專利名稱：一種復(fù)合生態(tài)攔截填料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生態(tài)攔截填料及制備方法，尤其涉及一種對城市暴雨徑流所致的 大幅度增加的氮磷污染物具有攔截作用，同時(shí)又可以作為河湖護(hù)岸起防浪固土作用的復(fù)合 式生態(tài)攔截填料及制備方法。
背景技術(shù)：
隨著城市的擴(kuò)大和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近十幾年來，城市河湖的富營養(yǎng)化過程大大加速， 目前，中國多數(shù)城市河湖水體已處于嚴(yán)重富營養(yǎng)化狀態(tài)。我國很多城市的污水系統(tǒng)為雨污 合流系統(tǒng)，每逢降雨，滯留于路面的污染物會隨雨水流入河湖水體，導(dǎo)致水體中氮磷濃度在 短時(shí)間內(nèi)急劇上升，這是導(dǎo)致這城市河湖水體富營養(yǎng)發(fā)生的一個(gè)主要原因之一。城市河湖岸邊連接著水體與陸地，是生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性最豐富的地方，是水 域生態(tài)系統(tǒng)與陸地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息交換的一個(gè)重要過渡帶。合理建設(shè)城市河 湖護(hù)岸對增加城市水體內(nèi)生物多樣性、系統(tǒng)生產(chǎn)力、防止水土流失、提高水質(zhì)和美化環(huán)境具 有重要意義?，F(xiàn)有的河道護(hù)坡技術(shù)有自然式護(hù)坡、硬質(zhì)護(hù)坡和生態(tài)型護(hù)坡，各有利弊。自然 式護(hù)坡是將根系發(fā)達(dá)的植物種植在河道的坡道上，防止水土流失，滿足生態(tài)環(huán)境需要，具有 一定自然景觀效果。其缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差，表面泥土易被雨水沖刷。硬質(zhì)護(hù)坡的主要材料主 要采用漿砌或干砌塊石、現(xiàn)澆混凝土、預(yù)制混凝土塊體等結(jié)構(gòu)，其占地少、穩(wěn)定性高，但對于 河流生態(tài)系統(tǒng)負(fù)影響較大，具有凈水功能的水生生物和微生物均難以生長，常會降低水體 自凈能力并造成水體污染。另外，硬質(zhì)護(hù)坡對河道坡面采取的封閉形式會使水體中動植物 和微生物均難以生存繁衍，從而造成水生態(tài)環(huán)境的惡化。生態(tài)型護(hù)坡技術(shù)有多種方式，如土 工材料復(fù)合種植基、鐵絲網(wǎng)于碎石復(fù)合種植基、土工材料固土種植基、植被型生態(tài)混凝土、 水泥生態(tài)種植基以及土工材料綠化網(wǎng)等，它們均可以為河道護(hù)坡的植物生長營造一個(gè)合適 的環(huán)境。然而，無論是自然護(hù)坡、硬質(zhì)護(hù)坡還是生態(tài)護(hù)坡，對城市中典型的暴雨徑流導(dǎo)致的 河湖水體中氮磷污染物負(fù)荷在短時(shí)內(nèi)變化范圍較大這一現(xiàn)象都缺少專門有效的修復(fù)技術(shù)。 即使是長于維護(hù)水質(zhì)的自然式護(hù)坡和生態(tài)式護(hù)坡，前者主要依賴植物的吸收同化去除氮磷 物質(zhì)，難以在短期內(nèi)對高濃度的污染物質(zhì)達(dá)到去除效果，后者采用碎石基、土工布等微生物 載體通過生物接觸的方法降低水體中污染物濃度，對過高或過低的污染負(fù)荷缺乏耐受性， 在冬季微生物活性較低時(shí)處理效果會急劇下降。因此，從當(dāng)前城市河湖護(hù)坡技術(shù)研究與實(shí) 踐進(jìn)展來看，急需開發(fā)對城市暴雨徑流所致的大幅度增加的氮磷污染物具有攔截作用，同 時(shí)又可以作為河湖護(hù)岸起防浪固土作用的復(fù)合式生態(tài)攔截填料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對城市河湖系統(tǒng)的受污特點(diǎn)及目前生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的一些缺陷，提出一種 新型復(fù)合生態(tài)攔截填料的制作方法。它旨在增加填料的處理機(jī)理類型，使填料作用和污染 物去除機(jī)理由單一向復(fù)合式、多途徑的方向轉(zhuǎn)變，從而強(qiáng)化水體原位修復(fù)的處理效果。同
