CN117105375A - 一种黑臭水体的治理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种黑臭水体的治理方法，包括：对污染源进行截留控制；向黑臭水体投放絮凝剂，所述絮凝剂的投放量为10‑50mg/L；向黑臭水体投放释氧剂，所述释氧剂的投放量为1‑10mg/L；种植能够吸收污染物和维持水质的水生植物；定期进行清水补给和垃圾清理，本发明采用污染源截留控制、絮凝沉降、投放释氧剂、种植水生植物、定期管理相结合的方式，能够快速有效的降低黑臭水体内的有机污染物含量，降低浊度。

Description

一种黑臭水体的治理方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种黑臭水体的治理方法。

背景技术

水体黑臭主要是水体缺氧造成的，同时也与水体富营养化和底泥沉积有关，是有机污染的一种极端现象。大量有机污染物进入水体，在好氧微生物的生化作用下，消耗了水体中大量的氧气，使水体转化成缺氧状态，致使厌氧细菌大量繁殖，导致有机物腐败、分解、发酵，转化为氨氮、腐殖质、硫化氢、甲烷和硫醇等发臭物质，严重影响人们的健康和生活，随着人们对于环保的重视，如何在短期内消除黑臭，提高黑臭水体的治理效果成为研究的重点。

发明内容

发明目的：针对上述技术问题，本发明提出了一种黑臭水体的治理方法。

所采用的技术方案如下：

一种黑臭水体的治理方法，包括以下步骤：

对污染源进行截留控制；

向黑臭水体投放絮凝剂，所述絮凝剂的投放量为10-50mg/L；

向黑臭水体投放释氧剂，所述释氧剂的投放量为1-10mg/L；

种植能够吸收污染物和维持水质的水生植物如芦苇、荷花、浮萍、水葱或蒲草；

定期进行清水补给和垃圾清理。

其中，芦苇：禾本科芦苇属，播种或分株繁殖。其净化水质的效果较好，如将芦苇布置于自然式水岸边，别有一番野趣；

荷花：睡莲科睡莲属，多年生挺水植物，分株或播种繁殖。荷花花叶清秀、花香四溢，是良好的美化水面、点缀亭榭或盆栽观赏的植物材料；

浮萍，又称青萍：浮萍能大量吸收、积累水中的重金属元素，还能有效吸收、积累、分解废水中的营养盐类和多种有机污染物；

水葱：莎草科草属，多年生宿根挺水草本茎杆高大通直，青翠碧绿。其变种花叶水葱，在茎杆上有黄色环斑，具有一定观赏价值。水葱多于初春分株繁殖，栽种初期宜浅水。水葱茎杆挺拔翠绿，常用于水面绿化或作岸边点缀；

蒲草：香蒲科香蒲属，多年生沼生草本，分株繁殖。其蒲棒可做切花或干花。

进一步地，所述絮凝剂由聚合硅酸铝铁、二甲基二烯丙基氯化铵、衣康酸共聚得到。

进一步地，所述絮凝剂的制备方法如下：

将聚合硅酸铝铁、二甲基二烯丙基氯化铵、衣康酸加入水中并混合均匀，通入氮气除氧后，再加入乙二胺四乙酸四钠溶液和自由基引发剂，60-80℃密封反应5-10h，恢复室温，加入丙酮，将析出的固体过滤，洗涤、干燥、研磨成粉末即可。

