一種用于抑制藻類生長的組合物及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種組合物，尤其涉及一種用于抑制藻類生長的組合物及其制備方法 和應用。
【背景技術】
[0002] 水體污染危及全球，環境保護深得人心。然而，"十里長河泛綠藻，一汪池水胃黑 泥"的景象卻隨地可見，其主要原因在于藻類，由于藻類的過度繁殖，使水體懸浮物大幅度 增加、水變混濁；藻類死亡后變成污泥，充塞河塘湖泊；又被微生物分解，消耗大量溶解氧， 導致水體變臭、有毒，人不能用，魚不能活。因此，可以說是藻類的過度繁殖，導致了水體環 境的惡化。
[0003] 目前，除藻的方法很多，歸納起來不外乎二種：加藥滅藻法：如投加硫酸銅、氯、二 氧化氯等，但此類方法一是成本高，二是易產生副作用；固液分離法：包括無需加藥絮凝的 微濾、三層濾料的直接過濾；需要加藥混凝的氣浮及強化沉淀等。此類方法的通病是投資 大、成本高、不能根除。而且二種方法僅適用于小范圍的局部用水，如城市水廠、水景等，而 且是短時效應，屬于治標不治本的臨時措施。
[0004] 眾所周知，藻類是一大群含有光合色素的低等植物。它們共同特點是具有葉綠體、 含有葉綠素、類胡蘿卜素等光合色素，能進行光合作用。即藻類能通過光合作用，利用空氣 或水中C02為能源，水中N、P為營養源，快速同化為生物細胞，進行生命活動。正是人類日 益發展的生產與生命活動，向水體提供了豐富的N、P營養源一一即富營養化的結果，導致了 藻類的過度繁殖。
[0005] 事實上，只要能控制住水體的N、P含量，就能夠有效地抑制住藻類的滋生繁殖。然 而，就N、P二項營養源而言，又以除磷為重。因為水中一般會有固氮菌、固氮藍藻生長，它 們能從大氣中固定分子氮滿足藻類的需求，所以有時水中無氮，藻類也能生長。然而若是 水中無磷就不一樣了，根據Liebing最低營養限制理論，水體中磷的濃度低于0. 5mg/L (以 P043-計），就能抑制藻類過盛繁殖，若低于0. 05mg/L(以P043-計），藻類就會絕跡。所以 水體藻類的去除實際是P、N，尤其是P的去除。
[0006] 常用的去除P、N的方法主要為兩大類。其一為生物除N、P :同化作用合成菌體；異 化作用獲得能量，使N、P還原（N2丨）或集聚（多聚磷酸鹽）。二者以異化作用為主。由于 異化作用需要許多能量，這些能量來自污水中的有機碳源（COD、BOD)，而污水中C/N比、C/P 比遠遠不能滿足除P脫N的需要，所以完全靠生物處理，已經很難實現總氮、總磷的達標要 求了。雖然近年來環保科學家發現了自養型的"氨氧化細菌"，為碳源不足的生物處理實現 總氮達標帶來了希望，但是基于各種條件的限制，"氨氧化細菌"的實用與推廣，還有很長的 路要走，更何況磷的問題依然存在，所以污水處理的除磷脫氮，成為所有污水處理廠急迫需 要解決的問題。其二為物化除N、P :這一類方法很多，但均涉及成本、操作和產渣、氣味等環 境問題，只能是迫不得已而為之的選擇，如折點氯化法、堿化吹脫法除氮、化學沉淀法、離子 交換法、吸附法除磷等。
[0007] 可見，目前從抑制藻類生長的方向來解決污水處理的問題仍然存在很多的問題， 進一步地，在去除P、N方面，也存在眾多局限，因此，一種治標又治本、簡單省錢又長效的除 藻方法，是目前本領域迫切需要的。
【發明內容】
[0008] 針對上述弊端，本申請發明人在研發過程中，撇開了生化方向，走的是電化與物化 相結合的路子，其主要目標為除磷，同時脫氮。為此，本發明提供了一種用于抑制藻類生長 的組合物及其制備方法和應用。
[0009] 具體地，本發明的第一方面的主題是一種用于抑制藻類生長的組合物，其特征在 于，組分及其體積配比包括：
