CN105417676B - 一种水体修复组合物及水体修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水体修复组合物,所述组合物中包括过硫酸盐、絮凝剂、缓冲盐体系以及活化剂。本发明所述组合物能够用于各种pH条件的水体净化处理中,并能够有效去除黑臭水体中的污染物质以及固体成分,可以有效净化水质,恢复水体自净功能。同时,本发明还提供了一种水体修复方法,所述方法使用本发明所述水体修复组合物,因而能够有效实现水体的修复,并不会带来二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及水体修复领域,具体而言,涉及一种用于水体修复的组合物以及水体修复方法。
背景技术
水是维持人类生活所必须的自然资源之一,整个人类社会的生产和生活都必须围绕着丰富的水环境来进行,而人类的这一生存模式极大的改变了水体的营养物质循环,并且由于水的流动特性使污染物突破了空间限制得以向更远的地方传播,从而引起更大范围水环境的恶化,对人类生活产生影响。因此,控制水环境污染不仅有利于改善水生态系统中动植物及微生物的生存条件,对维持人类正常的生产生活也是大有裨益的。控制污染状况首先要了解导致水体污染发生的原因,从源头上对污染原因进行控制,同时采取合理措施对已经发生的污染状况进行修复,从而全面的改善水体污染状况,提高人类生活质量。
水环境污染根据污染物类型不同可以分为:有机型污染,氮磷类营养物质型污染,微生物型污染,热污染,重金属型污染,放射物型污染等。其中由疏水性污染物引起的有机型污染和由过量氮素及磷素的排入导致水体黑臭和富营养化污染由于其对水生态环境的危害很大且不容易被彻底修复的特点而得到了广泛的重视。
经过研究人员几十年来对水污染修复技术的研究和革新,水环境修复的方法日趋完善。目前常用的针对水环境污染的修复技术包括:物理修复、生物生态修复以及化学修复这三种主要类型。
物理修复,是以物理的方式降低水环境污染物浓度,促进污染物去除。然而,这种物理修复方式一般只能通过稀释或者底泥疏浚的方式进行污染物处理,只能暂时降低污染物的浓度,并不能从根本上将污染物降解。因而,物理修复的方法一般也仅适用于处理突发性污染,而不能有效的实现水体修复。
生物生态修复,一般而言,是通过向污水体系中引入其他植物或微生物而实现的。然而,一方面,当引入其他植物进行水体修复时,由于外来植物还会形成单优势种群,危及本地植物的生存,导致本地植物的消失与灭绝,进而带来生态与环境问题。另一方面,当引入微生物进水体修复时,由于单一微生物仅能对特定的污染物进行降解。因而,当污染物成分较为复杂时,单一菌种微生物的投加不能同时满足水体中各类型污染物的降解需求。同时,由于微生物的投加还会改变目标水体中的微生物多样性,对水体内其他污染物降解也会产生影响。由此可见,采用生物生态修复的方法修复水体环境,也并不十分实用。
因而,现阶段,人们更为关注也是研究更多的,还是以化学的方法进行水体修复。化学修复一般是用投加化学制剂的方式促进水环境内污染物的去除以及平衡目标水体酸碱水平,促进受污染水环境中目标物质沉积目的的水环境修复方式。
例如现有技术(CN1669944A,公开日:2005年9月21日)就公开了一种水质净化处理剂,其包括聚合氯化铝1-3份、结晶氯化铝8-11份、过碳酸钠8-11份、元明粉28-31份、柠檬酸1-3份、柠檬二酸钠1-3份、乙二胺四乙酸1-3份、大苏打4-6份、苏打4-6份以及小苏打8-11份。
同时,现有技术(CN103787475A,公开日:2014年5月14日)也公开了一种高效污水处理剂,其包括无机天然矿物质40~60份,无机硫酸盐20~40份,无机碳酸盐或者碱10~30份,无机聚合硫酸盐1-5份。
同样的,现有技术(CN104129841A,公开日:2014年11月5日)公开了一种活化剂复合材料活化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法。其中,所述活化剂复合材料由纳米零价铁和生物炭组成,所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵。这种混合体系能够在水体pH范围为3.0-10.0的条件下,对污染水体中的有机物进行讲解。