3時(shí)，該種填料所具有的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)使其可以與其他成熟的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)搭配使 用，同時(shí)解決了水體修復(fù)時(shí)填料的放置問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是—種復(fù)合生態(tài)攔截填料及制備方法，制備材料包括骨料、成孔材料和膠凝材料，其 特征是a、骨料、成孔材料和膠凝材料的重量比為10 1 9 ；b、所述的骨料為黃砂和對氮、磷物質(zhì)有吸附效果的粉煤灰、珍珠巖、2 8mm的蛭 石；C、所述的成孔材料為木屑；d、所述的膠凝材料為含有陶土、長石、糊精粉、糊精液、氧化鐵紅。其中填料成分中的粉煤灰、黃砂、蛭石、珍珠巖的重量比為20 65 9 6；膠凝材料成分中陶土、長石、糊精粉、糊精液和氧化鐵紅的重量比為 44 19 13 13 11。本發(fā)明的制備方法主要包括下列步驟a、將作為粗骨料的煤渣粉碎至1 4mm大小的顆粒備用；b、按上述的重量比配置材料并加水?dāng)嚢?，所加水不超過總重量的30% ；C、取上述攪拌混勻的配料放入磨具中，用壓制液壓機(jī)壓制成型；d、將上述壓制成型的試件置于馬弗爐中，加熱至1000°C維持3個(gè)小時(shí)，之后取出 冷卻。蛭石、粉煤灰、珍珠巖是一類具有吸附功能的填料，在實(shí)際工程中仍主要應(yīng)用于潛 流人工濕地。它們的吸附性能使它們適合用于修復(fù)水質(zhì)變化較大的污染水體，它們可以同 時(shí)通過生物膜系統(tǒng)和吸附作用去除水體中的污染物，且這兩種作用可以同步進(jìn)行，互相強(qiáng) 化，不會產(chǎn)生不利影響。一方面，填料表面生長的微生物可以以被吸附的污染物作為營養(yǎng)源 吸收同化，使填料吸附再生。另一方面，填料作為微生物載體可以優(yōu)化微生物作用的效果， 起到增加硝化細(xì)菌、提高硝化速率、提高微生物系統(tǒng)中多樣性、豐富度，減輕C/N比對修復(fù) 效果的影響。然而，在城市河湖水體原位修復(fù)工程中，這類填料因?yàn)槿狈τ行У姆胖霉潭ǚ?法而鮮有問津。利用蛭石、粉煤灰等填料固有的吸附除污特性，通過加工處理制成具有水體除污 效果的堅(jiān)固塊體用于河湖水體原位修復(fù)工程中尚屬首創(chuàng)。本發(fā)明的創(chuàng)新性如下1、構(gòu)建方法創(chuàng)新針對吸附功能性填料在自然水體中不易固定的缺陷，采取將該 種材料的吸附性能和熱穩(wěn)定性相結(jié)合，通過燒結(jié)的固定方式避免了降雨、水流對填料的沖 刷。2、水體修復(fù)理念創(chuàng)新將傳統(tǒng)的生物接觸修復(fù)方法與填料的吸附功能相結(jié)合，使 兩者共同作用，利用特殊填料自身的吸附性能，實(shí)現(xiàn)了在污染負(fù)荷變化較大情況下對氮磷 營養(yǎng)物質(zhì)的去除。3、護(hù)岸模塊化創(chuàng)新本發(fā)明的制作方法使成品可以隨模具任意改變，這使其可以 易于與其他生態(tài)護(hù)坡技術(shù)搭配使用。
