CN203320477U

CN203320477U - 一种用于控制地表水体底泥营养盐释放的活性覆盖系统构件

Info

Publication number: CN203320477U
Application number: CN2013201214831U
Authority: CN
Inventors: 林建伟; 郑雯婧; 詹艳慧; 杨孟娟; 李佳; 方巧
Original assignee: Shanghai Maritime University
Current assignee: Shanghai Maritime University; Shanghai Ocean University
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2023-03-15

Abstract

本实用新型涉及一种用于控制地表水体底泥营养盐释放的活性覆盖系统构件，以控制底泥中的营养盐污染物对上覆水的二次污染。包括铝改性沸石覆盖层、方解石与羟基磷灰石混合物覆盖层以及土工布层，铝改性沸石覆盖层和方解石与羟基磷灰石混合物覆盖层之间、方解石与羟基磷灰石混合物覆盖层和底泥之间、铝改性沸石覆盖层与上覆水体之间设置土工布层。方解石与羟基磷灰石混合物覆盖层固定从底泥中所释放出来的磷酸盐，铝改性沸石覆盖层固定从底泥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有效防止覆盖层中的粉末状方解石、羟基磷灰石和铝改性沸石等颗粒的上浮，并使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底泥营养盐释放的活性覆盖系统构件

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底泥营养盐释放的活性覆盖系统构件。

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地表水体，造成了我国的许多地表水体的受到污染。我国的许多地表水体已经出现了的富营养化状态。氮磷是引起地表水体富营养化的两种关键营养元素。底泥是进入地表水体氮磷营养盐的重要蓄积库。当环境条件发生变化时，底泥中氮磷营养盐会释放出出来，再次污染地表水体。因此，有效控制底泥中氮磷营养盐的释放对于我国地表水体的富营养化防治具有重要的意义。

受污染底泥的修复问题是当前地表水体污染治理的一个棘手问题。纵观国内外的污染底泥修复技术，主要分为两大类：异地修复技术和原位修复技术。污染底泥异地修复技术主要是指底泥疏竣及疏竣底泥的处理处置。与异地修复技术相比，原位修复技术具有所需费用低、可以避免底泥疏浚过程中底泥再悬浮对水体的污染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。因此，污染底泥原位修复技术具有更好的应用前景。底泥覆盖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，是一种受到国内外广泛关注的污染底泥原位修复技术。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底泥覆盖系统（即底泥惰性覆盖系统）的覆盖层通常较厚，从而影响了地表水体的水深。此外，清洁沉积物、沙子和砾石等材料对水中污染物的固定能力往往较差，这直接影响了底泥惰性覆盖系统控制底泥污染物释放的效率。

为克服底泥惰性覆盖系统的缺陷，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。与底泥惰性覆盖系统相比，底泥活性覆盖系统不仅抑制底泥污染物释放的效率明显提高，而且还可以明显减少了覆盖材料的使用量，从而可以一定程度上解决底泥惰性覆盖系统降低地表水体水深这一缺陷。研究表明，可以单独采用方解石或铝改性沸石作为覆盖材料构建底泥活性覆盖系统以控制底泥污染物的释放。目前，单独采用一种覆盖材料构建的底泥活性覆盖系统存在明显的缺陷。单独采用方解石构建的底泥活性覆盖系统难以有效控制底泥氨氮的释放，并且控制底泥磷释放的效率不是十分理想。单独采用铝改性沸石作为覆盖材料构建的底泥活性覆盖系统有效控制底泥磷释放的持续时间有限。采用由方解石、羟基磷灰石和铝改性沸石构建的底泥活性覆盖系统预计可以有效地控制底泥氮磷营养盐的释放。

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，具备优秀的过滤、排水、隔离、加筋、防渗、防护作用，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。采用土工布将活性覆盖材料与上覆水体和底泥隔开，可以达到降低活性覆盖材料上浮而引起的二次污染问题，并且会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底泥营养盐释放的活性覆盖系统构件，由这种构件构成的底泥活性覆盖系统可以有效控制底泥中的氮磷营养盐再次污染上覆水体，以克服现有底泥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：

一种用于控制底泥氮磷释放的复合覆盖件，包括铝改性沸石覆盖层及位于其下方的混合物覆盖层，以及土工布层，所述铝改性沸石覆盖层上方、铝改性沸石覆盖层和混合覆盖层之间、以及混合物覆盖层下方均设置土工布层；所述各土工布层的边缘相连接将所述铝改性沸石覆盖层和混合物覆盖层包裹其中。

所述混合物覆盖层由粒径为目～500目的方解石和粒径为目～500目的羟基磷灰石颗粒组成。

所述混合物覆盖层的厚度为1～50mm，优选为5～15mm。

所述铝改性沸石覆盖层中的铝改性沸石的粒径为5目～500目。

所述铝改性沸石覆盖层的厚度为1～50mm，优选为1～10mm。

所述铝改性沸石覆盖层中的铝改性沸石的制备包括以下步骤：（1）配置浓度为0.01～1.0mol/L的Al³⁺溶液；（2）将步骤（1）制得的Al³⁺溶液与粒径介于5目～500目之间的天然沸石按照液固比为0.1～100mL/g混合；（3）用物质的量浓度为0.1～3.0mol/L的氢氧化钠溶液将步骤（2）所得混合液的pH调节至7.0～8.0，继续振荡0.5～24h，固液分离，清洗，干燥，得铝改性沸石。

