CN112592013A - 黑臭河污泥底改剂及其制备、使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种黑臭河污泥底改剂及其制备、使用方法。所述黑臭河污泥底改剂由以下重量百分比的原料混合而成：沸石粉20％‑40％、CaO₂20％‑40％、CaSO₄或其水合物1％‑10％、Ca(NO₃)₂1％‑10％、KMnO₄1％‑10％、EDTA 1％‑10％、过氧化碳酸钠1％‑10％、PAC 10％‑30％、PAM 10％‑20％，合计100％。配方中的过氧化钙为水体提供氧气，改善水体缺氧环境；沸石粉联合聚合氯化铝、聚丙烯酰胺，将氨氮及总磷等富营养化物质吸附固定住，提高上覆水水质，彻底改变底泥环境，促进水体中微生物和水生动物繁殖生长，从而快速修复水体生态系统。本发明的新型黑臭河污泥底改剂原料来源广泛、价格低廉，利用其处理黑臭水体效果显著，具有良好的推广应用前景。

Description

黑臭河污泥底改剂及其制备、使用方法

技术领域

本发明涉及黑臭水体修复技术领域，具体涉及一种黑臭河污泥底改剂及其制备、使用方法。

背景技术

随着我国经济快速发展，城市规模迅速扩张，工业废水和生活污水排放量日益增大。这些污水如果直接排入城市水体，会导致有机和无机污染物浓度严重超标，出现季节性或终年黑臭水体现象。黑臭水体大面积出现不仅会造成河道、湖泊景观效果变差、生态环境问题日益凸显，而且水质下降导致污水处理成本增加，严重影响城市发展。因此，黑臭水体的治理迫在眉睫。

造成水体黑臭的原因主要分为内源污染和外源污染两个方面。河流的外源污染物质主要来自于生活污水、工业废水及农业化肥污染等，这些污染物中富含有机碳、有机氮和磷，排入水体后会导致水体中的微生物大量繁殖，迅速消耗掉水中的溶解氧。当氧气浓度低于阈值时，厌氧微生物大量繁殖，造成水体富营养化，进而使水体黑臭。河流的内源污染物质主要来自于水体底泥，其是组成河湖生态系统的重要环节。水体底泥是水体内各类植物生存的基质以及底栖动物生长的区域，同时还汇聚了水体内大量的污染物质，是河湖内污染物质的“库”和“源”。河流被污染后，污染物长期积累沉降富集至底泥中，由于底泥污染物与上覆水存在动态平衡的关系。当上覆水污染物浓度降低时，这个平衡就会被破坏，底泥会释放污染物进入到上覆水中形成新的平衡，所以底泥会对水体造成持续的影响。因此若要彻底解决水体黑臭现象，必须对黑臭水体底泥进行治理，这样才能从根本上解决问题。

目前常用的黑臭底泥处理技术主要包括异位处理技术和原位处理技术。异位处理技术即对受污染的河湖采取清淤疏浚等方式，将河湖内的底泥移除，削减水体的内源污染，而后再通过固化填埋以及生物、化学等措施对黑臭底泥进行进一步处理。原位处理技术即不改变黑臭底泥的当前位置，使其继续留存于河湖水体内，采用物理、化学以及生物等处理技术去除底泥中的污染物，并阻止底泥污染物释放到水体中，从而削弱其对水体的影响，避免引起水体二次污染。

就目前国内外研究现状而言，底泥异位修复技术由于工程量大、费用高、疏浚底泥难处理等问题而受到限制，底泥原位修复技术具有较好的前景，但是单一的原位修复剂通常难以实现高效的底泥治理。因此，亟需开发一种生态环保、高效价廉的新型黑臭河污泥底改剂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种能快速改善黑臭水体水质、加快黑臭底泥消解且成本低廉、制作方法简便的新型黑臭河污泥底改剂。该黑臭河污泥底改剂的组成包括沸石粉、CaO₂、CaSO₄或其水合物、Ca(NO₃)₂、KMnO₄、EDTA(乙二胺四乙酸)、过氧化碳酸钠(2Na₂CO₃·3H₂O₂)、PAC(聚合氯化铝)、PAM(聚丙烯酰胺)。