[0010] 氧化劑 0.01-10份； 還原劑 0.02-70份； 催化劑 0.5-50份； 粘合劑 2.0-50份。
[0011] 在本發明的一個優選實施例中，所述氧化劑選自銅、鎳、汞、銀中的任意一種或幾 種。
[0012] 所述還原劑優選自錳、鋅、鐵、鋁、鎂中的任意一種或幾種。
[0013] 所述催化劑優選自過渡金屬和/或活性炭，其中，所述過渡金屬選自鈷、釕、鈀、 鉑、錫中的任意一種或幾種。
[0014] 所述粘合劑優選自不飽和樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、耐火水泥中的任意一種或幾 種。
[0015] 所述組合物可以以任意尺寸、任意形狀或形態呈現，優選為短管形（拉西環）、球 形、蜂窩形、及其它規則或不規則的形狀或微顆粒狀。從增大比表面積、減少堆積容重考慮， 可以選擇其它優化的方式。
[0016] 第二方面，本發明的主題是一種上述所述的任意一種用于抑制藻類生長的組合物 的制備方法，包括：
[0017] 步驟1 :將一種制孔劑與上述組分按照對應的體積配比進行混合至均勻，其中，所 述制孔劑的體積配比為5-15份；
[0018] 步驟2:成型、干燥；
[0019] 步驟3 :絕氧燒結，得到所述組合物。
[0020] 在本發明的優選實施例中，所述制孔劑優選為水玻璃。
[0021] 所述步驟2中，所述成型優選為擠壓成型或液壓成型。
[0022] 所述干燥，優選為快速干燥法使其盡快干燥。
[0023] 所述絕氧燒結包括絕氧熱解干餾。
[0024] 其中，步驟1中的各組分的添加體積配比可在本發明允許的范圍內，根據水質的 具體情況及處理要求進行靈活搭配。
[0025] 第三方面，本發明的主題是一種上述所述的任意一種情況的組合物的應用，其可 以通過與水接觸用于改善水質、去除N、P的任意情況或用于各種設備或儀器中，具體對象 包括但不限于：景觀水富營養化治理、河道水富營養化治理、城市大型污水處理廠升級達標 的除磷脫氮后處理、農村中小型分散式生活污水的除磷脫氮后處理。
[0026] 進一步地，優選地，將含有氧化態氮和磷的污水經所述組合物過濾，達到抑制藻類 生長的目的。
[0027] 本發明所述用于抑制藻類生長的組合物，包括氧化劑、還原劑、催化劑等各種組 分，是通過絕氧燒結得到的，其作為一種抑藻組合物，能夠在水中形成特殊的原電池，進行 強化原電池反應。反應中能放出氫把PH值提升；同時形成各種金屬磷酸鹽的不溶物析出； 也能把氮氧化物還原成氮氣；同時還有刺激微生物新陳代謝的作用。主要的電化學反應式 如下：
[0028] 在PH = 4. 5~5條件下，三價鐵離子與磷酸鹽形成磷酸鐵：
[0029] Fe3++P04-3 = FeP04 i ；
[0030] 在PH = 7~8條件下，二價鐵離子與磷酸鹽生成磷酸亞鐵：
[0031] 3Fe2++2P04 = Fe3 (P04) 2 I ；
[0032] 氧化態氮四步得電子還原反應：
[0033]
[0034] 與現有技術相比，本發明具有以下有益效果及技術特點：
[0035] 1、本發明提供的組合物可以以一種濾料的形式置于水中，反應過程不需投加任何 藥劑，只要滿足反應時間和必要的傳質要求即可，屬于傻瓜式管理；
[0036] 2、所述組合物可以長時間工作，且不存在飽和問題，除非沉積物太多，影響傳質過 程，或增加阻力，否則可以長期運行下去，長達幾個月、幾年，而且反應產物很容易清洗和沉 淀，可以循環長期使用；
[0037] 3、所述組合物的處理過程完全是一種電化學反應，沒有任何二次污染，反而對水 生物的生長能產生一種促進作用；