專利名稱：一種抑制水體黑臭的復(fù)合藥劑及其制備與使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水環(huán)境污染控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抑制水體黑臭的復(fù)合藥劑及其制備與使用方法。
背景技術(shù)：
大量的工業(yè)廢水、生活污水未經(jīng)處理便排入水體，造成了水質(zhì)惡化，溶解氧濃度降低，甚至消耗殆盡。在厭氧條件下，水體和底泥中的有機(jī)物被厭氧分解的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生硫化亞鐵等黑色沉積物，同時(shí)產(chǎn)生硫化氫、氨氣等惡臭氣體，黑色沉積物在惡臭氣體的托浮攪動(dòng)下，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成水體黑臭，水體自凈功能基本喪失。在我國(guó)，尤其南方地區(qū)，水體黑臭現(xiàn)象較為普遍。如何有效地抑制水體黑臭、恢復(fù)水體自凈功能，是水環(huán)境污染控制中亟待解決的內(nèi)容之一。常用的的抑制水體黑臭的技術(shù)包括底泥疏浚、生物修復(fù)、人工曝氣等。底泥疏浚通過(guò)挖除表層的污染底泥來(lái)控制和減少黑臭來(lái)源，但底泥疏浚技術(shù)工程量大，成本高，對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)會(huì)造成一定的破壞，工程失敗的案例也有見報(bào)道。微生物修復(fù)制劑成本高，保質(zhì)期短，作用緩慢，還受水環(huán)境條件限制，難以大范圍使用；植物修復(fù)生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，需定時(shí)收割， 實(shí)際效果不明顯。人工曝氣能夠快速增加水中溶解氧含量，對(duì)抑制水體黑臭有較好效果，但該技術(shù)成本較高，氧利用效率較低，在淺水區(qū)使用時(shí)還可能造成底泥上翻，釋放一定的污染物。因此，開發(fā)操作方便、成本低廉、使用廣泛的水體黑臭抑制技術(shù)具有重要的工程意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種增加溶解氧、抑制水體黑臭的復(fù)合藥劑及其制備方法與使用方法。本發(fā)明所提供的抑制水體黑臭的復(fù)合藥劑，由質(zhì)量百分含量為70% -90%的沸石粉和10%-30%的A物質(zhì)組成；其中，所述A物質(zhì)選自下述任意一種過(guò)氧化鈣、過(guò)氧碳酸鈉和硝酸鈣。所述復(fù)合藥劑以顆粒的形式存在，所述顆粒的粒徑優(yōu)選為3-10mm。本發(fā)明所提供的復(fù)合藥劑的制備方法，包括下述步驟將沸石粉和所述A物質(zhì)按照質(zhì)量比70-90 10-30的比例混勻，通過(guò)機(jī)械成型制成粒徑為3-10mm的顆粒，即得到所述復(fù)合藥劑；其中，所述A物質(zhì)選自下述任意一種過(guò)氧化鈣、過(guò)氧碳酸鈉、硝酸鈣。本發(fā)明所提供的復(fù)合藥劑的使用方法，是將所述復(fù)合藥劑均勻投至河湖水環(huán)境中，投加量為0. 54kg/m2。本發(fā)明中有效組分的特性沸石粉沸石粉是由天然沸石磨細(xì)而成。沸石是火山熔巖形成的一種架狀結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽礦物，多為灰白色，目前已知的沸石有四十多種，用于水環(huán)境處理的天然沸石主要的是斜發(fā)沸石。沸石構(gòu)架中有發(fā)達(dá)的孔穴、孔道，孔穴之間通過(guò)開口的通道彼此相連，并與外界溝通。沸石中孔穴和通道的體積一般占其晶體體積的50%以上，因此沸石有較大的比表面積，具有較好的吸附性能，而且是一種分子篩的選擇吸附，對(duì)極性強(qiáng)且分子直徑小于沸石空穴通道直徑的氨氮具有很強(qiáng)的吸附性。另外，沸石的分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是硅(鋁)氧四面體，硅氧四面體中的硅，可以被鋁原子置換而構(gòu)成鋁氧四面體，由于鋁原子是三價(jià)的，所以鋁氧四面體中有一個(gè)氧原子的電價(jià)沒(méi)有得到中和，使整個(gè)鋁氧四面體帶負(fù)電，由鉀離子、鈉離子、鈣離子、鎂離子等正電荷來(lái)抵消，而這些陽(yáng)離子與四面體結(jié)合的比較弱，可以進(jìn)行陽(yáng)離子交換，但并不破壞沸石晶體結(jié)構(gòu)，因此，沸石具有離子交換性能。