專利名稱：一種抑制水體黑臭的復合藥劑及其制備與使用方法
技術領域：
本發明屬于水環境污染控制技術領域，具體涉及一種抑制水體黑臭的復合藥劑及其制備與使用方法。
背景技術：
大量的工業廢水、生活污水未經處理便排入水體，造成了水質惡化，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物被厭氧分解的過程中會產生硫化亞鐵等黑色沉積物，同時產生硫化氫、氨氣等惡臭氣體，黑色沉積物在惡臭氣體的托浮攪動下，嚴重時會造成水體黑臭，水體自凈功能基本喪失。在我國，尤其南方地區，水體黑臭現象較為普遍。如何有效地抑制水體黑臭、恢復水體自凈功能，是水環境污染控制中亟待解決的內容之一。常用的的抑制水體黑臭的技術包括底泥疏浚、生物修復、人工曝氣等。底泥疏浚通過挖除表層的污染底泥來控制和減少黑臭來源，但底泥疏浚技術工程量大，成本高，對水體生態系統會造成一定的破壞，工程失敗的案例也有見報道。微生物修復制劑成本高，保質期短，作用緩慢，還受水環境條件限制，難以大范圍使用；植物修復生長周期長，需定時收割， 實際效果不明顯。人工曝氣能夠快速增加水中溶解氧含量，對抑制水體黑臭有較好效果，但該技術成本較高，氧利用效率較低，在淺水區使用時還可能造成底泥上翻，釋放一定的污染物。因此，開發操作方便、成本低廉、使用廣泛的水體黑臭抑制技術具有重要的工程意義。
發明內容
本發明目的在于克服現有技術不足，提供一種增加溶解氧、抑制水體黑臭的復合藥劑及其制備方法與使用方法。本發明所提供的抑制水體黑臭的復合藥劑，由質量百分含量為70% -90%的沸石粉和10%-30%的A物質組成；其中，所述A物質選自下述任意一種過氧化鈣、過氧碳酸鈉和硝酸鈣。所述復合藥劑以顆粒的形式存在，所述顆粒的粒徑優選為3-10mm。本發明所提供的復合藥劑的制備方法，包括下述步驟將沸石粉和所述A物質按照質量比70-90 10-30的比例混勻，通過機械成型制成粒徑為3-10mm的顆粒，即得到所述復合藥劑；其中，所述A物質選自下述任意一種過氧化鈣、過氧碳酸鈉、硝酸鈣。本發明所提供的復合藥劑的使用方法，是將所述復合藥劑均勻投至河湖水環境中，投加量為0. 54kg/m2。本發明中有效組分的特性沸石粉沸石粉是由天然沸石磨細而成。沸石是火山熔巖形成的一種架狀結構的鋁硅酸鹽礦物，多為灰白色，目前已知的沸石有四十多種，用于水環境處理的天然沸石主要的是斜發沸石。沸石構架中有發達的孔穴、孔道，孔穴之間通過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，對極性強且分子直徑小于沸石空穴通道直徑的氨氮具有很強的吸附性。另外，沸石的分子結構基礎是硅(鋁)氧四面體，硅氧四面體中的硅，可以被鋁原子置換而構成鋁氧四面體，由于鋁原子是三價的，所以鋁氧四面體中有一個氧原子的電價沒有得到中和，使整個鋁氧四面體帶負電，由鉀離子、鈉離子、鈣離子、鎂離子等正電荷來抵消，而這些陽離子與四面體結合的比較弱，可以進行陽離子交換，但并不破壞沸石晶體結構，因此，沸石具有離子交換性能。天然沸石對空氣也具有分子篩作用，將沸石投入水中的同時，也把空氣帶進水中，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，沸石對有機物和重金屬也有一定的吸附效果。沸石還含有水生動物生長發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存在，能被水生動物所利用。合格的沸石粉吸氨值一般大于100mg/100g，本發明所使用的沸石粉是通過對多種沸石粉進行性能比選后確定的，比表面積大，硅鋁比低，吸氨值高達700mg/100g。過氧化鈣化學式為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，加快有機物的分解。微生物在進行生物降解的過程中傾向于以氧化還原電位大小來選擇電子受體，電子受體的氧化還原電位大小順序為O2 > no3_ > SO42- > co2，在有氧條件下，微生物會優先利用A作為電子受體，避免利用so42_作為電子受體而產生硫化氫，同時水體和底泥里硫化亞鐵等物質中的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，從而進一步削減了黑臭來源。過氧化鈣還可以通過促進硝化作用，降低水中氨氮含量。過氧碳酸鈉俗名過碳酸鈉，化學式為2Na2C03 · 3H202，分子量為314. 02，白色結晶或結晶性粉末。與過氧化鈣性質類似，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，減少硫化物的產生，加快有機物的分解，促進硝化作用，降低水中氨氮含量。硝酸鈣俗稱鈣硝石，化學式為Ca(N03)2，分子量為164. 09，無色透明單斜晶體或粉末。向水環境中投加硝酸鈣可以通過反硝化作用去除水體和底泥中部分有機物。