一种多孔生态混凝土系统在重金属和/或氮磷污染底泥修复中的应用技术方案

本发明专利技术公开了一种多孔生态混凝土系统在重金属和/或氮磷污染底泥修复中的应用。所述多孔生态混凝土包括以下重量比的组分：活性粗骨料：水泥：水=4.02～5.69：1：0.25～0.30；所述活性粗骨料为沸石、火山石或活性碳中的一种或多种。具体应用时，利用活性多孔生态混凝土在底泥-水界面形成多孔生态混凝土覆盖层，并在覆盖层上种植沉水植物，这样通过活性覆盖层与沉水植物的协同作用，能持久有效稳定的控制底泥中重金属和氮磷的内源释放，而且活性覆盖层可以较好的保障底泥覆盖层的整体结构完整性，为底栖生物提供良好的栖息环境，利于修复水体后期的底栖生境恢复和重建。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔生态混凝土系统在重金属和/或氮磷污染底泥修复中的应用
本专利技术属于地表水体污染底泥修复
更具体地，涉及一种多孔生态混凝土系统在重金属和/或氮磷污染底泥修复中的应用。
技术介绍
地表水环境保护初期，人们多致力于切断或控制外界污染源的影响以在数量上减少进入水体的污染物总量。然而在影响水质的外源污染得到有效控制后，水质并未按预期明显好转，有些污染状况甚至进一步恶化。后续研究发现，长期被认为是水库污染物“蓄积库”的底泥一定条件下也在充当“源”的角色。当条件发生变化时，底泥中蓄积的氮磷、重金属和有机物等污染物就会从底泥中释放出来。当外源污染得到有效控制的情况下，底泥释放就成为影响上覆水质的主要污染源，因此如何有效控制底泥中氮、磷及重金属的内源释放则成为改善水质的关键所在。目前，对于水体内源污染修复方法可分为物理修复、化学修复和生物修复三大类。物理修复包括疏浚转移、引水稀释和覆盖隔离等方法。底泥疏浚可以将污染物从原有环境中彻底移除，但通常情况下工程量大，且需在实施中考虑对水体/底泥的扰动因素，以及污染物转移和后期处理带来的巨大工程消耗、可能产生的二次污染等问题。化学修复则需要向污染底泥表面投加化学药剂以固定污染物，具有见效快、能耗低、投资少的优点。但人为加入的化学固定剂达到一定浓度后会对环境产生潜在危害，因此这种修复方法常用于修复诸如城市公园湖泊的景观水体，在水源型水体中实施则风险性高；另外，化学修复只能针对控制底泥中种类较单一的氮磷或重金属释放。生物修复是目前研究和使用较多的底泥修复方法，因其较好维持环境原有生态、去污效率高等优点而被研究者青睐。然而由于涉及生物生理特性，如生物生长需要一定的生长周期，因而生物修复对事故污染应急处理缺乏即时效果；其次，生物生长通常受限于外界环境，当底泥污染严重而无法达到生物正常生存代谢条件，生物修复也无法起到控制污染物释放的作用；除此之外，生物代谢并非利用所有污染物，即使是能被生物吸收/降解的污染物，通常不同的生物具有选择性，因此仍有许多污染物无法通过生物修复降低环境危害性。底泥覆盖技术在20世纪70年代后期开始应用到受污染底泥的修复中，尽管随着研究的发展，不断有新技术应用于底泥修复，但底泥覆盖技术作为美国EPA推荐的对受污染底泥修复的三大技术之一，在污染底泥修复研究中具有其独有优势和不可忽视的地位。与其他技术相比，覆盖技术在修复过程中只在底泥表面投加覆盖物，极大地避免了对水体/底泥原有环境的干扰，且覆盖使用的材料通常是廉价、易得的天然矿物或以植物为原料的环境友好型材料，对环境的危害远小于化学药剂；因可选用的覆盖材料种类繁多，覆盖技术适用于多种类或复合型污染底泥修复，不仅可以有效控制常规污染物，还对重金属和PCBs、PAHs等持久性有机污染物的释放有较好的抑制作用。鉴于覆盖技术具有的效果好、成本低廉、生态风险较小等优势，研究常推荐该技术用于外源污染已得到有效控制、对水深无苛刻要求、水利条件适宜覆盖材料投放及固定的水域修复，根据现场污染状况调查，选择合适的覆盖材料和覆盖方式实施修复。国内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。目前国内已逐渐出现利用活性覆盖材料控制污染底泥内源释放的报道及相关专利，但普遍存在以下不足：（1）构建的活性覆盖层非常容易受水流冲刷、风浪、水生生物扰动和新生沉积物覆盖等的影响导致活性覆盖材料流失，使活性覆盖系统的整体结构遭受破坏；（2）覆盖材料的紧密堆积容易导致水体底质状况的完全改变，破坏底栖生物的生存环境，虽然覆盖初期的效果较明显，但因为底栖生境的严重破坏，且难以重建，使修复水体的生态系统退化；（3）覆盖材料针对控制的底泥释放污染物较为单一，且主要为氮磷，对重金属释放无法做到有效控制。如专利《天然沸石直接吸附湖泊河流水库污染元素的物理治理方法》（200910168007.3）、《覆盖单层改性挂膜沸石原位持续修复重度污染底泥的方法》（201410312760.6）等，直接以单层覆盖的形式构建覆盖系统，并不能有效的防止覆盖材料的流失，使得系统无法长期稳定控制污染底泥内源释放。