然而,现有技术中所公开的可用于水体修复的化学制剂,大多集中在氯化铁、氢氧化钠、聚合氯化铝、碱式氯化铝、非离子聚丙酰胺、阳离子聚丙酰胺、聚氯化铝铁等混凝剂、絮凝剂或者过氧化物以及各种滤料的单一组分。虽然这些化学制剂能够在水体修复中起到一定的效果,然而这些制剂具有很大的局限性和针对性,例如混凝剂只能起到混凝作用;而絮凝剂只能起到絮凝的作用;同样的,脱色剂只能进行脱色,而去除其它污染物均也要选用针对性的助剂;同时,这些制剂仅仅将污染物转移,不能从根本上去除水体中的污染因子,且形成大量的污泥,造成了二次处理的困扰。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种水体修复组合物,以解决现有技术中水体修复试剂组分单一,且仅能用于特定酸碱度条件下的水体中,也无法实现长效净化,更无法实现污染物有效分解沉淀以实现水质净化的技术问题。本发明所述组合物易溶于水,可以用于各种pH条件下的水体中,并具有长效氧化作用和较高的氧化电位,可去除黑臭水体中的污染物质,并进一步通过絮凝剂除去水体中的固体成分,因而可以有效净化水质,恢复水体自净功能。
本发明的第二目的在于提供一种水体修复的方法,该本发明方法采用本申请所述组合物作为水体修复试剂,因而能够有效实现水体的修复,并不会带来二次污染与沉淀。
为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
本发明所提供的组合物包括过硫酸盐、絮凝剂、缓冲盐体系以及活化剂;其中,所述过硫酸盐的质量分数为50%~75%,所述絮凝剂质量分数为5%~10%,所述缓冲盐体系质量分数为10%~20%,所述活化剂质量分数为10%~20%。优选的,本发明中,所述过硫酸盐的质量分数为55%~75%,所述絮凝剂质量分数为5%~10%,所述缓冲盐体系质量分数为10%~20%,所述活化剂质量分数为10%~15%。
本发明组合物中所加入的过硫酸盐具有较强的氧化性,可缓慢氧化水体中的有机分子,进而将水体中导致污染的有机物降解为短链片段,或者进一步分解为小分子。同时,本发明组合物中所加入的絮凝剂可以吸附水体中不溶物质,絮凝水体中的固体成分。进一步的,本发明组合物中的缓冲盐体系主要起到平衡体系pH的作用,进而使得本申请组合物能够用于各种pH条件的污染水体净化中;同时,缓冲盐体系可以提供氧化剂缓慢释放氧化因子的环境,从而起到长效氧化净化的作用。同时,本发明所述组合物中的活化剂可以起到活化过硫酸盐分解产生强氧化硫酸根自由基,并进一步氧化水体中的有机污染分子的作用。
同时,本发明中,通过对水体修复组合物中各组分含量比例的进一步调整和优化,也使得本发明所以提供的组合物中各组分间能够协调配合,从而进一步提高本发明所述组合物对水体的修复能力。
可选的,本发明中,所述组合物为白色/灰白色粉末。
可选的,本发明中,所述活化剂为硫酸亚铁,氧化铝,活性炭,明矾中的一种或几种的混合物。
本发明中,通过对活化剂的进一步选择和优化,能够提高对过硫酸盐的活化能力。同时,本发明中所述活化剂在活化硫酸盐后,还能够沉淀水体中的浮游杂质,进而起到一定的水体净化的作用。
可选的,本发明中,所述过硫酸盐为过硫酸氢钾、过硫酸钾、过硫酸氢钠、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钙中的一种或几种的混合物;优选的,本发明中,所述过硫酸盐为过硫酸氢钾、过硫酸钾、过硫酸氢钠以及过硫酸钙中的一种或几种的混合物。
本发明中,通过对过硫酸盐的选择和调整,以具有高氧化性的过硫酸盐作为原料,进而进一步提高了所述组合物对有机污染物的分解能力,从而提高了所述组合物对水体修复的能力。
可选的,本发明中,所述絮凝剂为无机聚合物絮凝剂或有机高分子絮凝剂中的一种或两种的复合絮凝剂。
本发明中,通过使用无机聚合物或者有机高分子作为絮凝剂,能够高效的将水体中的浮游颗粒等杂质通过络合和/或吸附进行絮凝沉淀,从而提高所述组合物的对水体的净化修复能力。
可选的,本发明中,所述无机聚合物絮凝剂为,聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁以及聚合硫酸铁中的一种或几种的混合物。优选的,本发明中,所述无机聚合物絮凝剂为聚合氯化铝或聚合硫酸铝中的一种或两种的混合物。
可选的,本发明中,所述有机高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺、季铵化聚丙烯酰胺阳离子、两性聚丙烯酰胺共聚物中的一种或几种的混合物。优选的,本发明中,所述有机高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺。
