[发明专利]一种集控磷与缓释氧一体化处理剂及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种集控磷与缓释氧一体化处理剂及其制备与应用，处理剂包括硬脂酸、过氧化钙、膨润土、水泥、细沙和小分子有机酸，硬脂酸作为包埋剂，硬脂酸将过氧化钙和膨润土混合包埋，水泥作为塑性剂。制备方法具体为：(1)向乙醇中加入硬脂酸和水，加热搅拌至硬脂酸完全溶解，得到均质含硬脂酸的透明溶液；(2)向透明溶液中加入过氧化钙，搅拌均匀；(3)继续往溶液中加入膨润土、水泥和细沙，搅拌均匀；(4)再往溶液中加入小分子有机酸，搅拌均匀至粘稠状，之后取出压制成型，经干燥去水后得到一体化处理剂。与现有技术相比，本发明处理剂具有长效、缓释的效果，能够持续吸附处理污染物、控制底泥中的磷向水体释放和缓慢释放氧气。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种集控磷与缓释氧一体化处理剂及其制备与应用。

背景技术

随着我国城市经济的快速发展及人们日常生活水平的提高，人们对城市河道景观质量的要求也越来越高。但由于老城区不完善的雨污水分流系统，城市中仍然存在部分工业废水或生活污水以及地表径流中的植物营养物质未经处理而向自然水体排放的现象，并由此导致水体中营养物质累积，溶解氧锐减，透明度降低，使得水体的富营养化程度依然非常严重，进而引发水体藻类爆发；对于河道水体，特别是流动性缓慢的城市内河水体逐渐丧失自净能力，从而使河道水体发生黑臭现象。

水体富营养化及黑臭现象是指在人类活动的影响下，生物生存所需的氮、磷等营养物质大量进入河口、湖泊、海湾、城市河道等水体中，引起了藻类及其它浮游生物的迅速生长繁殖，造成水体溶解氧(DO)浓度降低、透明度下降、水质变差的现象。水体的富营养化及黑臭现象主要与氮、磷等营养盐含量及DO密切相关，富营养化及黑臭河道的防治过程，实质上就是通过控制或调节诱发富营养化和黑臭发生的主要条件，从而抑制富营养化及黑臭情况的发生。在各种影响富营养化及黑臭河道的因素中，磷和水体中的DO是关键性的限制因素。

治理富营养化及黑臭河道的措施主要是控制外源性营养盐的输入和内源性营养盐的释放，并保持水体良好的好氧环境。近年来随着相关法律法规政策的出台及截污工程等措施的实施，外源性污染物的输入有所减少，而底泥中内源性营养盐的释放对水体营养水平的重要影响开始凸显出来。底泥中内源性营养盐的释放对水体富营养化及黑臭河道的修复起着决定性的作用，同时因地表径流而引起的有机物及营养盐的输入也至关重要。因此针对上述含有大量内源有机物和氮磷营养物质的富营养化水体或黑臭河道，开发低耗、高效的水处理技术成为现阶段水体环境治理研究的重点和难点。相比于氧化处理、生物处理等技术，具有长效吸附作用、可固化营养盐、且可长效缓慢释氧功能的创新型处理剂开发势在必行。为此，本发明着力于开发一种改善富营养化水体及黑臭河道的集控磷与缓释氧一体化的处理剂。

专利CN102408151A公开了一种底泥磷释放抑制剂，所述底泥磷释放抑制剂各组分质量百分含量为：金属过氧化物50％～80％、硬脂酸1％～10％、聚乙二醇40001％～10％、40-200目增重材料15％～30％；所述的金属过氧化物是指包括过氧化钙和过氧化镁中的任意一种或两者的混合物；所述的增重材料是包括石英砂、水泥等在内的一般常用增重材料的一种或其混合物。本发明在探究处理剂对控磷和释氧的同时，对处理剂的长期循环利用性也进行了考察。专利CN102408151A中使用较多无色有毒四氯化碳作为溶剂，集中式生活饮用水地表水源地四氯化碳的标准限值为0.002mg L^-1，易挥发的四氯化碳在制备过程中可能会危害身体健康且回收过程较为不便。过氧化钙释氧过程中产生氢氧化钙，会使水体变成碱性，而本发明使用小分子有机酸作为缓冲剂，对pH具有缓冲作用，使水体成为弱碱性。专利CN102408151A中利用CaO₂与水生成Ca(OH)₂吸附上覆水的PO₄^3-，而本发明不仅利用Ca(OH)₂吸附上水中的PO₄^3-，还利用Al(OH)₃、Fe(OH)₃改变磷形态来达到水体除磷和底泥控磷的双重效果。除此以外，本发明在考察处理剂抑制底泥磷释放的过程中，还分析了底泥中不同形态磷的转化以及处理剂对磷的吸附量，在控磷机理上存在差异。