本發(fā)明具有以下突出效果1、工程材料為自然材料且來源廣泛，對環(huán)境影響?。?、對粉煤灰一類的工業(yè)廢渣廢物利用，減輕環(huán)境壓力；3、本發(fā)明具有一定強(qiáng)度，可以有效保護(hù)河湖的兩岸，減緩水體沖刷帶來的負(fù)面影 響；4、對氨氮的去除效果由為明顯。本發(fā)明的成品可以同時(shí)通過物理化學(xué)吸附功能及生物接觸功能起到修復(fù)水體的 作用。在一般條件下，其大量的、不同尺寸的空隙和良好的透水性不僅能夠攔截大顆粒污染 物質(zhì)，還能為微生物系統(tǒng)的繁衍、生長和運(yùn)作提供條件。當(dāng)水體中氮磷污染負(fù)荷較高時(shí)，其 可以發(fā)揮吸附作用對忽然增高的污染物濃度起到攔截作用；當(dāng)污染負(fù)荷下降后，其吸附的 氮磷污染物質(zhì)可以作為微生物系統(tǒng)的營養(yǎng)物，同時(shí)自身吸附再生。
具體實(shí)施例方式從電廠取煤渣粉碎至1 4mm大小的顆粒，過30#篩；取普通建筑用黃砂， 過20#篩；取2 8mm的蛭石和珍珠巖。將經(jīng)處理過的粉煤灰、黃砂、蛭石和珍珠巖按 20 65 9 6的比例混合，目測混合均勻后作為骨料。取陶土、長石、糊精粉、糊精液、 氧化鐵紅，按重量比為44 19 13 13 11配制膠凝材料。向骨料中加5%的水?dāng)嚢?濕潤，然后放入膠凝材料再次攪拌，目測膠凝材料是否混勻，混勻后最后加入成孔材料木屑 攪拌，上述骨料、木屑和膠凝材料按重量比為10 1 9投放，取上述攪拌均勻好的材料放 入模具中，用壓制液壓機(jī)壓制成型，再將成型的試件置于馬弗爐中，加熱至1000°C維持3小 時(shí)，取出試件冷卻。成品的使用方式可以根據(jù)制作時(shí)所用模具的不同而不同。比如，若在制作過程中 采用咬合形狀模具，其可以作為河湖護(hù)岸固定于河道或湖岸上，在護(hù)岸預(yù)留的空隙中可以 種植植物，起到固土降污的作用；若在制作過程中采用長方形模具，其可以制成預(yù)留空隙的 壩體與河道垂直或呈一定角度放置作為生態(tài)壩，使水體從壩體通過。
權(quán)利要求
一種復(fù)合生態(tài)攔截填料及制備方法，制備材料包括骨料、成孔材料和膠凝材料，其特征是a、骨料、成孔材料和膠凝材料的重量比為10∶1∶9；b、所述的骨料為黃砂和對氮、磷物質(zhì)有吸附效果的粉煤灰、2～8mm的蛭石、珍珠巖，其重量比為65∶20∶9∶6；c、所述的成孔材料為木屑；d、所述的膠凝材料為陶土、長石、糊精粉、糊精液、氧化鐵紅，其重量比為44∶19∶13∶13∶11。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合生態(tài)攔截填料的制備方法，其特征包括下列步驟a、將作為粗骨料的煤渣粉碎至1 4mm大小的顆粒備用；b、按權(quán)利要求1所述的重量比配置材料并加水?dāng)嚢瑁渲兴怀^總重量的30%；c、取上述攪拌混勻的配料放入磨具中，用壓制液壓機(jī)壓制成型；d、將上述壓制成型的試件置于馬弗爐中，加熱至1000°C維持3個(gè)小時(shí)，之后取出冷卻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對城市暴雨徑流所致的大幅度增加的氮磷污染物具有攔截作用，同時(shí)又可以作為河湖護(hù)岸起防浪固土作用的復(fù)合式生態(tài)填料及制備方法。本發(fā)明利用特殊填料的氮磷吸附功能、熱穩(wěn)定性，通過燒結(jié)的方法使填料成為模塊化的、具有氮磷吸附性能和大量微小空隙的護(hù)坡材料。本發(fā)明可以同時(shí)通過生物接觸降解功能和吸附功能修復(fù)氮磷污染負(fù)荷變化較大的水體。優(yōu)化改善了生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的水質(zhì)修復(fù)作用，解決了填料在河湖水體中的放置固定問題。
文檔編號C04B38/06GK101913709SQ201010232739
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者吳蘇海, 朱亮, 董壯, 趙新磊, 趙林多, 陳毓陵 申請人:河海大學(xué)