本发明属于城市黑臭水体治理技术领域，具体涉及一种底泥凝聚消减剂及其制备方法和应用。
背景技术：
清淤疏浚是最直接的黑臭水体内源治理方式，基本适用于所有黑臭水体，尤其是重度黑臭水体底泥污染物的清理，可快速降低黑臭水体的内源污染负荷。清淤疏浚包括机械清淤和水力清淤等方式，工程中需考虑城市水体原有黑臭水的存储和净化措施。清淤前，需做好底泥污染调查，明确疏浚范围和疏浚深度，过深容易破坏河底水生生态，过浅则不能彻底清除底泥污染物。根据当地气候和降雨特征，需合理选择底泥清淤季节，如高温季节疏浚后容易形成黑色块状漂泥。清淤后回水水质应满足“无黑臭”的指标要求。此外，底泥运输和处理处置难度较大，存在二次污染风险，需按规定安全处理处置。
与传统清淤疏浚方式不同，底泥原位消减是针对黑臭水体内源污染的一种就地处理方式，当前底泥凝聚消减剂市场良莠不齐，产品大多存在有机成分偏多，价格昂贵，泥水分离效率低，减容效果差，抗扰动性差，难以兼顾水体cod、nh3-n、tp、重金属等污染物去除，未能促进水体生态功能恢复，存在二次污染风险等问题。可广泛应用于各类黑臭水体治理，兼备较强经济性、实用性与安全性的底泥凝聚消减剂具有极大的市场空间。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种底泥凝聚消减剂及其制备方法和应用。所述底泥凝聚消减剂可对城市黑臭水体治理过程中的底泥、悬浮物等进行原位、快速、高效、稳定的絮凝、钝化和沉降分离，实现污浊泥水容积和水体cod、nh3-n、tp等污染物的快速消减，具有有机成分少、成本经济、性能稳定、使用简便、用量省、效果好、抗扰动、兼顾污染物去除、加快生态恢复、环境友好性强、综合处置费用低等诸多优点，相比传统黑臭水体底泥清淤技术具有突出的优势。
本发明采取的技术方案为：
一种底泥凝聚消减剂，包括以下重量份的原料：
所述底泥调理剂为格丰环保科技有限公司产品
所述聚氯化铝中为黄色粉末，有效物质含量≥26％，粉料粒度40～120目。
所述聚硫酸铁为黄色粉末，有效物质含量≥20％，粉料粒度40～120目。
所述聚丙烯酸钠为白色粉末，分子量≥1200万，粉料粒度40～120目。本发明选用高分子量的聚丙烯酸钠为原料，其在水中伸展后，能够阻碍水中胶体颗粒的自由运动，同时还具有“桥联”作用，具有较强的絮凝效果。如果分子量过小，聚丙烯酸钠所能发挥的絮凝作用相对较弱，因此，本发明中将聚丙烯的分子量限定在1200万以上。
所述钙基膨润土为白色粉末，蒙脱石含量≥85％，粉料粒度200目。
所述白云石为白色粉末，粉料粒度为200目；所述的高铁酸钠为白色结晶粉末，粒度为40～120目。
以上各原料均控制在粒度相近的水平上，其中聚氯化铝、聚硫酸铁、聚丙烯酸钠、高铁酸钠的粒度均为40～120目，底泥调理剂、钙基膨润土、白云石的粒度均为200目，这样利于底泥凝聚消减剂成品的混制，因为如果原料粒度差距过大，混制的难度增大；而如果各原料粒度均过小，则在混制及黑臭水体处理过程中的扬尘过多，不利于操作，还会造成粉尘污染。
本发明还提供了所述的底泥凝聚消减剂的制备方法，将配方量的各原料经干粉混料机混合均匀即可得到所述底泥凝聚消减剂。
本发明还提供了所述的底泥凝聚消减剂的应用，所述底泥凝聚消减剂可对黑臭水体治理过程中的底泥、悬浮物进行原位处理，实现黑臭水体的底泥快速沉降及生态修复。
水体中底泥凝聚消减剂浓度为50-500mg/l。
本发明提供的底泥凝聚消减剂可广泛应用于各类黑臭水体治理，具有有机成分少、成本经济、性能稳定、使用简便、用量省、效果好、抗扰动、兼顾污染物去除、加快生态恢复、环境友好性强、综合处置费用低等诸多优点，可快速高效分离污废水，净化水体透明度，增强水体自净能力，促进水体生态恢复。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
