CN104920465A - 一种用于抑制藻类生长的组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于抑制藻类生长的组合物，其组分及其体积配比包括：0.01-10份的氧化剂、0.02-70份的还原剂、0.5-50份的催化剂、2.0-50份的粘合剂。本发明还提供了一种所述组合物的制备方法，包括：步骤1：将一种制孔剂与上述组分按照对应的体积配比进行混合至均匀，其中，所述制孔剂的体积配比为5-15份；步骤2：成型、干燥；步骤3：绝氧烧结，得到所述组合物。所述组合物通过与水接触用于改善水质、去除N和P的任意情况或用于各种设备或仪器中，具体对象包括但不限于：景观水富营养化治理、河道水富营养化治理、城市大型污水处理厂升级达标的除磷脱氮后处理、农村中小型分散式生活污水的除磷脱氮后处理。

Description

一种用于抑制藻类生长的组合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种组合物，尤其涉及一种用于抑制藻类生长的组合物及其制备方法和应用。

背景技术

水体污染危及全球，环境保护深得人心。然而，“十里长河泛绿藻，一汪池水冐黑泥”的景象却随地可见，其主要原因在于藻类，由于藻类的过度繁殖，使水体悬浮物大幅度增加、水变混浊；藻类死亡后变成污泥，充塞河塘湖泊；又被微生物分解，消耗大量溶解氧，导致水体变臭、有毒，人不能用，鱼不能活。因此，可以说是藻类的过度繁殖，导致了水体环境的恶化。

目前，除藻的方法很多，归纳起来不外乎二种：加药灭藻法：如投加硫酸铜、氯、二氧化氯等，但此类方法一是成本高，二是易产生副作用；固液分离法：包括无需加药絮凝的微滤、三层滤料的直接过滤；需要加药混凝的气浮及强化沉淀等。此类方法的通病是投资大、成本高、不能根除。而且二种方法仅适用于小范围的局部用水，如城市水厂、水景等，而且是短时效应，属于治标不治本的临时措施。

众所周知，藻类是一大群含有光合色素的低等植物。它们共同特点是具有叶绿体、含有叶绿素、类胡萝卜素等光合色素，能进行光合作用。即藻类能通过光合作用，利用空气或水中CO2为能源，水中N、P为营养源，快速同化为生物细胞，进行生命活动。正是人类日益发展的生产与生命活动，向水体提供了丰富的N、P营养源——即富营养化的结果，导致了藻类的过度繁殖。

事实上，只要能控制住水体的N、P含量，就能够有效地抑制住藻类的滋生繁殖。然而，就N、P二项营养源而言，又以除磷为重。因为水中一般会有固氮菌、固氮蓝藻生长，它们能从大气中固定分子氮满足藻类的需求，所以有时水中无氮，藻类也能生长。然而若是水中无磷就不一样了，根据Liebing最低营养限制理论，水体中磷的浓度低于0.5mg/L(以PO43-计)，就能抑制藻类过盛繁殖，若低于0.05mg/L(以PO43-计)，藻类就会绝迹。所以水体藻类的去除实际是P、N，尤其是P的去除。

常用的去除P、N的方法主要为两大类。其一为生物除N、P：同化作用合成菌体；异化作用获得能量，使N、P还原(N2↑)或集聚(多聚磷酸盐)。二者以异化作用为主。由于异化作用需要许多能量，这些能量来自污水中的有机碳源(COD、BOD)，而污水中C/N比、C/P比远远不能满足除P脱N的需要，所以完全靠生物处理，已经很难实现总氮、总磷的达标要求了。虽然近年来环保科学家发现了自养型的“氨氧化细菌”，为碳源不足的生物处理实现总氮达标带来了希望，但是基于各种条件的限制，“氨氧化细菌”的实用与推广，还有很长的路要走，更何况磷的问题依然存在，所以污水处理的除磷脱氮，成为所有污水处理厂急迫需要解决的问题。其二为物化除N、P：这一类方法很多，但均涉及成本、操作和产渣、气味等环境问题，只能是迫不得已而为之的选择，如折点氯化法、碱化吹脱法除氮、化学沉淀法、离子交换法、吸附法除磷等。

可见，目前从抑制藻类生长的方向来解决污水处理的问题仍然存在很多的问题，进一步地，在去除P、N方面，也存在众多局限，因此，一种治标又治本、简单省钱又长效的除藻方法，是目前本领域迫切需要的。

