CN102398936B - 一种抑制水体黑臭的复合药剂及其制备与使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抑制水体黑臭的复合药剂及其制备方法与使用方法。该复合药剂由质量百分含量为70％-90％的沸石粉和10％-30％的A物质组成；其中，所述A物质选自下述任意一种：过氧化钙、过氧碳酸钠和硝酸钙。其制备方法如下：将沸石粉和A物质按照上述比例混匀，通过机械成型制成粒径为3-10mm的颗粒，即得。使用时，将所述复合药剂均匀投至水体环境中，投加量为0.5-2kg/m2。本发明的复合药剂制备成本低，使用效果好，可用于受污染河流、湖泊、景观水体的修复。将药剂投至水体中能快速沉到底部，分散均匀，能有效增加底部溶解氧，降低水体中氨氮、硫化氢、硫化亚铁、有机物等的含量，抑制水体发黑变臭，改善水底生态环境。
Description
技术领域
本发明属于水环境污染控制技术领域，具体涉及一种抑制水体黑臭的复合药剂及其制备与使用方法。
背景技术
大量的工业废水、生活污水未经处理便排入水体，造成了水质恶化，溶解氧浓度降低，甚至消耗殆尽。在厌氧条件下，水体和底泥中的有机物被厌氧分解的过程中会产生硫化亚铁等黑色沉积物，同时产生硫化氢、氨气等恶臭气体，黑色沉积物在恶臭气体的托浮搅动下，严重时会造成水体黑臭，水体自净功能基本丧失。在我国，尤其南方地区，水体黑臭现象较为普遍。如何有效地抑制水体黑臭、恢复水体自净功能，是水环境污染控制中亟待解决的内容之一。
常用的的抑制水体黑臭的技术包括底泥疏浚、生物修复、人工曝气等。底泥疏浚通过挖除表层的污染底泥来控制和减少黑臭来源，但底泥疏浚技术工程量大，成本高，对水体生态***会造成一定的破坏，工程失败的案例也有见报道。微生物修复制剂成本高，保质期短，作用缓慢，还受水环境条件限制，难以大范围使用；植物修复生长周期长，需定时收割，实际效果不明显。人工曝气能够快速增加水中溶解氧含量，对抑制水体黑臭有较好效果，但该技术成本较高，氧利用效率较低，在浅水区使用时还可能造成底泥上翻，释放一定的污染物。因此，开发操作方便、成本低廉、使用广泛的水体黑臭抑制技术具有重要的工程意义。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术不足，提供一种增加溶解氧、抑制水体黑臭的复合药剂及其制备方法与使用方法。
本发明所提供的抑制水体黑臭的复合药剂，由质量百分含量为70％-90％的沸石粉和10％-30％的A物质组成；其中，所述A物质选自下述任意一种：过氧化钙、过氧碳酸钠和硝酸钙。
所述复合药剂以颗粒的形式存在，所述颗粒的粒径优选为3-10mm。
本发明所提供的复合药剂的制备方法，包括下述步骤：将沸石粉和所述A物质按照质量比70-90∶10-30的比例混匀，通过机械成型制成粒径为3-10mm的颗粒，即得到所述复合药剂；其中，所述A物质选自下述任意一种：过氧化钙、过氧碳酸钠、硝酸钙。
本发明所提供的复合药剂的使用方法，是将所述复合药剂均匀投至河湖水环境中，投加量为0.5-2kg/m2。
本发明中有效组分的特性：
沸石粉：沸石粉是由天然沸石磨细而成。沸石是火山熔岩形成的一种架状结构的铝硅酸盐矿物，多为灰白色，目前已知的沸石有四十多种，用于水环境处理的天然沸石主要的是斜发沸石。沸石构架中有发达的孔穴、孔道，孔穴之间通过开口的通道彼此相连，并与外界沟通。沸石中孔穴和通道的体积一般占其晶体体积的50％以上，因此沸石有较大的比表面积，具有较好的吸附性能，而且是一种分子筛的选择吸附，对极性强且分子直径小于沸石空穴通道直径的氨氮具有很强的吸附性。另外，沸石的分子结构基础是硅(铝)氧四面体，硅氧四面体中的硅，可以被铝原子置换而构成铝氧四面体，由于铝原子是三价的，所以铝氧四面体中有一个氧原子的电价没有得到中和，使整个铝氧四面体带负电，由钾离子、钠离子、钙离子、镁离子等正电荷来抵消，而这些阳离子与四面体结合的比较弱，可以进行阳离子交换，但并不破坏沸石晶体结构，因此，沸石具有离子交换性能。天然沸石对空气也具有分子筛作用，将沸石投入水中的同时，也把空气带进水中，它们以微气泡的形式释放，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，沸石对有机物和重金属也有一定的吸附效果。沸石还含有水生动物生长发育所需的全部常量元素和大部分微量元素，这些元素都以离子状态存在，能被水生动物所利用。合格的沸石粉吸氨值一般大于100mg/100g，本发明所使用的沸石粉是通过对多种沸石粉进行性能比选后确定的，比表面积大，硅铝比低，吸氨值高达700mg/100g。