另外， 微生物會優先利用硝酸鹽作為電子受體，避免利用so42_作為電子受體而產生硫化氫，同時水體和底泥里硫化亞鐵等物質中的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，從而進一步削減了黑臭來源。本發明所提供的復合藥劑產品為細小顆粒狀，使用方便，均勻投至水環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、有機物等的含量，抑制水體發黑變臭，改善水底生態環境。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明進行說明，但本發明并不局限于此。下述實施例中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業途徑獲得。實施例1、制備抑制水體黑臭的復合藥劑及其處理水體的效果制備抑制水體黑臭的復合藥劑將沸石粉和硝酸鈣按照質量比70 30的比例混合均勻，通過機械成型制成粒徑為3-10mm的顆粒，即得所述復合藥劑。
利用上述復合藥劑處理水體某城市滯留型河道，由于工業廢水、生活污水等長期大量排入，水質惡化，水體黑臭現象嚴重。選擇河道中相鄰的面積相等的兩個區域，測其溶解氧濃度為0. 41mg/L,分別用鐵皮圍住，編號為1、2，其中1號為對照區域，2號為試驗區域。在2號區域以0. 8kg/m2的用量投加該復合藥劑。20天后2號區域溶解氧濃度升至1. 03mg/L，水體黑臭現象消失，而 1號區域溶解氧濃度為0. 17mg/L，水體黑臭現象明顯。表1對照區域與投加區域監測指標比較SM1號最終值 2號最終值~
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中各指標的測定方法參照下述文獻中的方法進行水和廢水監測分析方法 [M],北京中國環境科學出版社，2002.下同)實施例2、制備抑制水體黑臭的復合藥劑及其處理水體的效果制備抑制水體黑臭的復合藥劑將沸石粉和過氧化鈣按照質量比80 20的比例混合均勻，通過機械成型制成粒徑為3-10mm的顆粒，即得所述復合藥劑。利用上述復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，水體基本無流動，溶解氧濃度長期低于0.5mg/L，水體有明顯黑臭現象。以lkg/m2的用量投加該復合藥劑。10天后，溶解氧濃度升至1. 83mg/L，黑臭現象消失。表2投加前后監測指標比較
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 實施例3、制備抑制水體黑臭的復合藥劑及其處理水體的效果
制備抑制水體黑臭的復合藥劑將沸石粉和過氧碳酸鈉按照質量比90 10的比例混合均勻，通過機械成型制成粒徑為3-10mm的顆粒，即得所述復合藥劑。利用上述復合藥劑處理水體某城市小型自然景觀湖，與該城區一納污河道相通，水質差，溶解氧濃度長期低于 lmg/L，水體有黑臭現象。在截掉河道進水后，以1. 2kg/m2的用量投加該復合藥劑。10天后， 溶解氧濃度升至1. 67mg/L,黑臭現象消失。表3投加前后監測指標比較
權利要求
1.一種抑制水體黑臭的復合藥劑，由質量百分含量為70% -90%的沸石粉和 10% -30%的A物質組成；其中，所述A物質選自下述任意一種過氧化鈣、過氧碳酸鈉和硝酸鈣。
2.根據權利要求1所述的復合藥劑，其特征在于所述復合藥劑以顆粒形式存在。
3.根據權利要求2所述的復合藥劑，其特征在于所述顆粒的粒徑為3-10mm。
4.制備權利要求1所述復合藥劑的方法，包括下述步驟將所述沸石粉和A物質按照權利要求1所述的比例混合均勻，機械成型制成顆粒，即得到所述復合藥劑；其中，所述A物質選自下述物質其中一種過氧化鈣、過氧碳酸鈉、硝酸鈣。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述顆粒的粒徑為3-10mm。
6.權利要求1-3中任一項所述復合藥劑的使用方法，其特征在于將所述復合藥劑均勻投至河湖水環境中，投加量為0. 54kg/m2。
全文摘要
本發明公開了一種抑制水體黑臭的復合藥劑及其制備方法與使用方法。該復合藥劑由質量百分含量為70％-90％的沸石粉和10％-30％的A物質組成；其中，所述A物質選自下述任意一種過氧化鈣、過氧碳酸鈉和硝酸鈣。其制備方法如下將沸石粉和A物質按照上述比例混勻，通過機械成型制成粒徑為3-10mm的顆粒，即得。使用時，將所述復合藥劑均勻投至水體環境中，投加量為0.5-2kg/m2。本發明的復合藥劑制備成本低，使用效果好，可用于受污染河流、湖泊、景觀水體的修復。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、有機物等的含量，抑制水體發黑變臭，改善水底生態環境。
文檔編號C02F1/28GK102398936SQ20101028160
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月13日 優先權日2010年9月13日
發明者寧大亮, 柏學凱, 王慧 申請人:清華大學