592。8权利要求13任一项所述原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统,其特征在于,所述的锆改性沸石的制备方法包括以下步骤将可溶性锆盐溶液与粒径为51000目的天然沸石按11000ML/G的液固比。

7、充分混合,并将混合液的PH调节为814,取固体清洗并干燥。9权利要求8所述原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统,其特征在于,所述的可溶性锆盐溶液为氧氯化锆溶液,浓度为615G/L,与天然沸石的用量比为550ML/G;用浓度为013MOL/L氢氧化钠或氢氧化钾溶液将混合液的PH调节为912。10一种同时控制底泥氮磷释放的方法,其特征在于,将如权利要求19任一项所述的权利要求书CN103469762A2/2页3底泥活性覆盖系统覆盖于底泥上方。权利要求书CN103469762A1/7页4一种原位控制地表水体底泥氮磷释放的活性覆盖系统和方法技术领域0001本发明涉及控制地表水体污染底泥氮磷释放技术领。

8、域,具体地说,是一种同时控制底泥氮磷释放的活性覆盖系统和方法。背景技术0002水体富营养化是当今世界面临的最为严重的水环境问题之一。氮磷是引起水体富营养化的2种关键营养元素。底泥是地表水体的一个重要组成部分。由外源输入水体中的氮磷经过一系列的物理和化学等过程会沉积于底泥中。当外界环境条件发生改变时,原先沉积于底泥中的氮磷可以重新释放出来,成为上覆水体中氮磷污染的内源。因此,控制底泥中氮磷的释放对于地表水体的富营养化防治是非常重要的。0003综观国内外的底泥污染物释放控制技术,主要分为2大类异位控制技术和原位控制技术。底泥污染物释放异位控制技术主要是指底泥疏浚以及疏浚底泥的处理处置。底泥污染物释。

9、放原位控制技术是指将污染底泥停留于原处,采取措施阻止底泥中污染物进入上覆水体。与底泥污染物释放异位控制技术相比,原位控制技术具备所需费用低、可以避免底泥疏浚过程中底泥再悬浮对上覆水体的污染以及疏浚底泥输送过程和处理过程中的二次污染问题、不需要额外的处理处置场地等优点,正日益受到人们的重视并成为底泥污染物释放控制技术研究的一个热点。0004底泥覆盖是一种受到国内外广泛关注的底泥污染物释放原位控制技术,即于污染底泥上部覆盖一层或多层覆盖层使底泥与上覆水隔开并阻止底泥中污染物的释放。覆盖系统主要通过以下三个方面限制污染底泥的环境影响(1)将污染底泥与底栖生物物理性地分开;(2)固定污染底泥,以防止底。

10、泥再悬浮或迁移;(3)降低底泥污染物向上覆水的扩散通量。常用的底泥覆盖材料包括清洁沉积物、沙子和砾石等。国外已经对由清洁沉积物、沙子和砾石构成的底泥覆盖系统做了大量的研究,并且进行了许多成功的应用。但是清洁沉积物、沙子和砾石等属于惰性材料,对底泥所释放污染物的固定能力较差,这导致由惰性材料构建的覆盖系统(即“底泥惰性覆盖系统”)控制底泥污染物释放的效率较低。为克服底泥惰性覆盖系统的缺陷,人们提出了底泥活性覆盖系统的概念,即采用可以吸附或共沉淀污染物的材料构建的底泥覆盖系统。与底泥惰性覆盖系统相比,底泥活性覆盖系统抑制底泥污染物释放的效率明显提高。0005方解石是自然界中广泛存在的一种碳酸盐矿物。

