本发明属于水处理
技术领域：
，具体涉及一种底泥锁磷覆盖材料及其制备方法。
背景技术：
：地表水体富营养化是全球面临的主要水环境问题之一。磷是导致水体富营养化的一个重要限制性因子。水体中磷的来源包括外源输入（农业面源输入、工业和城市生活污水点源排放等）和内源释放（底泥磷释放），其中底泥磷释放对于水体富营养化起到重要作用。因此，控制内源磷的释放对于水体富营养化防治而言非常重要。当前，底泥磷释放控制技术分为原位控制技术和异位控制技术两大类。底泥磷释放异位控制技术主要是指底泥疏浚以及疏浚底泥的处理处置。底泥磷释放原位控制技术是指就地采取措施控制底泥磷释放的方法，具体包括硝酸盐原位处理、铝盐钝化、人工曝气、破坏分层和原位覆盖等技术。其中，原位覆盖，尤其是原位活性覆盖技术被认为是一种可以有效控制底泥磷释放的方法，近年来受到了研究人员的广泛关注。底泥原位活性覆盖技术的工作原理是通过投加活性覆盖材料于底泥-水界面上方形成一层覆盖层，达到原位控制底泥磷向上覆水体迁移的目的。应用该技术原位控制底泥磷释放的一个关键技术问题是选择合适的活性覆盖材料。工程上符合要求的底泥活性覆盖材料通常需要具备来源广泛、价格低廉、对磷的固定能力好、良好的物理化学稳定性以及不会产生二次污染等特点。因此，研究开发一种工程使用要求的底泥活性覆盖材料具有重要的现实意义。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题：针对目前使用的锁磷剂不符合工程上底泥活性覆盖材料需具有的来源广泛、价格低廉、对磷的固定能力好、良好的物理化学稳定性以及不会产生二次污染等特点的问题，本发明提供了一种底泥锁磷覆盖材料及其制备方法。为解决技术问题，本发明采用的技术方案：一种底泥锁磷覆盖材料，包括净水厂污泥、天然粘土和改性液。所述底泥锁磷覆盖材料为净水厂污泥经煅烧处理后，用稀土盐溶液和氯化铜的混合液改性煅烧制得。所述的天然粘土为膨润土、沸石、凹凸棒石粘土、蛭石、硅藻土、海泡石和高岭土中的一种或多种，质量为净水厂污泥颗粒质量的4.5～7.5%。所述的硝酸镧溶液的质量分数为3～6%，用量为煅烧处理净水厂污泥粉末质量的8～12倍。所述的氯化铜用量为煅烧处理净水厂污泥粉末质量的20～30%。所述的煅烧过程为在450～500℃下煅烧1～2h。一种底泥锁磷覆盖材料的制备方法，具体制备步骤为：（1）取净水厂污泥，自然风干后粉碎过筛，得净水厂污泥颗粒，将净水厂污泥颗粒与天然粘土混合研磨，再在400～450℃下煅烧1～2h，得煅烧改性净水厂污泥；（2）将煅烧改性净水厂污泥研磨成粉后加入硝酸镧溶液中，搅拌3～5h后加入氯化铜，继续搅拌5～8h，得混合料液；（3）用氢氧化钠溶液调节混合料液的ph为10.0～10.5，搅拌10～12h后静置1～2h，过滤得滤渣，将滤渣水洗干燥得镧改性净水厂污泥；（4）将镧改性净水厂污泥粉碎过筛后煅烧，冷却后研磨1～2h，过200目筛，得底泥锁磷覆盖材料。本发明的有益技术效果是：本发明以来源广泛、价格低廉的净水厂污泥为原料，复合天然粘土吸附净水厂污泥中的氨氮后经高温煅烧，去除污泥中的氮污染物和污泥中少量有机物，再用稀土元素镧与铜离子沉积在煅烧改性净水厂污泥中，经煅烧处理，与净水厂污泥中因使用铁、铝絮凝剂沉积在污泥中的铁、铝化合物生成镧-铜-铁-铝氧化物，并负载在污水处理厂污泥中，形成具有高比表面积，带有正电荷，对磷具有很好吸附效果的底泥锁磷覆盖材料，本发明制备的底泥锁磷覆盖材料原料来源广泛、价格低廉，且对磷的固定能力好，具有良好的物理化学稳定性，且利用净水厂污泥除磷将是其资源化利用的新途径，不仅减少了净水厂污泥处置运行成本，而且作为经济有效的除磷产品，真正实现变废为宝，具有良好的环保性能。具体实施方式为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。称取3～5kg净水厂污泥，自然风干后装入粉碎机中粉碎，过10目筛，称取350～420g过筛后的净水厂污泥颗粒与20～24g天然粘土混合均匀后装入研磨机中研磨20～30min，过60目筛，得复合粉料，随后将复合粉料置于马弗炉中，在400～450℃下煅烧1～2h，冷却至室温得煅烧改性净水厂污泥，将煅烧改性净水厂污泥加入研钵中研磨，过100目筛，称取100～120g过筛后的煅烧改性净水厂污泥粉末加入1.0～1.2l质量分数为6%硝酸镧溶液中，以300～400r/min搅拌3～5h，随后再加入25～30g氯化铜，继续搅拌5～8h，得混合料液，用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合料液的ph为10.0～10.5，以150～200r/min搅拌10～12h，并静置1～2h，随后过滤，用去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性，再将滤渣置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，得镧改性净水厂污泥，将镧改性净水厂污泥装入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的镧改性净水厂污泥粉末转入马弗炉中，在450～500℃下煅烧1～2h，冷却至室温后转入研钵中研磨1～2h，过200目筛，得底泥锁磷覆盖材料。