1)底泥凝聚消减剂选用了性能优异的无机絮凝剂，包括聚氯化铝、聚硫酸铁，与作为天然比重增加剂的钙基膨润土和白云石复配，且作为有机絮凝剂的聚丙烯酸钠的用量少，产品具有较强的经济性、稳定性与环境友好性，具有底泥沉降快速，沉积厚度低，质地密实均匀，上清液清澈透明不粘稠，体系抗扰动性强等优点；
2)底泥凝聚消减剂富含al、fe、ca基，并引入了适量mg基，可极大地提升产品的水体污染物中的cod、nh3-n和总磷(tp)的去除能力，形成的惰性沉淀物随底泥沉积固化，降低污染物内源释放风险；
3)底泥凝聚消减剂的配方中加入了格丰环保科技有限公司底泥调理剂产品
4)底泥凝聚消减剂加入了环境友好的高铁酸钠，可快速消灭厌氧有害微生物，显著加快水体生态恢复，提高水体氧化还原电位，增强水体自净能力。
5)本发明公开的底泥凝聚消减剂用于黑臭水体的治理时，采用的是原位治理的方法，无需挖取及运输底泥，不造成环境污染，可在治理同时修复河床生态，逐步钝化消减水体污染物，提高水体自净能力，工程成本低，无死角，可快速恢复水体生态。
底泥凝聚消减剂在黑臭水体治理过程中，可实现泥水快速高效分离、底泥减容，并能实现污染物减量与水体生态的促进恢复，在快速治理黑臭水体及增强水体自净能力方面表现出优异的性能。
具体实施方式
下面根据实施例1～3及对比例1～4对本发明进行详细说明。
实施例1
一种底泥凝聚消减剂，包括以下重量份的原料：60目聚氯化铝32份，其有效物含量≥26％；60目聚硫酸铁26份，其有效物含量≥20％；分子量≥1200万的60目聚丙烯酸钠1份；200目钙基膨润土20份，其蒙脱石含量≥85％；200目白云石13份；200目底泥调理剂6份，所述底泥调理剂为格丰环保科技有限公司产品
经烧杯实验考察，取黑臭河道中的黑臭水与底泥按1l：100g混合得到混合泥水体系，底泥以湿重计，充分搅动混合泥水体系条件下加入本实施例得到的底泥凝聚消减剂，所述底泥凝聚消减剂在混合泥水体系中的浓度是300mg/l，充分搅动1分钟后静置。静置5分钟后即可获得较好的泥水分离效果及上清液透明度，底泥沉积密实均匀，厚度较低，泥水比为0.12，上清液不粘稠，丁达尔效应不明显。静置2h后上清液cod为11.33mg/l，nh3-n为0.22mg/l，tp为0.03mg/l；静置2d后上清液cod为5.92mg/l，nh3-n为0.17mg/l，tp为0.02mg/l。而未加凝聚剂的原泥水混合物，经搅拌静置沉降2d后，上清液cod为47.53mg/l，nh3-n为3.27mg/l，tp为0.28mg/l。
可见，静置2d之后，上清液的cod、nh3-n、tp较未加凝聚消减剂的混合泥水体系中上清液的cod、nh3-n、tp分别降低了87.5％、94.8％、92.9％。
实施例2
一种底泥凝聚消减剂，包括以下重量份的原料：40目聚氯化铝25份，其有效物含量≥26％；40目聚硫酸铁35份，其有效物含量≥20％；分子量≥1200万的40目聚丙烯酸钠3份，200目钙基膨润土16份，其蒙脱石含量≥85％；200目白云石10份；200目底泥调理剂8份，所述底泥调理剂为格丰环保科技有限公司产品