过氧化钙：化学式为CaO2，分子量为72.08，白色或微黄色粉末。微溶于水，与水反应可以缓慢释放氧气，增加水中溶解氧含量，提高氧化还原电位，加快有机物的分解。微生物在进行生物降解的过程中倾向于以氧化还原电位大小来选择电子受体，电子受体的氧化还原电位大小顺序为O2＞NO3 -＞SO4 2-＞CO2，在有氧条件下，微生物会优先利用O2作为电子受体，避免利用SO4 2-作为电子受体而产生硫化氢，同时水体和底泥里硫化亚铁等物质中的S2-、Fe2+被O2氧化为SO4 2-、Fe3+，阻止了Fe3+和SO4 2-的减少，降低了硫化亚铁含量，从而进一步削减了黑臭来源。过氧化钙还可以通过促进硝化作用，降低水中氨氮含量。
过氧碳酸钠：俗名过碳酸钠，化学式为2Na2CO3·3H2O2，分子量为314.02，白色结晶或结晶性粉末。与过氧化钙性质类似，在水中可以缓慢释放氧气，增加溶解氧含量，提高氧化还原电位，减少硫化物的产生，加快有机物的分解，促进硝化作用，降低水中氨氮含量。
硝酸钙：俗称钙硝石，化学式为Ca(NO3)2，分子量为164.09，无色透明单斜晶体或粉末。向水环境中投加硝酸钙可以通过反硝化作用去除水体和底泥中部分有机物。另外，微生物会优先利用硝酸盐作为电子受体，避免利用SO4 2-作为电子受体而产生硫化氢，同时水体和底泥里硫化亚铁等物质中的S2-、Fe2+被O2氧化为SO4 2-、Fe3+，阻止了Fe3+和SO4 2-的减少，降低了硫化亚铁含量，从而进一步削减了黑臭来源。
本发明所提供的复合药剂产品为细小颗粒状，使用方便，均匀投至水环境中后能快速沉到底部，分散均匀；成本低，效果好，药剂加入水体中能有效增加底部溶解氧，降低水体中氨氮、硫化氢、硫化亚铁、有机物等的含量，抑制水体发黑变臭，改善水底生态环境。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。
下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1、制备抑制水体黑臭的复合药剂及其处理水体的效果
制备抑制水体黑臭的复合药剂：
将沸石粉和硝酸钙按照质量比70∶30的比例混合均匀，通过机械成型制成粒径为3-10mm的颗粒，即得所述复合药剂。
利用上述复合药剂处理水体：
某城市滞留型河道，由于工业废水、生活污水等长期大量排入，水质恶化，水体黑臭现象严重。选择河道中相邻的面积相等的两个区域，测其溶解氧浓度为0.41mg/L，分别用铁皮围住，编号为1、2，其中1号为对照区域，2号为试验区域。在2号区域以0.8kg/m2的用量投加该复合药剂。20天后2号区域溶解氧浓度升至1.03mg/L，水体黑臭现象消失，而1号区域溶解氧浓度为0.17mg/L，水体黑臭现象明显。
表1对照区域与投加区域监测指标比较
(表1中各指标的测定方法参照下述文献中的方法进行：水和废水监测分析方法[M].北京：中国环境科学出版社，2002.下同)
实施例2、制备抑制水体黑臭的复合药剂及其处理水体的效果
制备抑制水体黑臭的复合药剂：
将沸石粉和过氧化钙按照质量比80∶20的比例混合均匀，通过机械成型制成粒径为3-10mm的颗粒，即得所述复合药剂。
利用上述复合药剂处理水体：
某城市小型人工湖，采用污水处理厂出水作为部分供给水，水体基本无流动，溶解氧浓度长期低于0.5mg/L，水体有明显黑臭现象。以1kg/m2的用量投加该复合药剂。10天后，溶解氧浓度升至1.83mg/L，黑臭现象消失。
表2投加前后监测指标比较
实施例3、制备抑制水体黑臭的复合药剂及其处理水体的效果
制备抑制水体黑臭的复合药剂：
将沸石粉和过氧碳酸钠按照质量比90∶10的比例混合均匀，通过机械成型制成粒径为3-10mm的颗粒，即得所述复合药剂。
利用上述复合药剂处理水体：
某城市小型自然景观湖，与该城区一纳污河道相通，水质差，溶解氧浓度长期低于1mg/L，水体有黑臭现象。在截掉河道进水后，以1.2kg/m2的用量投加该复合药剂。10天后，溶解氧浓度升至1.67mg/L，黑臭现象消失。
表3投加前后监测指标比较
Claims (3)
1.一种抑制水体黑臭的复合药剂，由质量百分含量为70％-90％的沸石粉和10％-30％的硝酸钙组成；所述复合药剂以颗粒形式存在；所述颗粒的粒径为3-10mm；
所述水体为河、湖水体。
2.制备权利要求1所述复合药剂的方法，包括下述步骤：将所述沸石粉和硝酸钙按照权利要求1所述的比例混合均匀，机械成型制成颗粒，即得到所述复合药剂；其中；所述颗粒的粒径为3-10mm。
3.权利要求1所述复合药剂的使用方法，其特征在于：将所述复合药剂均匀投至河湖水环境中，投加量为0.5-2kg/m2。
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