CN102515291B - 一种地表富营养化水体藻类的化学除藻药剂及其配制方法和使用方法 - Google Patents
一种地表富营养化水体藻类的化学除藻药剂及其配制方法和使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种地表富营养化水体藻类的化学除藻药剂及其配制方法和使用方法，本发明的化学除藻药剂由硫酸铜和聚合氯化铝复配而成，复配药剂经水溶解后现场混合配制而成，再均匀喷洒在地表富营养化水体表面。适用于处理和控制各种水体流速较慢的城市湖泊、池塘、河道，以及人工景观水体的藻类的过度繁殖。这种化学除藻药剂对地表水体中的藻类处理具有显著效果，具有成本低，效果好，操作简单，且能够在短期内灭活藻细胞，适用于高藻期藻类的应急治理，处理后可显著降低水体的浊度和总磷，防止水体的富营养化，可达到地表景观水体的要求。
Description
技术领域
本发明属于环境保护领域，特别涉及湖泊、水库、景观水体由于水体富营养化所导致的藻华的化学除藻药剂，及此化学除藻药剂的配制方法和使用方法，特别适用于水体中藻类爆发的应急处理。
背景技术
地表水在人类社会的发展过程中发挥着至关重要的作用，不仅为人类提供着赖以生存的生活用水，而且是水资源的主要组成部分。近年来，由于污染物排放强度的增大，地表水富营养化问题已经成为了全球最主要的环境问题之一。
水体富营养化加重，湖泊水库水华事故频繁发生。水体富营养化与有害藻华的发生具有紧密联系，水体中营养物增加导致的水质下降、缓慢的和阶段性的营养物传输促进有害藻华的发生和发展，水体中营养物质的组成影响着水华的形成，而持续性的外源性营养盐的输入是藻类大量爆发的重要原因。有害藻华是由水生生态系统中诸如蓝藻、甲藻和硅藻等细胞群落快速和大规模增长所形成的，在海洋中称为赤潮，在淡水中称为水华。有害藻华的发生率在全世界范围内迅速增加，对人类、动物健康以及水生生态系统和经济的可持续性构成严重的威胁。
作为富营养化水体的应急处理技术，首要必须去除水中的水华藻类，抑制藻类的爆发。目前国内外控制藻类的技术主要包括物理方法，化学方法和生物方法。
物理除藻是利用过滤、声波、气浮、紫外线、电子线或电场、机械或人工打捞、水体循环、粘土絮凝和遮光技术等物理学方法，对藻类进行杀灭或抑制的技术。作为应急除藻的物理方法，效果显著，无污染，但成本高，工作量大，周期长，对低密度或底层藻类的杀灭效果差，难以大面积使用。
生物除藻，目前高效广谱的生物技术仍然有待开发，且生物除藻还可能带来新的藻类污染，目前还未能大面积使用。
化学除藻是目前水华治理中采用最多的一种方法。利用化学药剂控制或者杀灭藻类在很长一段时间内仍然是控制水华的必要选择。应急治理水华，在国内外治理富营养化水体过程中的作用不可忽视。寻求高效、低毒的绿色环保型除藻药剂具有重要的理论和实用价值。复合除藻药剂的研制，是基于单一品种的除藻药剂具有投加量大、除藻效果差、使生物对其产生抗药性等缺点而发展起来的。具有协同作用的复配杀生剂，相对其中的单一品种或组分都有增效作用，从而克服了单一品种或组分杀生剂的弱点，还能降低使用成本。目前，在各种化学除藻剂中，硫酸铜的使用量是最多的。在美国、加拿大等国家里，饮用水的藻类处理都使用的是硫酸铜。但是硫酸铜的投加并不能降低水体的浊度，同时有可能因为藻细胞的破裂而使得水体浊度、总氮、总磷含量上升，同时单独投加硫酸铜对于以绿藻为主的水华，其去除效果不容乐观。氯化铝及硫酸铝钾作为混凝剂广泛出现在化学控藻药剂中，然而氯化铝及硫酸铝钾存在适应的水体pH范围较小且容易造成游离铝离子浓度过高的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低，可同时去除多种营养物质，减少化学物质残留的地表富营养化水体藻类的化学除藻药剂。
本发明的另一目的是提供上述化学除藻药剂的配制方法。
本发明的另一目的是提供上述化学除藻药剂的使用方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种地表富营养化水体藻类的化学除藻药剂，主要由如下组份混合配制而成：
A、由硫酸铜与水按照8-11g∶100mL配制而成的硫酸铜储备溶液；
B、含30wt％氧化铝(Al2O3)的聚合氯化铝；
C、水；
