[發明專利]一種湖泊水生植物腐爛引發水體黑臭的修復方法

有效

• 申請號: 201310673377.9
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN103641223B
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 古小治;陳開寧;楊鑫;張啟超
• 申請（專利權）人: 中國科學院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號: C02F1/52
• 分類號: C02F1/52;C02F1/56;C02F1/72;C02F9/04
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 徐蓓

技術領域

本發明屬于環保技術領域，涉及一種湖泊水生植物腐敗后水體黑臭的修復方法，特別是涉及一種水體中“草源性”致臭的含硫、含氮化合物高效去除的處置方法。

背景技術

在湖泊湖灣濱岸帶附近，滋生大量挺水植物和浮葉植物以及沉水植物。由于水草生長區植物群叢呈片狀或帶狀分布，水草覆蓋區植被繁茂水動力交換能力差，沉積物表層賦存大量植物殘體并富含有機質，植被區捕獲并聚集了水中懸浮顆粒物及藍藻、植被莖葉及根系周圍滋生了大量浮游生物及細菌，每到夏秋季水體植物大量衰亡或遇臺風侵襲造成大量水草死亡，經常釋放出大量可溶性易降解有機物、其分解過程中耗盡水體中大部分溶解氧導致水體缺氧；另外植物腐爛也釋放出部分溶解性低的含疏基和氨基基團化合物，易在水體表面形成一層水膜，這層有機膜覆蓋在水面，不同程度地阻滯了水體與大氣層的水氣交換速率；兩者供體作用下導致水體在缺氧、甚至無氧的條件下，植物殘體及沉積物中有機物分解產生大量的硫化氫、氨、硫醚等低分子的易揮發性惡臭氣體，這是導致水體黑臭的重要原因之一。

目前針對水體黑臭治理主要集中在飲用水上，主要包括利用氧化法如O₃、KMnO₄、Cl₂、ClO_2?4種常規氧化劑氧化乙硫醇、Geosmin、MIB等去除，以及吸附法如活性炭、凹凸棒土、硅藻土等對致嗅物質去除效果。而有關湖泊水體黑臭的治理只是初步涉及了藍藻腐爛及黑臭底泥引發水體黑臭，相應措施包括湖泊疏浚、曝氣、換水等工程措施，而針對植物腐敗產生的水體黑臭的污染綜合防控，相關的除臭技術研究明顯不足，甚至缺失，而有關水草腐敗相關的技術鮮有報道。由于水草腐敗產物以溶膠態、溶解態有機物質為主，它們直接導致水體黑臭，或與水、沉積物質的氮硫化合物反應形成的次生代謝產物也可以導致實體黑臭，也可通過改變水體環境導致底泥中黑臭物質通過水土界面直接釋放到水體中引發水體黑臭。針對這一現狀，相應的黑臭水體綜合處置技術就必須考慮草源性水體黑臭物質的代謝中間產物及最終產物同時高效去除，同時顯著改觀水體的局部厭氧的微環境。

水草腐敗區“草源性黑臭”與藍藻腐爛形成的“藻源性”及底泥黑臭物質釋放形成的“內源性”黑臭釋放顯著不同，后者致臭物質主要分布在藻細胞、有機顆粒物及細顆粒泥沙懸浮物，黑臭物質主要為硫醚蛋白類、氨、胺類等，工程實施過程中不受水生植物等因素。而前者黑臭物質主要是植物腐爛后釋放到水體中的有機物，主要以溶膠態和溶解態形態存在，相應的技術措施必須考慮到水草區湖泊生態系統安全性。從處理對象上說，水草腐敗產生黑臭處理必須充分考慮水生植物黑臭來源的特殊屬性，不僅有硫醚蛋白類、氨、胺類等物質，更重要的是含有大量的脂肪酸類、硝基化合物及吲哚類嗅味物質技術難度更高，實施的安全標準更為嚴格，這就需要更科學、高效、安全的技術方法來滿足這一新的環境問題。

發明內容

本發明公開了一種用于水處理的復合絮凝劑，以及利用該復合絮凝劑對植物腐爛引發水體黑臭的治理方法，具體為復合絮凝劑和復方氧化除臭材料在綜合治理湖體“草源性”局部水域黑臭中的應用。通過復合絮凝劑沉降水體中大部分有機致黑膠體，利用復方氧化除臭材料進一步深度氧化降解水體殘存的致臭物質。

本發明的第一目的即在于提供一種用于水處理的復方絮凝劑，所述復方絮凝劑采用如下方法制備而成：

酸化：將收集到的天然石英砂用10~50%HCL或HNO₃(V/V)浸泡24h，然后反復用清水沖洗干凈，除雜；

灼燒：將清洗干凈的石英砂在450~600℃灼燒4~10h；

粉碎：將灼燒后的石英砂磨碎，過篩，選取其中200目到1250目之間的組分備用；

表面改性：取200?~1250目石英砂按1:5~10固液比與10~35%的CaCl₂水溶液進行攪拌混勻，靜置后濾掉上清液，并將沉降分離后的石英砂在60~80℃進行干燥；其次，制備質量百分比位1~15%的殼聚糖溶液，并將石英砂與殼聚糖溶液按照1:0.2~1.5的固液比混合攪拌并除去多余的溶液，冷凍干燥得粉末狀復合絮凝劑。

這種獨特的復合絮凝劑具有意料不到的處理效果，能夠沉降水體中大部分有機致黑膠體，配合本發明所述的復方氧化除臭材料使用的效果尤其顯著。

本發明的第二目的即在于提供利用上述復合絮凝劑對水體進行綜合修復方法，該方法可有效去除90%以上的由水生植物直接產生及次生的黑臭物質，水體透明度及溶解氧大幅提升，顯著改善局部水域環境。