土工布具备透水性能好、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；铝改性沸石对水中的氨氮和磷酸盐具备良好的吸附能力；方解石和羟基磷灰石混合物对水中的磷酸盐具备很好地去除能力。利用土工布将方解石、羟基磷灰石和铝改性沸石等材料包裹其中构建底泥活性覆盖系统，将其覆盖于污染底泥表面，可以有效阻止底泥中氨氮和磷酸盐等营养盐向上覆水体的释放。

本实用新型的优点在于：提供一种用于同时有效控制底泥氨氮和磷酸盐等营养盐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于控制底泥中氨氮和控制底泥磷释放效率不是非常理想等缺陷，采用土工布材料可以有效控制覆盖材料上浮而造成二次污染和流失等问题，以及采用土工布材料还可以使失效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，本实用新型底泥活性覆盖系统构件的结构示意图

100—铝改性沸石覆盖层，200—混合物覆盖层，300—土工布层，400—土工布层，500—土工布层，600—上覆水体，700—底泥

具体实施方式

首先制备铝改性沸石：（1）配置浓度为0.01～1.0mol/L的Al³⁺溶液；（2）称取粒径5目～500目之间的天然沸石置于容器中，再按照液固比为0.1～100mL/g移取Al³⁺溶液与天然沸石进行充分混合；（3）采用浓度为0.1～3.0mol/L的氢氧化钠溶液调节混合液的pH值至7.0～8.0，再继续振荡0.5～24h后进行固液分离，清洗，干燥。

截取面积相同和形状相同的土工布三块，取一定量的粒径为5目～500目的方解石以及一定量的粒径为5～500目的羟基磷灰石混合均匀后平铺到一层土工布上，方解石与羟基磷灰石的重量比为100:1～100:15，形成厚度约为6～7mm的方解石与羟基磷灰石混合物覆盖层200；再将一张土工布盖于方解石与羟基磷灰石混合物覆盖层上，并将一定量经上述方法制得的铝改性沸石均匀洒于第二层土工布上方，形成厚度约为4～5mm的铝改性沸石覆盖层100；再将第三层土工布覆盖于铝改性沸石覆盖层上方，最后将各层土工布边缘通过粘合或缝合等方式封住，将铝改性沸石覆盖层和方解石与羟基磷灰石混合物覆盖层包裹其中，即得本实用新型的用于控制地表水体底泥营养盐释放的覆盖系统构件。

图1为本实用新型整体结构示意图。由图1可见，从上到下依次为上覆水体600、土工布层400、铝改性沸石覆盖层100、土工布层300、方解石与羟基磷灰石混合物覆盖层200、土工布层500和底泥700，即通过三个土工布层把上覆水体、铝改性沸石覆盖层、方解石与羟基磷灰石混合物覆盖层和底泥分隔开，这样既可以防止水流将覆盖层冲走，又能方便更换覆盖材料。

利用本实用新型的覆盖设施可以有效控制底泥中氨氮和磷酸盐等营养盐的释放。通过实验研究表明，模拟实验条件下4mm厚的方解石与羟基磷灰石混合物覆盖层和6mm厚的铝改性沸石覆盖层，对底泥氨氮和磷酸盐的抑制率分别高达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

1.一种用于控制地表水体底泥营养盐释放的活性覆盖系统构件，其特征在于，包括铝改性沸石覆盖层及位于其下方的混合物覆盖层，以及土工布层，所述铝改性沸石覆盖层的上方、铝改性沸石覆盖层和混合物覆盖层之间、以及混合物覆盖层下方均设置土工布层；所述各土工布层的边缘相连接将所述铝改性沸石覆盖层和混合物覆盖层包裹其中；所述混合物覆盖层由粒径为5目～500目的方解石颗粒及粒径为5目～500目的羟基磷灰石颗粒组成。

2.权利要求1所述的一种用于控制地表水体底泥营养盐释放的活性覆盖系统构件，其特征在于，所述混合物覆盖层的厚度为1～50mm。

3.权利要求2所述的一种用于控制地表水体底泥营养盐释放的活性覆盖系统构件，其特征在于，所述混合物覆盖层的厚度为5～15mm。

4.权利要求1所述的一种用于控制地表水体底泥营养盐释放的活性覆盖系统构件，其特征在于，铝改性沸石覆盖层由铝改性沸石组成，所述铝改性沸石颗粒的粒径为5目～500目。

5.权利要求1或4所述的一种用于控制地表水体底泥营养盐释放的活性覆盖系统构件，其特征在于，所述铝改性沸石覆盖层的厚度为1～50mm。

6.权利要求5所述的一种用于控制地表水体底泥营养盐释放的活性覆盖系统构件，其特征在于，所述铝改性沸石覆盖层的厚度为1～10mm。