[發明專利]一種輕量化環境友好型濕地基質及制備方法

在審

• 申請號: 202010139448.7
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111252900A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 鄭建偉;王錦旗
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 王磊

本發明公開了一種輕量化環境友好型濕地基質，所述的濕地基質以普通黏土和草本植物殘體為基本原料，將兩者充分攪拌混勻后經過高溫處理形成的具有穩定團粒及多孔隙結構的材料，其中，所述的黏土占混合物總重量的75?90%，草本植物殘體占總占混合物總重量的10?25%。本發明制得的濕地工程用基質具有穩定的團粒及多孔隙結構，容重小、耐水壓及水力沖擊，具有較高的水穩性、巨大的膜表面積和吸附能力，易于各種凈污微生物固著生長。發明具有取材廣泛、制備工藝簡單、成本低廉，并具有巨大的膜表面積、高吸附性和微生物附著能力等優良的理化性質，是一種質地優良、應用廣泛的濕地工程用基質。

技術領域

本發明涉及濕地工程及生態修復領域，具體涉及一種輕量化環境友好型濕地基質及制備方法。

背景技術

我國河湖水系的富營養化污染問題日益受到國家和民眾的廣泛關注。如何高效快速地凈化污染水體、修復受污染的河湖水系，恢復水清河晏的生態環境是當前社會的迫切需要。濕地工程在現有污染水體的強化凈化和水生生態系統修復方面效果顯著，其應用規模和范圍日益廣泛。濕地工程對污染水體的凈化作用是通過植物、微生物、基質系統的協同作用實現，基質的組分和配比某種程度上決定著濕地工程系統的污染凈化效果。目前的基質組分種類很多，通常包括礫石、砂石、石灰、珍珠巖、爐渣、粉煤灰、沸石、蛭石等，針對不同水體污染類型配置形成孔隙度高、特定污染物質吸附性強、凈化能力高的基質。但基質一旦出現空隙阻塞及吸附飽和，濕地工程對水體的污染凈化能力將會急劇降低甚至完全失效，需要對基質進行更換。通常濕地工程用基質中包含大量的砂石，再次無害化利用途徑較少，更換后的基質如果處置不當則極易造成二次污染。如何開發一種既能夠廣泛資源化再利用，又具有高效凈化效果的濕地基質是當前濕地工程領域急需解決的主要問題之一。

發明內容

本發明的目在于針對濕地工程基質運行過程中因堵塞或污染飽和后再利用或再處置過程中導致的二次污染問題，提供一種輕量化環境友好型濕地基質及制備方法，該濕地基質既能夠環境友好型、可廣泛再利用，同時又具有輕量化特征的高效凈化能力。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案是：

一種輕量化環境友好型濕地基質，所述的濕地基質以普通黏土和草本植物殘體為基本原料，將兩者充分攪拌混勻后經過高溫處理形成的具有穩定團粒及多孔隙結構的材料，其中，所述的黏土占混合物總重量的75-90%，草本植物殘體占總占混合物總重量的10-25%。

上述的普通黏土由種磚瓦及水泥黏土混合組成，其中，所述的水泥黏土為高嶺石。

上述的草本植物殘體包括沒有重金屬富集能力的草本植物、鋸末和秸稈中的任意一種或多種的組合。

本發明還保護一種輕量化環境友好型濕地基質的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、將草本植物殘體粉碎，篩選出粒徑在5 mm以下的部分；

步驟二、將普通黏土噴水進行濕潤處理，然后將濕潤的普通黏土與粒徑在5 mm以下的草本植物殘體混合攪拌混勻，松散狀態經在600~900℃的溫度下高溫處理0.2~1h，得到大塊固體；

步驟三、將大塊固體破碎至粒徑為10mm以下，根據粒徑大小篩選為5-10mm、3-5 mm、1-3mm三類粒徑不同的粉末狀濕地基質材料；

步驟四、根據水體不同污染負荷及濕地工程工況，將步驟三得到的粒徑不同的粉末狀濕地基質材料合理選擇和配置，組配成濕地工程用基質。

進一步地，步驟二中，濕潤處理后普通黏土的含水量為20~40%。

進一步地，所述三類粒徑不同的粉末狀濕地基質材料中，粒徑為5-10mm的占大塊固體總質量的25%，粒徑為3-5mm的占大塊固體總質量的25%，粒徑為1-3mm的占大塊固體總質量的50%。

進一步地，所述步驟四中，濕地工程用基質的總孔隙率為55~80%。