一种深海沉积物的加工处理方法

本发明涉及深海沉积物的处理，具体涉及一种深海沉积物的加工处理方法。

背景技术：

1、占陆地面积71％的海洋，是世界上储量最丰富，资源储量最丰富的国家。辽阔的大洋中蕴含着十分丰富的矿产资源，目前可用于商业开采的深海矿产资源有油气、多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物等。海洋中富含镍、钴、铜、锰等金属的多金属结核，这些都是地球上所没有的。随着人类对矿产资源需求的不断增加，而陆地上矿产资源日益匮乏，因此，海洋矿产资源具有巨大的开发潜力和巨大的经济效益。海洋矿产资源是我国经济发展的重要组成部分。

2、深海沉积物主要由海洋生物遗骸、自生沉积、风成尘、宇宙尘、火山灰、陆源黏土胶体和冰筏碎屑组成；主要是生物作用和化学作用的产物，还包括陆源的、火山的与来自宇宙的物质，其中浊流、冰载、风成和火山物质在某些洋底也可以成为主要来源。在深海采矿作业时，海底采矿过程中的矿物切割收集，冲洗、破碎和研磨等以及集矿机运动都不可避免地会产生沉积物羽流；沉积物羽流会造成深海生态系统的破坏，并且掩埋造成底栖生物窒息，无营养或低营养颗粒物的摄人也会导致近底生物饿死或者减缓生长等。在目前的深海采矿工艺，一部分羽流的产生主要是利用水力提升系统或者链桶系统输送的水面支持母船进行预处理，预处理产生的尾矿，包括废水、沉积物和矿石破碎磨损产生的细固体颗粒物，将被排放回海洋，在排放点产生沉积物羽流。

3、沉积物中含有较多的盐分、含水量较高以及渗透性较差等缺点；盐分高是限制农作物生长的主要环境因子，渗透性差不利于农作物的呼吸，同时也会影响土壤微生物的活动，导致有害物质的逐渐积累，进而影响农作物的质量和农作物的生长发育；因此，在没有经过加工和处理的情况下，想要直接使用是非常困难的。

4、海洋垃圾是指海洋和海岸环境中具有持久性的、人造的或经加工的固体废弃物，这些海洋垃圾一部分停留在海滩上，一部分可漂浮在海面或沉入海底，仅是太平洋上的海洋垃圾就已达300多万平方公里，海洋垃圾对海洋生物造成直接威胁。动物可能被垃圾吞食或陷入其中，导致窒息、消化道阻塞、内脏破裂等。垃圾中的塑料袋、塑料环和渔网等常常缠绕在海洋生物身上，影响它们的生存和繁殖能力。此外，垃圾中释放的有害物质也会对海洋生物造成毒性影响等等，因此对海洋垃圾的处理尤为重要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种深海沉积物的加工处理方法，其可将沉积物加工处理成种植土和环保透水砖，提高了海洋资源的综合利用效率。

2、为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、一种深海沉积物的加工处理方法，依次包括以下步骤：

4、a、将收集的深海沉积物通过矿泥分离装置分离出固体细颗粒物，得到沉积物i；

5、b、向沉积物i中加入絮凝剂，沉淀一段时间，将上层海水滤出，得到沉积物ii；

6、c、将沉积物ii进行搅拌，使得沉积物ii均化；然后向其中添加有机聚丙烯酰胺、聚合氯化铝和改性剂，继续搅拌；

7、d、将步骤c所得混合物送入泥水分离装置进行脱水处理，脱水分离所得海水通过真空蒸馏法使其淡化，作为饮用水或农业灌溉水；脱水分离所得沉积物iii，其含水率为30～70％；

8、e、沉积物iii一部分进入种植土系统，在种植土系统加工成农作物需要的种植土；

9、f、沉积物iii另一部分进入透水砖系统，在透水砖系统中，首先进入透水砖系统的烘干室进行烘干，得到沉积物v，并通过向沉积物v中加入微生物菌剂来调节其中的重金属含量，并使其达标；

10、g、将步骤f重金属含量达标的沉积物v进行烘干，去除多余的水分；

11、h、将海洋中的漂浮垃圾进行粉碎，并放入球磨机中球磨，使其成为细小的颗粒状；

12、i、将步骤h中颗粒状的漂浮垃圾加入到步骤g烘干后的沉积物v中，形成的混合物在5～25mpa的压力下、在高温耐火模具中压制成砖；然后将获得的砖进行干燥，将干燥的砖样品在电炉中以1100～1200℃的温度，以4℃/min的加热速率烧制一段时间，烧制后通过电炉内的自然对流将砖冷却至室温，制成环保透水砖。

