CN104072029B - 一种以滩涂淤泥为原料的高效人工藻礁及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种以滩涂淤泥为原料的高效人工藻礁及其制备方法，其特征在于利用滩涂淤泥中富含氮、磷等营养盐成分的特点，参照不同淤泥与水泥质量比例下营养盐物质的溶出规律来制备人工藻礁。本发明还提供了滩涂淤泥原料的制备方法，并以该方法得到的淤泥质量可占藻礁总质量的15~30%，与之对应的抗压强度在25~30Mp之间，对滩涂淤泥的总体利用率可达20%以上。本发明自礁体内部不断地溶出氮、磷等营养盐成分，在为藻类及其孢子提供附着、固着基质的同时，还为其生存、生长提供良好的营养环境。本发明减少了水泥等材料的使用量，降低了人工藻礁混凝土的碱度，对滩涂区域自然景观的修复也有重要意义，在实现节能减排的同时，有利于提高人工藻礁与海洋生态环境的相容性。

Description

一种以滩涂淤泥为原料的高效人工藻礁及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种以滩涂淤泥为原料的高效人工藻礁及其制备方法。

背景技术

渔业资源的日趋衰退，国际渔业协定的签署，水产品需求的日益旺盛，促进了近海渔业资源养护与恢复工作的开展，渔民转产转业的进行，而以人工鱼礁为核心的设施渔业建设，逐渐成为缓解这一系列问题的重要途径。

人工藻礁作为人工鱼礁的一种，是为改善海洋藻类繁殖环境，增殖保护渔业资源而设置的水下构造物。其建造材料多种多样，附着效果和增殖性能也各有差异。目前，国内外关于人工藻礁建设的研究中，考虑到环保的因素，用陆地废弃物作为礁体的材料，逐渐成为趋势，主要的材料有粉煤灰、贝壳、硫磺固化物等。如中国发明专利申请200910076730.9、201010194520.2公开的以冶金渣、花岗岩石渣粉等为鱼礁制作材料的方法。然而，这些方法需要对此类原材料进行再研磨等后续处理，工艺较复杂，且在推广上有一定难度。

我国有辽阔的海岸线，拥有丰富的含有大量营养物质的滩涂淤泥资源。除泥沙质滩涂可用于滩涂贝类等养殖以外，还有大量的沉积淤泥质滩涂难以利用。长期以来，其对周围海域的自然景观和生态环境产生一定的负面影响。滩涂沉积淤泥中富含大量的营养物质，如果将其中的氮、磷等有机物与人工藻场的增殖过程有效结合，势必有助于加速人工藻场的构建进程。然而，目前我国用于人工藻礁制备的材料仍以混凝土、块石等为主，对滩涂淤泥在人工藻礁制备中的应用研究却鲜有涉及。

发明内容

本发明的目的是要充分利用滩涂淤泥中富含氮、磷等营养盐成分的特点，对原始的滩涂淤泥采用逐层筛选的方法，提纯出营养物质丰富的淤泥而预制成藻礁原料，同时参照不同淤泥与水泥质量比例下营养盐物质的溶出规律来制备人工藻礁。

本发明一种以滩涂淤泥为原料的高效人工藻礁及其制备方法具体步骤如下：

1、在滩涂地区采集颜色较深的沉积淤泥，首先筛除其中的石块、贝壳等较大杂质，然后置于烘干机中，根据其干湿度的不同，以80~105℃烘干至含水率0.1~1%。再将烘干后的污泥搅碎成粉末，并逐步以2mm，1.4mm，1.0mm孔径筛网连续筛选，得到孔径<1mm的细泥粉；

2、将步骤1中所得细泥粉放入烧杯中，加水并没过其20%高度以上，搅拌均匀，静置至泥沙分层。撇除清水层后，仔细地将上层的泥层收集，并放入烘干机中，以100℃烘干至含水率0.1~1%，进而得到淤泥原料；

3、将上述步骤2中所得的淤泥原料和混凝土材料混合，浇筑成型和养护后得到以滩涂淤泥为原料的高效人工藻礁。其中淤泥的质量可占人工藻礁总质量的15~30%。

本发明一种以滩涂淤泥为原料的高效人工藻礁的优点在于：

（1）可以根据目标海域水体中氮磷比的现状，选择适宜的淤泥与水泥的质量比例来制备人工藻礁，而礁体内部不断地溶出氮、磷等营养盐成分，即可优化、调节海域水体中的氮磷比，为藻类及其孢子的生存、生长提供良好的营养环境，还可为其提供附着、固着基质；