发明内容

针对上述弊端，本申请发明人在研发过程中，撇开了生化方向，走的是电化与物化相结合的路子，其主要目标为除磷，同时脱氮。为此，本发明提供了一种用于抑制藻类生长的组合物及其制备方法和应用。

具体地，本发明的第一方面的主题是一种用于抑制藻类生长的组合物，其特征在于，组分及其体积配比包括：

在本发明的一个优选实施例中，所述氧化剂选自铜、镍、汞、银中的任意一种或几种。

所述还原剂优选自锰、锌、铁、铝、镁中的任意一种或几种。

所述催化剂优选自过渡金属和/或活性炭，其中，所述过渡金属选自钴、钌、钯、铂、锡中的任意一种或几种。

所述粘合剂优选自不饱和树脂、环氧树脂、酚醛树脂、耐火水泥中的任意一种或几种。

所述组合物可以以任意尺寸、任意形状或形态呈现，优选为短管形(拉西环)、球形、蜂窝形、及其它规则或不规则的形状或微颗粒状。从增大比表面积、减少堆积容重考虑，可以选择其它优化的方式。

第二方面，本发明的主题是一种上述所述的任意一种用于抑制藻类生长的组合物的制备方法，包括：

步骤1：将一种制孔剂与上述组分按照对应的体积配比进行混合至均匀，其中，所述制孔剂的体积配比为5-15份；

步骤2：成型、干燥；

步骤3：绝氧烧结，得到所述组合物。

在本发明的优选实施例中，所述制孔剂优选为水玻璃。

所述步骤2中，所述成型优选为挤压成型或液压成型。

所述干燥，优选为快速干燥法使其尽快干燥。

所述绝氧烧结包括绝氧热解干馏。

其中，步骤1中的各组分的添加体积配比可在本发明允许的范围内，根据水质的具体情况及处理要求进行灵活搭配。

第三方面，本发明的主题是一种上述所述的任意一种情况的组合物的应用，其可以通过与水接触用于改善水质、去除N、P的任意情况或用于各种设备或仪器中，具体对象包括但不限于：景观水富营养化治理、河道水富营养化治理、城市大型污水处理厂升级达标的除磷脱氮后处理、农村中小型分散式生活污水的除磷脱氮后处理。

进一步地，优选地，将含有氧化态氮和磷的污水经所述组合物过滤，达到抑制藻类生长的目的。

本发明所述用于抑制藻类生长的组合物，包括氧化剂、还原剂、催化剂等各种组分，是通过绝氧烧结得到的，其作为一种抑藻组合物，能够在水中形成特殊的原电池，进行强化原电池反应。反应中能放出氢把PH值提升；同时形成各种金属磷酸盐的不溶物析出；也能把氮氧化物还原成氮气；同时还有刺激微生物新陈代谢的作用。主要的电化学反应式如下：

在PH＝4.5～5条件下，三价铁离子与磷酸盐形成磷酸铁：

Fe3++PO4-3＝FePO4↓；

在PH＝7～8条件下，二价铁离子与磷酸盐生成磷酸亚铁：

3Fe2++2PO4＝Fe3(PO4)2↓；

氧化态氮四步得电子还原反应：

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果及技术特点：

1、本发明提供的组合物可以以一种滤料的形式置于水中，反应过程不需投加任何药剂，只要满足反应时间和必要的传质要求即可，属于傻瓜式管理；

2、所述组合物可以长时间工作，且不存在饱和问题，除非沉积物太多，影响传质过程，或增加阻力，否则可以长期运行下去，长达几个月、几年，而且反应产物很容易清洗和沉淀，可以循环长期使用；