进一步的，所述黑臭河污泥底改剂按照重量百分数计的组成为：沸石粉20％-40％、CaO₂ 20％-40％、CaSO₄·0.5H₂O 1％-10％、Ca(NO₃)₂ 1％-10％、KMnO₄ 1％-10％、EDTA 1％-10％、2Na₂CO₃·3H₂O₂ 1％-10％、PAC 10％-30％、PAM 10％-20％，合计为100％。

更进一步的，所述黑臭河污泥底改剂按照重量百分数计的组成为：①沸石粉20％，CaO₂ 20％、CaSO₄·0.5H₂O 12％、Ca(NO₃)₂ 2％、KMnO₄ 2％、EDTA 2％、2Na₂CO₃·3H₂O₂ 2％、PAC 25％、PAM 15％；或者②沸石粉30％，CaO₂ 20％、CaSO₄·0.5H₂O 12％、Ca(NO₃)₂ 2％、KMnO₄ 2％、EDTA 2％、2Na₂CO₃·3H₂O₂ 2％、PAC 20％、PAM 10％；或者③沸石粉40％，CaO₂20％、CaSO₄·0.5H₂O 12％、Ca(NO₃)₂ 2％、KMnO₄ 2％、EDTA 2％、2Na₂CO₃·3H₂O₂ 2％、PAC10％、PAM 10％；或者④沸石粉20％，CaO₂ 30％、CaSO₄·0.5H₂O 12％、Ca(NO₃)₂ 2％、KMnO₄2％、EDTA 2％、2Na₂CO₃·3H₂O₂ 2％、PAC 15％、PAM 15％；或者⑤沸石粉20％，CaO₂ 40％、CaSO₄·0.5H₂O 12％、Ca(NO₃)₂ 2％、KMnO₄ 2％、EDTA 2％、2Na₂CO₃·3H₂O₂ 2％、PAC 10％、PAM 10％；或者⑥沸石粉30％，CaO₂ 30％、CaSO₄·0.5H₂O 12％、Ca(NO₃)₂ 2％、KMnO₄ 2％、EDTA 2％、2Na₂CO₃·3H₂O₂ 2％、PAC 10％、PAM 10％。

本发明的另一重目的在于提供一种上述黑臭河污泥底改剂的制备方法，该方法具体如下：首先按比例准备好所需原料，接着将各个原料混合均匀即可。

本发明的第三重目的在于提供一种上述黑臭河污泥底改剂的使用方法，该方法包括以下步骤：对于水浅、宽度小的黑臭河道或排渠，首先利用高压水枪冲击底泥使其扬起，接着将黑臭河污泥底改剂泼洒于河道或排渠中，记为方案a；或者对于水深、宽度大的黑臭河道或排渠，首先利用船载机械搅动底泥使其处于悬浮状态，接着将黑臭河污泥底改剂泼洒于河道或排渠中，记为方案b。

进一步的，河道或排渠的水深、宽度分别以1m、10m为分界点；对于水深＜1m或宽度＜10m的黑臭河道或排渠，采用方案a进行处理；对于1m≤水深≤3m或10m≤宽度≤20m的黑臭河道或排渠，采用方案b进行处理。