13、上述的一种深海沉积物的加工处理方法，步骤e中，所述的种植土系统中，将沉积物iii和土壤改良剂、阳离子交换树脂、阴离子交换树脂以及改良ph剂混合，得到沉积物iv，向沉积物iv中加入微生物菌剂，通过所述的微生物菌剂来降低沉积物iv中的重金属含量。

14、上述的一种深海沉积物的加工处理方法，土壤改良剂中包括1％～5％的硅酸盐水泥固化剂、2％～10％的生物炭以及1％～10％的焚烧炉灰渣；改良ph剂为腐殖酸；阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的加入量为沉积物iii质量的1％～10％。

15、上述的一种深海沉积物的加工处理方法，沉积物iii和阳离子交换树脂、阴离子交换树脂混合后，将其置于搅拌机二中，搅拌速度为100～200r/min，搅拌时间为20～40min，之后在进入离心过滤器中，在离心过滤器中通过离心沉淀的方式将其中的树脂和沉积物进行分离，分离后沉积物位于底部，阳离子交换树脂和阴离子交换树脂位于上层液体中。

16、上述的一种深海沉积物的加工处理方法，步骤a中，在矿泥分离装置中通过振动和筛网筛分出固体细颗粒物，筛网为250目。

17、上述的一种深海沉积物的加工处理方法，步骤c中，所述的改性剂以工业废弃物钢渣、磷石膏为主要原料，与水混合制得；改性剂的加入量为深海沉积物重量的0.25％；所述的有机聚丙烯酰胺的加入量为沉积物干重的0.1％～0.3％；搅拌速度为150～200r/min，搅拌时间为5～15min。

18、上述的一种深海沉积物的加工处理方法，步骤f中，微生物菌剂的质量为沉积物v质量的1％～2％；步骤g中，在烘干室中进行烘干，烘干温度为100～110℃，烘干时间为20～30h。

19、上述的一种深海沉积物的加工处理方法，步骤i中，漂浮垃圾包括塑料制品和玻璃制品，其中，塑料制品的质量为沉积物v质量的10％～30％玻璃制品的质量为沉积物v质量的三分之一。

20、所述的微生物菌剂为mfe0与硫酸盐还原菌培养物srb联合培养，mfe0/深海沉积物质量＝0.02g/g，硫酸盐还原菌/深海沉积物的体积配比＝10ml/100ml。

21、与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：

22、本发明提出了一种深海沉积物的加工处理方法，通过对深海沉积物进行加工，可将其加工成种植土和环保透水砖，深海沉积物加工成种植土，相比于无土栽培种植蔬菜、果类等农作物，一方面无土栽培投资较大，技术要求较高而且管理不当易造成某些病害的大范围传播，并且基质存在使用一年或一年半至两年左右就需要更换等缺点；另一方面在地球资源日益枯竭的情况下，利用深海土进行农业生产，可以提高海洋资源的综合利用效率，减少了深海羽流的形成，减少了对海洋的污染；深海土含有多种天然有机质和矿物质元素，可以为农作物提供全面而均衡的营养成分，具有较好的肥力，可以减少土壤流失和侵蚀，有利于维持土壤生态系统的平衡，以及含有稀有元素等人体所需的微量元素；并且深海土中含有一定量的微生物包括细菌、真菌、病毒、原生动物等，可以分解有机物质，促进土壤有机质的循环，同时也能够为其他生物提供养分，也可以协助植物进行氮素和磷素的循环，促进植物生长和发育，还能够参与生物地球化学循环，如碳、氮、硫等元素的转化过程，还具有治理污染的潜力。深海土通常为细粒状，颗粒呈现出均匀、圆润的特点，且物理性质稳定；相比于近岸黏土、海相淤泥加工成种植土，深海土需固化和增渗处理，近岸黏土和海相淤泥则多为粗颗粒状或者混杂有各种碎屑物质，并具有一定的流动性，且深海土的微生物和有机质含量相较于近岸粘土和海相淤泥较高，有利于植物的生长。

23、将深海沉积物加工成环保透水砖，环保透水砖中具有特殊的孔隙结构，可以将雨水迅速渗透到地下水层，减少了城市内的积水现象，同时也可以减少雨水径流对城市排水系统的冲击，降低城市内涝的风险；此外，还可以有效地减少城市内的污染物排放，通过其表面的过滤层，可以过滤掉雨水中的杂质和污染物，减少对环境的污染，因此，环保透水砖在城市建设中具有重要的作用，可以提高城市的环保水平和生态环境质量。

24、在对深海沉积物的加工处理方法中，对深海沉积物依次经过振动筛网、加絮凝剂、沉积物均化、脱水等步骤，得到含水率在30％～70％的沉积物，然后将其分别送入种植土系统和透水砖系统中，进一步加工成种植土和环保透水砖。本发明工艺操作简单，可推广使用。