CN109133380A - 一种生态水体修复剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生态水体修复剂，包括以下重量份数的原料：微藻20份～30份、酵母糖10份～20份、壳多糖5～10份、琼脂0.1份～0.3份、二氧化碳吸附剂2份～8份、活化剂1份～10份、活性炭1份～10份以及水40份～60份。上述生态水体修复剂对水体进行污染治理修复时，基于生物依靠太阳能为能源的生物链规律，固定二氧化碳，增加水体氧气量，消耗水体的氮、磷等营养物质后进入食物链，成为水体生物的饵料，并且不需要为预防水体生物病害投放抗生素和杀菌剂；此外，还能除去水产品中的硝酸盐、亚硝酸盐意思各种有害重金属，避免其进入食物链而影响水产品的品质，使水体系统原生态健康发展。

Description

一种生态水体修复剂及其制备方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种生态水体修复剂及其制备方法。
背景技术
由于人类的活动，将大量工业废水和生活污水以及农田径流中的植物营养物质排入湖泊、水库、河口、海湾等缓流水体，水生生物特别是藻类大量繁殖，使生物量的种群数量发生了变化，破坏了水体的生态平衡，即水体富营养化。水体富营养化对水体的水质造成影响，使水的透明度降低，阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用，还能造成溶解氧的过饱和状态，对水体动物造成危害，造成鱼类大量死亡，进一步影响人类的正常活动。针对水体富营养化问题，世界各国研究并采取相应措施对其进行预防、控制和修复，目前采取的措施主要有：
1、工程性措施
该措施包括挖掘底泥沉积物、进行水体深层曝气、注水冲稀以及在底泥表面敷设塑料等。挖掘底泥，可减少以致消除潜在性内部污染源；深层暴气，可定期或不定期采取人为湖底深层暴气而补充氧，使水与底泥界面之间不出现厌氧层，经常保持有氧状态，有利于抑制底泥磷释放。此外，在有条件的地方，用含磷和氮浓度低的水注入湖泊，可起到稀释营养物质浓度的作用。该类方法，一方面工程量巨大、运行成本高；另一方面对污染严重的河湖进行底泥疏浚，易导致底层的沉积物发生悬浮和扩散，促进了沉积物中的氮、磷营养盐及其所吸附的金属离子的释放，从而使水体环境面临受沉积物中释放的重金属离子及氮、磷营养盐二次污染的风险。
2、化学性措施
这是一类包括凝聚沉降和用化学药剂杀藻的方法，例如有许多种阳离子可以使磷有效地从溶液中沉淀出来，其中最有价值的价格比较便宜的铁、铝和钙，它们都能与磷酸盐生成不溶性沉淀物而沉降下来。在化学方法中，还有一种方法是用杀藻剂杀死藻类，适合于水华盈湖的水体。杀藻剂将藻杀死后，水藻腐烂分解仍旧会释放出磷，因此应该将被杀死的藻类及时捞出，或者再投加适当的化学药品，将藻类腐烂分解释放出的磷酸盐沉降。该方法虽然在短期内取得一定效果，但也存在着治理不彻底、成本高的问题，特别是会产生二次污染，引发新的生态问题。
3、生物性措施
该方法是利用水生生物吸收利用氮、磷元素进行代谢活动以去除水体中氮、磷营养物质。目前有些国家开始试验用大型水体植物污水处理系统净化富营养化的水体。大型水生植物包括凤眼莲、芦苇、狭叶香蒲、加拿大海罗地、多穗尾藻、丽藻、破铜钱等许多种类，可根据不同的气候条件和污染物的性质进行适宜的选载。水生植物净化水体的特点是以大型水生植物为主体，植物和根区微生物共生，产生协同效应，净化污水。经过植物直接吸收、微生物转化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷和悬浮颗粒，同时对重金属分钟也有降解效果。水生植物一般生长快，收割后经处理可作为燃料、饲料，或经发酵产生沼气。此类方法避免了二次污染问题，但受自然环境影响大，要求条件苛刻，同时相对于其他处理技术而言，更有周期长、见效慢的缺点。
发明内容
本发明针对传统的水体生物性修复方法周期长、见效慢的问题，提供一种生态水体修复剂及其制备方法。
本发明提供的一种生态水体修复剂，所述生态水体修复剂包括以下重量份数的原料：
