本发明专利技术公开了一种能吸纳水体氮磷等污染物的生态护堤材料与制备方法。该材料以给水厂污泥、天然沸石、普通硅酸盐水泥和植物型起泡剂为核心，通过改性给水厂污泥和沸石吸纳水体氮磷元素与有机质，构建生态系统生长基质环境，实现水体自净功能；配料普通硅酸盐水泥和植物型发泡剂对材料的蜂窝结构、透水和透气性及力学性能起控制作用，进而在工程应用中搭建成“吸收固定营养元素和有机质-生物繁殖-净化水体”生态型结构。该材料具有配比简单、投资少、环保、高效且具有蜂窝结构、透水和透气性及力学性能等优势。本发明专利技术材料不仅保证了河流岸坡空气、水、土壤间的互通与护坡功能，而且可改善周围的大气环境，产生良好的景观效应。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种能吸纳水体氮磷等污染物的生态护堤材料与制备方法。该材料以给水厂污泥、天然沸石、普通硅酸盐水泥和植物型起泡剂为核心，通过改性给水厂污泥和沸石吸纳水体氮磷元素与有机质，构建生态系统生长基质环境，实现水体自净功能；配料普通硅酸盐水泥和植物型发泡剂对材料的蜂窝结构、透水和透气性及力学性能起控制作用，进而在工程应用中搭建成“吸收固定营养元素和有机质-生物繁殖-净化水体”生态型结构。该材料具有配比简单、投资少、环保、高效且具有蜂窝结构、透水和透气性及力学性能等优势。本专利技术材料不仅保证了河流岸坡空气、水、土壤间的互通与护坡功能，而且可改善周围的大气环境，产生良好的景观效应。【专利说明】
本专利技术涉及一种能吸纳水体氮磷等污染物的生态护堤材料与制备方法。
属于河道整治、生态混凝土和环保材料领域。本专利技术材料有特殊级配的质料和胶结材料制成，其力学性能在满足工程使用要求的同时，具有蜂窝状的结构、多孔且连续的特点及良好的透水性和透气性，植物及微生物能在其中生长，既能保障河流岸坡的安全与稳定，又能为河流岸坡的生态修复提供有利条件，从而起到保护水体生态环境和提高水体自净能力的作用。
技术介绍
长期以来，为有效防止水土流失，保障河流岸坡安全与稳定，通常采用传统混凝土或浆砌块石等材料护砌河流岸坡，这些做法的最大缺点在于，它仅仅从满足河道岸坡的稳定性和河道行洪排涝功能的角度出发进行设计施工，很少考虑对环境和生态的影响。随着社会经济的发展，基于人与自然和谐发展的生态护坡技术开始得到人们的广泛关注。生态护坡关键技术就是生态混凝土，关于生态混凝土开发研究也是近10余年开展起来的。国外从20世纪90年代开始研究能改善水质的混凝土材料，其中日本处于领先地位。1995年日本提出了生态混凝土的概念。1995日本长崎大学进行了生态混凝土现场试验，发现生态混凝土具有富集营养物质的功能。国外应用于水处理的生态混凝土通常为大孔混凝土，在混凝土内有大量的连通孔，因此有良好的透水性并依靠大孔混凝土的物理、化学以及生物化学作用来达到净水的目的。但是国外实际应用较少，主要原因是污水中的固体物质沉积在混凝土上，会很快堵塞大孔混凝土的孔隙，使其失去了净水功能；并且普通大孔混凝土净水效果(尤其是浊度等)还不够理想、混凝土在流动水中钙离子大量流失。使水泥水化产物分解而造成强度降低直至破坏，所以混凝土的耐久性不够。
技术实现思路
`本专利技术的目的在于公开一种配料与配比简单、成本低廉、环保高效，且能吸纳水体氮磷等污染物作为生态营养基质的护堤材料及制作方法。该材料以给水厂污泥废弃物和沸石改性物质为营养元素核心吸纳单元，并与水泥等材料进行有机配比而制成，其力学性能在满足工程使用要求的同时，能够吸纳水体氮磷营养元素和有机质，同时具有蜂窝状的结构、多孔且连续的特点及良好的透水性和透气性，植物能在其中生长，达到护堤与提高水体自净功能，保障河流整治工程的长效性发挥。为了实现上述目标，本专利技术采取如下的技术解决方案:一种能吸纳水体氮磷等污染物的生态护堤材料，构建堤坡生态环境系统，提高水体自净能力，其特征是在核心材质中含有三氧化二铝与氧化铁改性特殊成分，能够富集水体中磷元素和有机质；其次改性后的沸石具有吸纳水体氮元素和有机质的结构；而配料中的水泥和植物型发泡剂对材料的蜂窝结构、透水和透气性及力学性能起控制作用。在工程应用中构建成“吸收固定营养元素和有机质一生物繁殖一净化水体”具有生态功能的护堤结构。材料制作方法是:将给水厂污泥自然陈化至含水率40%以下，向陈化后的污泥颗粒(过200目)投入天然沸石(过200目)，两者混合之比为3:1~4: 1(重量)，混合料放入烘箱在100°C下烘干，再放入马沸炉在300°C下焙烧1.5小时，冷却后形成初级料。