进一步的，方案a中黑臭河污泥底改剂的泼洒量控制在400-600g/m²，方案b中黑臭河污泥底改剂的泼洒量控制在750-1000g/m²。

进一步的，首次泼洒完成后间隔一段时间，用同样的方式再次搅动底泥并进行二次泼洒投加。

本发明的原理如下：通过投加过氧化钙为黒臭水体提供氧气，改善水体缺氧环境，促进好氧微生物的快速繁殖，进而氧化有机质；投加的沸石粉能够吸附水体中的氨氮及总磷，并联合投加的PAC和PAM，通过吸附、化合及捕集等多重作用，拦截上覆水中的溶解性磷，生成较为稳定的Al-P化合物，防止水中的溶解性磷再次扩散，絮状层能吸附水中的悬浮物质使水体变得澄清，对底泥向上覆水释放磷起到缓冲作用；投加的熟石膏及硝酸钙能联合过氧化钙对底泥进行矿化，同时抑制底泥中总磷的释放和H₂S的产生；投加的EDTA能够络合有机及无机毒素，并通过投加的高锰酸钾氧化有机及无机污染物，防止水体黑臭。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几个方面：(1)本发明采用过氧化钙增加水体中的溶解氧含量，进而改善水体环境。同时联合硝酸钙对底泥进行消解矿化，实现底泥的减量化，使底泥黑臭从根本上得到解决。通过沸石粉、聚合氯化铝及聚丙烯酰胺对上覆水的营养盐及重金属进行吸附，改善上覆水富营养化现象。(2)本发明所需原料价廉易得，制作及使用过程简单，成本低廉，材料成分稳定，可直接投加使用，不会对水体造成二次污染。(3)本发明可以同时改善上覆水水质及底泥黑臭现象，大大延长了材料的作用时间，克服了物理化学药剂作用时间短的缺点，能够长时间维持水质不恶化。

附图说明

图1为各实施例上覆水中溶解氧浓度变化情况图；

图2为各实施例上覆水中氧化还原电位变化情况图；

图3为各实施例上覆水中氨氮浓度变化情况图；

图4为各实施例上覆水中总磷浓度变化情况图。

具体实施方式

为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例和附图进行进一步说明。

一种新型黑臭河污泥底改剂，由以下按照重量百分比计的原料混合而成：沸石粉20％-40％、CaO₂ 20％-40％、CaSO₄·0.5H₂O 1％-10％、Ca(NO₃)₂ 1％-10％、KMnO₄ 1％-10％、EDTA 1％-10％、2Na₂CO₃·3H₂O₂ 1％-10％、PAC 10％-30％、PAM 10％-20％，合计为100％。

上述黑臭河污泥底改剂面对不同深度、宽度的黑臭河道或排渠用法不同，具体如下：a.对于水深＜1m或宽度＜10m的黑臭河道或排渠，首先在河道或排渠两侧用高压水枪冲击底泥使其扬起，同时将新型黑臭河污泥底改剂以400-600g/m²的用量泼洒于河道或排渠中；b.对于1m≤水深≤3m或10m≤宽度≤20m的黑臭河道或排渠，采用船载机械(自带动力系统)搅拌、翻滚作业方式搅动底泥使其处于悬浮状态，再将新型黑臭河污泥底改剂以750-1000g/m²的用量泼洒于河道，一周后再用同样的方式(搅拌、翻滚作业)和用量泼洒一次。

以东莞市某条水深0.3-2m、宽2-5m排渠内的黑臭水体为试验对象，以表1所述配方的黑臭河污泥底改剂为原料，并参照上述使用方法对该排渠的黑臭水体进行了治理研究，处理结束后水体基本达到非黑臭水体标准。

实验室按照各实施例设计进行试验，试验每隔3天取上层水样进行指标检测，试验天数为18天，各项检测指标结果如图1-4所示。

表1各实施例黑臭河污泥底改剂的配方表

从图1-2可以看出，与空白对照组相比，各实施例添加新型黑臭河污泥底改剂进行处理后，水体ORP(氧化还原电位)及DO(溶解氧含量)两项指标均有较大幅度的提升，表明水体环境已由厌氧转变为好氧，水体中的优势微生物由厌氧微生物转变为好氧微生物，处理结束后水体基本达到非黑臭水体标准。

从图3-4可以看出，与空白对照组相比，各实施例添加新型黑臭河污泥底改剂进行处理后，水体中的氨氮和总磷浓度均有较大幅度的降低，并达到稳定，水体基本达到消除黑臭。

实际治理时，在首次泼洒完成后间隔数天时间，可以用同样的方式再次搅动底泥并进行二次泼洒投加，进一步增强处理效果。

Claims (9)