微藻20份～30份、酵母糖10份～20份、壳多糖5～10份、琼脂0.1份～0.3份、二氧化碳吸附剂2份～8份、活化剂1份～10份、活性炭1份～10份以及水40份～60份。
在其中一个实施例中，所述生态水体修复剂包括以下重量份数的原料：
微藻23份、酵母糖12份、壳多糖6份、琼脂0.2份、二氧化碳吸附剂5份、活化剂5份、活性炭5份以及水50份。
在其中一个实施例中，所述生态水体修复剂还包括以下重量份数的原料：
络合剂1.0份～2.0份。
在其中一个实施例中，所述络合剂包括水质软化剂、酒石酸、庚糖酸盐、葡萄糖酸钠、海藻酸钠、乙二胺四甲叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、胺三甲叉磷酸盐中的任意一种或几种。
在其中一个实施例中，所述二氧化碳吸附剂包括碳酸盐、碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物中的任意一种或几种。
在其中一个实施例中，所述活化剂包括磷酸乙二胺和/或植物活性剂。
在其中一个实施例中，所述活性炭为颗粒活性炭。
在其中一个实施例中，所述生态水体修复剂的用量为每立方米水体1.0mL～5.0mL。
在其中一个实施例中，所述生态水体修复剂使用时，与适量水混合后喷洒于水面。
本发明还提供了一种上述生态水体修复剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
称取配方量的原料，混合搅拌均匀。
上述生态水体修复剂对水体进行污染治理修复时，基于生物依靠太阳能为能源的生物链规律，固定二氧化碳，增加水体氧气量，消耗水体的氮、磷等营养物质后进入食物链，成为水体生物的饵料，并且不需要为预防水体生物病害投放抗生素和杀菌剂；此外，还能除去水产品中的硝酸盐、亚硝酸盐意思各种有害重金属，避免其进入食物链而影响水产品的品质，使水体系统原生态健康发展；具有纯生态治理、投入成本低、使用方便的特点。
附图说明
图1本发明生态水体修复剂制备方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，但并不用于限定本发明。
本发明一实施例的生态水体修复剂，包括以下重量份数的原料：
微藻20份～30份、酵母糖10份～20份、壳多糖5～10份、琼脂0.1份～0.3份、二氧化碳吸附剂2份～8份、活化剂1份～10份、活性炭1份～10份以及水40份～60份。
上述生态水体修复剂对水体进行污染治理修复时，基于生物依靠太阳能为能源的生物链规律，固定二氧化碳，增加水体氧气量，消耗水体的氮、磷等营养物质后进入食物链，成为水体生物的饵料，并且不需要为预防水体生物病害投放抗生素和杀菌剂；还能除去水产品中的硝酸盐、亚硝酸盐意思各种有害重金属，避免其进入食物链而影响水产品的品质，使水体系统原生态健康发展；具有纯生态治理、投入成本低、使用方便的特点。
其中，微藻是在显微镜下才能辨别其形态的微小的藻类群体，微藻通常是指含有叶绿素a并能进行光合作用的微生物的总称，介于陆地微生物和植物细胞之间的一类单细胞生物，属于原生生物的一种。微藻在陆地、海洋分布广泛，营养丰富，光合利用度高，细胞代谢产生多糖、蛋白质、色素等。本发明的微藻包括蓝藻、绿藻、金藻以及红藻。传统地，利用微藻虽然能够进行水体净化，然而，由于微藻的吸附等作用，能够吸附或吸收水体中的重金属，而当水体生物食用这些微藻后，容易使水体生物富集重金属，从而导致水产品重金属超标，影响产品品质。而在本发明中，通过加入一定量的活性炭、壳多糖以及琼脂，壳多糖意思琼脂能够快速络合水体中的重金属并被活性炭吸附固定，从而避免微藻对重金属的吸附、吸收及利用，避免了重金属在水产品中的富集，吸附固定有重金属的活性炭沉积在水体底部，实现重金属的固定，以便于进一步地对重金属进行固结，避免重金属在生态系统进行循环。在国内国际市场上的微藻，大部分是由水体生物小球藻里和陆地植物麻风树类植物中，利用复合酶发酵提取的。在本发明的实施例中，微藻采购于开封仁农键微藻加工厂生产的半成品微藻。