11、,容易获得且成本低廉。以往的研究已经表明由方解石构建的底泥活性覆盖层系统可以较为有效地控制底泥中磷的释放。但是,这种由单一方解石材料构建的底泥活性覆盖层系统存在较为明显的缺陷(1)方解石对水中磷的固定速率通常比较慢,这导致由方解石构建的底泥活性覆盖层系统抑制底泥中磷释放的效率不是非常理想;(2)由单一方解石构建的底泥活性覆盖系统的厚度往往比较薄,容易受水流冲刷或风浪、水生动物扰动等的影响,这导致这种底泥活性覆盖层系统的整体结构的完整性易受水流、风浪和水生动物等外界条件的破坏,从而降低了这种说明书CN103469762A2/7页5底泥活性覆盖系统控制底泥中磷释放的效果。中国专利文献CN20121。

12、02466685,申请日20120717,公开了一种控制底泥磷释放的底泥活性覆盖系统和方法,该方法是一种土工布包裹方解石和羟基磷灰石混合物的底泥覆盖系统投放地表水体的底泥上方,以用于控制底泥磷的释放。中国专利文献CN2012102466685所报道的方法虽然可以克服单一方解石覆盖系统的缺陷,但是利用中国文献方法CN2012102466685所报道的方法却无法有效控制底泥氮的释放。本发明针对现有底泥覆盖系统的不足之处,提出了一种由土工布、方解石、磷灰石、钙改性沸石和锆改性沸石等材料共同构建而成的底泥活性覆盖系统,利用该系统可以同时有效控制底泥氮磷释放。目前,国内外关于利用土工布包裹磷灰石、方解石。

13、、钙改性沸石和锆改性沸石等材料作为覆盖系统同时控制底泥氮磷释放的研究尚未见报道。发明内容0006本发明的目的是针对现有技术中的不足,提供一种同时用于控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统。0007本发明的另一的目的是,提供一种同时控制底泥氮磷释放的方法。0008为实现上述目的,本发明采取的技术方案是一种同时控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统,其结构自上而下包括土工布层I、锆改性沸石覆盖层、土工布层II、混合物覆盖层以及土工布层III,所述混合物覆盖层由羟基磷灰石颗粒、方解石颗粒和钙改性沸石颗粒组成,所述的锆改性沸石覆盖层由锆改性沸石颗粒组成;混合物覆盖层中的羟基磷灰石颗粒、方解石颗粒和钙性沸石颗粒。

14、的重量比为1(11000)(11000);所述的锆改性沸石颗粒、羟基磷灰石颗粒、方解石颗粒和钙改性沸石颗粒的粒径均为5目1000目。0009优选的,所述的锆改性沸石颗粒的用量为457KG/M2,羟基磷灰石颗粒的用量为100150G/M2,方解石颗粒的用量为810KG/M2,钙改性沸石颗粒的用量为457KG/M2,土工布层I、土工布层II及土工布层III的厚度为055MM;所述的羟基磷灰石颗粒的粒径为50400目,方解石颗粒的粒径为150500目,钙改性沸石颗粒的粒径为10300目,锆改性沸石颗粒的粒径为50400目。0010钙改性沸石的制备方法包括以下步骤将可溶性钙盐溶液与粒径为51000目的。

15、天然沸石按011000ML/G的液固比充分混合,反应0596小时后取固体清洗并干燥。优选的,所述可溶性钙盐溶液为氯化钙溶液或硝酸钙溶液,浓度为051MOL/L;可溶性钙盐溶液与天然沸石的用量比为520ML/G。优选的,所述天然沸石粒径为10300目。0011羟基磷灰石的制备方法包括以下步骤0012(1)将可溶性钙盐溶液与可溶性磷酸盐溶液混合,调节混合液的PH至810;其中钙元素与磷元素的摩尔比为10412;可溶性钙盐为氯化钙溶液或硝酸钙溶液,浓度为0515MOL/L;可溶性磷酸盐溶液为磷酸氢铵溶液或者磷酸氢钠溶液,浓度为0515MOL/L;钙元素与磷元素的摩尔比为10508;用浓度为052MO。