其中，A、B、C三者之间按10mL∶12-16g∶240mL的比例进行复配混合制成所述的化学除藻药剂，复配混合而成的化学除藻药剂中硫酸铜与聚合氯化铝的质量比为0.8-1.1∶12-16。
一种地表富营养化水体藻类的化学除藻药剂的配制方法，先将硫酸铜与水按照8-11g∶100mL配制成硫酸铜储备溶液，然后将含30wt％氧化铝的聚合氯化铝现场与水及硫酸铜储备溶液按照12-16g∶240mL∶10mL复配混合在一起制成所述的化学除藻药剂，复配混合而成的化学除藻药剂中硫酸铜与聚合氯化铝的质量比为0.8-1.1∶12-16。
一种地表富营养化水体藻类的化学除藻药剂的使用方法，将化学除藻药剂均匀的喷洒在待处理的地表富营养化水体表面，其中：
对于叶绿素a浓度在20-200μg/L的地表富营养化水体，藻类优势种为蓝藻或者硅藻，化学除藻药剂的投加量为化学除藻药剂与待处理水体的质量比为1∶4000；
对于叶绿素a浓度在20-200μg/L的地表富营养化水体，藻类优势种为绿藻，化学除藻药剂的投加量为化学除藻药剂与待处理水体的质量比为1∶2500。
本发明的化学除藻药剂中，聚合氯化铝具有pH适应范围广泛，且进入水体后游离铝离子浓度低的优点，在自来水厂中被广泛应用，具有较好的絮凝除浊作用，然而其单独使用对藻类的去除效率低。本发明将硫酸铜和聚合氯化铝两种药剂复合，利用硫酸铜杀藻的同时通过聚合铝的絮凝作用，达到降低水体藻类含量，恢复水体澄清，降低水体中磷含量的多重功效，具有一定的应用前景。
本发明的特点在于采用药剂的混凝、吸附、沉降及杀灭作用同时达到去除藻类、总磷及降低水体浊度的效果，同时通过组合作用降低参与的铝、铜离子的残余量。
与现有化学除藻药剂相比，本发明主要的优点体现在：
1)所采用的化学药剂均为常见的水处理化学药剂，原料易得，成本低，残留少。
2)可有效控制地表水体藻类的浓度，降低水体浊度及总磷含量，改善水体富营养化状态。
3)操作简单，且能够在短期内灭活藻细胞，快速控制水体流速较慢的城市湖泊、池塘、河道，人工景观水体的藻类的过度繁殖，适用于高藻期藻类的应急治理。
4)受水体的垂直搅动影响较小，藻体在搅动后絮体可重新凝结，在水体垂直方向不存在长期大量搅动的情况下，藻类不会再悬浮。
经本发明的化学除藻药剂处理后的地表富营养化水体，12小时后对藻类的去处效果可达到50％以上；24小时的处理效果可达到90％以上，水体浊度可显著降低，明显改善水体景观；96小时内藻类去除率可以达到80-95％，处理后的水样在48小时内的发光细菌毒性等当于-0.009-0.04mg/LHgCl2溶液浓度，毒性等级为低毒，浊度去除效果明显。
附图说明
图1为本发明的应用例一的浊度及藻类去除率示意图；
图2为本发明的应用例二的浊度及藻类去除率示意图；
图3为本发明的应用例三的浊度及藻类去除率示意图；
图4为本发明的应用例四的浊度及藻类去除率示意图。
具体实施方式
本发明一种地表富营养化水体藻类的化学除藻药剂，主要由如下组份混合配制而成：
A、由硫酸铜与水按照8-11g∶100mL配制而成的硫酸铜储备溶液；
B、含30wt％氧化铝(Al2O3)的聚合氯化铝；
C、水；
其中，A、B、C三者之间按10mL∶12-16g∶240mL的比例进行复配混合制成化学除藻药剂，复配混合而成的化学除藻药剂中硫酸铜与聚合氯化铝的质量比为0.8-1.1∶12-16。
作为一较佳的实施例，配制硫酸铜储备溶液时，硫酸铜与水的比例具体可为11g∶100mL；复配混合时，A、B、C三者之间的比例具体可为10mL∶14g∶240mL；复配混合而成的化学除藻药剂中硫酸铜与聚合氯化铝的质量比为1.1∶14。
本发明一种地表富营养化水体藻类的化学除藻药剂的配制方法，先将硫酸铜与水按照8-11g∶100mL配制成硫酸铜储备溶液，然后将含30wt％氧化铝(Al2O3)的聚合氯化铝现场与水及硫酸铜储备溶液按照12-16g∶240mL∶10mL复配混合在一起制成所述的化学除藻药剂，复配混合而成的化学除藻药剂中硫酸铜与聚合氯化铝的质量比为0.8-1.1∶12-16。
作为一个较佳的实施例，配制硫酸铜储备溶液时，硫酸铜与水的比例具体可为11g∶100mL；复配混合时，A、B、C三者之间的比例具体可为10mL∶14g∶240mL；复配混合而成的化学除藻药剂中硫酸铜与聚合氯化铝的质量比为1.1∶14。
本发明一种地表富营养化水体藻类的化学除藻药剂的使用方法，将化学除藻药剂均匀的喷洒在待处理的地表富营养化水体表面，其中：
