一種固定河湖底泥氮磷的複合藥劑及其製備與使用方法
2023-07-29 18:39:31 2
專利名稱：一種固定河湖底泥氮磷的複合藥劑及其製備與使用方法
技術領域：
本發明屬於水環境汙染 控制技術領域，具體涉及一種固定河湖底泥氮磷等汙染物、抑制水體內源汙染物釋放、淨化水質的複合藥劑及其製備與使用方法。
背景技術：
底泥是水體生態系統的重要組成部分，水體的自淨作用包括稀釋、沉澱、吸附、生物分解等，其中底泥吸附和生物分解是水體汙染物遷移和轉化的主要形式，底泥對水體自淨具有重要作用。由於工業廢水、生活汙水等大量排入水體，水質惡化的同時也會對底泥造成汙染。底泥和水體之間存在著一種吸收和釋放的動態平衡，當水體汙染較嚴重時，部分汙染物通過沉澱、吸附等作用遷移到底泥中；當外源汙染得到一定控制後，內源汙染，即底泥中汙染物的釋放會成為水體汙染的重要來源。底泥中的汙染物包括營養元素(氮、磷)、有機物、重金屬等。底泥汙染目前已經成為世界範圍內的環境問題，美國的大湖地區、荷蘭的阿姆斯特丹港口、德國的漢堡港，底泥汙染均十分嚴重。在中國，多數河湖的底泥也受到了不同程度的汙染。常用的底泥汙染控制技術分為異位控制技術和原位控制技術兩類。異位控制技術主要是底泥疏浚。即通過挖除表層的汙染底泥，控制和減少底泥汙染物釋放，從而起到改善水環境質量的作用。但是該技術工程量大，成本高，對河湖的生態系統會造成一定的破壞， 工程失敗的案例也有見報導。而原位控制技術主要有原位覆蓋、微生物製劑等技術。原位覆蓋需要大量覆蓋物(如清潔底泥、沙子或礫石等)，減少水體容積，影響水生生態，不適合河流、湖泊和景觀水體，比較適用於深海底泥汙染控制；微生物製劑成本高，保質期短，作用緩慢，還受水環境條件限制，難以大範圍使用。因此，開發操作方便、成本低廉、使用廣泛的底泥汙染控制技術具有重要的工程意義。
發明內容
本發明目的在於克服現有技術不足，提供一種固定河湖底泥氮磷的複合藥劑及其製備方法與使用方法。本發明所提供的固定河湖底泥氮磷的複合藥劑，由下述質量百分含量的物質組成沸石粉90% -99%和聚合硫酸鐵-10%。所述複合藥劑可進一步由質量百分含量為93 % -97 %的沸石粉和3 % -7 %的聚合硫酸鐵組成。所述複合藥劑以顆粒的形式存在，所述顆粒的粒徑優選為3-10mm。本發明所提供複合藥劑的製備方法，包括下述步驟將沸石粉和聚合硫酸鐵按照質量比90-99 1-10的比例混勻，通過機械成型製成粒徑為3-10mm的顆粒，即得到所述複合藥劑。本發明所提供的複合藥劑的使用方法，是將所述複合藥劑均勻投至河湖水環境中，投加量為0. 5-2kg/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矽酸鹽礦物，多為灰白色，目前已知的沸石有四十多種，用於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，並與外界溝通。沸石中孔穴和通道的體積一般佔其晶體體積的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於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矽(鋁)氧四面體，矽氧四面體中的矽，可以被鋁原子置換而構成鋁氧四面體，由於鋁原子是三價的，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，但並不破壞沸石晶體結構，因此，沸石具有離子交換性能。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於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後確定的，比表面積大，矽鋁比低，吸氨值高達700mg/100g。