富营养化污染湖泊底泥原位控制覆盖材料及其制备方法[0002]湖泊水体是我国最为重要的淡水资源来源，由于高速经济发展及巨大人口压力，我国三分之二以上的湖泊水体遭受到不同程度的富营养化污染，且日趋严重。而底泥是湖泊营养物质的最重要蓄积库，在一定条件下，其营养盐可能成为湖泊富营养化的主导因子。随着我国对污染排放严格控制及湖泊水质管理与保护力度的加大，外源氮、磷、COD (有机质)等营养物质的输入已慢慢得到控制，而其内源释放所造成的二次污染将成为水体富营养化的重要来源。且诸多事实及研究证明，底泥污染影响较严重，对其进行治理有必要性和紧迫性。[0003]底泥覆盖是目前受到广泛重视的一种底泥污染控制技术，是污染底泥修复技术和原位修复技术重要组成部分。底泥覆盖是污染水体内源污染控制的最为有效的控制措施之一，由于其较好的污 染控制效果及较小的水体生态环境的影响，在国内外得到广泛应用。底泥覆盖处理的核心是覆盖材料的选择，目前主要有以下覆盖材料: 最常规的是天然的沙子、砾石及石灰石颗粒矿物等惰性材料，尽管这些材料来源广泛，使用方便，但由于其较差的吸附固定性能，较低的污染控制效率，且极易失效，有明显的局限性。虽然天然沸石(自然界广泛存在的一种硅铝酸盐矿物)，具有较广泛的粒径分布、内部较大孔隙率及较优越的阳离子交换和物理吸附性能，但主要对氮(主要是氨氮)有较好的吸附性能，对磷及COD等方面并不明显。[0004]清洁底泥、土壤、净水污泥、以及改性粘土矿物、零价铁等改性材料等覆盖材料，虽然对底泥中氮磷、有机质等污染物的释放有优越的控制能力。但是由于其粒径较小，在风浪、涡旋、水生动物及底泥厌氧产期等扰动作用下，容易出现上浮或随水流失而引起二次污染的问题，明显限制了此类覆盖材料的使用。[0005]此外，还有使用水泥、土工布等人工织物作为底泥覆盖材料会显著改变水体底泥理化性状，严重破坏正常的水体生态系统。
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种富营养化污染湖泊底泥原位控制覆盖材料及其制备方法，它能非常有效和持续的控制富营养污染湖泊底泥中磷及COD向上覆水体的释放，同时明显克服了扰动条件下容易出现上浮或随水流失而引起二次污染的问题，以克服现有技术的不足。
[0007]本发明是这样实现的:富营养化污染湖泊底泥原位控制覆盖材料，按重量份数计算，包括赤泥30-50份，粘土 12-32份，粉煤灰0-42份以及发泡剂4_14份。
[0008]按重量份数计算，包括赤泥38.9份，粘土 14.4份，粉煤灰38.9份以及发泡剂7.8份。
[0009] 富营养化污染湖泊底泥原位控制覆盖材料的制备方法，其特征在于:包括如下步骤:
a)按上述重量份数，取赤泥、粘土、粉煤灰、发泡剂，加清水后混合搅拌均匀到塑限值即可，形成原位覆盖材料料浆；
b)使用造粒机将原位覆盖材料料浆进行造粒，获得粒径为0.5-5cm的球状颗粒，将球状颗粒自然养护风干；
c)将风干后的球状颗粒在烧结炉内，900-1100°C下焙烧1.5-2小时即可。
[0010]还有一种方案是，将步骤a)中制作的原位覆盖材料料浆按粘土砖的制作方法，在砖窑内，900-1100°C下焙烧1.5-2小时，将烧结的产物破碎至粒径为0.5_5cm即可。
[0011]在进行步骤a)以前，先将赤泥风干，并破碎到2mm以下；将粘土破碎到2mm以下。