所述的天然粘土为膨润土、沸石、凹凸棒石粘土、蛭石、硅藻土、海泡石和高岭土中的一种或多种。实例1称取3kg净水厂污泥，自然风干后装入粉碎机中粉碎，过10目筛，称取350g过筛后的净水厂污泥颗粒与20g膨润土混合均匀后装入研磨机中研磨20min，过60目筛，得复合粉料，随后将复合粉料置于马弗炉中，在400℃下煅烧1h，冷却至室温得煅烧改性净水厂污泥，将煅烧改性净水厂污泥加入研钵中研磨，过100目筛，称取100g过筛后的煅烧改性净水厂污泥粉末加入1.0l质量分数为6%硝酸镧溶液中，以300r/min搅拌3h，随后再加入25g氯化铜，继续搅拌5h，得混合料液，用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合料液的ph为10.0，以150r/min搅拌10h，并静置1h，随后过滤，用去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性，再将滤渣置于干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，得镧改性净水厂污泥，将镧改性净水厂污泥装入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的镧改性净水厂污泥粉末转入马弗炉中，在450℃下煅烧1h，冷却至室温后转入研钵中研磨1h，过200目筛，得底泥锁磷覆盖材料。实例2称取4kg净水厂污泥，自然风干后装入粉碎机中粉碎，过10目筛，称取385g过筛后的净水厂污泥颗粒与22g沸石混合均匀后装入研磨机中研磨25min，过60目筛，得复合粉料，随后将复合粉料置于马弗炉中，在425℃下煅烧1h，冷却至室温得煅烧改性净水厂污泥，将煅烧改性净水厂污泥加入研钵中研磨，过100目筛，称取110g过筛后的煅烧改性净水厂污泥粉末加入1.1l质量分数为6%硝酸镧溶液中，以350r/min搅拌4h，随后再加入28g氯化铜，继续搅拌7h，得混合料液，用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合料液的ph为10.3，以175r/min搅拌11h，并静置1h，随后过滤，用去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性，再将滤渣置于干燥箱中，在108℃下干燥至恒重，得镧改性净水厂污泥，将镧改性净水厂污泥装入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的镧改性净水厂污泥粉末转入马弗炉中，在475℃下煅烧1h，冷却至室温后转入研钵中研磨1h，过200目筛，得底泥锁磷覆盖材料。实例3称取5kg净水厂污泥，自然风干后装入粉碎机中粉碎，过10目筛，称取420g过筛后的净水厂污泥颗粒与24g凹凸棒石粘土混合均匀后装入研磨机中研磨30min，过60目筛，得复合粉料，随后将复合粉料置于马弗炉中，在450℃下煅烧2h，冷却至室温得煅烧改性净水厂污泥，将煅烧改性净水厂污泥加入研钵中研磨，过100目筛，称取120g过筛后的煅烧改性净水厂污泥粉末加入1.2l质量分数为6%硝酸镧溶液中，以400r/min搅拌5h，随后再加入30g氯化铜，继续搅拌8h，得混合料液，用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合料液的ph为10.5，以200r/min搅拌12h，并静置2h，随后过滤，用去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性，再将滤渣置于干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，得镧改性净水厂污泥，将镧改性净水厂污泥装入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的镧改性净水厂污泥粉末转入马弗炉中，在500℃下煅烧2h，冷却至室温后转入研钵中研磨2h，过200目筛，得底泥锁磷覆盖材料。按施用量为2kg/m2，分别将实例1～3制得的底泥锁磷覆盖材料与市售底泥覆盖材料覆盖在底泥上，控制覆盖厚度为15m，并对覆盖前后底泥性状、实例1～3制得的底泥锁磷覆盖材料及市售底泥覆盖材料（对比例）性状进行检测，其检测结果如下表：检测项目正磷酸盐浓度（mg/l）底泥中氮抑制率（%）空白底泥0.0780对比例0.03587实例10.02994实例20.03190实例30.02696上表中所述空白底泥即为未添加覆盖材料的底泥。综上所述，本发明制备的底泥锁磷覆盖材料来源广泛，同时具有良好固定磷的能力。当前第1页12