CN112094011A - 底泥改良剂及其制备方法与应用 - Google Patents

底泥改良剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种底泥改良剂，涉及水质处理领域，所述底泥改良剂包括：55～70％的附着载体；27～32％的微生物菌剂；2～6％的过硫酸氢钾；以及0.5～8％的过碳酰胺。本发明还提供了一种底泥改良剂的制备方法和用途。采用本发明提供的底泥改良剂可以控制底泥的氮素含量并提高溶氧量。

Description

底泥改良剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及水质处理领域，特别涉及一种底泥改良剂及其制备方法与应用。
背景技术
河道的自净作用主要源于其稀释、吸附、微生物降解等作用，底泥作为河流生态系统的重要组成部分，其中底泥吸附和微生物降解是河道污染物迁移和转化的主要形式，底泥对河道自净功能起着不可替代的作用。但是当水体受到污染后，水中的部分污染物将通过沉淀或者被颗粒物吸附而蓄存在底泥中。因此，在一定环境条件下，底泥中的氮素含量较高以及溶氧量较低的话底泥中的污染物可能会被释放出来成为二次污染源。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种底泥改良剂及其制备方法与应用，旨在解决现有技术中底泥中氮素污染和溶解氧含量偏低的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出的一种底泥改良剂，所述底泥改良剂包括：
55～70％的附着载体；
27～32％的微生物菌剂；
2～6％的过硫酸氢钾；以及
0.5～8％的过碳酰胺。
可选的，所述底泥改良剂包括：
58～65.5％的附着载体；
30％的微生物菌剂；
4％的过硫酸氢钾；以及
0.5～8％的过碳酰胺。
可选的，所述底泥改良剂包括：
62％的附着载体；
30％的微生物菌剂；
4％的过硫酸氢钾；以及
4％的过碳酰胺。
可选的，所述附着载体包括活性炭和沸石粉，所述活性炭和沸石粉的重量比为1:1.5～3。
可选的，所述附着载体包括活性炭和沸石粉，所述活性炭和沸石粉的重量比为1:2。
可选的，所述微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、硝化细菌、乳酸菌、放线菌、粪链球菌和嗜菌蛭弧菌中的至少一种。
第二方面，本发明还提供了一种底泥改良剂的制备方法，所述底泥改良剂由附着载体、微生物菌剂、过硫酸氢钾以及过碳酰胺按照比例进均匀分散混合后制成颗粒，获得所述底泥改良剂。
可选的，所述附着载体由所述活性炭和沸石粉混合制成。
可选的，所述底泥改良剂的粒径为80～250目。
第三发明，本发明还提供了一种底泥改良剂的用途，将底泥改良剂返填到河道或湖泊中，用于改良和修复河道或湖泊底泥
本发明技术方案该底泥改良剂在传统的微生物菌剂、过氧根离子以及硫酸根的基础上还添加了过碳酰胺。过碳酰胺在氧化还原反应过程中起到增氧和提供电子受体的作用，使有机物在有氧条件下通过氨化、硝化与反硝化作用的循环实现N形态的转变。从而，不仅提高了受污染水体的溶氧量，还降低了底泥中的氮素污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明投加不同配比的底泥改良剂对底泥氧化还原电位影响的条形图；
图2为本发明投加不同配比的底泥改良剂对NO3 －－N影响的条形图；
图3为本发明投加不同配比的底泥改良剂对NH4+－N影响的条形图；
图4为本发明投加不同配比的底泥改良剂对NO2 －－N影响的条形图；
图5为本发明投加不同配比的底泥改良剂对TN影响的条形图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
河道的自净作用主要源于其稀释、吸附、微生物降解等作用，底泥作为河流生态系统的重要组成部分，其中底泥吸附和微生物降解是河道污染物迁移和转化的主要形式，底泥对河道自净功能起着不可替代的作用。但是当水体受到污染后，水中的部分污染物将通过沉淀或者被颗粒物吸附而蓄存在底泥中。在一定环境条件下,底泥中的污染物可能会被释放出来,成为二次污染源。