进一步地，所述聚合硅酸铝铁、二甲基二烯丙基氯化铵、衣康酸的重量比为1：0.2-0.4：0.01-0.1。

进一步地，以重量份数计，所述释氧剂由以下原料制成：

释氧源4-8份、氨基化活性炭6-10份、环氧化聚乙烯醇4-10份、淀粉10-20份、甘油3-6份、乙二醛0.5-2份、水适量。

进一步地，所述释氧源为过碳酸钠、过硫酸氢钾、过氧化钙、过碳酰胺中的任意一种或多种组合。

进一步地，所述氨基化活性炭的制备方法如下：

将酚醛树脂与氢氧化钾混合研磨后在氮气气氛下升温至800-900℃恒温炭化1-3h，将炭化产物用稀盐酸浸泡后，再洗涤至中性后干燥，再用过热水蒸气活化1-3h即可

进一步地，所述过热水蒸气的温度为200-250℃。

进一步地，所述环氧化聚乙烯醇的制备方法如下：

将聚乙烯醇溶于水后，再加入氢氧化钠和环氧氯丙烷，40-50℃恒温搅拌反应5-10h，然后将反应液加入乙醇中，将析出的固体滤出，洗涤至中性后干燥即可。

进一步地，所述释氧剂的制备方法如下：

将淀粉加入水中加热糊化后再加入环氧化聚乙烯醇、甘油和乙二醛，50-60℃搅拌反应30-60min后再将释氧源、氨基化活性炭加入，充分搅拌均匀后压片成型并干燥即可。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种黑臭水体的治理方法，絮凝剂由聚合硅酸铝铁、二甲基二烯丙基氯化铵、衣康酸共聚得到，创造性的通过原位聚合法，将无机高分子絮凝剂聚合硅酸铝铁与阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵、阴离子单体衣康酸单体相结合，通过无机-有机杂化的方式所制备的絮凝剂兼有阴、阳离子基团，呈现出立体空间网状结构，有大量的孔洞和空隙，具有更大的比表面积、更好的电性中和、架桥联接和网捕卷扫的能力，能大幅度提升黑臭水体的净化效率；

以环氧化聚乙烯醇、淀粉、甘油作为包埋材料，以氨基化活性炭作为吸附稳定剂，乙二醛作为交联剂包埋释氧源，通过对聚乙烯醇和活性炭引入活性基团，使得释氧源表面的交联网状结构密度提升，减少了释氧源与水的接触面积，减慢了氧气释放速率，有效的延长了释氧周期，同时，氨基化活性炭有利于水分子向释氧剂内部传输以及氧气从固液界面向水相的传质与扩散，经过测试，所制备的释氧剂具有良好的释氧性能，可以有效提高释氧时间，促进水体中有机污染物的持续降解；

本发明采用污染源截留控制、絮凝沉降、投放释氧剂、种植水生植物、定期管理相结合的方式，能够快速有效的降低黑臭水体内的有机污染物含量，降低浊度，改善了生态环境。

附图说明

图1为实施例1中水体治理前后水质的对比。

具体实施方式

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。本发明未提及的技术均参照现有技术，除非特别指出，以下实施例和对比例为平行试验，采用同样的处理步骤和参数。

实施例1

本实施例提供了一种絮凝剂的制备方法：

将100g聚合硅酸铝铁、30g二甲基二烯丙基氯化铵、5g衣康酸加入500ml水中并搅拌使混合均匀，通入氮气除氧30min后，再加入20ml质量分数为0.005%乙二胺四乙酸四钠溶液和0.75g过硫酸铵，置于80℃水浴锅中密封反应10h后恢复室温，向反应液中滴加入5L丙酮，搅拌10h后将析出的固体过滤，用丙酮洗涤3次后置于烘箱中60℃真空干燥10h，再研磨成粉末即可。

以初始浊度为66NTU的硅藻土和高岭土悬浊液为模拟水样，取水样200mL，加入所制备的絮凝剂，投放量为10mg/L，搅拌10min后静置5min，取液面下约1cm处液体，利用浊度仪测量浊度，计算得到浊度去除率为96.6%。

本实施例还提供了一种释氧剂的制备方法：

将200g聚乙烯醇（聚合度2000）溶于1800ml水后，再加入2.3g氢氧化钠和4.6ml环氧氯丙烷，50℃恒温搅拌反应8h，然后将反应液加入10L乙醇中，搅拌10h后将析出的固体滤出，用乙醇和水反复洗涤至中性后置于烘箱中60℃真空干燥10h得到环氧化聚乙烯醇，将500g酚醛树脂与1000g氢氧化钾混合研磨后在氮气气氛下以5℃/min的速度升温至850℃恒温炭化2h，将炭化产物用0.01M稀盐酸浸泡60min以除去无机盐，再用水洗涤至中性后置于烘箱中60℃真空干燥10h，最后用温度为220℃的过热水蒸气活化3h即可得到氨基化活性炭，将200g淀粉加入水中加热至85±5℃搅拌糊化30min后再加入60g环氧化聚乙烯醇、40g甘油和10g乙二醛，55℃搅拌反应60min后再将60g过氧化钙、100g氨基化活性炭加入，充分搅拌均匀后于10MPa下压制20s使成型并置于烘箱中60℃真空干燥10h即可。