专利《一种底泥中氮固定化原位修复用的覆盖材料及其制备方法》（201210206786.3）、《一种控制底泥磷释放的底泥活性覆盖系统和方法》（201210246668.5）、《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》（201310419706.7）等，均采用在覆盖层上下加盖土工布层以防止底泥活性覆盖系统中活性覆盖材料的流失，但人工合成的土工布层对底质的影响未知，且土工布层的严密覆盖会完全改变水体底质，使底栖生物失去生存环境，且难以重建底栖生境。而且以上专利基本都是针对单一的氮、磷释放进行修复，没有实现对重金属等其他污染物的释放，这对于需要控制多种污染物的内源释放的受污染底泥的修复来说，显然存在着很大的局限。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有底泥覆盖修复技术的缺陷和不足，提供一种多孔生态混凝土系统在重金属和/或氮磷污染底泥修复中的应用。所述多孔生态混凝土系统通过多孔生态混凝土层协同种植沉水植物，能够降低底泥污染物内源释放，持久、稳定的对重金属和/或氮磷污染底泥进行原位修复，并且便于重建修复水体的底栖生境。本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：一种多孔生态混凝土在重金属和/或氮磷污染底泥修复中的应用，所述多孔生态混凝土包括以下重量比的组分：活性粗骨料：水泥：水=4.02～5.69：1：0.25～0.30；所述活性粗骨料为沸石、火山石或活性碳中的一种或多种。进一步地，上述多孔生态混凝土还包括占水泥重量0.5～1%的聚羧酸系减水剂。更进一步地，本专利技术是公开了一种多孔生态混凝土系统在重金属和/或氮磷污染底泥修复中的应用，所述多孔生态混凝土系统包括多孔生态混凝土层，所述多孔生态混凝土层是指覆盖在底泥-水界面的活性多孔生态混凝土覆盖材料形成的多孔生态混凝土覆盖层，所述活性多孔生态混凝土覆盖材料包括以下重量比的组分：活性粗骨料：水泥：水=4.02～5.69：1：0.25～0.30；所述活性粗骨料为沸石、火山石或活性碳中的一种或多种。优选地，上述活性多孔生态混凝土覆盖材料还包括占水泥重量0.5～1%的聚羧酸系减水剂。更优选地，所述活性多孔生态混凝土覆盖材料包括重量比为4.52～5.51：1：0.25～0.28的活性粗骨料、水泥和水，还包括占水泥重量0.7～0.8%的聚羧酸系减水剂。另外，优选地，上述活性粗骨料的粒径为5～10mm；所述多孔生态混凝土覆盖层的孔隙率>25%。上述多孔生态混凝土系统的具体应用方法为：S1.粗骨料经过粉碎、过筛、清洗，选取粒径为5～10mm的粗骨料，加入总用水量1/4的水，搅拌1～2min，使粗骨料表面湿润后，加入水泥和减水剂，搅拌约1～2min，使粗骨料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔生态混凝土在重金属和/或氮磷污染底泥修复中的应用，其特征在于，所述多孔生态混凝土包括以下重量比的组分：活性粗骨料：水泥：水=4.02～5.69：1：0.25～0.30；所述活性粗骨料为沸石、火山石或活性碳中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种多孔生态混凝土系统在重金属和/或氮磷污染底泥修复中的应用，其特征在于，所述多孔生态混凝土系统包括多孔生态混凝土层，所述多孔生态混凝土层是指覆盖在底泥-水界面的活性多孔生态混凝土覆盖材料，所述活性多孔生态混凝土覆盖材料包括以下重量比的组分：活性粗骨料：水泥：水=4.02～5.69：1：0.25～0.30；所述活性粗骨料为沸石、火山石或活性碳中的一种或多种。2.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述活性多孔生态混凝土覆盖材料还包括占水泥重量0.5～1%的聚羧酸系减水剂。3.根据权利要求2所述应用，其特征在于，所述活性多孔生态混凝土覆盖材料包括重量比为4.52～5.51：1：0.25～0.28的活性粗骨料、水泥和水，还包括占水泥重量0.7～0.8%的聚羧酸系减水剂。4.根据权利要求2所述应用，其特征在于，应用方法为：S1.粗骨料经过粉碎、过筛、清洗，选取粒径为5～10mm的粗骨料，加入总用水量1/4的水，搅拌1～2mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨扬，李星，乔永民，王栋宇，陶然，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44