进一步地，生态水体修复剂中含有一定量的酵母糖、壳多糖、琼脂和水，能够形成凝胶体系，从而使微藻在凝胶体系中悬浮生存，延长了生态水体修复剂的保存时间。本发明中，酵母糖采用开封仁农键微藻加工厂生产的半成品淀粉。
作为一种可选实施方式，生态水体修复剂包括以下重量份数的原料：
微藻23份、酵母糖12份、壳多糖6份、琼脂0.2份、二氧化碳吸附剂5份、活化剂5份、活性炭5份以及水50份。
作为一种可选实施方式，生态水体修复剂还包括以下重量份数的原料：络合剂1份～2份。通过加入1份～2份的络合剂，一方面能够辅助活性碳进行络合吸附，另一方面，能够改善水质，便于微藻以及水生植物易于捕获利用二氧化碳。可选地，络合剂包括水质软化剂、酒石酸、庚糖酸盐、葡萄糖酸钠、海藻酸钠、乙二胺四甲叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、胺三甲叉磷酸盐中的任意一种或几种。优选地，络合剂包括水质软化剂以及海藻酸钠。本发明实施例中选用的络合剂能够被生物降解，不会产生二次污染问题。并且海藻酸钠提取于海藻，与微藻需求的营养相似，能够促进微藻的生产，从而提高微藻净化水体的能力。在本发明实施例中，络合剂采用上海科兴商贸有限公司的水质软化剂作。
作为一种可选实施方式，二氧化碳吸附剂包括碳酸盐、碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物中的任意一种或几种。优选地，二氧化碳吸附剂为碳酸钠或氢氧化钙。二氧化钙吸附剂通过络合剂附着在微藻上，能够富集二氧化碳，提高微藻表面的二氧化碳浓度供微藻吸收，促进微藻生长以加快净化水体的速率。本发明中，二氧化碳吸附剂来自上海纳辉干燥试剂厂。
作为一种可选实施方式，活化剂包括磷酸乙二胺和/或植物活性剂。磷酸乙二胺或直接采购的植物活化剂能强化微藻内氧的活性，提高吸附捕获二氧化碳的能力，促进微藻对二氧化碳的同化能力，进而提升微藻同化处理水体中氮、磷的能力。可选地，本发明采用的DV-植物活化剂选自江西萍乡市德威新材料有限公司生产的。
作为一种可选实施方式，活性炭为颗粒活性炭。颗粒活性炭是常用的活性炭，可选地，活性炭的粒径为20目以内的颗粒活性炭，该活性炭用于生态水体修复剂中，既能够很好地吸附重金属等有害物质，又能够沉降于水底，便于后期处理固化。
可选地，生态水体修复剂的用量为每立方米水体1.0mL～5.0mL。
进一步可选地，生态水体修复剂使用时，与适量水混合后喷洒于水面。生态水体修复剂的微藻在水面漂浮时，更有利于利用光能进行二氧化碳的转化，有利于其成长。
请参阅图1所示，本发明提供的一实施例的生态水体修复剂的制备方法，包括以下步骤：
称取配方量的原料，混合搅拌均匀。
可选地，还包括检验步骤、灌装封口步骤、灯检步骤。
进一步可选地，称取配方量的原料，加入搅拌机中常温条件下搅拌均匀。搅拌机设有密封盖，搅拌过程中处于密闭状态。用泵将搅拌均匀的产品泵入产品桶中，对产品桶加盖包装后，进行灯检，灯检后储存于阴凉处。
实施例1
称取微藻23kg、酵母糖12kg、壳多糖6kg、琼脂0.2kg、二氧化碳吸附剂5kg、活化剂5kg、活性炭5kg、络合剂1.5kg、水50kg，加入搅拌机中混合搅拌均匀，制得呈凝胶状的生态水体修复剂，检验合格后进行灌装封口，灯检、打码后储存于阴凉处。使用时加入适量的水制备成溶液，按照每立方米水体使用3mL生态水体修复剂的比例喷洒于水面上。
实施例2
实施例2与实施例1的不同之处在于称取的生态水体修复剂原料为：微藻20kg、酵母糖10kg、壳多糖5kg、琼脂0.1kg、二氧化碳吸附剂2kg、活化剂1kg、活性炭1kg、络合剂1.0kg、水40kg。
实施例3
实施例3与实施例1的不同之处在于称取的生态水体修复剂原料为：微藻30kg、酵母糖20kg、壳多糖10kg、琼脂0.3kg、二氧化碳吸附剂8kg、活化剂10kg、活性炭10kg、络合剂2.0kg、水60kg。
实施例4
实施例4与实施例1的不同之处在于称取的生态水体修复剂原料为：微藻20kg、酵母糖20kg、壳多糖10kg、琼脂0.3kg、二氧化碳吸附剂8kg、活化剂10kg、活性炭10kg、络合剂2.0kg、水60kg。
