一种水体修复药剂及制备、应用方法与流程

[0001]
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种水体修复药剂及制备、应用方法。


背景技术：

[0002]
城市黑臭水体不仅给群众带来了极差的感官体验，也是直接影响群众生产生活的突出水环境问题，国务院颁布的《水污染防治行动计划》提出“到2020 年，地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内，到2030 年，城市建成区黑臭水体总体得到消除”的控制性目标。城市黑臭水体整治已经成为地方各级人民政府改善城市人居环境工作的重要内容，然而，由于城市水体黑臭成因复杂、影响因素多，整治任务十分艰巨。
[0003]
城市黑臭水体污染是指城市内的水体（含景观水体）区域内，呈现令人不悦的颜色和(或)散发令人不适气味的水体，在视觉上水体呈现因污染而产生的明显异常颜色，同时产生在嗅觉上引起人们感觉不适甚至厌恶的气味，是水体感官性污染最常见的一种现象。
[0004]
城市内湖泊、河道及景观水体等是城市人居环境中的重要组成部分，但由于其水体来源复杂多变、水力流动性差、水体环境容量小、水体自净能力差等特点，很容易成为居民生活污水、雨水及垃圾的收纳体，从而导致水体溶解氧的大量消耗，造成水体缺氧发臭、透光率差且藻类爆发，使得整个水体生态系统出现危机，最终形成城市黑臭水体。城市黑臭水体污染不仅给群众带来了极差的感官体验，也是直接影响了水环境生态安全问题。
[0005]
前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于提供一种能改善水体水质的水体修复药剂及制备、应用方法。
[0007]
本发明提供一种水体修复药剂，包括单过硫酸氢钾复合盐、包覆剂、激发剂和絮凝剂，所述激发剂包括氯化钠、三氯异氰尿酸、柠檬酸和氨基磺酸中，所述包覆剂、所述单过硫酸氢钾复合盐、所述激发剂、所述絮凝剂的质量份比为：（8-12）:（50-65）:（8-15）:（10-25）。
[0008]
进一步地，所述激发剂包括所述氯化钠、所述三氯异氰尿酸、所述柠檬酸和所述氨基磺酸，所述氯化钠、所述三氯异氰尿酸、所述柠檬酸、所述氨基磺酸的质量份比为：（10-30）:（5-10）:（30-50）:（10-30）。
[0009]
进一步地，所述絮凝剂包括聚氯化铝和氯化铁。
[0010]
进一步地，所述聚氯化铝与所述氯化铁的质量份比为：1:1。
[0011]
进一步地，所述包覆剂包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和氯化钴中的一种或多种。
[0012]
进一步地，所述包覆剂包括所述聚乙烯醇、所述聚乙烯吡咯烷酮和所述氯化钴，所述聚乙烯醇、所述聚乙烯吡咯烷酮和所述氯化钴的质量份比为：（30-50）:（10-20）:（5-10）。
[0013]
本发明还提供一种如上所述的水体修复药剂的制备方法，包括步骤s11至s14，步骤s11为将所述包覆剂的各成分混合均匀；所述步骤s12为将所述单过硫酸氢钾复合盐与步骤s11中的所述包覆剂按照比例混合均匀后进行干燥处理得到覆膜的所述单过硫酸氢钾复合盐；所述步骤s13为制备所述激发剂；所述步骤s14为将所述絮凝剂、所述激发剂、覆膜后
的所述单过硫酸氢钾复合盐混合均匀后压成片状或包装。
[0014]
本发明还提供一种如上所述的水体修复药剂的应用方法，包括步骤s21至s23，所述步骤s21为将所述水体修复药剂投加到待修复水体中；所述步骤s22为启动搅拌装置搅拌水体10-20min；所述步骤s23为关闭所述搅拌装置，使所述水体修复药剂与所述待修复水体发生反应。
[0015]
进一步地，所述步骤s21包括步骤s211和步骤s212，所述步骤s211为根据所述待修复水体修复的要求配制所述水体修复药剂，并在实验室进行烧杯模拟实验，取得最佳使用剂量；所述步骤s212为将所述步骤s211中的所述水体修复药剂投加到所述待修复水体中。
[0016]
进一步地，所述搅拌装置包括曝气风机、水体搅拌器和底泥混合器中的一种或多种。
[0017]