16、L/L的氨水将混合液的PH调节为8592;0013(2)混合液以100200RPM的速度振荡3660小时;取沉淀洗涤至中性,干燥后破碎。0014锆改性沸石的制备方法包括以下步骤0015将可溶性锆盐溶液与粒径为51000目的天然沸石按11000ML/G的液固比充分说明书CN103469762A3/7页6混合,并将混合液的PH调节为814,取固体清洗并干燥。优选的,可溶性锆盐溶液为氧氯化锆溶液,浓度为615G/L,与天然沸石的用量比为550ML/G;用浓度为013MOL/L氢氧化钠或氢氧化钾溶液将混合液的PH调节为912。优选的,所述天然沸石粒径为50400目。0016这种底泥活性覆盖系统可用于控。

17、制底泥氮磷的释放。0017一种同时控制底泥氮磷释放的方法,是将如上的底泥活性覆盖系统覆盖于底泥上方。0018本发明优点在于00191、本发明的底泥活性覆盖系统通过土工布层将底泥覆盖材料层与上覆水和底泥隔开,不仅能有效防止底泥覆盖材料层整体结构的完整性受到外界条件的破坏,防止底泥活性覆盖系统中活性覆盖材料的流失而且还使失效的底泥覆盖材料层的定期更换变得简单;00202、本发明的底泥活性覆盖系统由磷灰石、方解石、钙改性沸石和锆改性沸石等材料共同构建而成,充分利用每种覆盖材料控制底泥氮磷释放的优势,即磷灰石、方解石和锆改性沸石等材料均可以有效控制底泥磷的释放,钙改性沸石可以有效地控制底泥氨氮的释放,。

18、以及钙改性沸石吸附氨氮后释放出来的钙离子可以促进方解石和磷灰石对底泥磷的固定作用,从而可以非常有效地同时控制氮磷释放,对底泥中磷的固定速率快,固定效率高;00213、本发明以价格低廉的方解石和钙改性沸石作为主材料,以少量的羟基磷灰石和锆改性沸石作为辅助材料构建一种可以同时有效控制底泥氮磷释放的活性覆盖系统,可达到显著减少底泥氮磷释放的效果,经济节约,适于普遍推广。附图说明0022图1是本发明的一种原位控制底泥氮磷释放的底泥活性覆盖系统整体结构示意图。0023100锆改性沸石覆盖层,200混合物覆盖层,300土工布层I,400土工布层II,500土工布层III,600上覆水体,700底泥0024。

19、图2是实施例1和2模拟实验期间上覆水中磷浓度的变化规律图。0025图3是实施例1和2模拟实验期间上覆水中氨氮浓度的变化规律图。0026图2和图3中,横坐标为时间(小时),纵坐标分别为上覆水体中磷和氨氮的浓度(MG/L)。具体实施方式0027下面结合附图对本发明提供的具体实施方式作详细说明。0028实施例10029首先准备各种底泥活性覆盖材料。00301、采用溶液沉淀法合成羟基磷灰石(简记为HAP)。将50ML浓度为1MOL/L的CANO32溶液与30ML浓度为1MOL/L的NH42HPO4溶液混合,用08MOL/LNH3OH溶液调节PH至9,再将混合液置于振荡器中,150转/分的速度下振荡48。

20、小时,取沉淀洗涤至中性,干燥后得到磷灰石,再破碎为粒径200目的颗粒。重复上述过程4次,收集所有的磷灰石样品备用。说明书CN103469762A4/7页700312、制备钙改性沸石(简记为CAMZ)。配制浓度为1MOL/L的CA2溶液;称取粒径过过80目的天然沸石置于容器中,再按照液固比为5ML/G移取CA2溶液与天然沸石进行充分混合;反应40H后进行固液分离、清洗、干燥即可。00323、制备锆改性沸石(ZRMZ)。采用氧氯化锆配制质量浓度为10G/L的氧氯化锆溶液;称取粒径过200目的天然沸石置于容器中,再按照液固比为10ML/G移取质量浓度为10G/L的氧氯化锆溶液与天然沸石进行充分混合;。