天然沸石對(duì)空氣也具有分子篩作用，將沸石投入水中的同時(shí)，也把空氣帶進(jìn)水中，它們以微氣泡的形式釋放，增加了水中的溶解氧，而溶解氧的增加又有利于氨氮和硫化物的去除。此外，沸石對(duì)有機(jī)物和重金屬也有一定的吸附效果。沸石還含有水生動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育所需的全部常量元素和大部分微量元素，這些元素都以離子狀態(tài)存在，能被水生動(dòng)物所利用。合格的沸石粉吸氨值一般大于100mg/100g，本發(fā)明所使用的沸石粉是通過(guò)對(duì)多種沸石粉進(jìn)行性能比選后確定的，比表面積大，硅鋁比低，吸氨值高達(dá)700mg/100g。過(guò)氧化鈣化學(xué)式為CaO2，分子量為72. 08，白色或微黃色粉末。微溶于水，與水反應(yīng)可以緩慢釋放氧氣，增加水中溶解氧含量，提高氧化還原電位，加快有機(jī)物的分解。微生物在進(jìn)行生物降解的過(guò)程中傾向于以氧化還原電位大小來(lái)選擇電子受體，電子受體的氧化還原電位大小順序?yàn)镺2 > no3_ > SO42- > co2，在有氧條件下，微生物會(huì)優(yōu)先利用A作為電子受體，避免利用so42_作為電子受體而產(chǎn)生硫化氫，同時(shí)水體和底泥里硫化亞鐵等物質(zhì)中的S2—、Fe2+被A氧化為S042—、Fe3+,阻止了 Fe3+和S042—的減少，降低了硫化亞鐵含量，從而進(jìn)一步削減了黑臭來(lái)源。過(guò)氧化鈣還可以通過(guò)促進(jìn)硝化作用，降低水中氨氮含量。過(guò)氧碳酸鈉俗名過(guò)碳酸鈉，化學(xué)式為2Na2C03 · 3H202，分子量為314. 02，白色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末。與過(guò)氧化鈣性質(zhì)類似，在水中可以緩慢釋放氧氣，增加溶解氧含量，提高氧化還原電位，減少硫化物的產(chǎn)生，加快有機(jī)物的分解，促進(jìn)硝化作用，降低水中氨氮含量。硝酸鈣俗稱鈣硝石，化學(xué)式為Ca(N03)2，分子量為164. 09，無(wú)色透明單斜晶體或粉末。向水環(huán)境中投加硝酸鈣可以通過(guò)反硝化作用去除水體和底泥中部分有機(jī)物。另外， 微生物會(huì)優(yōu)先利用硝酸鹽作為電子受體，避免利用so42_作為電子受體而產(chǎn)生硫化氫，同時(shí)水體和底泥里硫化亞鐵等物質(zhì)中的s2_、Fe2+被A氧化為S042_、Fe3+,阻止了佝3+和S042_的減少，降低了硫化亞鐵含量，從而進(jìn)一步削減了黑臭來(lái)源。本發(fā)明所提供的復(fù)合藥劑產(chǎn)品為細(xì)小顆粒狀，使用方便，均勻投至水環(huán)境中后能快速沉到底部，分散均勻；成本低，效果好，藥劑加入水體中能有效增加底部溶解氧，降低水體中氨氮、硫化氫、硫化亞鐵、有機(jī)物等的含量，抑制水體發(fā)黑變臭，改善水底生態(tài)環(huán)境。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于此。下述實(shí)施例中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑獲得。實(shí)施例1、制備抑制水體黑臭的復(fù)合藥劑及其處理水體的效果制備抑制水體黑臭的復(fù)合藥劑將沸石粉和硝酸鈣按照質(zhì)量比70 30的比例混合均勻，通過(guò)機(jī)械成型制成粒徑為3-10mm的顆粒，即得所述復(fù)合藥劑。
利用上述復(fù)合藥劑處理水體某城市滯留型河道，由于工業(yè)廢水、生活污水等長(zhǎng)期大量排入，水質(zhì)惡化，水體黑臭現(xiàn)象嚴(yán)重。選擇河道中相鄰的面積相等的兩個(gè)區(qū)域，測(cè)其溶解氧濃度為0. 41mg/L,分別用鐵皮圍住，編號(hào)為1、2，其中1號(hào)為對(duì)照區(qū)域，2號(hào)為試驗(yàn)區(qū)域。在2號(hào)區(qū)域以0. 8kg/m2的用量投加該復(fù)合藥劑。20天后2號(hào)區(qū)域溶解氧濃度升至1. 03mg/L，水體黑臭現(xiàn)象消失，而 1號(hào)區(qū)域溶解氧濃度為0. 17mg/L，水體黑臭現(xiàn)象明顯。表1對(duì)照區(qū)域與投加區(qū)域監(jiān)測(cè)指標(biāo)比較SM1號(hào)最終值 2號(hào)最終值~
pH7.317.267.35
D0(rag/L)0.410.171.03 硫化物(mg/L) 5.035.372.28
NH3-N (mg/L)6.647.274.83
TN (mg/L)7.057.725.45