[0012]赤泥、粉煤灰均为我国现阶段大量存在的主要工业固体废弃物，其来源广泛，堆存量巨大。由于产量巨大及资源化利用程度不够，相当数量的都就地堆放，已占用大量土地，影响生态景观，同时存在明显的环境生态风险。赤泥是一种富含硅铝酸盐的粘土矿物，具有优越的离子交换及吸附性能，而且含有高含量的Al和Ca，对废水中的磷呈现出及其优越的吸附性能。粉煤灰呈多孔蜂窝状组织，含一定的活性基团，具有表面积大和吸附能力较强等特点。本发明对它们进行资源化利用，具有较好的环境效益和生态效益。
[0013]与现有技术相比，本发明充分资源化利用铝厂赤泥及电厂粉煤灰等工业固废，添加少量粘土及发泡剂，在低温烧结条件下，制备出颗粒状原位覆盖材料，它能非常有效和持续的控制富营养污染湖泊底泥中磷及COD向上覆水体的释放，同时明显克服了扰动条件下容易出现上浮或随水流失而引起二次污染的问题，既减轻了工业废料的处理压力，也有效了解决了水污染问题。本发明材料来源广泛，制备方法工艺简单、易操作，非常适宜工业化生产。

[0014]本发明的实施例1:富营养化污染湖泊底泥原位控制覆盖材料的制备，将自氧化铝厂的拜耳法赤泥，风干，破碎到2mm以下使用，粉煤灰取自燃煤电厂干排粉煤灰，直接使用，粘土采自广泛分布的红黄粘土，破碎到2_以下使用；碳酸钙(发泡剂)使用市售产品；
a)取赤泥71.4份，粘土 21.4份，粉煤灰O份，碳酸钙7.2份，加清水后混合搅拌均匀到塑限值即可，形成原位覆盖材料料浆；
b)使用造粒机将原位覆盖材料料浆进行造粒，获得粒径为Icm的球状颗粒，将球状颗粒自然养护风干；
c)将风干后的球状颗粒在烧结炉内，1000°C下焙烧1.8小时即可。
[0015]本发明的实施例2:制备方法同实施1，其中，赤泥62.5份，粘土 31.3份，粉煤灰O份，碳酸钙6.3份。
[0016]本发明的实施例3:制备方法同实施1，其中，赤泥41.7份，粘土 12.5份，粉煤灰41.7份，碳酸钙4.2份。
[0017]本发明的实施例4:制备方法同实施1，其中，赤泥66.7份，粘土 20.0份，粉煤灰O份，碳酸钙13.3份。[0018]本发明的实施例5:制备方法同实施1，其中，赤泥47.3份，粘土 19.8份，粉煤灰28.2份，碳酸钙4.7份。
[0019]本发明的实施例6:制备方法同实施1，其中，赤泥63.3份，粘土 26.6份，粉煤灰O份，碳酸钙10.1份。
[0020]本发明的实施例7:制备方法同实施1，其中，赤泥48.6份，粘土 14.6份，粉煤灰29份，碳酸钙7.8份。
[0021]本发明的实施例8:制备方法同实施I，其中，赤泥38.9份，粘土 14.4份，粉煤灰38.9份，碳酸钙7.8份。
[0022]本发明的实施例9:制备方法同实施1，其中，赤泥48.7份，粘土 24.3份，粉煤灰17.3份，碳酸钙9.7份。
[0023]本发明的实施例10:制备方法同实施1，其中，赤泥37.9份，粘土 19.0份，粉煤灰37.9份，碳酸钙5.1份。
[0024]将实施例1-10的产品进行实验，实验采用1000mL量筒作模拟装置，底部铺上3_5cm厚的底泥，沿管壁轻轻注入湖水作为上覆水直到刻度线，加水时尽量不要扰动水体。然后加入40-50g的覆盖材料，每个材料设置两个平行。每天垂直扰动三次，每次持续15秒左右。每4d取样一次,持续5次,每次取样150mL左右，同时补充相同体积的湖水。
表1为实施例1-10中材料的重量份数