形成的初级料与525R普通硅酸盐按重量配比为8:1~12: 1，形成次级料；次级料与耗水量重量配比为3:1~4: 1，形成熟料。熟料与植物型发泡剂重量配比为1000: 2~1000: 5，形成生态护堤材料。本专利技术具有下述优点:1、利用给水厂污泥中有益的铁、铝、硅、碳、钙等能吸纳营养元素的特征，实现污泥的变废为宝，同时对污泥和天然沸石的热改性进一步强化其吸纳营养元素的水平，建立了生态系统生长需求的基质环境。因此，本专利技术具有高效、低耗和生态环保的突出优势。2、通过525R普通硅酸盐与植物型发泡剂控制蜂窝状的结构和材料孔径，达到良好的透水性和透气性，实现材料的力学性能和生态系统生长需求的了湿度、水分和空气。实现护堤与水体净化共同效应，且操作简单，易于实现。3、本专利技术生态护堤材料良好的生态特性，不仅保证了河流岸坡空气、水、土壤间的互通，使土壤、河道内的昆虫和微生物拥有平衡的生存环境，而且可改善周围的大气环境，产生良好的景观效应。4、本专利技术生态护堤材料可作为现浇式和预制构件式两种施工方式，施工方便、适用范围广。 5、本专利技术生态护堤材料通过构建的生态系统，可建立有效的净化生态食物链，实现对护堤结构内污染物和营养元素的更新，保证核心料吸纳氮磷元素和有机质功能的持续发挥。专利技术材料对环境净化控制具有长效性。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的护堤构件图(生态材料护堤构件图)；图2为生态材料的SEM-EDX谱图(生态材料的SEM-EDX谱图)。【具体实施方式】本实施方式以我国南方某城市进行内河生态护堤工程为对象，本生态材料护堤可为现浇式和预制构件式两种。现浇式要求河流岸坡平整，能提供较大的施工场地，并要根据天气的变化对养护方法适时调整。预制构件式可以根据需要设计不同的模具进行预制构件的制作，有利于生产的自动化和流水化，成型后自然养护即可。本专利技术以工程实践中3种不同构型的生态混凝土预制构件进行实施，参阅图1。(I)单球组合。单球直径250mm,内部分别沿X、y、z三维方向预留连接通道,并保留一定的偏心距以避免连接时在球体内部形成碰撞，单球之间用Φ18钢筋(需防锈蚀处理)进行连接，形成长约IOOmm的方孔。该预制构件多层铺装时，球层与球层之间也可以用钢筋连接，以增加护坡稳定性，装配简单灵活，钢筋可起到配筋的作用，提高整体的抗折强度。(2) 16球联体砌块。16球联体砌块也称为16联球板，由上部16个半球体和下部16个圆台组成，中间预留了 9个直径80mm的圆柱形孔洞,砌块高250mm,砌块之间通过预留的连接件进行连接，具有连接件数目少、经济、块体质量大、护坡稳定的特点。(3)圆孔形砌块。板状砌块的外形尺寸为510mmX350mmX250mm，在砌块中间预留了 3个直径80_的圆柱形孔洞，组合护坡时，砌块之间也产生直径约为100_的孔洞，砌块之间的 连接缝中可生长植物。【权利要求】1.一种能吸纳水体氮磷等污染物的生态护堤材料与制备方法，其特征在于:采用给水厂污泥、天然沸石、525R普通硅酸盐和植物型发泡剂制成生态护堤材料。该材料既能保障河流岸坡的安全与稳定，又能为河流岸坡的生态修复提供有利条件，从而起到保护水体生态环境和提高水体自净能力的作用。2.根据权利要求1所述一种能吸纳水体氮磷等污染物的生态护堤材料与制备方法，其特征在于:将给水厂污泥自然陈化至含水率40%以下，向陈化后的污泥颗粒(过200目)投入天然沸石(过200目)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种能吸纳水体氮磷等污染物的生态护堤材料与制备方法，其特征在于：采用给水厂污泥、天然沸石、525R普通硅酸盐和植物型发泡剂制成生态护堤材料。该材料既能保障河流岸坡的安全与稳定，又能为河流岸坡的生态修复提供有利条件，从而起到保护水体生态环境和提高水体自净能力的作用。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋昌波，孙士权，聂小保，邓斌，陈杰，谭万春，周谦，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：
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