具体应用：河道处理段位于湖南长沙市某地，河长3.63km，河宽25-27m，水深0.38-1.2m，底床污泥厚度0.87-2.52m，水处理前水体发黑、发臭味、透明度为0，溶解氧为0，水质属于劣V类，河道受纳尚未处理的生活污水和工业废水3-4万t/d，下雨天接纳雨污水，对河道污染源进行截留控制，先投放本实施例所制备的絮凝剂，絮凝剂的投放量为50mg/L，48h后再投放本实施例所制备的释氧剂，释氧剂的投放量为10mg/L，10d后观察处理后的水体不黑、不臭、清澈透底，水质各项指标达到Ⅳ类标准，底床污泥被微生物大量分解，种植水生植物、进行清水补给和垃圾清理可以有效吸收污染物并维持水质，但受限于时间，本实施例并未种植水生植物、进行清水补给和垃圾清理，但是其效果可以预期，并且絮凝剂和释氧剂的应用效果已经得到印证。

实施例2

与实施例1基本相同，区别在于，释氧剂的制备方法如下：

将200g聚乙烯醇（聚合度2000）溶于1800ml水后，再加入2.3g氢氧化钠和4.6ml环氧氯丙烷，50℃恒温搅拌反应10h，然后将反应液加入10L乙醇中，搅拌10h后将析出的固体滤出，用乙醇和水反复洗涤至中性后置于烘箱中60℃真空干燥10h得到环氧化聚乙烯醇，将500g酚醛树脂与1000g氢氧化钾混合研磨后在氮气气氛下以5℃/min的速度升温至900℃恒温炭化3h，将炭化产物用0.01M稀盐酸浸泡60min以除去无机盐，再用水洗涤至中性后置于烘箱中60℃真空干燥10h，最后用温度为250℃的过热水蒸气活化3h即可得到氨基化活性炭，将200g淀粉加入水中加热至85±5℃搅拌糊化30min后再加入100g环氧化聚乙烯醇、60g甘油和20g乙二醛，60℃搅拌反应60min后再将80g过氧化钙、100g氨基化活性炭加入，充分搅拌均匀后于10MPa下压制20s使成型并置于烘箱中60℃真空干燥10h即可。

实施例3

与实施例1基本相同，区别在于，释氧剂的制备方法如下：

将200g聚乙烯醇（聚合度2000）溶于1800ml水后，再加入2.3g氢氧化钠和4.6ml环氧氯丙烷，40℃恒温搅拌反应5h，然后将反应液加入10L乙醇中，搅拌10h后将析出的固体滤出，用乙醇和水反复洗涤至中性后置于烘箱中60℃真空干燥10h得到环氧化聚乙烯醇，将500g酚醛树脂与1000g氢氧化钾混合研磨后在氮气气氛下以5℃/min的速度升温至800℃恒温炭化1h，将炭化产物用0.01M稀盐酸浸泡60min以除去无机盐，再用水洗涤至中性后置于烘箱中60℃真空干燥10h，最后用温度为200℃的过热水蒸气活化1h即可得到氨基化活性炭，将100g淀粉加入水中加热至85±5℃搅拌糊化30min后再加入40g环氧化聚乙烯醇、30g甘油和5g乙二醛，50℃搅拌反应30min后再将40g过氧化钙、60g氨基化活性炭加入，充分搅拌均匀后于10MPa下压制20s使成型并置于烘箱中60℃真空干燥10h即可。