本发明提供的水体修复药剂通过氯化钠、三氯异氰尿酸、柠檬酸、氨基磺酸的复合激发剂的作用，能激发单过硫酸氢钾复合盐在水中的链式反应，产生硫基自由基、自由羟基、过氧化氢、次氯酸等物质，可以增加水体中溶解氧、沉淀物悬浮再利用、底部的扩容通透与改性、氧化有机物质、降低农残药残和控制微生物与藻类生长等作用。又通过使用包覆剂对单过硫酸氢钾复合盐进行包覆，制得包覆母体，然后再与氯化钠、三氯异氰尿酸、柠檬酸、氨基磺酸组成的激发剂混合，有效实现材料隔离及钝化，同在一个包装内却不会发生反应，达到药剂安全稳定保存的目的，且包覆剂易溶于水。通过聚氯化铝、氯化铁等作为高效絮凝剂能将水体中的细小悬浮物聚集成团，形成表面疏松的颗粒絮体。整个改良与修复过程主要为投加药剂与搅拌反应，能耗低，无需调节ph值等操作，流程简易，节省大量设备、人力及能源投入。
具体实施方式
[0018]
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0019]
本实施例提供一种水体修复药剂，包括单过硫酸氢钾复合盐、包覆剂、激发剂和絮凝剂。包覆剂、单过硫酸氢钾复合盐、激发剂、絮凝剂的质量份比为：（8-12）:（50-65）:（8-15）:（10-25）。絮凝剂包括聚氯化铝和氯化铁，比例为1∶1。水体中的细小悬浮物，在絮凝剂的作用下，改变表面电性，聚集成团，形成表面疏松的颗粒絮体，漂浮在水面，之后可通过水面撇渣得方式以去除。
[0020]
包覆剂包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和氯化钴，上述各组分与水按照质量份比：（30-50）:（10-20）:（5-10）:（20-55）的比例混合制成糊状后与单过硫酸氢钾复合盐混合，之后再烘干使包覆剂覆盖于单过硫酸氢钾复合盐的表面。之后，单过硫酸氢钾复合盐与激发剂同在一个包装内却能不发生反应，达到药剂安全稳定保存的目的，且该包覆剂易溶于水。
[0021]
激发剂包括氯化钠、三氯异氰尿酸、柠檬酸和氨基磺酸，质量份比为：（10-30）:（5-10）:（30-50）:（10-30）。单过硫酸氢钾复合盐消毒的有效成分是单过硫酸根离子（so5h-），利用氧化能力杀灭有害细菌和病毒，它可将微生物的蛋白质氧化，导致微生物死亡。由于有包覆剂的覆盖，单过硫酸氢钾复合盐在使用前可以与激发剂共存而不会发生反应。在使用时，将水体修复药剂投加到待修复水体中，单过硫酸氢钾复合盐外的包覆层溶解于水中，而激发剂中氯化钠和三氯异氰尿酸提供氯离子以营造酸性环境，在该环境下柠檬酸和氨基磺
酸能激发单过硫酸氢钾复合盐在水中的链式反应，产生硫基自由基、新生态氧（o）、自由羟基（oh-）、过氧化氢（h2o2）、次氯酸（hclo）等物质。可以增加水体中溶解氧、沉淀物悬浮再利用、底部的扩容通透与改性、氧化有机物质、降低农残药残和控制微生物与藻类生长等作用。
[0022]
新生态氧（o）非常活泼，氧化能力非常强，能使细菌、病毒的蛋白质变性，破坏其遗传物质的合成。新生态氧（o）和自由羟基（oh-）具有氧化作用，可以改变细胞膜的通透性使之破裂，从而失去细胞膜的正常功能，达到杀灭细菌、真菌、原虫、病毒的目的。同时直接向水底增加氧气，改善了水底缺氧现象。
[0023]
单过硫酸氢钾复合盐能氧化底泥中沉积的一部分有机质，一方面减少了沉积物，另一方面重新为水体中微生物提供了结构简单且可利用的营养物质。
[0024]
定期使用该水体修复药剂，能明显看到底部结构变得更疏松、通透，一方面减少耗氧因子，减轻底泥耗氧量，防止底质持续恶化，有效去除臭味，另一方面增加了水体底部的冲能力，在面对一些外界环境改变时，整个水体生态会有很强的抵抗力。
[0025]
过氧化氢（h2o2）和次氯酸（hclo）具有氯化、酸化作用，可以抑制致病微生物细胞体内的酶，阻止其蛋白质的合成，从而使细胞分解而死，达到杀灭微生物的作用。新生态氧（o）、自由羟基（oh-）、次氯酸（hclo）三者均可以同时杀灭微生物，故溶解后达到了最大限度的协同杀菌的作用。因此，单过硫酸氢钾复合盐的杀菌谱相比其他成分的消毒剂要优秀的多。同时，杀灭微生物后放出的氯化物又会被过硫酸氢钾的活性氧氧化为次氯酸和自由羟基，持久的发生作用。
[0026]
单过硫酸氢钾复合盐能快速将还原态的氯离子氧化成氯单质，氯溶于水生成盐酸和次氯酸，和单过硫酸氢钾复合盐协同杀菌，同时又避免了氯和有机质结合产生的有毒害的三致氯胺类物质。
[0027]
单过硫酸氢钾复合盐“解毒”机理实际上就是降低水体中氨氮、亚硝酸盐、硫化氢、重金属离子等有害物质的浓度。使cod、氨氮、多糖含量下降，对水体中的多种污染因子进行有效地去除，能改善水质，同时单过硫酸氢钾复合盐可以将氯制剂使用后的残留物氯胺等降解，减少有毒物的残留。
[0028]