21、(3)用浓度为2MOL/L氢氧化钠溶液将步骤(2)所得混合液的PH调节至10,反应完成后进行固液分离,清洗,干燥,最后得到锆改性沸石,它的粒径为过200目。00334、购买方解石(简记为CA),将方解石破碎,过筛,得粒径为过300目的方解石。0034将上述制备的方解石颗粒、磷灰石颗粒和钙改性沸石颗粒混合,组成混合物覆盖层;锆改性沸石颗粒组成锆改性沸石覆盖层。锆改性沸石覆盖层和混合物覆盖层之间设置土工布层,混合物覆盖层和底泥之间设置土工布层,锆改性沸石覆盖层与上覆水体之间设置土工布层。得到底泥活性覆盖系统。土工布的厚度为052MM,这种底泥覆盖活性系统的厚度大于等于2MM。0035如图1所示,这。

22、种底泥覆盖活性系统的结构为,自下而上,包括土工布层I300、锆改性沸石覆盖层100、土工布层II400、混合物覆盖层200以及土工布层III500,所述混合物覆盖层由羟基磷灰石颗粒、方解石颗粒和钙改性沸石颗粒组成,所述的锆改性沸石覆盖层由锆改性沸石颗粒组成。0036所述的底泥活性覆盖系统包括锆改性沸石覆盖层100、方解石与磷灰石和钙改性沸石组成的混合物覆盖层200、以及土工布层300、400和500,所述锆改性沸石覆盖层100和方解石/磷灰石/钙改性沸石混合物覆盖层200之间设置土工布层300,所述方解石/磷灰石/钙改性沸石混合物覆盖层200和底泥700之间设置土工布层500,所述锆改性沸石覆。

23、盖层100与上覆水体600之间设置土工布层400,所述的磷灰石/方解石/钙改性沸石混合物覆盖层是磷灰石、方解石和钙性沸石的重量比1(11000)(11000)的组合物,所述的磷灰石、方解石、钙改性沸石和锆改性沸石等材料的粒径均为5目1000目,所述的底泥覆盖材料层的厚度大于等于2MM。0037使用时,直接将本发明的底泥活性覆盖系统平铺于底泥700之上即可。这种底泥活性覆盖系统可以控制控制底泥氮磷的释放,减少上覆水体600中的磷和氨氮含量。0038需要特别指出的是,所述的土工布层I、II、III采用有纺土工布和无纺土工布制成,由于土工布具有优秀的过滤、排水、隔离、加筋、防渗、防护作用,因此可保护。

24、底泥覆盖材料层即混合物覆盖层和锆改性沸石覆盖层不易被水流冲刷或风浪、水生动物扰动等造成流失,能较久地保持底泥覆盖材料层的完整性,充分发挥底泥覆盖材料层控制底泥中氮磷释放的作用,且土工布具备重量轻、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀的优点,便于施工、经久耐用,还可以使失效的底泥覆盖材料层的定期更换变得简单。0039所述的方解石英文名为CALCITE,分子式CACO3;所述的磷灰石是指人工合成或商业购买的羟基磷灰石;所述的羟基磷灰石英文名为HYDROXYAPATITE,分子式CA10PO46OH2。所述的钙改性沸石是指采用溶解性钙盐改性天然沸石制备得到;所述的锆改性沸石是指采用溶。

25、解性锆盐改性天然沸石制备得到。0040实施例2说明书CN103469762A5/7页800411、采用溶液沉淀法合成羟基磷灰石(简记为HAP)。将50ML浓度为1MOL/L的CANO32溶液与30ML浓度为1MOL/L的NH42HPO4溶液混合,用08MOL/LNH3OH溶液调节PH至9,再将混合液置于振荡器中,150转/分的速度下振荡48小时,取沉淀洗涤至中性,干燥后得到磷灰石,再破碎为粒径200目的颗粒。重复上述过程4次,收集所有的磷灰石样品备用。0042制备钙改性沸石(简记为CAMZ)。配制浓度为1MOL/L的CA2溶液(硝酸钙或氯化钙);称取粒径过过80目的天然沸石置于容器中,再按照液。

