CN203320476U - 一种用于控制地表水体沉积物氮磷释放的覆盖层系统构件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于控制地表水体沉积物氮磷释放的覆盖层系统构件，以控制沉积物中的氮磷污染物对上覆水的二次污染，包括锆改性沸石覆盖层；所述锆改性沸石覆盖层上方和下方均设置土工布层；上下的土工布层边缘封闭，将锆改性沸石覆盖层包裹其中。本实用新型的锆改性沸石覆盖层可以用于固定从沉积物中所释放出来氨氮和磷酸盐，利用土工布具有致密、高机械强度以及化学性能稳定等特点可以有效防止覆盖层中的锆改性沸石等颗粒的上浮，并使得失效的覆盖材料的定期更换变得简单。

Description

一种用于控制地表水体沉积物氮磷释放的覆盖层系统构件

技术领域

本实用新型属于环境保护技术领域，具体涉及一种用于控制地表水体沉积物氮磷释放的覆盖层系统构件。 

背景技术

目前，我国的许多湖泊、水库和河道等地表水体已经出现了富营养化状态。氮磷是引起地表水体富营养化的两种关键营养元素。沉积物是地表水体氮磷营养物质的重要蓄积库，可以通过对流、扩散、沉积物再悬浮等过程向上覆水释放氮磷营养物质。研究表明，当外源的氮磷污染得到明显控制的情况下，沉积物中的氮磷营养物质会向上覆水释放，使富营养化的水体仍然保持富营养化水平，成为水体富营养化的重要原因之一。因此，有效控制地表水体沉积物中氮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，沉积物污染控制技术主要分为两大类，即沉积物污染异位控制技术和沉积物污染原位控制技术。异位控制技术主要是指沉积物疏竣以及疏竣沉积物的处理处置。异位控制技术存在费用昂贵、污染物漏失以及对原有水体底部生态破坏严重等缺点而难以大范围地推广和应用。原位覆盖技术是近年来备受人们关注的一种沉积物污染原 位控制技术。清洁沉积物、沙子和砾石等是常用的覆盖材料。这种由清洁沉积物、沙子和砾石等材料构建的沉积物惰性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沉积物所释放的污染物的固定能力较差，从而影响了覆盖层控制沉积物污染物释放的效果。 

为克服清洁沉积物、沙子和砾石等覆盖材料所构建的沉积物惰性覆盖系统的缺点，可以采用沉积物活性覆盖系统，即由可以吸附或共沉淀污染物的材料构建的沉积物覆盖系统。与沉积物惰性覆盖系统相比，沉积物活性覆盖系统的厚度更薄，可以避免沉积物惰性覆盖系统降低地表水体这一缺陷。此外，与沉积物惰性覆盖系统相比，沉积物活性覆盖系统控制沉积物污染物释放的效果更好。由天然沸石构建的沉积物活性覆盖系统不仅可以有效控制沉积物氨氮的释放，而且可以降低沉积物磷酸盐向上覆水迁移的速率。天然沸石对水中磷酸盐的吸附能力较差，这影响了天然沸石覆盖控制沉积物磷酸盐释放的效率。采用锆对天然沸石进行改性可以明显提高沸石对水中磷酸盐的吸附能力，所制备得到的锆改性沸石对水中氨氮和磷酸盐具备良好的吸附能力。因此，由锆改性沸石构建的沉积物活性覆盖系统预计可以有效控制沉积物氮磷的释放。此外，由锆改性沸石构建的沉积物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，导致这种沉积物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，从而降低了沉积物活性覆盖系统控制沉积物污染物释放的效果。 

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、耐腐蚀等优点。如果采用土工布将锆改性沸石包裹其中构建一种沉积物活性覆盖系统，一方面利用覆盖系统中的锆改性沸石可以有效地控制沉积物氨氮和磷酸盐的释放，另一方面利用覆盖系统中的土工布会将锆改性沸石与上覆水和沉积物隔开，不仅可以有效防止沉积物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。 

发明内容

本实用新型旨在提供一种用于控制地表水体沉积物氮磷释放的覆盖层系统构件，由这种构件构成的沉积物覆盖层系统可以有效控制沉积物中氮磷再次污染上覆水体，以克服现有沉积物污染控制技术中存在的缺陷。 

本实用新型的技术方案是这样实现的： 

一种用于控制地表水体沉积物氮磷释放的覆盖层系统构件，结构包括锆改性沸石覆盖层，并且所述锆改性沸石覆盖层上下均设置土工布层，上下土工布层边缘封闭，将锆改性沸石覆盖层包裹其中。 

