沿岸海底土及水質的改善劑的製作方法
2023-05-30 17:47:51
專利名稱：沿岸海底土及水質的改善劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及沿岸海底土及水質的改善劑，即以本發明的申請人及發明人在2001年7月4日申請的韓國專利申請第10-2001-0039825號的標題為「沿岸海底土及水質的改善劑」為基礎，考慮到其所含成分「黃土」因資源枯竭趨勢不能按時對所需地域順利提供，並且新發現了對海底土及海水質的淨化功能比黃土優秀的以氧化鎂和鈣為主成分的鹼性白雲石(dolomite，濃度範圍內的鹼性為pH 8.0～8.1)，新改進發明了以白雲石代替黃土的沿岸海底土及水質的改善劑。該改善劑布灑在汙染沿海，可中和已酸性化的海底土及水質，將其還原為鹼性土質，恢復汙染沿岸漁場的生產能力，並在白雲石中混合生石灰、消石灰及貝粉等石灰物質，防止頻頻發生的赤潮現象。
但，使用黃土的土質改善方法需要大量的黃土，而且改善效果只能保持1～2年，且產生二次汙染。
目前在發生赤潮時，只使用黃土，而且需使用大量黃土才能消滅赤潮，即需要布灑大量黃土，而黃土為酸性物質，增大黃土的布灑量時，pH下降到6.8，使海底土變為酸性，黃土的粘性特點使分解的黃土微粒(粒子大小為0.002～0.005mm)混合到海底土中時，在海底土表面形成黏膜層，妨礙海底表面的水滲透，切斷供氧，因此海底土的厭氧促進酸性化，造成二次汙染。
本發明的申請人及發明人在2001年7月4日申請的韓國專利申請第10-2001-0039825號中提出的含黃土的海底土及水質改善劑，其使用量為只含黃土的改善劑的使用量的1/20，並且在改善劑中混合30～50％的黃土是為了防止改善劑的主成分---生石灰和消石灰布灑到水中時沉澱到海底土表面產生硬化現象。
但，新提出的以白雲石為鹼性物質，與生石灰和消石灰混合作為改善劑時，其使用量是黃土使用量的1/2，改善劑中白雲石的含量為20～30％，也會增大鹼性，因此可防止生石灰和消石灰硬化現象，同時提高赤潮消滅效果。
另外，以往以黃土為主成分的海底土及水質的改善劑，因黃土的資源枯竭趨勢，黃土的分布根據地域不同而不同，因此存在不能按時順利地提供黃土的問題。
本發明的重要特徵是將以氧化鎂和鈣為主成分的白雲石(dolomite，濃度範圍內的鹼性為pH 8.0～8.1)與生石灰、消石灰和貝粉等石灰物質混合製造改善劑。
白雲石的主成分氧化鎂具有在水中吸附其他物質的性質，因此白雲石溶解在海水中時，溶出鎂離子，吸附、凝集並破壞赤潮生物細胞。海水的平均pH是7.5以上，白雲石溶解於海水時海水的pH是8.0以上，上升為鹼性，阻止海水的酸性化，而且白雲石與生石灰或消石灰混合時，上升為強鹼性，由此防止赤潮，提高海底土改善效果。
生石灰(CaO)是白色無定形物質，是由碳酸鈣煅燒製備。
生石灰放置在空氣中時，吸收水和二氧化碳，形成氫氧化鈣和碳酸鈣，而且與水作用產生高熱，並形成氫氧化鈣，水的pH上升為強鹼性。
消石灰[Ca(OH)2]是生石灰與水作用得到的白色粉末，消石灰的水溶液叫做石灰水，pH為強鹼性，但比生石灰的鹼性低。
