申请日2019.02.21
公开(公告)日2019.04.12
IPC分类号C02F3/34
摘要
本发明公开了一种黑臭水体治理药剂及其制备方法，它包括内核和外壳;所述的内核是由粘结剂、发泡剂、骨料、复合菌制剂、复合矿物和水组成;外壳由粘结剂、释氧剂、氨氮氧化剂、骨料、外加剂和水组成。所述黑臭水体治理药剂的制备方法，其制备步骤包括：1)将内核材料混合均匀，造粒并进行养护;2)对内核圆粒表面制备隔离薄膜并风干;3)添加外壳材料，造粒并进行养护。本发明提供的药剂可以显著地去除黑臭，水体中的COD、氨氮，增加水体中的溶解氧，提高氧化还原电位，可高效持久地对黑臭水体提供修复。
权利要求书
1.一种黑臭水体修复药剂，包括内核和外壳，其中，
所述的内核按重量百分比计包括下列组分：粘结剂40%～60%、发泡剂0～10%、骨料0～10%、复合菌制剂10%～15%、复合矿物1～10%和水10%～15%;
所述的外壳按重量百分比计包括下列组分：粘结剂20%～60%、释氧剂0～60%、氨氮氧化剂0～60%、骨料0～10%、外加剂5～10%和水10%～15%;所述释氧剂和氨氮氧化剂不同时取0。
2.根据权利要求1所述的黑臭水体修复药剂，其中，所述内核外包裹有隔离薄膜。
3.根据权利要求2所述的黑臭水体修复药剂，其中，所述隔离薄膜由海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇或聚羧乙烯中的一种或几种组成;
所述隔离薄膜占内核总质量的10～15%。
4.根据权利要求1所述的黑臭水体修复药剂，其中，
所述的内核按重量百分比计包括下列组分：粘结剂40%～60%、发泡剂5%～10%、骨料5%～10%、复合菌制剂10%～15%、复合矿物1～10%和水10%～15%;
所述的外壳按重量百分比计包括下列组分：粘结剂20%～50%、释氧剂15～35%、氨氮氧化剂15～35%、骨料5～10%、外加剂5～10%和水10%～15%。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的黑臭水体修复药剂，其中，所述复合菌制剂选自光合细菌、硝化细菌、氨化细菌、反硝化细菌、乳酸菌和酵母菌中的一种或几种,活菌数均≥109CFU/ml，蛋白质含量均≥20%;
可选地，光合细菌、硝化细菌、氨化细菌、反硝化细菌、乳酸菌、酵母菌，其质量比为2.5～6.8：2～6：2～6：1.5～5：0.5～2：0.5～2.5。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的黑臭水体修复药剂，其中，所述的发泡剂选自十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺和羟乙基纤维素中的一种或几种。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的黑臭水体修复药剂，其中，所述的复合矿物选自火山灰、粉煤灰、皂土、膨胀蛭石、蒙脱石和锂长石中的一种或几种。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的黑臭水体修复药剂，其中，所述的释氧剂选自过氧化钙、过氧化镁、过氧化钠和过氧化钾中的一种或几种。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的黑臭水体修复药剂，其中，所述的氨氮氧化剂选自次氯酸钠、次氯酸钙和次氯酸钾中的一种或几种。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的黑臭水体修复药剂，其中，所述的骨料选自沸石粉、二氧化硅和氧化钙中的一种或几种。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的黑臭水体修复药剂，其中，所述的外加剂选自硫酸钠、硅酸钠、氯化钠中的一种或几种。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的黑臭水体修复药剂，其中，所述的粘结剂选自复合硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥中的一种或两种。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的黑臭水体修复药剂，其中，所述黑臭水体修复药剂为球型，粒径为0.3cm～3cm;所述外壳的厚度为0.1～0.5cm。
14.一种权利要求1至13中任一项所述的黑臭水体修复药剂的制备方法，包含以下步骤，
(1)按照上述质量百分比取内核材料各组分，混合均匀，在造粒机中滚动至球型，并把球粒放到混凝土养护箱中进行养护;
(2)可选地，对养护后的球粒表面制备隔离薄膜;