对比例1：与实施例1基本相同，区别在于，聚乙烯醇不经过环氧化改性。

对比例2：与实施例1基本相同，区别在于，用市售活性炭代替氨基化活性炭。

性能测试：

①取六个直径为10cm、高为15cm圆柱形容器，分别取1.1L经煮沸杀菌的蒸馏水于容器内，并容器中投加0.06g无水亚硫酸钠及0.015g氯化钴，以80r/min的速度进行密封磁力搅拌，以消耗容器内溶解氧，待水体DO浓度降低至ρ₀且基本维持不变，分别向上述容器中加入实施例1-3及对比例1-2中所制备的释氧剂（有效过氧化钙质量均为7.8mg），对照组加入7.8mg过氧化钙，开始计时t₀，再从进药口处插入测溶解氧探头探头，持续监测容器内DO浓度的变化，待反应器内DO浓度增加至ρ₁且基本维持不变时计时停止t₁，表明释氧剂在水中已完全释氧，实际释氧量为m=(ρ₁-ρ₀)×V，释氧时间为t₁-t₀，平行实验做3组，结果如下表1所示：

表1：

；

由上表1可知，本发明所制备的释氧剂具有良好的释氧性能，可以有效提高释氧时间。

②将实施例1-3中所制备的释氧剂放入含有1L黑臭水（COD=205mg/L、浊度=315、氨氮=64mg/L、总磷=47mg/L）的模拟河道底部，投放量为5mg/L，连续运行10天后，检测各项指标，计算去除率，结果如下表2所示；

表2：

；

由上表2可知，本发明所制备的释氧剂可改善黑臭水体的理化指标，净化水质。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种黑臭水体的治理方法，其特征在于，包括以下步骤：

对污染源进行截留控制；

向黑臭水体投放絮凝剂，所述絮凝剂的投放量为10-50mg/L；

向黑臭水体投放释氧剂，所述释氧剂的投放量为1-10mg/L；

种植能够吸收污染物和维持水质的水生植物；

定期进行清水补给和垃圾清理；

所述絮凝剂由聚合硅酸铝铁、二甲基二烯丙基氯化铵、衣康酸共聚得到；

所述释氧剂由以下原料制成：

释氧源4-8份、氨基化活性炭6-10份、环氧化聚乙烯醇4-10份、淀粉10-20份、甘油3-6份、乙二醛0.5-2份、水适量。

2.如权利要求1所述的黑臭水体的治理方法，其特征在于，所述絮凝剂的制备方法如下：

将聚合硅酸铝铁、二甲基二烯丙基氯化铵、衣康酸加入水中并混合均匀，通入氮气除氧后，再加入乙二胺四乙酸四钠溶液和自由基引发剂，60-80℃密封反应5-10h，恢复室温，加入丙酮，将析出的固体过滤，洗涤、干燥、研磨成粉末即可。

3.如权利要求2所述的黑臭水体的治理方法，其特征在于，所述聚合硅酸铝铁、二甲基二烯丙基氯化铵、衣康酸的重量比为1：0.2-0.4：0.01-0.1。

4.如权利要求1所述的黑臭水体的治理方法，其特征在于，所述释氧源为过碳酸钠、过硫酸氢钾、过氧化钙、过碳酰胺中的任意一种或多种组合。

5.如权利要求1所述的黑臭水体的治理方法，其特征在于，所述氨基化活性炭的制备方法如下：

将酚醛树脂与氢氧化钾混合研磨后在氮气气氛下升温至800-900℃恒温炭化1-3h，将炭化产物用稀盐酸浸泡后，再洗涤至中性后干燥，再用过热水蒸气活化1-3h即可。

6.如权利要求5所述的黑臭水体的治理方法，其特征在于，所述过热水蒸气的温度为200-250℃。

7.如权利要求1所述的黑臭水体的治理方法，其特征在于，所述环氧化聚乙烯醇的制备方法如下：

将聚乙烯醇溶于水后，再加入氢氧化钠和环氧氯丙烷，40-50℃恒温搅拌反应5-10h，然后将反应液加入乙醇中，将析出的固体滤出，洗涤至中性后干燥即可。

8.如权利要求1所述的黑臭水体的治理方法，其特征在于，所述释氧剂的制备方法如下：

将淀粉加入水中加热糊化后再加入环氧化聚乙烯醇、甘油和乙二醛，50-60℃搅拌反应30-60min后再将释氧源、氨基化活性炭加入，充分搅拌均匀后压片成型并干燥即可。