貝粉以X射線灰質分析法進行成分分析的結果，98％以上為鈣，具有類似於生石灰的分子結構。貝粉投入海水中時，與海水中的鎂離子反應，粒子的表面形成粘性的氫氧化鎂吸收層，並凝集沉澱，對海水和海底土供給鈣，由此保持pH8.0以上的鹼性。
另外，在生石灰、消石灰、白雲石以及貝粉等中含有的鈣，抑制海底土及海水中磷、鐵等的溶出，消除硫化氫，並有力防止因綠藻類、藍藻類、硅藻類、鞭毛藻類等產生的赤潮。
特別是，沿岸海底土中含有的磷包括無機磷和有機磷，汙染沿岸海底土中無機磷的含量多，而有機磷因難分解，很少溶解在水中，相反無機磷容易溶解在水中，成為富營養化的很大原因。
無機磷與黃土的主成分鐵、鋁結合，形成Fe-P，Al-P，與石灰類物質結合，形成Ca-P等。Fe-P，Al-P在好氧性環境下安全，而在無氧氣的厭氧性環境下以游離磷狀態溶出水中。Ca-P相對來說與氧氣存在無關，有鈣時，結合成Ca-P狀態，因此水中布灑石灰類改善劑或使用海底土改善劑，可提高水中和海底土中鈣的含量，由此減少水中的磷，預先防止赤潮發生。
另外，鈣多時，置換鐵，大部分形成Fe(OH)3，可除去海水中游離鐵和海底土中溶出的鐵，可消除「赤潮生物增植促進物質」，由此抑制赤潮生物的增殖。
具有如上效果的白雲石與石灰類物質---生石灰、消石灰及貝粉按一定比例混合使用，可改善海底土和水質而對沿岸水生生物無害。
附圖的簡要說明
圖1表示試驗水槽中布灑黃土後的赤潮生物生存量比較試驗圖。
圖2表示試驗水槽中布灑的黃土混合濃度的比較試驗pH圖。
圖3表示試驗水槽中布灑生石灰後的赤潮生物生存量圖。
圖4表示試驗水槽中布灑的生石灰混合濃度的pH圖。
圖5表示試驗水槽中布灑消石灰後的赤潮生物生存量圖。
圖6表示試驗水槽中布灑的消石灰混合濃度的pH圖。
圖7表示試驗水槽中布灑白雲石和生石灰混合物後的赤潮生物生存量圖。
圖8表示試驗水槽中布灑的白雲石和生石灰混合物混合濃度的pH圖。
圖9表示試驗水槽中布灑的白雲石和消石灰混合物混合濃度的pH圖。
將30～50重量％的白雲石和50～70重量％的破碎成2mm以下大小粒子的貝粉進行混合、熟化得到的「海底土及水質改善劑」，使用於海底土化學需氧量(COD)為10mg/g-dry以下的優質海底土，並使用於需要再降低海底土化學需氧量(COD)來提高水生生物資源量的沿岸水域。
將30～50重量％的白雲石和0～30重量％的破碎成2mm以下大小粒子的貝粉以及30～60重量％的消石灰進行混合、熟化得到的「海底土及水質改善劑」，使用於海底土化學需氧量(COD)為10～19mg/g-dry的海底土，使用目的為把生存有有用低級生物，但資源量減少的海底土的化學需氧量(COD)降低到5mg/g-dry以下，恢復生產能力。另外，綠藻類、硅藻類等引起的無毒性赤潮生物大量產生時，上述貝粉的粒子大小改為1mm以下的小粒子，將0～30重量％的貝粉、30～50重量％的白雲石和30～60重量％的消石灰進行混合併布灑，由此有效消滅無毒性赤潮。
將30～50重量％的白雲石和0～30重量％的破碎成2mm以下大小粒子的貝粉以及30～60重量％的生石灰進行混合、熟化得到的「海底土及水質改善劑」，使用於海底土化學需氧量(COD)上升為20mg/g-dry以上，且不能生存有用低級生物並且生產能力極低的水域，使海底土化學需氧量(COD)降低到5mg/g-dry以下，恢復生產能力並消除海水的惡臭。藍藻類和Cochlodinium等黃色鞭毛藻類引起的毒性赤潮生物發生時，上述貝粉的粒子大小改為1mm以下的小粒子，將0～30重量％的貝粉、30～50重量％的白雲石和30～60重量％的消石灰進行混合併布灑，由此有效消滅赤潮。