可选的,本发明中,所述絮凝剂为聚合氯化铝或聚丙烯酰胺中的一种或两种的复合絮凝剂。
本发明中,通过使用具有高活性的絮凝剂,提高了所述组合物对水体中颗粒或离子等的吸附沉淀作用,进而提高了所述组合物的水体净化能力。
可选的,本发明中,述缓冲盐体系为碳酸钠/碳酸氢钠,磷酸氢二钠/磷酸二氢钠,氯化钠/柠檬酸钠中的一种或几种缓冲盐体系的混合体系。
本发明中,通过选择和调整所用缓冲盐体系,能够进一步调控水体处理过程中体系的pH环境,进而提高了组合物的水体修复净化能力。
进一步的,本发明还提供了一种水体修复的方法,所述方法中使用本申请所述水体修复组合物。
本发明方法中,通过使用本申请所述水体修复组合物,因而能够用于不同pH条件的水体的修复,并进一步能够有效的实现水体净化。同时,由于本申请所述组合物为易溶于水的白色/灰白色粉末,而这也使得本申请方法中可以直接将本申请所述组合物投入所要处理的水系中,因而其实施操作更为便捷。进一步的,由于本发明中絮凝剂的使用,从而使得可以将水体中的固体成分直接进行吸附沉淀,避免产生二次污染。
可选的,本发明所述中,所述水体为黑臭水体。
本发明方法中,由于使用本申请所述组合物,因而能够高效的净化并修复水体。因而可以用于污染严重且成分复杂黑臭水体中,中,并实现水体的有效净化与修复。
可选的,本发明中,所述水体修复组合物的浓度为10-1000ppm。
可选的,本发明中,所述水体修复组合物的浓度为50-500ppm。
本发明方法中,通过对水体修复剂用量的调整和优化,从而使得本申请所述方法既能够实现水体的有效净化修复,也不会由于用量过多而造成浪费。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)本发明中,所述水体修复组合物中包括硫酸盐、絮凝剂、缓冲盐体系以及活化剂等组分。由于组分中包含缓冲盐体系,因而本申请组合物可以用于不同pH水体中,并进一步使得所述组合物能够缓慢释放氧化因子,起到长效氧化净化作用。同时,由于本申请所述组合物为易溶于水的白色/灰白色粉末,因而其使用更加便捷。进一步的,本发明中通过对各组分比例的调整,也使得本发明所以提供的组合物中各组分间能够协调配合,从而进一步提高本发明所述组合物对水体的修复能力。
(2)本发明中,所述方法通过使用本申请所述易溶水体修复组合物,因而其处理操作更加简便,并能够对例如黑臭水体等污染严重且成分复杂的水体进行有效的净化与修复。同时,本发明方法水体净化过程中不会产生二次污染,对水体以及生物也无任何害处。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
按照重量分数:过硫酸氢钾60%,碳酸氢钠10%,碳酸钠10%,氧化铝10%,聚丙烯酰胺10%的比例,称取分别适量各组分原料,混合后,得到实施例1所述水体修复组合物,所述组合物为白色固体,且易溶于水。
将实施例1组合物均匀投入的污水中,其中,所述组合物的浓度为300ppm,污水处理前后污染物浓度以及色度等参数对比如下表1所示。
表1实施例1组合物处理前后水体污染物及色度数据对比
项目 | COD(ppm) | SS(ppm) | 氨氮ppm | 色度 |
使用前 | 300 | 50 | 30 | 60 |
使用后 | 70 | 5 | 5 | 10 |
实施例2
按照重量分数:过硫酸钠75%,碳酸氢钠5%,碳酸钠5%,硫酸亚铁5%,聚丙烯酰胺10%的比例,称取分别适量各组分原料,混合后,得到实施例2所述水体修复组合物,所述组合物为白色固体,且易溶于水。
将实施例2组合物均匀投入的污水中,其中,所述组合物的浓度为100ppm,污水处理前后污染物浓度以及色度等参数对比如下表2所示。
表2实施例2组合物处理前后水体污染物及色度数据对比
项目 | COD(ppm) | SS(ppm) | 氨氮ppm | 色度 |
使用前 | 147 | 30 | 50 | 40 |
使用后 | 50 | 5 | 5 | 10 |
实施例3
按照重量分数:过硫酸钙60%,碳酸氢钠5%,碳酸钠5%,硫酸亚铁15%,聚合氯化铝15%的比例,称取分别适量各组分原料,混合后,得到实施例3所述水体修复组合物,所述组合物为白色固体,且易溶于水。
将实施例3组合物均匀投入的污水中,其中,所述组合物的浓度为50ppm,污水处理前后污染物浓度以及色度等参数对比如下表3所示。