聚合硫酸鐵聚合硫酸鐵是一種新型、優質、高效鐵鹽類無機高分子絮凝劑，為淡黃色無定型粉狀固體，易溶於水。其淨水效果優良，不含鋁、氯及重金屬離子等有害物質，也無鐵離子的水相轉移，廣泛應用於飲用水、工業用水、景觀水、各種工業廢水、城市汙水、汙泥脫水等的淨化處理。聚合硫酸鐵對磷有很好的去除效果，另外還能降低濁度、去除部分有機物、重金屬。本發明所用的聚合硫酸鐵性能指標符合中華人民共和國國家標準《水處理劑聚合硫酸鐵》(GB14591-2006)。本發明所提供的複合藥劑產品為細小顆粒狀，使用方便，均勻投至水環境中後能快速沉到底部，分散均勻；成本低，效果好，通過吸附絮凝等作用有效固定水體及底泥中的氮、磷、有機物、重金屬等汙染物，減少底泥汙染物釋放，降低上覆水汙染物濃度，改善水底生態環境，降低水體富營養化程度和發生風險。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明進行說明，但本發明並不局限於此。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、製備固定河湖底泥氮磷的複合藥劑及其處理水體的效果製備固定河湖底泥氮磷的複合藥劑將沸石粉和聚合硫酸鐵按照質量比95 5混合均勻，通過機械成型製成粒徑為 3-10mm的顆粒，即得所述複合藥劑。利用上述複合藥劑處理水體某城市河道，由於工業廢水、生活汙水等長期大量排入，水質較差，常年處於劣V 類(氮、磷尤其超標)，水體水華現象不時發生。表層底泥汙染十分嚴重，呈黑色，有臭味。 選擇河道中相鄰的面積相等的兩個區域，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號區域投加複合藥劑的用量為lkg/m2。進行兩周連續取樣監測，監測結果表明，2號區域的氨氮、總氮、總磷、CODcr的最終濃度分別比1號區域的降低了 45%、 41%、69%、27%，監測期間，1號區域有水華現象發生，而2號區域不明顯。表1對照區域與投加區域監測指標比較
權利要求
1.一種固定河湖底泥氮磷的複合藥劑，由下述質量百分含量的物質組成沸石粉 90% -99%和聚合硫酸鐵-10%。
2.根據權利要求1所述的複合藥劑，其特徵在於所述複合藥劑由下述質量百分含量的物質組成沸石粉93% -97%和聚合硫酸鐵3% -7%。
3.根據權利要求1-2中任一項所述的複合藥劑，其特徵在於所述複合藥劑以顆粒形式存在。
4.根據權利要求3所述的複合藥劑，其特徵在於所述顆粒的粒徑為3-10mm。
5.製備權利要求1-4中任一項所述複合藥劑的方法，包括下述步驟將沸石粉和聚合硫酸鐵按照權利要求1-4中任一項所述的比例混合均勻，機械成型製成顆粒，即得到所述複合藥劑。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於所述顆粒的粒徑為3-10mm。
7.權利要求1-4中任一項所述複合藥劑的使用方法，其特徵在於將所述複合藥劑均勻投至河湖水環境中，投加量為0. 5-2kg/m2。
全文摘要
本發明公開了一種固定河湖底泥氮磷的複合藥劑及其製備方法與使用方法。本發明所提供的複合藥劑由下述質量百分含量的物質組成沸石粉90％-99％和聚合硫酸鐵1％-10％。其製備方法如下將沸石粉和聚合硫酸鐵按照上述比例混勻，通過機械成型製成顆粒，即得。使用時，將所述複合藥劑均勻投至河湖水環境中，投加量為0.5-2kg/m2。本發明的複合藥劑製備成本低，使用效果好，投至水體中能快速沉到底部，分散均勻，通過吸附絮凝等作用有效抑制內源氮、磷、重金屬、有機物等的釋放，降低上覆水汙染物濃度，改善水底生態環境，降低水體富營養化程度和發生風險。
文檔編號C02F11/00GK102399045SQ20101028154
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