具体而言，底泥有机质在微生物的作用下分解成可溶性碎片或聚合物等中间体，这些中间体的进一步化学氧化需要消耗不同的电子受体，电子受体按自由能从大到小依次为O2＞NO3-＞铁锰化合物＞SO4 2－＞CO2。因此当底泥溶氧充足时，O2作为电子受体参与氧化还原反应，而一旦溶氧不足或被消耗完全时NO3-便会作为电子受体参与有机质氧化过程，并最终被还原成NO2-，造成底泥中的氮素污染以及溶氧量的降低。
为了控制底泥中的氮素污染且提高受污染水体的溶氧量，本申请提供了一种底泥改良剂，该底泥改良剂在传统的微生物菌剂、过氧根离子以及硫酸根的基础上还添加了过碳酰胺。过碳酰胺在氧化还原反应过程中起到增氧和提供电子受体的作用，使有机物在有氧条件下通过氨化、硝化与反硝化作用的循环实现N形态的转变。从而，不仅提高了受污染水体的溶氧量，还降低了底泥中的氮素污染。
本发明实施例中，一种底泥改良剂，所述底泥改良剂包括：55～70％的附着载体，27～32％的微生物菌剂，2～6％的过硫酸氢钾，以及0.5～8％的过碳酰胺。
本实施例中，附着载体作为微生物菌剂、过硫酸氢钾以及过碳酰胺的附着基质，所述附着载体可采用沸石粉与活性炭的混合物。沸石粉与活性炭都具有较好地吸附功能，例如，可为重量比为1:1.5～3的沸石粉与活性炭的混合物，其目的主要是提供微生物菌剂附着基质，同时增加底泥改良剂的颗粒比重，使得颗粒能够下沉到水底。微生物菌剂包括但不限于枯草芽孢杆菌、硝化细菌、乳酸菌、放线菌、粪链球菌和嗜菌蛭弧菌中的至少一种，微生物菌剂中的乳酸菌能抑制底泥中底层厌氧致病菌的爆发，硝化细菌能加快底层氮的转化，有效降低底泥和底层水中的氨氮和亚硝酸盐的富集，嗜菌蛭弧菌可减少城市湖泊弧菌发病；放线菌、粪链球菌对城市湖泊或者河道底部的污泥、残饵和动物粪便具有有效的消耗作用。
过碳酰胺在水体中的氧化还原反应过程中起到增氧和提供电子受体的作用，使有机物在有氧条件下通过氨化、硝化与反硝化作用的循环实现N形态的转变。从而，不仅提高了受污染水体的溶氧量，还降低了底泥中的氮素污染。
为了进一步提高底泥改良剂的改良效果，所述底泥改良剂包括：58～65.5％的附着载体、30％的微生物菌剂、4％的过硫酸氢钾、以及0.5～8％的过碳酰胺。
为了进一步提高底泥改良剂的改良效果，所述底泥改良剂包括：62％的附着载体、30％的微生物菌剂、4％的过硫酸氢钾、以及4％的过碳酰胺。本实施例提供的底泥改良剂提高底泥溶解氧含量，从而提高氧化还原电位的效果较好。
本发明还提供了一种底泥改良剂的制备方法，所述底泥改良剂由附着载体、微生物菌剂、过硫酸氢钾以及过碳酰胺按照比例进均匀分散混合后制成颗粒，获得所述底泥改良剂。其中，所述底泥改良剂的粒径为80～250目。
进一步的，所述附着载体由所述活性炭和沸石粉混合制成。
本发明还提供了一种底泥改良剂的用途，将所述的底泥改良剂返填到河道或湖泊中，用于改良和修复河道或湖泊底泥。从而控制该河道或者湖泊中底泥的氮素含量并提高水体的溶氧量，可以对黑臭水体的底泥中有机质、氮磷硫进行分解去除，通过与上覆水体的物质能量交换，实现对黑臭水体的生态修复的目的。
下面结合一些具体实施例进一步阐述本申请的发明构思，
实施例1
将活性炭和沸石粉按照1:1.5的比例混合制成附着载体，再将55％的附着载体，32％的微生物菌剂，5％的过硫酸氢钾，以及8％的过碳酰胺混合制备成80～250目的颗粒，获得底泥改良剂。
实施例2
将活性炭和沸石粉按照1:3的比例混合制成附着载体，再将70％的附着载体，27％的微生物菌剂，2％的过硫酸氢钾，以及1％的过碳酰胺混合制备成80～250目的颗粒，获得底泥改良剂。
实施例3
将活性炭和沸石粉按照1:2的比例混合制成附着载体，再将65.5％的附着载体、30％的微生物菌剂、4％的过硫酸氢钾、以及0.5的过碳酰胺混合制备成80～250目的颗粒，获得底泥改良剂B。
实施例4
将活性炭和沸石粉按照1:2的比例混合制成附着载体，再将65％的附着载体、30％的微生物菌剂、4％的过硫酸氢钾、以及1％的过碳酰胺混合制备成80～250目的颗粒，获得底泥改良剂C。
实施例5
将活性炭和沸石粉按照1:2的比例混合制成附着载体，再将64％的附着载体、30％的微生物菌剂、4％的过硫酸氢钾、以及2％的过碳酰胺混合制备成80～250目的颗粒，获得底泥改良剂D。
实施例6
将活性炭和沸石粉按照1:2的比例混合制成附着载体，再将62％的附着载体、30％的微生物菌剂、4％的过硫酸氢钾、以及4％的过碳酰胺混合制备成80～250目的颗粒，获得底泥改良剂E。