CODcr (mg/L)50.452.739.8(表1中各指標(biāo)的測(cè)定方法參照下述文獻(xiàn)中的方法進(jìn)行水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法 [M],北京中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002.下同)實(shí)施例2、制備抑制水體黑臭的復(fù)合藥劑及其處理水體的效果制備抑制水體黑臭的復(fù)合藥劑將沸石粉和過(guò)氧化鈣按照質(zhì)量比80 20的比例混合均勻，通過(guò)機(jī)械成型制成粒徑為3-10mm的顆粒，即得所述復(fù)合藥劑。利用上述復(fù)合藥劑處理水體某城市小型人工湖，采用污水處理廠出水作為部分供給水，水體基本無(wú)流動(dòng)，溶解氧濃度長(zhǎng)期低于0.5mg/L，水體有明顯黑臭現(xiàn)象。以lkg/m2的用量投加該復(fù)合藥劑。10天后，溶解氧濃度升至1. 83mg/L，黑臭現(xiàn)象消失。表2投加前后監(jiān)測(cè)指標(biāo)比較
投加前投加后PH值7. 197.47DO(mg/L)0. 361.83硫化物(mg/L)4. 291. 92NH3-N (mg/L)8. 575. 12TN(mg/L)9. 696. 17CODcr (mg/L)61. 247. 5 實(shí)施例3、制備抑制水體黑臭的復(fù)合藥劑及其處理水體的效果
制備抑制水體黑臭的復(fù)合藥劑將沸石粉和過(guò)氧碳酸鈉按照質(zhì)量比90 10的比例混合均勻，通過(guò)機(jī)械成型制成粒徑為3-10mm的顆粒，即得所述復(fù)合藥劑。利用上述復(fù)合藥劑處理水體某城市小型自然景觀湖，與該城區(qū)一納污河道相通，水質(zhì)差，溶解氧濃度長(zhǎng)期低于 lmg/L，水體有黑臭現(xiàn)象。在截掉河道進(jìn)水后，以1. 2kg/m2的用量投加該復(fù)合藥劑。10天后， 溶解氧濃度升至1. 67mg/L,黑臭現(xiàn)象消失。表3投加前后監(jiān)測(cè)指標(biāo)比較
權(quán)利要求
1.一種抑制水體黑臭的復(fù)合藥劑，由質(zhì)量百分含量為70% -90%的沸石粉和 10% -30%的A物質(zhì)組成；其中，所述A物質(zhì)選自下述任意一種過(guò)氧化鈣、過(guò)氧碳酸鈉和硝酸鈣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合藥劑，其特征在于所述復(fù)合藥劑以顆粒形式存在。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合藥劑，其特征在于所述顆粒的粒徑為3-10mm。
4.制備權(quán)利要求1所述復(fù)合藥劑的方法，包括下述步驟將所述沸石粉和A物質(zhì)按照權(quán)利要求1所述的比例混合均勻，機(jī)械成型制成顆粒，即得到所述復(fù)合藥劑；其中，所述A物質(zhì)選自下述物質(zhì)其中一種過(guò)氧化鈣、過(guò)氧碳酸鈉、硝酸鈣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述顆粒的粒徑為3-10mm。
6.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述復(fù)合藥劑的使用方法，其特征在于將所述復(fù)合藥劑均勻投至河湖水環(huán)境中，投加量為0. 54kg/m2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抑制水體黑臭的復(fù)合藥劑及其制備方法與使用方法。該復(fù)合藥劑由質(zhì)量百分含量為70％-90％的沸石粉和10％-30％的A物質(zhì)組成；其中，所述A物質(zhì)選自下述任意一種過(guò)氧化鈣、過(guò)氧碳酸鈉和硝酸鈣。其制備方法如下將沸石粉和A物質(zhì)按照上述比例混勻，通過(guò)機(jī)械成型制成粒徑為3-10mm的顆粒，即得。使用時(shí)，將所述復(fù)合藥劑均勻投至水體環(huán)境中，投加量為0.5-2kg/m2。本發(fā)明的復(fù)合藥劑制備成本低，使用效果好，可用于受污染河流、湖泊、景觀水體的修復(fù)。將藥劑投至水體中能快速沉到底部，分散均勻，能有效增加底部溶解氧，降低水體中氨氮、硫化氫、硫化亞鐵、有機(jī)物等的含量，抑制水體發(fā)黑變臭，改善水底生態(tài)環(huán)境。
文檔編號(hào)C02F1/28GK102398936SQ20101028160
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月13日
發(fā)明者寧大亮, 柏學(xué)凱, 王慧 申請(qǐng)人:清華大學(xué)