(3)将步骤(1)中制得的内核或步骤(2)中制得的表面附有隔离薄膜的内核与外壳材料的各组分一起在造粒机中滚动成球型，使外壳包裹内核或包裹表面附有隔离薄膜的内核外，并把所述球型材料放到混凝土养护箱中进行养护。
15.根据权利要求14所述的黑臭水体修复药剂的制备方法，其中，
步骤(2)中，所述制备隔离薄膜为在内核表面喷涂隔离薄膜溶液至内核表面形成隔离薄膜，所述隔离薄膜溶液质量浓度为1%～3%，可选地隔离薄膜溶液质量浓度为2%，喷涂后干燥。
16.根据权利要求14或15所述的黑臭水体修复药剂的制备方法，所述的混凝土养护箱的养护条件为20±2℃，湿度为95%，养护时间为5天以上。
说明书
一种黑臭水体修复药剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及水体治理领域技术，尤指一种黑臭水体修复药剂及其制备方法。
背景技术
随着城市化步伐的加快和工业化程度的提高，过度的生活、生产废水排放引起了水体的富营养，微生物在该水体中消耗氧气大量繁殖，使得水体发黑发臭。黑臭水体的性质主要表现为强还原性，污染物严重污染水体，并且伴随着恶臭产生，已经不适合水生生物生存，水生植被退化甚至是灭绝，只有少量耐污种类如浮游植物、浮游动物、底栖动物等的存在。水体的黑臭不仅导致河流生态系统遭到破坏，而且严重影响人们的生活生活，所以黑臭水体治理成为我过目前城市河道污染问题中亟待解决的水环境问题。
现阶段治理黑臭水体的方法包括：外援阻断、内源控制、水质净化、生态修复等，但大部分现有的药剂对黑臭水体处理起作用的组分种类较为单一，含量普遍较少，起到的效果有限，不仅处理时间长，治理方式复杂，需要专门的机械投加，耗费大量财力物力，而且不能彻底解决黑臭水体污染问题，治理后的水体容易反弹，重新出现黑臭情况。因此，研发高效持久的黑臭水体治理剂，是目前黑臭水体处理的研究重点与难点。
专利CN20151085861R7.1公布了一种治理黑臭河流的复合微生物制剂及其制备方法，旨在改善黑臭河流的水体质量与去除底泥黑臭，但是与投加化学药剂(比如硝酸钙、过氧化钙等)相比，通过投加微生物制剂来改善黑臭水体通常是比较缓慢的过程，而且黑臭水体的溶解氧水平比较低甚至可能达到厌氧水平，有益微生物通常受到抑制，若不对厌氧环境进行改造，治理黑臭水体的时间将会延长，甚至会导致黑臭现象反弹的现象出现;专利CN102491502A只使用过氧化钙进行增加水体中溶解氧水平，对黑臭水体而言，过氧化钙缓释完成后该材料就不再具有修复作用，对黑臭现象反弹不再起作用，所以对黑臭水体的修复作用有限;专利CN107572610A公布了一种黑臭水体处理剂及其使用方法，但其中采用了聚丙烯酰胺PAM，会水解以后产生丙烯酰胺(AM)，具有神经毒性，潜在着对生态环境不利的风险。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种的黑臭水体修复药剂及其制备方法，该药剂结构简单、投加方便，首先采用化学作用进行短期的黑臭水体治理，后通过生物作用进行长期的黑臭水体治理，使得黑臭现象不再反弹，达到标本兼治的目的。
为了达到本发明目的，本发明提供了一种黑臭水体修复药剂，包括内核和外壳;
在本发明提供的黑臭水体修复药剂中，所述的内核按重量百分比计包括下列组分：粘结剂40%～60%、发泡剂0～10%、骨料0～10%、复合菌制剂10%～15%、复合矿物1～10%和水10%～15%;
可选地，所述内核由粘结剂40%～60%、发泡剂0～10%、骨料0～10%、复合菌制剂10%～15%、复合矿物1～10%和水10%～15%组成。
在本发明提供的黑臭水体修复药剂中，所述的外壳按重量百分比计包括下列组分：粘结剂20%～60%、释氧剂0～60%、氨氮氧化剂0～60%、骨料0～10%、外加剂5～10%和水10%～15%;所述释氧剂和氨氮氧化剂不同时取0;
可选地，所述外壳粘结剂20%～60%、释氧剂0～60%、氨氮氧化剂0～60%、骨料0～10%、外加剂5～10%和水10%～15%组成，所述释氧剂和氨氮氧化剂不同时取0;
在本发明提供的黑臭水体修复药剂中，可选地，内核外包裹有隔离薄膜，使得内核和外壳隔离，避免使用前外壳中的组分与内核中的组分互相影响。可选地，所述黑臭水体修复药剂由内核、外壳以及隔离薄膜组成。
在本发明提供的黑臭水体修复药剂中，所述隔离薄膜选自海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇或聚羧乙烯中的一种或几种组成。
在本发明提供的黑臭水体修复药剂中，所述隔离薄膜占内核总质量的10～15%。
在本发明提供的黑臭水体修复药剂中，所述的内核各组分优选的重量百分比计：粘结剂40%～60%、发泡剂5%～10%、骨料5%～10%、复合菌制剂10%～15%、复合矿物1～10%和水10%～15%;
