一種原位修復重金屬汙染水體的滲透反應磚的製作方法

2023-06-06 12:46:21

本實用新型屬於環境工程技術領域，涉及重金屬汙染水體的原位淨化裝置，更具體地說是一種原位修復重金屬汙染水體的滲透反應磚。

背景技術：

隨著城市化進程和工農業生產，大量未加處理的含有重金屬的廢水、廢渣和廢氣排放進入農田環境，致使大量農田土壤遭受不同程度的汙染。農田土壤重金屬汙染是指具有生物毒性的汞、鉻、鎘、鉛、銅、鎳、銻、鉈、鋅等以及類金屬砷，進入農田土壤後，這些元素如果長期超量存在，不僅對土壤微生物數量、種群結構、土壤酶活性有負面影響，導致土壤肥力下降，而且幹擾作物的正常新陳代謝過程，引起農作物產量、品質下降，最終經食物鏈在人體內累積，危害人類的健康甚至生命。

重金屬在農田土壤系統中的汙染過程具有隱蔽性、長期性和不可逆性的特點，並且農田中的重金屬將隨著雨水及農田灌溉水流失到河流中，將造成大面積的流域重金屬汙染。目前重金屬汙染農田土壤的修復技術主要包括熱解吸法、客土法、穩定/固定化技術、水洗法、微生物法、植物修復法等。這些方法要麼存在效率低、要麼成本高或修復周期長等缺點，另外，大多數情況下會造成土壤原有的生物環境改變。可滲透性反應牆（permeable reactive barrier）是目前歐美發達國家普遍研究，得到很好的發展並已開始初步商業化應用的一項汙染水體修復技術。美國環保署（USEPA）1998年發行的《汙染物修復的PRB技術》手冊將PRB定義為：在地下安置活性材料牆體以便攔截汙染羽狀體，使汙染羽狀體通過反應介質後，其汙染物能轉化為環境接受的另一種形式，從而實現使汙染物溶度達到環境標準的目標。該技術將反應材料垂直於地下水中汙染羽狀體的流動方向放置，當這種羽狀體流經反應牆時，與反應材料發生物理、化學及生物等作用而被降解、吸附、 沉澱或去除，使汙染羽狀體得到處理，可滲透反應牆技術早期主要被用於汙染地下水的修復，未來將這一技術應用於地表汙染水體的修復還有待進一步研究。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供了一種原位修復重金屬汙染水體的滲透反應磚。

本實用新型的技術方案如下：

一種原位修復重金屬汙染水體的滲透反應磚，其特徵在於它是由廢礦渣面層1、鐵碳填料中間層2和廢礦渣底層3組成。所述的面層和底層均是由粗鐵尾礦砂、矽酸鹽水泥、粗鋼渣、碎石和水混合而成，鐵碳填料中間層由鐵碳微電解陶粒、矽酸鹽水泥混合而成。反應磚的面層、中間反應層和底層尺寸一致。

所述的廢礦渣面層和廢礦渣底層均是由15-40份粗鐵尾礦砂、5-10份矽酸鹽水泥、20-30份粗鋼渣、10-30份碎石組成，所述的粗鐵尾礦砂粒徑為 0.2-0.6 毫米，粗鋼渣粒徑為 0.2-0.4 毫米，碎石粒徑為1.0-5.0毫米。

所述的鐵碳填料中間層是由80-90份鐵碳微電解陶粒和10-20份矽酸鹽水泥組成，所述的鐵碳微電解陶粒粒徑為3.0-12.0毫米。

所述滲透反應磚採用免燒磚機加壓振動成型，經過養護後製成具有抗壓強度高，滲水性好，可以有效去除汙染水體中的汞、砷、鉻、鎘、鉛和鉈等重金屬的反應磚。

本實用新型進一步公開了滲透反應磚的使用方法，其特徵在於，實施時將滲透反應磚壘砌作為重金屬汙染農田、尾礦壩、湖泊和河流等的護岸，其中當汙染水體滲過反應磚牆時，反應層中的鐵碳微電解陶粒將有效去除汙水中的重金屬，保證出水中的重金屬濃度達標。監測結果表明：該系統對水體中汞去除率為85～95%，砷去除率維持在80-90%，鉻去除率為80-95%，鎘去除率為85-90%，鉛去除率為85-95%，鉈去除率為70-85%。

本實用新型的有益效果在於：

（1）本實用新型的一種原位修復重金屬汙染水體的滲透反應磚，能經濟、有效地去除農田徑流中重金屬，也可以作為應急裝置應用於尾礦壩洩洪水淨化、尾礦渣護坡等工程中，控制水體中重金屬流失，防止大面積的重金屬面源汙染。

（2）採用本實用新型的滲透反應磚，可以直接應用於重金屬汙染河道或者湖泊，通過在水體中砌築滲透反應磚構建的牆體，當水體流過反應磚牆體時，可以有效淨化水體中的重金屬，該系統的應用改善了河、湖水體水質、保障區域水利安全、營造出了人與自然和諧的水環境。

附圖說明

圖1為本實用新型的一種原位修復重金屬汙染水體的滲透反應磚示意圖;

圖中標號： 1為廢礦渣面層，2為鐵碳填料中間層，3為廢礦渣底層。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例詳細說明本實用新型一種原位修復重金屬汙染水體的滲透反應磚的結構。但本實施例並不用於限制本實用新型，凡是採用本實用新型的相似結構及其相似變化，均應列入本實用新型的保護範圍。

實施例1

一種原位修復重金屬汙染水體的滲透反應磚的製作及使用方法

一種原位修復重金屬汙染水體的滲透反應磚，其特徵在於它是由廢礦渣面層1、鐵碳填料中間層2和廢礦渣底層3組成。所述的廢礦渣面層和廢礦渣底層均是由35份粗鐵尾礦砂、5份矽酸鹽水泥、30份粗鋼渣、30份碎石組成，所述的鐵碳填料中間層是由90份鐵碳微電解陶粒和10份矽酸鹽水泥組成，將上述配比好的物料，採用振動型制磚機加壓振動成型，規格為240×115×90毫米，經過養護後製成具有抗壓強度高、滲水性好反應磚。

實施時將滲透反應磚作為汞汙染農田的護岸，農田中汞汙染水體滲過反應磚砌築而成的護岸時，將與反應磚中間的鐵碳微電解陶粒發生吸附和離子交換反應，有效降低水體中汞濃度，去除率達85%以上。

實施例2

在天津某鉻汙染溝渠末端，通過構建滲透反應磚牆，對該系統進出水進行監測，結果表明該系統對水體中Cr（Ⅵ）去除率為90%，機理為氧化還原和共沉澱反應，產物主要為Fe(OH) 3、Cr(OH)3，說明該系統能夠快速有效地去除汙染水體中的Cr（Ⅵ），有效地防止鉻汙染水體造成面源汙染。

實施例3

在貴州某鉛尾礦汙染溪流中，通過分段構建滲透反應磚牆，對溪流上下遊水體鉛濃度進行監測，結果表明該系統對水體中鉛去除率為90%，去除機理為氧化還原和混凝吸附，產物為Pb(0)，Pb(OH)2，採用鐵碳微電解陶粒反應磚，可以有效地防止水體流域鉛汙染。

綜上所述，本實用新型的內容並不局限在的實施例中，相同領域內的有識之士可以在本實用新型的技術指導思想之內可以輕易提出其他的實施例，但這種實施例都包括在本實用新型的範圍之內。