表3实施例3组合物处理前后水体污染物及色度数据对比
项目 | COD(ppm) | SS(ppm) | 氨氮ppm | 色度 |
使用前 | 85 | 50 | 30 | 40 |
使用后 | 40 | 5 | 9 | 10 |
实施例4
按照重量分数:过硫酸氢钾60%,磷酸氢二钠10%,磷酸二氢钠10%,明矾5%,聚丙烯酰胺15%的比例,称取分别适量各组分原料,混合后,得到实施例4所述水体修复组合物,所述组合物为白色固体,且易溶于水。
将实施例4组合物均匀投入的污水中,其中,所述组合物的浓度为100ppm,污水处理前后污染物浓度以及色度等参数对比如下表4所示。
表4实施例4组合物处理前后水体污染物及色度数据对比
项目 | COD(ppm) | SS(ppm) | 氨氮ppm | 色度 |
使用前 | 85 | 50 | 30 | 40 |
使用后 | 40 | 5 | 9 | 10 |
实施例5
按照重量分数:过硫酸钾60%,碳酸氢钠10%,碳酸钠10%,硫酸亚铁5%,聚丙烯酰胺15%的比例,称取分别适量各组分原料,混合后,得到实施例5所述水体修复组合物,所述组合物为白色固体,且易溶于水。
将实施例5组合物均匀投入的污水中,其中,所述组合物的浓度为150ppm,污水处理前后污染物浓度以及色度等参数对比如下表5所示。
表5实施例5组合物处理前后水体污染物及色度数据对比
项目 | COD(ppm) | SS(ppm) | 氨氮ppm | 色度 |
使用前 | 200 | 80 | 20 | 40 |
使用后 | 50 | 10 | 9 | 10 |
实施例6
按照重量分数:过硫酸氢钾60%,氯化钠10%,柠檬酸钠10%,活性炭10%,聚丙烯酰胺10%的比例,称取分别适量各组分原料,混合后,得到实施例6所述水体修复组合物,所述组合物为灰白色固体,且易溶于水。
将实施例6组合物均匀投入的污水中,其中,所述组合物的浓度为300ppm,污水处理前后污染物浓度以及色度等参数对比如下表6所示。
表6实施例6组合物处理前后水体污染物及色度数据对比
项目 | COD(ppm) | SS(ppm) | 氨氮ppm | 色度 |
使用前 | 500 | 80 | 15 | 60 |
使用后 | 150 | 10 | 3 | 10 |
本发明所述组合物,易溶于水且性质稳定,因而其使用十分便捷。同时,本发明所述组合物具有较强的水体净化处理能力,可有效去除河道中的COD、BOD5等污染物;同时,对河道或底泥中的亚硝酸盐、硫化氢、病毒、细菌、藻类等具有较强的去除能力。进一步的,由于所述组合物中进一步包含了絮凝剂,因而其降解净化过程也不产生任何二次污染及沉淀,无色无味,对水体生物安全无害。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明,然而应意识到,在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此,这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
Claims (5)
1.一种水体修复的方法,其特征在于,所述方法中使用水体修复组合物;
所述水体修复组合物按照质量百分数计,包括:过硫酸盐50%~75%、絮凝剂5%~10%、缓冲盐体系10%~20%以及活化剂10%~20%;
其中,所述水体为黑臭水体;
所述过硫酸盐为过硫酸氢钾;
所述活化剂为硫酸亚铁,氧化铝,活性炭,明矾中的一种或几种的混合物
缓冲盐体系为碳酸钠/碳酸氢钠,或者氯化钠/柠檬酸钠缓冲体系的混合体系。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述絮凝剂为无机聚合物絮凝剂或有机高分子絮凝剂中的一种或两种的复合絮凝剂。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述絮凝剂为聚合氯化铝或聚丙烯酰胺中的一种或两种的复合絮凝剂。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述组合物的浓度为30-1000ppm。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述组合物的浓度为50-500ppm。
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