CN202729964U

CN202729964U - 一种用于氮磷污染底泥修复的新型覆盖件

Info

Publication number: CN202729964U
Application number: CN 201220138286
Authority: CN
Inventors: 林建伟; 詹艳慧; 邢云青; 王春峰
Original assignee: Shanghai Maritime University
Current assignee: Shanghai Maritime University; Shanghai Ocean University
Priority date: 2012-04-01
Filing date: 2012-04-01
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2022-04-01

Abstract

本实用新型涉及一种用于氮磷污染底泥修复的新型覆盖件，以防止底泥中的氨氮和磷酸盐对水体的二次污染，包括方解石和钙改性沸石混合物覆盖层，所述方解石和钙改性沸石混合物覆盖层上下均设有土工布层，上下土工布层边缘封闭将方解石和钙改性沸石混合物覆盖层包裹在其中。方解石主要用于去除底泥中所释放出来的磷酸盐；钙改性沸石一方面可以用于去除底泥中所释放出来氨氮，另一方面钙改性沸石吸附氨氮后所交换出来的钙离子会促进方解石对磷酸盐的去除。本实用新型的复合覆盖件还利用土工布特有的致密性，高机械强度以及化学稳定性等特点，有效保持复合覆盖件整体结构的完整性，并使得失效的覆盖材料的定期更换变得简单。

Description

一种用于氮磷污染底泥修复的新型覆盖件

技术领域

本实用新型属于环境保护技术领域，具体涉及一种用于氮磷污染底泥修复的新型覆盖件。

背景技术

随着我国社会经济的快速发展、人口的增长以及城市化进程的加快，污水的产生量日益增加，而我国的污水处理率相对较低，导致大量未经处理达标的污水直接进入我国水体，造成了水体的严重污染。目前，我国的许多水体已经出现了严重的富营养化状态。氮和磷是引起水体富营养化的两种关键营养元素。底泥是进入水体氮和磷的重要归宿和蓄积库。当环境条件发生变化时，底泥中氮和磷可能会释放出出来，再次污染水体。因此，有效控制底泥中氮和磷的释放对于我国水体的富营养化防治是非常重要的。

目前，底泥污染控制技术主要分为两大类，即易位控制技术和原位控制技术。易位控制技术主要是指底泥疏竣及疏竣底泥的处理处置。该技术因其费用昂贵、污染物漏失以及对原有水体底部生态破坏严重等缺点难以大范围地推广和应用。现有的原位控制技术主要采用原位覆盖层来阻止底泥污染物进入水体。清洁沉积物、沙子和砾石等是常用的覆盖材料。但是这种由清洁沉积物、沙子和砾石等材料构建的底泥覆盖系统的覆盖层通常较厚，从而影响了水体的水深，并且清洁沉积物、沙子和砾石等覆盖材料对底泥所释放的污染物无固定能力，从而影响了覆盖层控制底泥污染物释放的效果。

为克服清洁沉积物、沙子和砾石等覆盖材料所构建的底泥覆盖系统的缺陷，可以采用底泥活性覆盖系统，即由可以吸附或共沉淀污染物的材料构建的底泥覆盖系统。与传统的底泥覆盖系统相比，底泥活性覆盖系统的厚度更薄，可以避免传统底泥覆盖系统降低地表水体这一缺陷。此外，与传统的底泥覆盖系统相比，底泥活性覆盖系统控制底泥污染物释放的效果更好。我们先前的研究已经表明，由方解石构建的底泥活性覆盖系统可以有效地控制底泥磷的释放，由钙改性沸石构建的底泥活性覆盖系统可以有效地控制底泥氮的释放。但是，这种由单一材料构建的底泥活性覆盖系统均存在明显的缺陷。比如，由单一方解石构建的底泥活性覆盖系统不能有效地控制底泥氮的释放，由单一钙改性沸石构建的底泥活性覆盖系统不能有效地控制底泥磷的释放。此外，由单一方解石或钙改性沸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，导致这些底泥活性覆盖系统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，从而降低了底泥活性覆盖系统控制底泥污染物释放的效果。土工布是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料，具有优秀的过滤、排水、隔离、加筋、防渗、防护作用，具有重量轻、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀等优点。如果采用土工布将方解石和钙改性沸石包裹其中构建一种底泥活性复合覆盖结构，一方面该底泥活性复合覆盖结构中的方解石和钙改性沸石可以有效地控制底泥氮和磷的释放，另一方面该底泥活性复合覆盖结构中的土工布会将方解石、钙改性沸石等活性材料与上覆水和底泥隔开，不仅可以有效防止底泥活性覆盖系统整体结构的完整性受到外界条件的破坏，而且还可以使失效的活性覆盖材料的定期更换变得简单。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是要克服现有技术中底泥污染控制技术中存在的缺陷，而提供一种用于氮磷污染底泥修复的新型覆盖件，该复合覆盖层系统可以有效控制底泥中氮和磷再次污染水体。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种用于氮磷污染底泥修复的新型覆盖件，其特征在于，包括方解石和钙改性沸石混合物覆盖层，所述方解石和钙改性沸石混合物覆盖层上下均设有土工布层，上下土工布层边缘封闭将方解石和钙改性沸石混合物覆盖层包裹在其中。