在本发明提供的黑臭水体修复药剂中，所述的外壳各组分优选的重量百分比计：粘结剂20%～50%、释氧剂15～35%、氨氮氧化剂15～35%、骨料5～10%、外加剂5～10%和水10%～15%。
在本发明提供的黑臭水体修复药剂中，所述复合菌制剂选自光合细菌、硝化细菌、氨化细菌、反硝化细菌、乳酸菌和酵母菌中的一种或几种,活菌数均≥109CFU/ml，蛋白质含量均≥20%;
在本发明提供的黑臭水体修复药剂中，可选地，光合细菌、硝化细菌、氨化细菌、反硝化细菌、乳酸菌、酵母菌，其菌液质量比可以为2.5～6.8：2～6：2～6：1.5～5：0.5～2：0.5～2.5。
在本发明提供的黑臭水体修复药剂中，复合菌制剂的制备是先按质量比混合各原料菌，活菌数均≥109CFU/ml，蛋白质含量均≥20%，培养成细菌菌液，最后制成细菌粉剂，即复合菌制剂。
在本发明提供的黑臭水体修复药剂中，所述的发泡剂选自十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺和羟乙基纤维素中的一种或几种。
在本发明提供的黑臭水体修复药剂中，所述的复合矿物选自火山灰、粉煤灰、皂土、膨胀蛭石、蒙脱石和锂长石中的一种或几种，在使用时，粉碎至100目。
在本发明提供的黑臭水体修复药剂中，所述的释氧剂选自过氧化钙、过氧化镁、过氧化钠和过氧化钾中的一种或几种。
在本发明提供的黑臭水体修复药剂中，所述的氨氮氧化剂选自次氯酸钠、次氯酸钙和次氯酸钾中的一种或几种。
在本发明提供的黑臭水体修复药剂中，所述的骨料选自沸石粉、二氧化硅和氧化钙中的一种或几种。
在本发明提供的黑臭水体修复药剂中，所述的外加剂选自硫酸钠、硅酸钠、氯化钠中的一种或几种。
在本发明提供的黑臭水体修复药剂中，所述的粘结剂选自复合硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥中的一种或两种。
在本发明提供的黑臭水体修复药剂中，所述的黑臭水体修复药剂为球型，粒径为0.3cm～3cm;所述外壳的厚度为0.1～0.5cm。
另一方面，本发明提供了一种上述黑臭水体修复药剂的制备方法，包含以下步骤，
(1)按照上述质量百分比取内核材料各组分，混合均匀，在造粒机中滚动至球型，并把球粒放到混凝土养护箱中进行养护;
(2)可选地，对养护后的球粒表面制备隔离薄膜;
(3)将步骤(1)中制得的内核或步骤(2)中制得的表面附有隔离薄膜的内核与外壳材料的各组分一起在造粒机中滚动成球型，使外壳包裹内核或包裹表面附有隔离薄膜的内核外，并把所述球型材料放到混凝土养护箱中进行养护。
可选地，上述黑臭水体修复药剂的制备方法，由上述步骤组成。
在本发明提供的黑臭水体修复药剂的制备方法中，
步骤(1)中，所述球粒粒径为0.3cm～3cm;
步骤(2)中，所述制备隔离薄膜为在内核表面喷涂隔离薄膜溶液至内核表面形成隔离薄膜，所述隔离薄膜占内核总质量的10%～15%，所述隔离薄膜溶液质量浓度为1%～3%，可选地隔离薄膜溶液质量浓度为2%，喷涂后干燥;
步骤(3)中，所述外壳的厚度为0.1～0.5cm。
在本发明提供的黑臭水体修复药剂的制备方法中，所述的混凝土养护箱的养护条件为20±2℃，湿度为95%，养护时间为5天以上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明利用水泥作为载体，自重较大，不仅方便投加，而且投加后可以直接沉入黑臭水体的中，释氧剂和氨氮氧化剂可以通过氧化剂微小的孔道缓慢释放出来，释放出来的氧气能提高黑臭水体中的溶解氧，改善黑臭水体的厌氧环境外;氨氮氧化剂可以氧化黑臭水体中的氨氮，将其转化为无毒无害的氮气释放到大气中。此外，释氧剂和氨氮氧化剂不仅可以提高氧化还原电位，抑制黑臭水体硫化物的形成，消除水体黑臭，还可以氧化黑臭水体中的有机污染物，从而降低水体中COD值。
(2)本发明采用发泡剂，增大了水泥的孔隙率和比表面积，使在黑臭水体中的微生物更容易附着在被发泡的水泥上，增大了去除污染物的效率。
(3)本发明用海藻酸钠等材料对内核进行膜的喷涂，用海藻酸钠等材料作为内核和外壳的隔膜，避免外壳的释氧剂和氨氮氧化剂对内核的复合菌造成影响，同时，海藻酸钠等材料是一种对环境友好型的产品，能快速地被降解为无害无毒的产物。
(4)本发明使用化学修复和生物修复共同治理黑臭水体，即药剂先通过释放释氧剂和氨氮氧化剂来治理黑臭水体，等化学药剂释放完后，再通过微生物治理黑臭水体，能达到标本兼治的效果，避免黑臭水体治理出现反弹现象，更不会产生二次污染。
(5)本发明使用的材料均为环境友好型材料，具有安全、高效、易储存、成本低，操作简单等特点。
(6)本发明的药剂具有缓释的功能，无机盐能功过药剂中的孔隙缓慢地释放到水体或底泥中，防止易溶于水的无机盐入水瞬间流失，可保证其持续对黑臭水体的治理起到作用，所以本发明具有广阔的应用前景和推广价值。（发明人彭剑峰;莫华涛;刘锐平;刘会娟;曲久辉）