26、固比为5ML/G移取CA2溶液与天然沸石进行充分混合;反应40H后进行固液分离、清洗、干燥即可。0043制备锆改性沸石(ZRMZ)。采用氧氯化锆配制质量浓度为10G/L的氧氯化锆溶液;称取粒径过200目的天然沸石置于容器中,再按照液固比为10ML/G移取质量浓度为10G/L的氧氯化锆溶液与天然沸石进行充分混合;(3)用浓度为2MOL/L氢氧化钠溶液将步骤(2)所得混合液的PH调节至10,反应完成后进行固液分离,清洗,干燥,最后得到锆改性沸石,它的粒径为过200目。0044购买方解石(简记为CA),将方解石破碎,过筛,得粒径为过300目的方解石。00452、采集受污染的池塘表层底泥。分别称取10。

27、00G表层底泥置于8个体积为25L的棕色玻璃瓶中,使每个棕色玻璃瓶中的底泥的厚度约为6CM。对每个棕色玻璃瓶中的底泥加以不同的覆盖处理。0046对第一个棕色玻璃瓶中底泥不加任何处理(对照组)。0047第二个棕色试剂瓶中底泥加以以下处理先将一张土工布覆盖于底泥表面,再覆盖150G方解石(等同于每平方底泥水界面上覆盖85KG方解石),再将一张土工布覆盖于方解石覆盖层上方。0048对第三个棕色试剂瓶中底泥加以以下处理先将一张土工布覆盖于底泥表面,再覆盖150G方解石和1G羟基磷灰石混合物(等同于每平方米底泥水界面上覆盖85KG方解石和56G羟基磷灰石),最后将一张土工布覆盖于方解石/羟基磷灰石混合物。

28、覆盖层上方。0049对第四个棕色试剂瓶中底泥加以以下处理先将一张土工布覆盖于底泥表面,再覆盖150G方解石和2G羟基磷灰石混合物(等同于每平方米底泥水界面上覆盖85KG方解石和112G羟基磷灰石),最后将一张土工布覆盖于方解石/羟基磷灰石混合物覆盖层上方。0050对第五个棕色试剂瓶中底泥加以以下处理先将一张土工布覆盖于底泥表面,再覆盖150G方解石、1G羟基磷灰石和100G钙改性沸石混合物(等同于每平方米底泥水界面上覆盖85KG方解石、56G羟基磷灰石和57KG钙改性沸石),最后将一张土工布覆盖于方解石/羟基磷灰石/钙改性沸石混合物覆盖层上方。0051对第六个棕色试剂瓶中底泥加以以下处理先将一。

29、张土工布覆盖于底泥表面,再覆盖150G方解石、2G羟基磷灰石和100G钙改性沸石混合物(等同于每平方米底泥水界面上覆盖85KG方解石、112G羟基磷灰石和57KG钙改性沸石),最后将一张土工布覆盖于方解石/羟基磷灰石/钙改性沸石混合物覆盖层。0052对第七个棕色试剂瓶中底泥加以以下处理先将一张土工布覆盖于底泥表面,再覆盖150G方解石、1G羟基磷灰石和100G钙改性沸石混合物(等同于每平方米底泥水界面上覆盖85KG方解石、56G羟基磷灰石和57KG钙改性沸石),再将一张土工布覆盖于方解石说明书CN103469762A6/7页9/羟基磷灰石/钙改性沸石混合物覆盖层上方,再覆盖100G锆改性沸石(。

