专利名称：一种固定河湖底泥氮磷的复合药剂及其制备与使用方法
技术领域：
本发明属于水环境污染 控制技术领域，具体涉及一种固定河湖底泥氮磷等污染物、抑制水体内源污染物释放、净化水质的复合药剂及其制备与使用方法。
背景技术：
底泥是水体生态系统的重要组成部分，水体的自净作用包括稀释、沉淀、吸附、生物分解等，其中底泥吸附和生物分解是水体污染物迁移和转化的主要形式，底泥对水体自净具有重要作用。由于工业废水、生活污水等大量排入水体，水质恶化的同时也会对底泥造成污染。底泥和水体之间存在着一种吸收和释放的动态平衡，当水体污染较严重时，部分污染物通过沉淀、吸附等作用迁移到底泥中；当外源污染得到一定控制后，内源污染，即底泥中污染物的释放会成为水体污染的重要来源。底泥中的污染物包括营养元素(氮、磷)、有机物、重金属等。底泥污染目前已经成为世界范围内的环境问题，美国的大湖地区、荷兰的阿姆斯特丹港口、德国的汉堡港，底泥污染均十分严重。在中国，多数河湖的底泥也受到了不同程度的污染。常用的底泥污染控制技术分为异位控制技术和原位控制技术两类。异位控制技术主要是底泥疏浚。即通过挖除表层的污染底泥，控制和减少底泥污染物释放，从而起到改善水环境质量的作用。但是该技术工程量大，成本高，对河湖的生态系统会造成一定的破坏， 工程失败的案例也有见报道。而原位控制技术主要有原位覆盖、微生物制剂等技术。原位覆盖需要大量覆盖物(如清洁底泥、沙子或砾石等)，减少水体容积，影响水生生态，不适合河流、湖泊和景观水体，比较适用于深海底泥污染控制；微生物制剂成本高，保质期短，作用缓慢，还受水环境条件限制，难以大范围使用。因此，开发操作方便、成本低廉、使用广泛的底泥污染控制技术具有重要的工程意义。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术不足，提供一种固定河湖底泥氮磷的复合药剂及其制备方法与使用方法。本发明所提供的固定河湖底泥氮磷的复合药剂，由下述质量百分含量的物质组成沸石粉90% -99%和聚合硫酸铁-10%。所述复合药剂可进一步由质量百分含量为93 % -97 %的沸石粉和3 % -7 %的聚合硫酸铁组成。所述复合药剂以颗粒的形式存在，所述颗粒的粒径优选为3-10mm。本发明所提供复合药剂的制备方法，包括下述步骤将沸石粉和聚合硫酸铁按照质量比90-99 1-10的比例混勻，通过机械成型制成粒径为3-10mm的颗粒，即得到所述复合药剂。本发明所提供的复合药剂的使用方法，是将所述复合药剂均勻投至河湖水环境中，投加量为0. 5-2kg/m2。
本发明中有效组分的特性 沸石粉沸石粉是由天然沸石磨细而成。沸石是火山熔岩形成的一种架状结构的铝硅酸盐矿物，多为灰白色，目前已知的沸石有四十多种，用于水环境处理的天然沸石主要的是斜发沸石。沸石构架中有发达的孔穴、孔道，孔穴之间通过开口的通道彼此相连，并与外界沟通。沸石中孔穴和通道的体积一般占其晶体体积的50%以上，因此沸石有较大的比表面积，具有较好的吸附性能，而且是一种分子筛的选择吸附，对极性强且分子直径小于沸石空穴通道直径的氨氮具有很强的吸附性。另外，沸石的分子结构基础是硅(铝)氧四面体，硅氧四面体中的硅，可以被铝原子置换而构成铝氧四面体，由于铝原子是三价的，所以铝氧四面体中有一个氧原子的电价没有得到中和，使整个铝氧四面体带负电，由钾离子、钠离子、钙离子、镁离子等正电荷来抵消，而这些阳离子与四面体结合的比较弱，可以进行阳离子交换，但并不破坏沸石晶体结构，因此，沸石具有离子交换性能。此外，沸石对有机物和重金属也有一定的吸附效果。沸石还含有水生动物生长发育所需的全部常量元素和大部分微量元素，这些元素都以离子状态存在，能被水生动物所利用。合格的沸石粉吸氨值一般大于100mg/100g，本发明所使用的沸石粉是通过对多种沸石粉进行性能比选后确定的，比表面积大，硅铝比低，吸氨值高达700mg/100g。