1.一种黑臭河污泥底改剂，其特征在于：该黑臭河污泥底改剂的组成包括沸石粉、CaO₂、CaSO₄或其水合物、Ca(NO₃)₂、KMnO₄、乙二胺四乙酸、过氧化碳酸钠、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺。

2.如权利要求1所述的一种黑臭河污泥底改剂，其特征在于：所述黑臭河污泥底改剂按照重量百分数计的组成为：沸石粉20％-40％、CaO₂ 20％-40％、CaSO₄或其水合物1％-10％、Ca(NO₃)₂ 1％-10％、KMnO₄ 1％-10％、乙二胺四乙酸1％-10％、过氧化碳酸钠1％-10％、聚合氯化铝10％-30％、聚丙烯酰胺10％-20％，合计为100％。

3.如权利要求2所述的一种黑臭河污泥底改剂，其特征在于：所述黑臭河污泥底改剂按照重量百分数计的组成为：①沸石粉20％，CaO₂ 20％、CaSO₄或其水合物12％、Ca(NO₃)₂2％、KMnO₄ 2％、乙二胺四乙酸2％、过氧化碳酸钠2％、聚合氯化铝25％、聚丙烯酰胺15％；或者②沸石粉30％，CaO₂ 20％、CaSO₄或其水合物12％、Ca(NO₃)₂ 2％、KMnO₄ 2％、乙二胺四乙酸2％、过氧化碳酸钠2％、聚合氯化铝20％、聚丙烯酰胺10％；或者③沸石粉40％，CaO₂20％、CaSO₄或其水合物12％、Ca(NO₃)₂ 2％、KMnO₄ 2％、乙二胺四乙酸2％、过氧化碳酸钠2％、聚合氯化铝10％、聚丙烯酰胺10％；或者④沸石粉20％，CaO₂ 30％、CaSO₄或其水合物12％、Ca(NO₃)₂ 2％、KMnO₄ 2％、乙二胺四乙酸2％、过氧化碳酸钠2％、聚合氯化铝15％、聚丙烯酰胺15％；或者⑤沸石粉20％，CaO₂ 40％、CaSO₄或其水合物12％、Ca(NO₃)₂ 2％、KMnO₄2％、乙二胺四乙酸2％、过氧化碳酸钠2％、聚合氯化铝10％、聚丙烯酰胺10％；或者⑥沸石粉30％，CaO₂ 30％、CaSO₄或其水合物12％、Ca(NO₃)₂ 2％、KMnO₄ 2％、乙二胺四乙酸2％、过氧化碳酸钠2％、聚合氯化铝10％、聚丙烯酰胺10％。

4.如权利要求1所述的一种黑臭河污泥底改剂，其特征在于：原料中的硫酸钙组分具体为CaSO₄·0.5H₂O。

5.权利要求1所述黑臭河污泥底改剂的制备方法，其特征在于该方法具体如下：首先按比例准备好所需原料，接着将各个原料混合均匀即可。

6.权利要求1所述黑臭河污泥底改剂的使用方法，其特征在于该方法包括以下步骤：方案a对于水浅、宽度小的黑臭河道或排渠，首先利用高压水枪冲击底泥使其扬起，接着将黑臭河污泥底改剂泼洒于河道或排渠中；或者方案b对于水深、宽度大的黑臭河道或排渠，首先利用船载机械搅动底泥使其处于悬浮状态，接着将黑臭河污泥底改剂泼洒于河道或排渠中。

7.如权利要求6所述的使用方法，其特征在于：河道或排渠的水深、宽度分别以1m、10m为分界点；对于水深＜1m或宽度＜10m的黑臭河道或排渠，采用方案a进行处理；对于1m≤水深≤3m或10m≤宽度≤20m的黑臭河道或排渠，采用方案b进行处理。

8.如权利要求6所述的使用方法，其特征在于：方案a中黑臭河污泥底改剂的泼洒量控制在400-600g/m²，方案b中黑臭河污泥底改剂的泼洒量控制在750-1000g/m²。

9.如权利要求6所述的使用方法，其特征在于：首次泼洒完成后间隔一段时间，用同样的方式再次搅动底泥并进行二次泼洒投加。

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