30、等同于每平方米底泥水界面上覆盖57KG锆改性沸石),最后将一张土工布覆盖于锆改性沸石覆盖层上方。0053对第八个棕色试剂瓶中底泥加以以下处理先将一张土工布覆盖于底泥表面,再覆盖150G方解石、2G羟基磷灰石和100G钙改性沸石混合物(等同于每平方米底泥水界面上覆盖85KG方解石、112G羟基磷灰石和57KG钙改性沸石),再将一张土工布覆盖于方解石/羟基磷灰石/钙改性沸石混合物覆盖层上方,再覆盖100G锆改性沸石(等同于每平方米底泥水界面上覆盖57KG锆改性沸石),最后将一张土工布覆盖于锆改性沸石覆盖层上方。00543、分别检测23、73和118小时后上覆水体中的磷和氨氮含量。实验结果见图2和图。

31、3。图2和图3中,各柱状图从左到右依次为第一(对照)至第八个瓶中上覆水体中的检测结果。表1为上覆水体中磷含量。0055表10056时间12345678230766028300944013600525008390016000160731310315007340083900209005250021400160118162605350241021000944013600267002140057由图2可见,厌氧状态下无任何处理底泥会释放出磷,导致上覆水受到磷的污染。由方解石构建的底泥活性覆盖层系统可以明显降低底泥中磷向上覆水迁移的速率。由方解石和羟基磷灰石混合物构建的底泥活性覆盖层系统控制底泥中磷释放。

32、的效率明显高于由单独方解石构建的底泥活性覆盖层系统,同时固定速率明显加快。由方解石、羟基磷灰石和钙改性沸石混合物构建的底泥活性覆盖系统控制底泥磷释放的效率优于由方解石和磷灰石构建的底泥活性覆盖系统。由方解石、羟基磷灰石、钙改性沸石和锆改性沸石构建的底泥活性覆盖系统控制底泥磷释放的效率则优于由方解石、羟基磷灰石和钙改性沸石混合物构建的底泥活性覆盖系统。相对于方解石、羟基磷灰石和钙改性沸石等材料,锆改性沸石的价格更贵。图2实验结果说明,由价格低廉的方解石、羟基磷灰石和钙改性沸石混合物覆盖层首先使底泥磷的释放速率大大降低,少量释放出来的磷再被价格相对较贵的锆改性沸石覆盖所固定。因此,本发明的底泥活性。

33、覆盖系统中锆改性沸石覆盖层与单纯的锆改性沸石覆盖系统相比控制底泥磷释放的有效持续时间更长,与由方解石、羟基磷灰石和钙改性沸石混合物构建的底泥活性覆盖系统相比控制底泥磷释放的效率更高。这充分了说明了本发明所提出的底泥活性覆盖系统可以非常有效地控制底泥磷的释放。0058由图3可见,厌氧状态下无任何处理底泥会释放出氨氮,导致上覆水受到氨氮的污染。由单一方解石构建的底泥活性覆盖系统、由方解石和羟基磷灰石混合物构建的底泥活性覆盖系统均不能控制底泥磷的释放。由方解石、羟基磷灰石和钙改性沸石构建的底泥活性覆盖系统、以及由方解石、羟基磷灰石、钙改性沸石和锆改性沸石构建的底泥活性覆盖系统则可以非常有效地控制底泥。

34、氨氮的释放。0059图2和3的实验结果则说明由方解石、羟基磷灰石、钙改性沸石和锆改性沸石构建说明书CN103469762A7/7页10的底泥活性覆盖系统可以非常有效地控制底泥氨氮和磷的释放,与单一的方解石构建的底泥活性覆盖系统、由方解石和羟基磷灰石混合物构建的底泥活性覆盖系统、由方解石、羟基磷灰石和钙改性沸石构建的底泥活性覆盖系统、以及由单一锆改性沸石构建的底泥活性覆盖系统相比可以更加有效地控制底泥氮磷的释放。说明书CN103469762A101/3页11图1说明书附图CN103469762A112/3页12图2说明书附图CN103469762A123/3页13图3说明书附图CN103469762A13。

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