所述的锆改性沸石覆盖层的厚度为1～200mm。优选的，锆改性沸石覆盖层的厚度为5～50mm。 

所述的锆改性沸石覆盖层由锆改性沸石颗粒组成，所述锆改性沸石颗粒的粒径为5目～1000目，优选的，锆改性沸石颗粒的粒径为 50目～500目。 

所述的锆改性沸石通过以下方法制备： 

（1）采用氧氯化锆配制质量浓度为0.1～100g/L的氧氯化锆溶液； 

（2）将步骤（1）制得的氧氯化锆溶液与粒径为5目～1000目的沸石颗粒按照1～1000mL/g液固比进行混合； 

（3）用浓度为0.1～3.0mol/L氢氧化钠溶液将步骤（2）所得混合液的pH调节至8～14；反应完成后进行固液分离，清洗，干燥，最后得到锆改性沸石。 

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；锆改性沸石对水中的氨氮和磷酸盐具备良好的吸附能力；利用土工布将锆改性沸石包裹其中，形成一张沉积物覆盖层系统构件，将该沉积物覆盖层系统构件覆盖于地表水体的沉积物表面上，可以有效阻止沉积物中氮磷向上覆水体的释放。 

本实用新型的优点在于：提供一种用于同时有效控制地表水体沉积物氮和磷释放的沉积物污染原位控制技术，克服了天然沸石覆盖控制沉积物磷释放效果差的缺陷，还克服了由单一锆改性沸石材料构建的沉积物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活性覆盖材料的定期更换变得简单。 

附图说明

图1为实施例1中，本实用新型的覆盖层系统构件的结构及置于地表水体中沉积物表面上的截面示意图 

100—锆改性沸石覆盖层，200—土工布层，300—土工布层，400—水体，500—沉积物 

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。 

首先制备锆改性沸石：（1）采用氧氯化锆配置质量浓度为10g/L的氧氯化锆溶液；（2）称取粒径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，其粒径为200目。 

截取相同面积和形状的土工布两块，将通过上述方法所制备的锆改性沸石均匀铺洒于其中一块土工布300上，形成厚度约10mm的锆改性沸石覆盖层100，然后用另一块土工布200覆盖锆改性沸石覆盖层100，将两块土工布的边缘通过粘合或缝合的方式封闭，将覆盖锆改性沸石覆盖层包裹其中。 

图1所示为本实用新型置于地表水体中沉积物表面上的截面示意图。由图1可见，锆改性沸石覆盖层100上部设置土工布层200，下部设置土工布层300，土工布层200和土工布层300的边缘封闭将锆改性沸石覆盖层100包裹其中；土工布层200将锆改性沸石覆盖层 100与水体400分隔开；土工布层300将锆改性沸石覆盖层100与沉积物500分隔开。 

利用本实用新型的沉积物覆盖层系统构件可以有效控制沉积物中氨氮和磷酸盐的释放：通过实验研究表明，模拟实验条件下，10mm厚的由本实用新型覆盖系统构件构造的沉积物覆盖层系统，对沉积物氨氮和磷酸盐磷释放的抑制率分别高达90%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 (6)

1.一种用于控制地表水体沉积物氮磷释放的覆盖层系统构件，其特征在于，结构包括锆改性沸石覆盖层；所述锆改性沸石覆盖层上方和下方均设置土工布层；上下的土工布层边缘封闭，将锆改性沸石覆盖层包裹其中。

2.权利要求1所述用于控制地表水体沉积物氮磷释放的覆盖层系统构件，其特征在于，所述锆改性沸石覆盖层的厚度为1～200mm。

3.权利要求1所述用于控制地表水体沉积物氮磷释放的覆盖层系统构件，其特征在于，所述锆改性沸石覆盖层的厚度为5～50mm。

4.权利要求1所述用于控制地表水体沉积物氮磷释放的覆盖层系统构件，其特征在于，所述锆改性沸石覆盖层由锆改性沸石颗粒组成，所述锆改性沸石颗粒的粒径为5目～1000目。

5.权利要求4所述用于控制地表水体沉积物氮磷释放的覆盖层系统构件，其特征在于，所述锆改性沸石颗粒的粒径为50目～500目。

6.权利要求1所述用于控制地表水体沉积物氮磷释放的覆盖层系统构件，其特征在于，所述上下的土工布层的边缘通过粘合或缝合的方式封闭。

Images