聚合硫酸铁聚合硫酸铁是一种新型、优质、高效铁盐类无机高分子絮凝剂，为淡黄色无定型粉状固体，易溶于水。其净水效果优良，不含铝、氯及重金属离子等有害物质，也无铁离子的水相转移，广泛应用于饮用水、工业用水、景观水、各种工业废水、城市污水、污泥脱水等的净化处理。聚合硫酸铁对磷有很好的去除效果，另外还能降低浊度、去除部分有机物、重金属。本发明所用的聚合硫酸铁性能指标符合中华人民共和国国家标准《水处理剂聚合硫酸铁》(GB14591-2006)。本发明所提供的复合药剂产品为细小颗粒状，使用方便，均勻投至水环境中后能快速沉到底部，分散均勻；成本低，效果好，通过吸附絮凝等作用有效固定水体及底泥中的氮、磷、有机物、重金属等污染物，减少底泥污染物释放，降低上覆水污染物浓度，改善水底生态环境，降低水体富营养化程度和发生风险。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。实施例1、制备固定河湖底泥氮磷的复合药剂及其处理水体的效果制备固定河湖底泥氮磷的复合药剂将沸石粉和聚合硫酸铁按照质量比95 5混合均勻，通过机械成型制成粒径为 3-10mm的颗粒，即得所述复合药剂。利用上述复合药剂处理水体某城市河道，由于工业废水、生活污水等长期大量排入，水质较差，常年处于劣V 类(氮、磷尤其超标)，水体水华现象不时发生。表层底泥污染十分严重，呈黑色，有臭味。 选择河道中相邻的面积相等的两个区域，用铁皮围住，编号为1、2，其中1号为对照区域，2 号为试验区域。在2号区域投加复合药剂的用量为lkg/m2。进行两周连续取样监测，监测结果表明，2号区域的氨氮、总氮、总磷、CODcr的最终浓度分别比1号区域的降低了 45%、 41%、69%、27%，监测期间，1号区域有水华现象发生，而2号区域不明显。表1对照区域与投加区域监测指标比较
权利要求
1.一种固定河湖底泥氮磷的复合药剂，由下述质量百分含量的物质组成沸石粉 90% -99%和聚合硫酸铁-10%。
2.根据权利要求1所述的复合药剂，其特征在于所述复合药剂由下述质量百分含量的物质组成沸石粉93% -97%和聚合硫酸铁3% -7%。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的复合药剂，其特征在于所述复合药剂以颗粒形式存在。
4.根据权利要求3所述的复合药剂，其特征在于所述颗粒的粒径为3-10mm。
5.制备权利要求1-4中任一项所述复合药剂的方法，包括下述步骤将沸石粉和聚合硫酸铁按照权利要求1-4中任一项所述的比例混合均勻，机械成型制成颗粒，即得到所述复合药剂。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述颗粒的粒径为3-10mm。
7.权利要求1-4中任一项所述复合药剂的使用方法，其特征在于将所述复合药剂均勻投至河湖水环境中，投加量为0. 5-2kg/m2。
全文摘要
本发明公开了一种固定河湖底泥氮磷的复合药剂及其制备方法与使用方法。本发明所提供的复合药剂由下述质量百分含量的物质组成沸石粉90％-99％和聚合硫酸铁1％-10％。其制备方法如下将沸石粉和聚合硫酸铁按照上述比例混匀，通过机械成型制成颗粒，即得。使用时，将所述复合药剂均匀投至河湖水环境中，投加量为0.5-2kg/m2。本发明的复合药剂制备成本低，使用效果好，投至水体中能快速沉到底部，分散均匀，通过吸附絮凝等作用有效抑制内源氮、磷、重金属、有机物等的释放，降低上覆水污染物浓度，改善水底生态环境，降低水体富营养化程度和发生风险。
文档编号C02F11/00GK102399045SQ20101028154
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月13日 优先权日2010年9月13日
发明者宁大亮, 柏学凯, 王慧 申请人:清华大学