单过硫酸氢钾复合盐还原电位高达1.85ev，其氧化能力超过碳酸钠、次氯酸钠、优氯净、强氯精、高锰酸钾等大多数氧化剂。它能将水体和水体底部的二价铁氧化成三价铁，二价锰氧化成二氧化锰，亚硝酸盐氧化成硝酸盐，硫化氢氧化成硫酸盐，并在水体底部形成氧化表层，在溶解氧充足的条件下，有效阻隔底泥中有毒害物质向水体的扩散。水体中氨氮由分子态氨（nh3，无毒）和离子态氨（nh4+，有毒）组成，随着水体溶氧增加，发生氧化反应，离子态氨转化成亚硝酸盐（no2-，有毒），如果继续氧化，亚硝酸盐就会转化为无毒的硝酸盐（no3-），从而达到解毒的目的。
[0029]
本实施例还提供一种如上所述的水体修复药剂的制备方法，包括步骤s11至s14，步骤s11为将聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、氯化钴和水按照质量份比（30-50）:（10-20）:（5-10）:（20-55）的比例混合均匀制成包覆剂。步骤s12为将单过硫酸氢钾复合盐与步骤s11中的包覆剂按照质量份比（50-65）:（8-12）的比例混合均匀后进行干燥处理得到覆膜的单过硫酸氢钾复合盐。
[0030]
步骤s13为将氯化钠、三氯异氰尿酸、柠檬酸和氨基磺酸按照质量份比（10-30）:
（5-10）:（30-50）:（10-30）的比例混合均匀制得激发剂。步骤s14为将絮凝剂、激发剂、覆膜后的单过硫酸氢钾复合盐按照质量份比（10-25）∶（8-15）∶（50-65）混合均匀后压成片状或包装。
[0031]
本制备方法为验证修复药剂的修复效果，取一黑臭水体做烧杯模拟实验。具体方法如下：将现场取样混合均匀后，在实验室中用1000ml的烧杯分装成4组，其中一组为空白组，另外三组为试验组，将三组试验组的各成分依照上述制备方法做成片状或粉状药剂。实验中，在60-80r/min的搅拌速度下，投加4000 mg/l的修复药剂后，搅拌3 min，静置15 min，取烧杯中的上清液检测，检测结果如下表所示（表中有关浊度、氧化还原电位（orp）、溶解氧（do）、氨氮（nh3）等指标的测定方法参见有关国家标准或《水和废水监测分析方法(第四版)(增补版)》）。
[0032]
表1参照上表数据所示，三组采用本实施例提供的水体修复药剂的实验组，相对于空白组，在浊度、氧化还原电位、溶解度、氨氮等指标上均有很大程度改善。且第二组数据综合表现优于第三组、第四组，即可认定第二组数据对于该黑臭水体为最佳成分配比药剂。
[0033]
本实施例还提供一种如上所述的水体修复药剂的应用方法，包括步骤s21至s23。步骤s21包括步骤s211和步骤s212，步骤s211为根据待修复水体修复的要求配制水体修复药剂，并在实验室进行烧杯模拟实验，取得最佳使用剂量，实验方式可参照上述黑臭水体对照实验。步骤s212为将步骤s211中的水体修复药剂按比例投加到待修复水体中。
[0034]
步骤s22为启动搅拌装置搅拌水体10-20min，搅拌装置包括曝气风机、水体搅拌器和底泥混合器中的一种或多种。步骤s23为关闭搅拌装置，使水体修复药剂与待修复水体发生反应，待反应一段时间后，水体中的絮体、漂浮物可进行水面撇渣得以去除。
[0035]
该方法在整个改良与修复过程中，主要为投加药剂与搅拌反应，能耗低，无需调节ph值等操作，流程简易，节省大量设备、人力及能源投入。定期使用水体修复药剂，能明显看到底部结构变得更疏松、通透，一方面减少耗氧因子，减轻底泥耗氧量，防止底质持续恶化，有效去除臭味，另一方面增加了水体底部的耐受能力，在面对一些外界环境改变时，整个水体生态会有很强的抵抗力。
[0036]
本实施例提供的水体修复药剂通过氯化钠、三氯异氰尿酸、柠檬酸、氨基磺酸的复合激发剂的作用，能激发单过硫酸氢钾复合盐在水中的链式反应，产生硫基自由基、自由羟基、过氧化氢、次氯酸等物质，可以增加水体中溶解氧、沉淀物悬浮再利用、底部的扩容通透与改性、氧化有机物质、降低农残药残和控制微生物与藻类生长等作用。又通过使用包覆剂对单过硫酸氢钾复合盐进行包覆，制得包覆母体，然后再与氯化钠、三氯异氰尿酸、柠檬酸、氨基磺酸组成的激发剂混合，有效实现材料隔离及钝化，同在一个包装内却不会发生反应，达到药剂安全稳定保存的目的，且包覆剂易溶于水。通过聚氯化铝、氯化铁等作为高效絮凝剂能将水体中的细小悬浮物聚集成团，形成表面疏松的颗粒絮体。整个改良与修复过程主
要为投加药剂与搅拌反应，能耗低，无需调节ph值等操作，流程简易，节省大量设备、人力及能源投入。
[0037]
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
[0038]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。