实施例5
实施例5与实施例1的不同之处在于称取的生态水体修复剂原料为：微藻30kg、酵母糖10kg、壳多糖5kg、琼脂0.1kg、二氧化碳吸附剂2kg、活化剂1kg、活性炭1kg、络合剂1.0kg、水40kg。
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于称取的生态水体修复剂原料为：微藻23kg、酵母糖12kg、二氧化碳吸附剂5kg、活化剂5kg、络合剂1.5kg、水50kg。
对比例2
对比例1与实施例1的不同之处在于称取的生态水体修复剂原料为：微藻23kg、酵母糖12kg、二氧化碳吸附剂5kg、活化剂5kg、活性炭5kg、络合剂1.5kg、水50kg。
取河南省固始县秀水公园被污染水域水样，均分为7份，按照GB3838-2002方法检测实施例1至5以及对比例1至2制备的生态水体修复剂使用前后水体的pH、化学需氧量、总氮以及总磷，检测结果如表1至表7所示。
表1实施例1生态水体修复剂使用效果单位：mg/L
检测项目 使用前 使用3天后 使用7天后 使用10天后
pH 7.34 7.33 7.12 7.02
化学需氧量(COD) 31.8 26.3 19.7 13.4
总氮(以NH3-N计) 1.43 1.26 1.02 0.80
总磷(以P计) 0.21 0.13 0.08 0.03
表2实施例2生态水体修复剂使用效果单位：mg/L
检测项目 使用前 使用3天后 使用7天后 使用10天后
pH 7.34 7.33 7.18 7.14
化学需氧量(COD) 31.8 27.5 20.4 14.8
总氮(以NH3-N计) 1.43 1.35 1.26 0.99
总磷(以P计) 0.21 0.18 0.13 0.08
表3实施例3生态水体修复剂使用效果单位：mg/L
检测项目 使用前 使用3天后 使用7天后 使用10天后
pH 7.34 7.33 7.11 7.01
化学需氧量(COD) 31.8 25.8 18.8 12.7
总氮(以NH3-N计) 1.43 1.24 0.95 0.73
总磷(以P计) 0.21 0.11 0.07 0.02
表4实施例4生态水体修复剂使用效果单位：mg/L
检测项目 使用前 使用3天后 使用7天后 使用10天后
pH 7.34 7.32 7.14 7.03
化学需氧量(COD) 31.8 26.2 19.7 13.4
总氮(以NH3-N计) 1.43 1.27 1.01 0.78
总磷(以P计) 0.21 0.13 0.09 0.05
表5实施例5生态水体修复剂使用效果单位：mg/L
检测项目 使用前 使用3天后 使用7天后 使用10天后
pH 7.34 7.33 7.12 7.04
化学需氧量(COD) 31.8 25.9 19.6 13.0
总氮(以NH3-N计) 1.43 1.24 1.02 0.79
总磷(以P计) 0.21 0.12 0.09 0.03
表6对比例1生态水体修复剂使用效果单位：mg/L
检测项目 使用前 使用3天后 使用7天后 使用10天后
pH 7.34 7.32 7.16 7.07
化学需氧量(COD) 31.8 29.6 27.5 25.3
总氮(以NH3-N计) 1.43 1.41 1.37 1.26
总磷(以P计) 0.21 0.19 0.15 0.13
表7对比例2生态水体修复剂使用效果单位：mg/L
检测项目 使用前 使用3天后 使用7天后 使用10天后
pH 7.34 7.33 7.22 7.18
化学需氧量(COD) 31.8 26.0 19.3 13.1
总氮(以NH3-N计) 1.43 1.26 1.03 0.78
总磷(以P计) 0.21 0.18 0.16 0.17
从表1至表5可以看出，使用本发明实施例1至5制备的生态水体修复剂10天后，修复后水体能够达到GB3838-2002的Ⅲ级水标准。从表6和表7可以看出，对比例1和2由于不含有壳多糖等成分，其修复水体效果较差，修复后10天后其水体未能够达到GB3838-2002的Ⅲ级水标准。
