[发明专利]一种水环境修复材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程与技术领域，涉及一种水环境修复材料及制备方法，其材料主要应用于城市水体的水质净化与生态修复。

背景技术

城市污染水体治理是我国亟待解决的问题。我国城市水体具有面源污染负荷高、滨岸带硬质化突出、水流严重滞缓等特点，造成水质难以自净和生态退化严重。

近年来，在我国城市污染水体治理领域，相继研发和应用了多种类型的人工湿地、土壤渗滤、生态护岸等技术，其中，新型水环境修复材料的制备一直为同行关注的热点。同时，随着生态修复技术的大规模推广，水生植物残体的处理处置和资源化利用也存在急迫的现实需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水环境修复材料及制备方法，该材料具有环境友好、成本低、生物亲和性强、多孔结构发达、净化效果好、不易堵塞的优点，可作为人工湿地基质填料或用于直立硬质化护岸的城市水体生态修复和水质净化，同时可以实现生态修复过程中产生的水生植物残体的资源化利用。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种水环境修复材料，其特点是该材料以潮滩土、蜂巢石、石灰石、沸石、钢渣微粉、水生植物残体为原料，混合后加水拌和、捶打均质化后，压制并切割成锥体，经干化、焙烧而得；其潮滩土∶蜂巢石∶石灰石∶沸石∶钢渣微粉∶水生植物残体的质量比为700∶120∶10∶40∶20∶30；原料混合物∶水的质量比为2∶1。

所述水生植物残体为旱伞草、芦苇或再力花的秸秆。

一种上述水环境修复材料的制备方法，该方法包括以下具体步骤：

1）原材料的选择与预处理

蜂巢石：具有发达的多孔结构，粒径为5～10mm；水生植物残体：具有发达的维管束多孔结构及具有燃烧热值，长度为10mm-～12mm；潮滩土：粒径5～10mm；石灰石：粒径5～10mm；沸石：粒径0.3～0.45mm；钢渣微粉：粒径0.45μm；

2）原材料混合与成型

上述原材料潮滩土∶蜂巢石∶石灰石∶沸石∶钢渣微粉∶水生植物残体按质量比为700∶120∶10∶40∶20∶30混合后加水，原料混合物∶水按质量比为2∶1，拌和、捶打均质化，置入制砖机压制并切割成腰长120mm、厚60mm的等腰直角五面三角锥体型材； 

3）型材干化与焙烧

将步骤2）的型材自然通风晾干1周，置于800℃砖窑焙烧1～1.5h，出窑，自然通风冷却2周，即得到所述水环境修复材料。

本发明的显著效果在于：（1）环境友好，成本低。原材料为自然土壤（潮滩土）、矿物（蜂巢石、沸石、石灰石）、工业副产物（钢渣微粉）和水生植物残体（旱伞草秸秆或其他水生植物秸秆），应用中不会对水体生态环境造成危害。特别是，水生植物秸秆从水体生态修复现场就地取材，具有一定的燃烧热值，在材料焙烧过程中具有助燃作用，达到降低成本和以废治废的目的；（2）生物亲和性好。添加的水生植物秸秆在焙烧过程中，留下纤维状的炭化或灰化产物，材料表面粗糙，便于微生物及底栖动物的生长繁殖；（3）多级发达的孔隙结构。原材料的多孔性（蜂巢石、沸石、水生植物秸秆）以及焙烧过程中石灰石和水生植物秸秆的造孔作用；（4）高效的净化能力。蜂巢石、沸石、钢渣微粉、石灰石和水生植物秸秆的纤维状炭化或灰化产物及其负载的微生物对水中氮、磷和有机物的高效净化作用；（5）结构强度高。潮滩土、蜂巢石、钢渣微粉、石灰石混合物经高温烧结后，具有很高的结构强度；（6）不易堵塞。由本方法制备的等腰直角五面三角锥体水处理材料形成的堆积体，不仅单体本身具有发达的多级孔隙结构，且单体之间具有较大和无规则的过流通道，能有效预防水处理过程中悬浮物沉淀和生物膜过度增殖造成的堵塞问题。

附图说明

图1为本发明材料的主视图；

图2为本发明材料的侧视图；

图3为本发明材料的俯视图；

图4为本发明材料的截面图；从图中可以看出，焙烧后，材料内部形成多级孔隙结构，水生植物旱伞草秸秆经高温烧结后形成大的孔洞，并留下部分灰化产物（图中白色部分），图中的黑色小颗粒为蜂巢石颗粒。

具体实施方式

实施例

（1）原材料选择与预处理

潮滩土 粒径5mm～10mm、蜂巢石 粒径2mm～5mm、石灰石 粒径0.3～0.45mm、沸石 粒径0.3mm～0.45mm、钢渣微粉 粒径0.45μm、水生植物秸秆 选择旱伞草秸秆，11月份收割，切割成长度10mm～12mm的小块；

（2）原材料混合与成型