对于叶绿素a浓度在20-200μg/L的地表富营养化水体，藻类优势种为蓝藻或者硅藻，化学除藻药剂的投加量为化学除藻药剂与待处理水体的质量比为1∶4000；
对于叶绿素a浓度在20-200μg/L的地表富营养化水体，藻类优势种为绿藻，化学除藻药剂的投加量为化学除藻药剂与待处理水体的质量比为1∶2500。
应用例一：
应用的水体为湖水，此湖水的叶绿素a浓度为90.67μg/L，水温32.8℃，浊度17NTU，溶解氧为16.3mg/L，总氮总磷浓度分别为8.60、1.37mg/L，CODMn为8.36mg/L，水体优势藻种为蓝藻，次优势种为绿藻。
按化学复配除藻药剂与待处理水体的质量比为1∶4000进行投加，24h后水体的叶绿素a浓度由90.67降至1.91μg/L，藻类去除率为96.9％，蓝藻及硅藻未检出，浊度由17.0降至13.6NTU，水体浊度去除率为25.6％，总磷浓度由1.37降至0.70mg/L，如图1所示，在12-48h内随着时间的增加浊度及藻类去除率都呈现明显的升高。
应用例二：
应用的水体为湖水，此湖水的叶绿素a浓度为56.55μg/L，水温29.3℃，浊度14.2NTU，溶解氧为12.2mg/L，总氮、总磷浓度分别为8.62、2.50mg/L，CODMn为7.59mg/L，水体优势藻种为蓝藻，次优势种为绿藻。
按化学复配除藻药剂与待处理水体的质量比为1∶4000进行投加，24-96h内藻类去除率高于95％，水体叶绿素a浓度低于2μg/L，浊度由16.9NTU降至5.7-7.3NTU，总磷浓度由1.04mg/L降至0.5-0.45mg/L。
应用例三：
应用的水体为湖水，此湖水的叶绿素a浓度为170.09μg/L，水温30.9℃，浊度20NTU，溶解氧为26.7mg/L，总氮总磷浓度分别为1.10、0.40mg/L，CODMn为8.01mg/L，水体优势藻种为蓝藻，次优势种为硅藻。
按化学复配除藻药剂与待处理水体的质量比为1∶4000进行投加，24h内藻类去除率为95.8％，水体叶绿素a浓度低至7.31μg/L，浊度降至11NTU，总磷浓度降至0.31mg/L。
按化学复配除藻药剂与待处理水体的质量比为1∶2000进行投加，24h内藻类去除率为97.5％，水体叶绿素a浓度低至4.44μg/L，浊度降至10.5NTU，总磷浓度降至0.30mg/L。
应用例四：
应用的水体为湖水，此湖水的叶绿素a浓度为91.90μg/L，水温23.9℃，浊度11.3NTU，溶解氧14.89mg/L，总氮、总磷浓度分别为5.36、0.35mg/L，CODMn为5.30mg/L，水体优势藻为绿藻。
按化学复配除藻药剂与待处理水体的质量比为1∶2500进行投加，48h后藻类去除率为79％，浊度去除率为60.19％。72h对水体进行垂直方向的扰动，96h后藻类去除率下降至50.67％，浊度去除率为41.11％。
Claims (3)
1.一种地表富营养化水体藻类的化学除藻药剂，其特征在于：主要由如下组份混合配制而成：
A、由硫酸铜与水按照8-11g∶100mL配制而成的硫酸铜储备溶液；
B、含30wt％氧化铝的聚合氯化铝；
C、水；
其中，A、B、C三者之间按10mL∶12-16g∶240mL的比例进行复配混合制成所述的化学除藻药剂，复配混合而成的化学除藻药剂中硫酸铜与聚合氯化铝的质量比为0.8-1.1∶12-16。
2.一种地表富营养化水体藻类的化学除藻药剂的配制方法，其特征在于：先将硫酸铜与水按照8-11g∶100mL配制成硫酸铜储备溶液，然后将含30wt％氧化铝的聚合氯化铝现场与水及硫酸铜储备溶液按照12-16g∶240mL∶10mL复配混合在一起制成所述的化学除藻药剂，复配混合而成的化学除藻药剂中硫酸铜与聚合氯化铝的质量比为0.8-1.1∶12-16。
3.如权利要求1所述的一种地表富营养化水体藻类的化学除藻药剂的使用方法，其特征在于：将化学除藻药剂均匀的喷洒在待处理的地表富营养化水体表面，其中：
对于叶绿素a浓度在20-200μg/L的地表富营养化水体，藻类优势种为蓝藻或者硅藻，化学除藻药剂的投加量为化学除藻药剂与待处理水体的质量比为1∶4000；
对于叶绿素a浓度在20-200μg/L的地表富营养化水体，藻类优势种为绿藻，化学除藻药剂的投加量为化学除藻药剂与待处理水体的质量比为1∶2500。
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