3、所述组合物的处理过程完全是一种电化学反应，没有任何二次污染，反而对水生物的生长能产生一种促进作用；

4、应用十分广泛，不仅适于河道、景观水治理，在环保要求越来越严的今天，简单有效地解决大中小各种生活污水处理设施的总氮、总磷达标改造，更拥有其现实意义。

附图说明

图1为本发明的实施例中所述用于抑制藻类生长的组合物的形状示意图；

图2为本发明应用实施例的装置图。

具体实施方式

本发明的技术方案，即一种用于抑制藻类生长的组合物及其制备方法和应用，具体包括以下方面：

第一方面为一种用于抑制藻类生长的组合物，其特征在于，组分及其体积配比包括：

在本发明的一个优选实施例中，所述氧化剂选自铜、镍、汞、银中的任意一种或几种。所述还原剂优选自锰、锌、铁、铝、镁中的任意一种或几种。所述催化剂优选自过渡金属和/或活性炭，其中，所述过渡金属选自钴、钌、钯、铂、锡中的任意一种或几种。所述粘合剂优选自不饱和树脂、环氧树脂、酚醛树脂、耐火水泥中的任意一种或几种。所述组合物可以以任意尺寸、任意形状或形态呈现，优选为短管形(拉西环)、球形、蜂窝形、及其它规则或不规则的形状或微颗粒状。从增大比表面积、减少堆积容重考虑，可以选择其它优化的方式。

第二方面是一种上述所述的任意一种用于抑制藻类生长的组合物的制备方法，包括：

步骤1：将一种制孔剂与上述组分按照对应的体积配比进行混合至均匀，其中，所述制孔剂的体积配比为5-15份；

步骤2：成型、干燥；

步骤3：绝氧烧结，得到所述组合物。

在本发明的优选实施例中，所述制孔剂优选为水玻璃。所述步骤2中，所述成型优选为挤压成型或液压成型。所述干燥，优选为快速干燥法使其尽快干燥。所述绝氧烧结包括绝氧热解干馏。其中，步骤1中的各组分的添加体积配比可在本发明允许的范围内，根据水质的具体情况及处理要求进行灵活搭配。

其中，更加优选的各组分体积配比见下表：

第三方面是一种上述所述的任意一种情况的组合物的应用，其可以通过与水接触用于改善水质、去除N、P的任意情况或用于各种设备或仪器中，具体对象包括但不限于：景观水富营养化治理、河道水富营养化治理、城市大型污水处理厂升级达标的除磷脱氮后处理、农村中小型分散式生活污水的除磷脱氮后处理。进一步地，优选地，将含有氧化态氮和磷的污水经所述组合物过滤，达到抑制藻类生长的目的。

针对上述技术方案的具体内容，现通过以下实施例来对其进行进一步解释和说明。

实施例1

一种用于抑制藻类生长的组合物的制备方法，包括：

步骤1：将各组分按照以下对应的体积配比进行混合至均匀；

步骤2：挤压成型、快速干燥；

步骤3：绝氧热解干馏，得到组合物1。

实施例2

一种用于抑制藻类生长的组合物的制备方法，包括：

步骤1：将各组分按照以下对应的体积配比进行混合至均匀；

步骤2：液压成型、快速干燥；

步骤3：绝氧热解干馏，得到组合物2。

应用实施例

将实施例1和实施例2制备得到的组合物1和2分别填装到图2所示装置中，使污水通过所述装置，经过组合物1和2处理后的水与没有经过处理后的水进行对比，结果分别为澄清、澄清、浑浊。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种用于抑制藻类生长的组合物，其特征在于，组分及其体积配比包括：

2.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述氧化剂选自铜、镍、汞、银中的任意一种或几种。

3.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述还原剂选自锰、锌、铁、铝、镁中的任意一种或几种。

4.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述催化剂选自过渡金属和/或活性炭，其中，所述过渡金属选自钴、钌、钯、铂、锡中的任意一种或几种。

5.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述粘合剂选自不饱和树脂、环氧树脂、酚醛树脂、耐火水泥中的任意一种或几种。

6.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述组合物为短管形(拉西环)、球形、蜂窝形、及其它规则或不规则的形状或微颗粒状。

7.一种权利要求1-6中任意一项所述的用于抑制藻类生长的组合物的制备方法，其特征在于，包括：

步骤1：将一种制孔剂与上述组分按照对应的体积配比进行混合至均匀，其中，所述制孔剂的体积配比为5-15份；

步骤2：成型、干燥；

步骤3：绝氧烧结，得到所述组合物。

8.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述制孔剂优选为水玻璃。

9.一种权利要求1-6中任意一项所述的用于抑制藻类生长的组合物的应用，其通过与水接触用于改善水质、去除N和P的任意情况或用于各种设备或仪器中，具体对象包括但不限于：景观水富营养化治理、河道水富营养化治理、城市大型污水处理厂升级达标的除磷脱氮后处理、农村中小型分散式生活污水的除磷脱氮后处理。

10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，将含有氧化态氮和磷的水经所述组合物过滤，达到抑制藻类生长的目的。