如上所述，使用本發明的海底土及水質改善劑，可得到海底土化學需氧量(COD)為5mg/g-dry以下的鹼性優質土，消滅赤潮生物，保持良好水質，改善海底土和水質的環境。
上述使用白雲石和石灰類物質的赤潮生物消滅試驗如圖1至圖9所示。
1、赤潮生物試劑及試驗水槽將溶解有大韓民國全羅南道麗水市突山邑慄林裏海上發生的Cochlodinium赤潮生物的海水，搬到實驗室，放入25L(44cm×3cm×5cm)的試驗水槽。
2、試驗方法用於赤潮生物消滅試驗的物質是白雲石、生石灰和消石灰，比較試驗中使用黃土，比較消滅效果，吸附、凝集、分解和沉降反應時間是通過生石灰布灑水槽時粒子幾乎全部沉降的時間來確定，其時間為4分鐘左右，因此試驗中赤潮生物消滅反應處理時間定為生石灰舊試驗條件的4分鐘。
試驗中使用的赤潮消滅劑的量設定為生石灰0.1g/L，0.2g/L，0.3g/L，0.4g/L，消石灰0.2g/L，0.3g/L，0.4g/L，0.5g/L，進行第一次試驗，並根據其結果，進行第二次試驗，即在裝入赤潮生物溶解水的水槽中混合白雲石和石灰物質後，4分鐘內測定pH，試驗水溫為24.0～24.1℃。
白雲石的布灑量增大到飽和狀態，pH也不超過8.0～8.1的鹼性，而將貝粉混合在海水中時，也不會對海水的pH產生影響，因此單獨使用時沒有赤潮消滅能力，為此省略第一次試驗。使用黃土的赤潮生物生存量比較試驗，設定1g/L，3g/L，5g/L，7g/L區來實施。
在第二次試驗中也把赤潮生物消滅反應時間設定為4分鐘，白雲石、生石灰和消石灰混合進行，白雲石濃度為0.1g/L～0.3g/L，生石灰濃度為第一次試驗中確定消滅效果的0.1g/L，0.2g/L，0.3g/L，0.4g/L，進行混合，而消石灰和白雲石的混合試驗，與生石灰的試驗區一致，白雲石濃度設定為0.1g/L～0.3g/L，消石灰濃度設定為0.2g/L，0.3g/L，0.4g/L，0.5g/L。
另外，試驗中使用的赤潮生物濃度為每1mL海水含有2000～2400個體，赤潮消滅劑布灑並混合到試驗水，4分鐘時觀察消滅狀態。赤潮消滅試驗中使用的赤潮生物的係數是從水槽中心取10mL試驗海水，固定在濃碘溶液(Lugol液)並計算。
3、結果a、布灑黃土時(比較試驗)圖1表示，試驗水槽中布灑黃土後的赤潮生物生存量比較試驗圖，圖2表示，試驗水槽中布灑的黃土混合濃度比較試驗pH圖。
溶解有赤潮生物的水槽中布灑並混合不同濃度的黃土後，4分鐘內赤潮生物凝集沉降的結果如圖1所示，即混合黃土之前的試驗水槽內赤潮生物密度為2000～2400個/mL，pH為7.8，在1g/L區和3g/L區沒有或很少有沉降反應。
黃土的5g/L區中的赤潮生物的密度為2400個/mL，但布灑並混合後4分鐘時變為2000個/mL，其凝集沉降個數為400個/mL，因此消滅效果為16.7％。此時，pH如圖2所示酸性變強，pH下降到7.3。黃土的10g/L區中的赤潮生物的密度為2100個/mL，但布灑並混合後4分鐘時變為1600個/mL，其凝集沉降個數為500個/mL，因此消滅效果為23.8％。此時，pH下降到6.8，在該pH下海洋水生生物不能生存(在海水pH7.0以下時水生生物的生理機能被破壞，不能生存)。在5g/L以上的pH7.3以下的試驗區，繼續消滅並沉降，到20分鐘後全部被消滅。如果只使用黃土，在4分鐘內要100％消滅赤潮，需要20～30g/L以上的大量黃土。