经烧杯实验考察，取黑臭河道中的黑臭水与底泥按1l：100g混合得到混合泥水体系，底泥以湿重计，充分搅动混合泥水体系条件下加入本实施例得到的底泥凝聚消减剂，所述底泥凝聚消减剂在混合泥水体系中的浓度是500mg/l，充分搅动1分钟后静置。静置2分钟后即可获得较好的泥水分离效果及上清液透明度，底泥沉积密实均匀，厚度较低，泥水比为0.14，上清液不粘稠，丁达尔效应不明显。静置2h后上清液cod为15.71mg/l，nh3-n为0.27mg/l，tp为0.03mg/l；静置2d后上清液cod为7.27mg/l，nh3-n为0.23mg/l，tp为0.02mg/l。而未加凝聚剂的原泥水混合物，经搅拌静置沉降2d后，上清液cod为47.53mg/l，nh3-n为3.27mg/l，tp为0.28mg/l。
可见，静置2d之后，上清液的cod、nh3-n、tp较未加凝聚消减剂的混合泥水体系中上清液的cod、nh3-n、tp分别降低了84.7％、93.0％、92.9％。
实施例3
一种底泥凝聚消减剂，包括以下重量份的原料：80目聚氯化铝34份，其有效物含量≥26％；80目聚硫酸铁26份，其有效物含量≥20％；分子量≥1200万的80目聚丙烯酸钠5份，200目钙基膨润土22份，其蒙脱石含量≥85％；200目白云石6份；200目底泥调理剂5份，所述底泥调理剂为格丰环保科技有限公司产品
经烧杯实验考察，取黑臭河道中的黑臭水与底泥按1l：100g混合得到混合泥水体系，底泥以湿重计，充分搅动混合泥水体系条件下加入本实施例得到的底泥凝聚消减剂，所述底泥凝聚消减剂在混合泥水体系中的浓度是200mg/l，充分搅动1分钟后静置。静置3分钟后即可获得较好的泥水分离效果及上清液透明度，底泥沉积密实均匀，厚度较低，泥水比为0.15，上清液不粘稠，丁达尔效应不明显。静置2h后上清液cod为13.1mg/l，nh3-n为0.31mg/l，tp为0.03mg/l；静置2d后上清液cod为6.26mg/l，nh3-n为0.26mg/l，tp为0.02mg/l。而未加凝聚剂的原泥水混合物，经搅拌静置沉降2d后，上清液cod为47.53mg/l，nh3-n为3.27mg/l，tp为0.28mg/l。
可见，静置2d之后，上清液的cod、nh3-n、tp较未加凝聚消减剂的混合泥水体系中上清液的cod、nh3-n、tp分别降低了86.8％、92.0％、92.9％。
对比例1
市售某底泥凝聚消减剂为灰色粉末，粒度≥100目，其原料组成为：硫酸铝40份、硫酸钙30份、碳酸钠10份、水泥粉10份、铁氧体粉10份。
经烧杯实验考察，取黑臭河道中的黑臭水与底泥按1l：100g混合得到混合泥水体系，底泥以湿重计，充分搅动混合泥水体系条件下加入该底泥凝聚消减剂，所述底泥凝聚消减剂在混合泥水体系中的浓度是300mg/l，充分搅动1分钟后静置。静置1小时后方可获得较好的泥水分离效果及上清液透明度，底泥沉积疏松不均匀，厚度较高，泥水比为0.22，上清液较粘稠，丁达尔效应明显。静置2h后上清液cod为25.31mg/l，nh3-n为1.14mg/l，tp为0.17mg/l；静置2d后上清液cod为10.45mg/l，nh3-n为1.16mg/l，tp为0.10mg/l。而未加凝聚消减剂的原泥水混合物，经搅拌静置沉降2d后，上清液cod为47.53mg/l，nh3-n为3.27mg/l，tp为0.28mg/l。
可见，静置2d之后，上清液的cod、nh3-n、tp较未加凝聚消减剂的混合泥水体系中上清液的cod、nh3-n、tp分别降低了78.0％、64.5％、64.3％。
对比例2
一种底泥凝聚消减剂，其他同实施例1，只是在底泥凝聚消减剂的配方中省去了底泥调理剂这一原料，经烧杯实验考察，取黑臭河道中的黑臭水与底泥按1l：100g混合得到混合泥水体系，底泥以湿重计，充分搅动混合泥水体系条件下加入该底泥凝聚消减剂，所述底泥凝聚消减剂在混合泥水体系中的浓度是300mg/l，充分搅动1分钟后静置。静置2分钟后方可获得较好的泥水分离效果及上清液透明度，底泥沉积密实均匀，厚度较低，泥水比为0.15，上清液不粘稠，丁达尔效应不明显。静置2h后上清液cod为24.19mg/l，nh3-n为1.22mg/l，tp为0.15mg/l；静置2d后上清液cod为11.16mg/l，nh3-n为1.13mg/l，tp为0.14mg/l。而未加凝聚消减剂的原泥水混合物，经搅拌静置沉降2d后，上清液cod为47.53mg/l，nh3-n为3.27mg/l，tp为0.28mg/l。