所述的方解石和钙改性沸石混合物覆盖层的厚度为10～100mm。

所述的方解石和钙改性沸石混合物覆盖层中的方解石和钙改性沸石的粒径为6目～600目。

所述的方解石和钙改性沸石混合物覆盖层中的钙改性沸石由以下方法制得：

(1)配置浓度为0.01～2.0mol/L的Ca²⁺溶液；

(2)称取粒径6目～600目之间的天然沸石置于容器中，再按照液固比为0.1～1000mL/g移取Ca²⁺溶液与天然沸石进行充分混合；

(3)反应0.5～96h后进行固液分离、清洗、干燥即可。

土工布具有透水性能好、致密性强、机械强度高、化学稳定性好，质量轻，价格便宜等优点；方解石对水中的磷酸盐具有很好地去除能力。钙改性沸石对水中的氨氮具有很好的吸附能力，并且钙改性沸石吸附氨氮后所交换出来的钙离子会促进方解石对磷酸盐的去除；利用土工布将方解石和钙改性沸石包裹其中，形成一张底泥的复合覆盖结构，将污染底泥表面覆盖该复合覆盖结构，可以有效阻止底泥中氮和磷向水体的释放。

本实用新型的优点在于：提供一种用于同时有效控制底泥氮和磷释放的底泥污染原位控制技术，克服了单独使用方解石覆盖系统难以有效控制底泥中氨氮释放这一缺陷，克服了单独使用钙改性沸石覆盖系统难以有效控制底泥中磷释放这一缺陷，还克服了单一方解石材料或单一钙改性沸石材料构建的底泥活性覆盖系统整体结构的完整性容易受到水流、风浪和水生动物等外界条件的破坏这一缺陷；此外，利用土工布特有的特性使得失效覆盖材料的定期更换变得简单。

附图说明

图1为本实用新型置于水体中底泥之上的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图进一步阐述本实用新型。

首先制备钙改性沸石：

(1)配置浓度为0.2mol/L的Ca²⁺溶液；

(2)称取粒径6目～600目之间的天然沸石置于容器中，再按照液固比为10mL/g移取Ca²⁺溶液与天然沸石进行充分混合；

(3)反应40h后进行固液分离、清洗、干燥即可。

然后将所制的钙改性沸石与粒径为6目～600目方解石颗粒混合均匀，截取面积为1m²的土工布两块，将所得方解石与钙改性沸石混合物均匀铺洒在其中一块土工布上，厚度在18～20mm，然后用另一块土工布覆盖，将两块土工布的边缘通过粘合或缝合的方式封闭。

图1所示为本实用新型置于水体中底泥之上的示意图，如图所示，方解石和钙改性沸石混合物覆盖层100上部均设有土工布层200，下部设有土工布层300，土工布层200和土工布层300边缘封闭将方解石和钙改性沸石混合物覆盖层100包裹在其中；土工布层200将方解石和钙改性沸石混合物覆盖层100与水体400分隔开；土工布层300将方解石和钙改性沸石混合物覆盖层100与底泥500分隔开。

利用本实用新型的复合覆盖件可以有效控制底泥中氮和磷的释放：通过实验研究表明，模拟实验条件下1.8cm厚的方解石和钙改性沸石混合物覆盖层，对底泥氮和磷的抑制率分别高达98％和99％。

上述实施例应理解为仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的保护范围。在阅读了本实用新型记载的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本实用新型权利要求所限定的范围。

Claims

1.一种用于氮磷污染底泥修复的新型覆盖件，其特征在于，包括混合物覆盖层，所述混合物覆盖层上下均设有土工布层，上下土工布层边缘封闭将混合物覆盖层包裹在其中。

2.权利要求1所述的用于氮磷污染底泥修复的新型覆盖件，其特征在于，所述的混合物覆盖层的厚度为10~100mm。