b.圖3表示，試驗水槽中布灑生石灰後的赤潮生物生存量圖。圖4表示，試驗水槽中布灑的生石灰混合濃度的pH圖。
溶解有赤潮生物的水槽中混合0.1g/L，0.2g/L，0.3g/L，0.4g/L濃度的生石灰，4分鐘分解沉降結果如圖3所示，即0.1g/L區的赤潮生物密度為2400個/mL，混合後2300個/mL生存，其消滅效果為4.2％，pH如圖4上升為9.2。
0.3g/L區的赤潮生物密度為2000個/mL，混合後400個/mL生存，其消滅效果為80％。0.4g/L區中分解沉降72.7％，赤潮消滅效果類似於0.3g/L區，pH上升為10.1。而且，隨著生石灰的混合濃度增大，pH繼續上升，上升到pH9.0以上，持續的試驗中繼續消滅(在海水pH9.0以上時水生生物的生理機能被破壞，不能生存)，5～10分鐘幾乎全部消滅，在所有赤潮消滅劑中最快結束反應。
c.布灑消石灰時圖5表示，試驗水槽中布灑消石灰後的赤潮生物生存量圖。圖6表示，試驗水槽中布灑的消石灰混合濃度的pH圖。
溶解有赤潮生物的水槽中混合0.2g/L，0.3g/L，0.4g/L，0.5g/L濃度的消石灰，4分鐘分解沉降結果如圖5所示，即原先赤潮生物密度為2000～2300個/mL，在消石灰0.4g/L區中赤潮生物的生存個數為1600個/mL，其分解沉降效果為30.4％，pH如圖6上升為9.5。消石灰0.5g/L區中生存1400個/mL，其消滅效果為39.1％，pH保持9.5，經過20分鐘後pH9.0以上的試驗區全部消滅赤潮生物。
d.混合併布灑生石灰和白雲石時圖7表示，試驗水槽中布灑白雲石和生石灰混合物後的赤潮生物生存量圖。圖8表示，試驗水槽中布灑的白雲石和生石灰混合物混合濃度的pH圖。
在第一次試驗結果中了解到生石灰和白雲石具有凝集和分解沉降反應性能，因此混合生石灰和白雲石，進行第二次試驗，白雲石的pH8.0～8.1，即使增加布灑濃度，也不會增大pH，因此設定保持pH8.0的最低濃度0.1～0.3g/L。而生石灰分為0.1g/L，0.2g/L，0.3g/L，0.4g/L等4個區。與白雲石混合的試驗結果如圖7所示，即白雲石0.1g/L和生石灰0.1g/L混合區中，赤潮生物的分解沉降不明顯；而白雲石0.1g/L和生石灰0.2g/L混合區中，原先赤潮生物密度2400個/mL在混合後4分鐘時的消滅效果為20.8％，pH如圖8所示在生石灰0.1g/L區上升為9.3，在生石灰0.2g/L區上升為9.8，表示強鹼性；白雲石0.2g/L和生石灰0.3g/L混合區中，原先赤潮生物密度2400個/mL在混合後4分鐘只生存200個/mL，消滅效果為91.7％；白雲石0.3/L和生石灰0.4g/L混合區中，100％分解沉降，此時的pH為10.1。
e.混合併布灑消石灰和白雲石時圖9表示，試驗水槽中布灑的白雲石和消石灰混合物混合濃度的pH圖。
