[发明专利]一种用于环境水体修复的复合制剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，特别涉及可修复受污染河流、湖泊、水库和地下水水体的一种水体修复复合制剂及其制备方法和应用。

背景技术

富营养化是当今世界面临的主要水污染问题之一。全球范围内有40％左右的湖泊和水库遭受不同程度的富营养化；20世纪90年代后期，太湖、滇池、巢湖等10个湖泊处于重度富营养化状态。水体富营养化过程主要与氮、磷等营养盐含量密切相关，还与温度、溶解氧水平、水动力条件有关。由于富营养化水体中营养物质过多，藻类大量繁殖、藻类的呼吸作用及死亡藻类的分解作用消耗大量的氧，致使水体处于严重的缺氧状态，并分解出有毒物质，从而给水质造成严重的不良后果。大多数城市河流已经失去自然河流特性，水流缓慢，自然复氧能力非常差；另一方面，水体附近工农业的发展导致大量污染物以点源或者面源的方式进入水体，污染程度加剧，水体溶解氧成为水体污染生物修复的限制性因素。

目前水体供氧技术主要有人工曝气、投加释氧药剂(臭氧、过氧化氢和固体释氧化合物等)。人工曝气充氧是提高水体中溶解氧浓度的一种有效手段，但是对于受污染的地下水、广阔湖面等地域，不方便进行大规模曝气充氧。投加臭氧和过氧化氢能迅速提高水体溶解氧，但是他们本身化学性质不稳定性，供氧成本过高。固体释氧化物为过氧化镁(MgO₂)、过氧化钙(CaO₂)等。这些过氧化物能够与水反应释放出氧气，提高水体溶解氧，从而为水中有机污染物的好氧生物提供氧气。由于固体释氧化合物供氧可以直接将其撒到地表水体或灌注到地下水中，不需要安装曝气设备及长期的电能供应，也不需要转移至其他场所治理，因此相应的处理费用相对较低，有着其它供氧技术无法比拟的经济优势。

但是，当前利用固体释氧化合物修复污染地下水的过程中，多采用将其与水混合成悬浊液，并通过加压灌注方式将其注入地下含水层。此方法尽管能够快速提高受污染地下水的溶解氧浓度，但不可避免地造成释氧化合物在进入地下环境之前大量释氧，造成释氧化合物的浪费；此外，直接投加的释氧化合物与水快速反应，氧气释放周期短，微生物营养需求不平衡，无法符合微生物的生长规律，因此不利于水体自净能力的恢复。

将释氧材料中添加其他化学物质并制成不同规格的复合材料，可以有效的降低其在水中的释氧速率，延长释氧周期，提高溶解氧的利用率。再根据水体污染情况，适当添加过氧化物酶和磷酸盐，刺激土著微生物的生长，加速水体自净能力的恢复。

发明人在无水状态下制备用于环境水体修复的复合制剂，避免了制备阶段释氧材料与水反应而造成的有效氧的浪费，提高释氧材料及氧气的利用率；可以根据污染治理的需要通过调整材料配比和药剂的形状实现十几天至数年不等的释氧周期；材料稳定性好，常态下不易分解，容易保存，有效期长。该材料投入水体后可缓慢均匀地释放氧气，结合羟基自由基的氧化作用，去除目标污染物，并为土著微生物繁殖提供一定保障；该复合制剂用于污染地表水、底泥及地下水的生物修复时，可极大减缓金属过氧化物等释氧材料与水的反应速率，提高氧气的使用效率和使用周期，长期稳定有效地增加水体的含氧量，从而长期有效的抑制底泥污染物的释放和净化水体。

发明内容

水体修复复合制剂的制备方法：

该复合制剂中各组分分布采用特定空间构型进行压片制备。复合制剂中的释氧剂和促进剂通过隔离材料和包络剂按污染物治理实际需求呈间隔分布而非均匀混合。按如下步骤进行：(1)于10～65℃条件下将一定量包络剂溶于纯度不低于化学纯的氯仿或四氯化碳中，投加一定量的隔离材料，顺时针或逆时针充分搅拌5-30min后转移至压片机内压成网格状、梅花状或年轮状的包络槽；(2)将释氧剂和促进剂按一定比例填充至槽内，再次压制，得到不同形状的复合制剂，并在氮气保护下干燥，回收有机溶剂。

组成和质量百分比含量：释氧剂68％～90％、促进剂0.5％～12％、隔离材料5％～14％、包络剂0.05％～6％。

其中所述的释氧剂是指过氧酸盐及金属过氧化物，如过氧化硫酸钠、过氧碳酸钠、过氧化钙、过氧化镁中的任意一种或多种的混合物；其中所述的促进剂是指过氧化物酶与磷酸盐；其中所述的隔离材料是60-200目的粘土或粉煤灰中的一种或两者混合物；其中所述的包络剂是指月桂酸、棕榈酸异丙酯、肉豆蔻酸、棕榈醇中的一种。

本发明还进一步涉及本发明的复合制剂在水体修复和抑制底泥内源性污染物释放方面的应用。

具体操作可按下述方法进行：