可见，静置2d之后，上清液的cod、nh3-n、tp较未加凝聚消减剂的混合泥水体系中上清液的cod、nh3-n、tp分别降低了76.5％、65.4％、50.0％。
对比例3
一种底泥凝聚消减剂，包括以下重量份的原料：20目聚氯化铝20份，其有效物含量≥26％；20目聚硫酸铁40份，其有效物含量≥20％；分子量≥1200万的20目聚丙烯酸钠1份；200目钙基膨润土30份，其蒙脱石含量≥85％；200目白云石18份；200目底泥调理剂12份，所述底泥调理剂为格丰环保科技有限公司产品
经烧杯实验考察，取黑臭河道中的黑臭水与底泥按1l：100g混合得到混合泥水体系，底泥以湿重计，充分搅动混合泥水体系条件下加入该底泥凝聚消减剂，所述底泥凝聚消减剂在混合泥水体系中的浓度是300mg/l，充分搅动1分钟后静置。静置1小时后方可获得较好的泥水分离效果及上清液透明度，底泥沉积密实均匀，厚度较低，泥水比为0.13，上清液不粘稠，丁达尔效应不明显。静置2h后上清液cod为20.54mg/l，nh3-n为0.32mg/l，tp为0.03mg/l；静置2d后上清液cod为11.17mg/l，nh3-n为0.28mg/l，tp为0.02mg/l。而未加凝聚消减剂的原泥水混合物，经搅拌静置沉降2d后，上清液cod为47.53mg/l，nh3-n为3.27mg/l，tp为0.28mg/l。
可见，静置2d之后，上清液的cod、nh3-n、tp较未加凝聚消减剂的混合泥水体系中上清液的cod、nh3-n、tp分别降低了76.5％、91.4％、92.9％。
对比例4
一种底泥凝聚消减剂，包括以下重量份的原料：60目聚氯化铝40份，其有效物含量≥26％；60目聚硫酸铁20份，其有效物含量≥20％；分子量≥1200万的60目聚丙烯酸钠13份；200目钙基膨润土8份，其蒙脱石含量≥85％；200目白云石18份；200目底泥调理剂5份；60目高铁酸钠2份。其制备方法为：将上述配方量的各原料经干粉混料机均匀混合即得到所述底泥凝聚消减剂。
经烧杯实验考察，取黑臭河道中的黑臭水与底泥按1l：100g混合得到混合泥水体系，底泥以湿重计，充分搅动混合泥水体系条件下加入该底泥凝聚消减剂，所述底泥凝聚消减剂在混合泥水体系中的浓度是300mg/l，充分搅动1分钟后静置。静置2分钟后即可获得较好的泥水分离效果，但上清液透明度略差，较粘稠，丁达尔效应明显，底泥沉积疏松不均匀，厚度较高，泥水比为0.21。静置2h后上清液cod为26.13mg/l，nh3-n为0.30mg/l，tp为0.03mg/l；静置2d后上清液cod为16.46mg/l，nh3-n为0.25mg/l，tp为0.02mg/l。而未加凝聚消减剂的原泥水混合物，经搅拌静置沉降2d后，上清液cod为47.53mg/l，nh3-n为3.27mg/l，tp为0.28mg/l。
可见，静置2d之后，上清液的cod、nh3-n、tp较未加凝聚消减剂的混合泥水体系中上清液的cod、nh3-n、tp分别降低了65.4％、92.4％、92.9％。
上述参照实施例对一种底泥凝聚消减剂及其制备方法和应用进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。