进一步分别以实施例1至5以及对比例1和2的生态水体修复剂处理污水10天～100天的微藻喂养相同大小的草鱼，喂养周期为1年，检测草鱼体内的重金属含量，结果如表8所示。
表8草鱼体内重金属富集量检测结果
重金属含量 镉(Cd) 铅(Pb) 总汞(Hg)
实施例1 未检出 未检出 未检出
实施例2 未检出 未检出 未检出
实施例3 未检出 未检出 未检出
实施例4 未检出 未检出 未检出
实施例5 未检出 未检出 未检出
对比例1 0.16mg/kg 0.59mg/kg 0.35mg/kg
对比例2 0.21mg/kg 0.65mg/kg 0.42mg/kg
从表8的检测结果可以看出，本发明实施例1至5制备的生态水体修复剂处理后产生的微藻无贵金属富集，用于喂养草鱼不会产生水产重金属富集。对比例1和2制备的生态水体修复剂修复后产生的微藻吸附有大量的重金属，用于喂养草鱼会使其体内重金属富集，导致水产品质下降。
经河南省固始县人民政府同意，在固始县环保局、公共事业局等部门的组织下，利用本发明的生态水体修复剂对秀水公园大面积水体进行修复治理。秀水公园水面12万平方米，深度约2米，总容积24万立方米，在治理前，水体污浊，经常死鱼，气味腥臭。将本发明实施例1的生态水体修复剂与水按1:25的比例混合，制备2吨生态水体修复剂溶液均匀喷洒，十天后水体逐渐变清，腥臭味逐渐消除，死鱼现象逐渐消失，水体修复效果显著，修复10天后水体质量如表9所示。
表9秀水公园使用生态水体修复剂10天后的水体质量
持续观测秀水公园的水体质量，使用本发明生态水体修复剂后40天后的水体质量如表10所示。
表10秀水公园使用生态水体修复剂10天后的水体质量
从表9和表10的检测结果可以看出，本发明的生态水体修复剂能够使水体保持在稳定的水质范围。一般地，使用本发明的生态水体修复剂两周左右起效，成本每立方米约50元，若针对水体矿物治理则修复成本每立方米约150元。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种生态水体修复剂，其特征在于，所述生态水体修复剂包括以下重量份数的原料：
微藻20份～30份、酵母糖10份～20份、壳多糖5～10份、琼脂0.1份～0.3份、二氧化碳吸附剂2份～8份、活化剂1份～10份、活性炭1份～10份以及水40份～60份。
2.根据权利要求1所述的生态水体修复剂，其特征在于，所述生态水体修复剂包括以下重量份数的原料：
微藻23份、酵母糖12份、壳多糖6份、琼脂0.2份、二氧化碳吸附剂5份、活化剂5份、活性炭5份以及水50份。
3.根据权利要求1所述的生态水体修复剂，其特征在于，所述生态水体修复剂还包括以下重量份数的原料：
络合剂1.0份～2.0份。
4.根据权利要求3所述的生态水体修复剂，其特征在于，所述络合剂包括水质软化剂、酒石酸、庚糖酸盐、葡萄糖酸钠、海藻酸钠、乙二胺四甲叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、胺三甲叉磷酸盐中的任意一种或几种。
5.根据权利要求1所述的生态水体修复剂，其特征在于，所述二氧化碳吸附剂包括碳酸盐、碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物中的任意一种或几种。
6.根据权利要求1所述的生态水体修复剂，其特征在于，所述活化剂包括磷酸乙二胺和/或植物活性剂。
7.根据权利要求1至6所述的生态水体修复剂，其特征在于，所述活性炭为颗粒活性炭。
8.根据权利要求7所述的生态水体修复剂，其特征在于，所述生态水体修复剂的用量为每立方米水体1.0mL～5.0mL。
9.根据权利要求7所述的生态水体修复剂，其特征在于，所述生态水体修复剂使用时，与适量水混合后喷洒于水面。
10.一种如权利要求1至9任意一项所述的生态水体修复剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
称取配方量的原料，混合搅拌均匀。
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