实施例7
将活性炭和沸石粉按照1:2的比例混合制成附着载体，再将58％的附着载体、30％的微生物菌剂、4％的过硫酸氢钾、以及8％的过碳酰胺混合制备成80～250目的颗粒，获得底泥改良剂F。
对照组
将活性炭和沸石粉按照1:2的比例混合制成附着载体，再将66％的附着载体、30％的微生物菌剂、4％的过硫酸氢钾混合制备成80～250目的颗粒，获得底泥改良剂A。
实施例8
将前述实施例以及对照组获得的底泥改良剂A、B、C、D、E、F分别投加至受污染的底泥里，0小时、24小时、48小时、96小时、7天以及7天后每间隔一周分别检测每组处理组中的N、P。
参阅图1，实验过程中各处理组内氧化还原电位结果。各组氧化还原电位均随养殖时间的推移呈现降低的趋势。从实验第7天开始，各组间开始出现显著差异，同一采样时间各组氧化还原电位呈先升高后基本稳定的趋势。实验结束后D组、E组和F组均与对照组间差异显著，但两两间差异不显著。
参阅图2至图5，图2为本发明投加不同配比的底泥改良剂对NO3 －－N影响的条形图；图3为本发明投加不同配比的底泥改良剂对NH4+－N影响的条形图；图4为本发明投加不同配比的底泥改良剂对NO2 －－N影响的条形图；图5为本发明投加不同配比的底泥改良剂对TN影响的条形图。
各处理的营养盐包括NO2 －－N、NH4+－N、NO3 －－N和TN含量时间变化。NO3 －－N浓度随着过碳酰胺添加量增加而增大，当E组即添加量为4％时达到最大值，F组出现小幅降低，但二者间差异不显著；NH4+－N、NO2 －－N、和TN浓度均随着过碳酰胺添加量增大呈现降低趋势，当D组即添加量为2％时达到最小值，而后保持不变或少许上升，当添加量2％、4％和8％时均与对照组间差异显著，但三者间无显著差异。
实验结果显示同一采样时间内，随着过碳酰胺添加量的增加，底泥NO3－含量呈升高趋势，而NH4+－N、NO2 －－N和TN含量均呈降低趋势，表明施用该底质改良剂可能会增加底泥中第一顺位电子受体O2的浓度，降低了NO3－的还原。各组氧化还原电位呈现先升高后基本稳定的趋势，E组氧化还原电位达到最大值，且与F组间无显著差异。实验结果表明，含有过碳酰胺的底质改良剂能不同程度提高底泥溶解氧含量，从而提高氧化还原电位，且添加量为4％时效果较好。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种底泥改良剂，其特征在于，所述底泥改良剂包括：
55～70％的附着载体；
27～32％的微生物菌剂；
2～6％的过硫酸氢钾；以及
0.5～8％的过碳酰胺。
2.根据权利要求1所述的底泥改良剂，其特征在于，所述底泥改良剂包括：
58～65.5％的附着载体；
30％的微生物菌剂；
4％的过硫酸氢钾；以及
0.5～8％的过碳酰胺。
3.根据权利要求2所述的底泥改良剂，其特征在于，所述底泥改良剂包括：
62％的附着载体；
30％的微生物菌剂；
4％的过硫酸氢钾；以及
4％的过碳酰胺。
4.根据权利要求1至3任一项所述的底泥改良剂，其特征在于，所述附着载体包括活性炭和沸石粉，所述活性炭和沸石粉的重量比为1:1.5～3。
5.根据权利要求4所述的底泥改良剂，其特征在于，所述附着载体包括活性炭和沸石粉，所述活性炭和沸石粉的重量比为1:2。
6.根据权利要求1所述的底泥改良剂，其特征在于，所述微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、硝化细菌、乳酸菌、放线菌、粪链球菌和嗜菌蛭弧菌中的至少一种。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的底泥改良剂的制备方法，其特征在于，所述底泥改良剂由附着载体、微生物菌剂、过硫酸氢钾以及过碳酰胺按照比例进均匀分散混合后制成颗粒，获得所述底泥改良剂。
8.根据权利要求7所述的底泥改良剂的制备方法，其特征在于，所述附着载体由所述活性炭和沸石粉混合制成。
9.根据权利要求7所述的底泥改良剂的制备方法，其特征在于，所述底泥改良剂的粒径为80～250目。
10.一种底泥改良剂的用途，其特征在于：将如权利要求1-6中任一项所述的底泥改良剂返填到河道或湖泊中，用于改良和修复河道或湖泊底泥。
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