如圖5的消石灰單獨使用試驗區，消石灰0.5g/L區中赤潮生物生存量為1400個/mL，其消滅效果為39.1％。另外，消石灰單獨使用試驗區0.5g/L中pH9.5，白雲石0.3g/L和消石灰0.5g/L混合區中pH上升為9.7，而在pH9.0以上的試驗水槽中10分鐘內可全部消滅赤潮生物。
白雲石、生石灰和消石灰等的消滅赤潮生物的一個特性是將「水質及海底土改善劑」混合到海水的最初幾分鐘內產生的化學反應，因此pH變化迅速，pH急劇上升到9.0以上強鹼性，使分布赤潮生物的海表層生理上不可能生存水生生物。黃土隨著濃度增加，pH變為酸性，接近pH7.0開始產生赤潮生物分解反應，但即使增加黃土量到飽和狀態，pH只下降到7.0左右，因此相對黃土的布灑量比較，赤潮生物消滅效果小。而石灰類物質隨著濃度增加，上升為強鹼性，可上升到pH10.0以上，pH接近9開始產生赤潮生物的分解作用。pH上升9.0以上後和pH下降7.0以下後(布灑黃土時海水的pH不會下降到6.8以下)，如果持續酸性或鹼性，雖然分解消滅時間上有差異，但赤潮消滅繼續進行，其中消石灰和生石灰與白雲石的混合區中pH的鹼性上升，並根據其強鹼性，對赤潮生物的生理機能產生致命的影響，因此赤潮消滅效果提高，此外，與pH的作用相同，因為改善劑的物理化學特性的吸附、凝集力很大。發明的效果如上所述，本發明中白雲石與生石灰、消石灰及貝粉等石灰類物質混合的「海底土及水質改善劑」，布灑沿海，可消除沿海的磷和鐵成分，防止赤潮發生，而且即使發生大量赤潮，使用量為只含黃土的土質或水質改善劑的1/30，布灑沿海，可在不影響環境或沿岸水生生物下，分解沉降赤潮生物，保持乾淨的沿岸海底土和水質。
另外，對汙染沿岸海底土的改質，使用混合有白雲石的海底土改善劑，使用量為只含黃土的土質或水質改善劑的1/30，也可降低海底土的化學需氧量(COD)為5mg/g-dry以下，恢復良好的鹼性海底土。
權利要求
1.沿岸海底土及水質的改善劑，其特徵在於是由30～50重量％的白雲石和50～70重量％的粒子大小為2mm以下的貝粉進行混合、熟化而製成。
2.沿岸海底土及水質的改善劑，其特徵在於是由30～50重量％的白雲石和0～30重量％的粒子大小為2mm以下的貝粉以及30～60重量％的消石灰進行混合、熟化而製成。
3.沿岸海底土及水質的改善劑，其特徵在於是由30～50重量％的白雲石和0～30重量％的粒子大小為2mm以下的貝粉以及30～60重量％的生石灰進行混合、熟化而製成。
全文摘要
本發明涉及用於沿岸養殖漁場的汙染海底土及水質的改善劑，具體地說，對長期養殖引起的養殖場周圍沿岸水域的酸性海底土，布灑「海底土及水質的改善劑」，改善成鹼性土質，恢復汙染沿岸漁場的生產能力，並消滅汙染海經常發生的赤潮現象。本發明的海底土及水質的改善劑，其特徵是對上述汙染沿岸水域海底的海底土布灑由以氧化鎂和鈣為主成分的白雲石(dolomite，濃度範圍內的鹼性為pH8.0～8.1)與生石灰、消石灰及貝粉等石灰類物質混合得到的水質及海底土改善劑，中和後使沿岸水域的海水和海底土適合於生物生長，恢復鹼性土質，改善水質和海底土環境，使其適合於水生生物的繁殖，並消滅頻頻發生的赤潮現象。
文檔編號C09K17/50GK1465652SQ0212988
公開日2004年1月7日 申請日期2002年8月20日 優先權日2002年6月25日
發明者梁漢春 申請人:梁漢春