（2）与常规混凝土材料的人工藻礁相比，本发明以滩涂淤泥为原料的高效人工藻礁中对滩涂淤泥的总体利用率可达20%以上，对滩涂区域自然景观的修复有重要意义；

（3）利用提纯后的滩涂淤泥可溶出氮、磷等营养物质的特点，制备成以滩涂淤泥为原料的高效人工藻礁，解决了滩涂地区广阔的沉积淤泥资源无法利用的难题；

（4）该人工藻礁中滩涂淤泥质量占人工藻礁总质量的15~30%，与之对应的抗压强度在25~30Mp之间，基本满足人工藻礁的强度要求；

（5）由于选用滩涂淤泥为人工藻礁的制备原料，减少了水泥等材料的使用量，降低了人工藻礁混凝土的碱度，在实现节能减排的同时，有利于提高人工藻礁与海洋生态环境的相容性。

附图说明

图1为本发明的淤泥与水泥的质量比例为0.5:1时的人工藻礁样本。

具体实施方式：

以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。

实施例1

人工藻场的增殖，需要投放大量的人工藻礁作为藻类及其孢子的附着基质，而良好的营养盐水体环境有利于藻类及其孢子生存、生长，加快人工藻场的增殖速度，提高投礁海区的海洋初级生产力。

2013年1月份在山东省威海市双岛湾海域采集到滩涂沉积淤泥，进行以滩涂淤泥为原料的高效人工藻礁中营养盐的溶出效果实验。按照淤泥与水泥用量的比例，共设四个水平：0.3:1、0.5:1、0.7:1、0.9:1。按照70.7mm×70.7mm×70.7mm的规格，分别制作各淤泥用量水平的礁块，待其充分晾干硬化后，放入1000mL的烧杯中，注入700mL的海水，密封，静置。

自藻礁块放入海水中后，参照《中华人民共和国标准》海洋调查规范GB/T 12763.4-2007中的相关方法，以海水中的铵盐和活性磷酸盐含量为例，开始定期测量，以考察其营养盐的溶出效果，共计25天。结果表明，在不同淤泥含量水平下，海水中的铵盐、活性磷酸盐含量呈线性或对数上升趋势，且该过程有持续时间长的特点。

以0.5:1的水平为例，礁体中铵盐的溶出规律为(NH₄ ⁺-N)=2.8626ln(T)+1.0764（R2=0.7489），活性磷酸盐的规律为(PO₄ ^3--P)=0.0712T+1.1574（R2=0.6575），其中T为天数。将该水平的礁块经养护处理后，3天的抗压强度达到17.3Mpa，28天抗压强度达到30.1Mpa。

实施例结果表明，本发明的高效人工藻礁取材方便，可依据实施例所在地区滩涂淤泥的实际情况试制礁块，分析不同水平下藻礁中铵盐、活性磷酸盐的溶出规律，再依据预构建人工藻场海区的氮磷比现状，投放与之相适宜的淤泥含量比例的高效人工藻礁，可持续改善海区水体中的营养盐环境，在为藻类孢子提供附着、固着基质的同时，更有利于藻类的生长和增殖。

Claims (1)

1.一种以滩涂淤泥为原料的高效人工藻礁，其特征在于，以滩涂淤泥为原料与混凝土材料混合制成；所述滩涂淤泥材料占人工藻礁总质量的15~30%；其中的滩涂淤泥材料的制备方法为：步骤一、首先筛除淤泥中的石块、贝壳等较大杂质，然后将其置于烘干机中，以80~105℃烘干至含水率0.1~1%，再将烘干后的污泥搅碎成粉末，逐步以2mm，1.4mm，1.0mm孔径筛网连续筛选，得到孔径<1mm的细泥粉，步骤二、将步骤一中所得细泥粉放入烧杯中，加水并没过其20%高度以上，搅拌均匀，静置至泥沙分层，撇除清水层后，仔细地将上层泥层收集，并放入烘干机中，以100℃烘干至含水率0.1~1%，进而得到淤泥原料。