[發明專利]一種集控磷與緩釋氧一體化處理劑及其制備與應用

在審

• 申請號: 202110246336.6
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113003872A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 呂樹光;周志康;楊儒民;曾貴祿;劉玉龍
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F1/28;C02F1/42;C02F3/02;C02F11/02;C02F101/10;C02F1/66
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 李新新

本發明涉及一種集控磷與緩釋氧一體化處理劑及其制備與應用，處理劑包括硬脂酸、過氧化鈣、膨潤土、水泥、細沙和小分子有機酸，硬脂酸作為包埋劑，硬脂酸將過氧化鈣和膨潤土混合包埋，水泥作為塑性劑。制備方法具體為：(1)向乙醇中加入硬脂酸和水，加熱攪拌至硬脂酸完全溶解，得到均質含硬脂酸的透明溶液；(2)向透明溶液中加入過氧化鈣，攪拌均勻；(3)繼續往溶液中加入膨潤土、水泥和細沙，攪拌均勻；(4)再往溶液中加入小分子有機酸，攪拌均勻至粘稠狀，之后取出壓制成型，經干燥去水后得到一體化處理劑。與現有技術相比，本發明處理劑具有長效、緩釋的效果，能夠持續吸附處理污染物、控制底泥中的磷向水體釋放和緩慢釋放氧氣。

技術領域

本發明涉及水處理技術領域，具體涉及一種集控磷與緩釋氧一體化處理劑及其制備與應用。

背景技術

隨著我國城市經濟的快速發展及人們日常生活水平的提高，人們對城市河道景觀質量的要求也越來越高。但由于老城區不完善的雨污水分流系統，城市中仍然存在部分工業廢水或生活污水以及地表徑流中的植物營養物質未經處理而向自然水體排放的現象，并由此導致水體中營養物質累積，溶解氧銳減，透明度降低，使得水體的富營養化程度依然非常嚴重，進而引發水體藻類爆發；對于河道水體，特別是流動性緩慢的城市內河水體逐漸喪失自凈能力，從而使河道水體發生黑臭現象。

水體富營養化及黑臭現象是指在人類活動的影響下，生物生存所需的氮、磷等營養物質大量進入河口、湖泊、海灣、城市河道等水體中，引起了藻類及其它浮游生物的迅速生長繁殖，造成水體溶解氧(DO)濃度降低、透明度下降、水質變差的現象。水體的富營養化及黑臭現象主要與氮、磷等營養鹽含量及DO密切相關，富營養化及黑臭河道的防治過程，實質上就是通過控制或調節誘發富營養化和黑臭發生的主要條件，從而抑制富營養化及黑臭情況的發生。在各種影響富營養化及黑臭河道的因素中，磷和水體中的DO是關鍵性的限制因素。

治理富營養化及黑臭河道的措施主要是控制外源性營養鹽的輸入和內源性營養鹽的釋放，并保持水體良好的好氧環境。近年來隨著相關法律法規政策的出臺及截污工程等措施的實施，外源性污染物的輸入有所減少，而底泥中內源性營養鹽的釋放對水體營養水平的重要影響開始凸顯出來。底泥中內源性營養鹽的釋放對水體富營養化及黑臭河道的修復起著決定性的作用，同時因地表徑流而引起的有機物及營養鹽的輸入也至關重要。因此針對上述含有大量內源有機物和氮磷營養物質的富營養化水體或黑臭河道，開發低耗、高效的水處理技術成為現階段水體環境治理研究的重點和難點。相比于氧化處理、生物處理等技術，具有長效吸附作用、可固化營養鹽、且可長效緩慢釋氧功能的創新型處理劑開發勢在必行。為此，本發明著力于開發一種改善富營養化水體及黑臭河道的集控磷與緩釋氧一體化的處理劑。

專利CN102408151A公開了一種底泥磷釋放抑制劑，所述底泥磷釋放抑制劑各組分質量百分含量為：金屬過氧化物50％～80％、硬脂酸1％～10％、聚乙二醇40001％～10％、40-200目增重材料15％～30％；所述的金屬過氧化物是指包括過氧化鈣和過氧化鎂中的任意一種或兩者的混合物；所述的增重材料是包括石英砂、水泥等在內的一般常用增重材料的一種或其混合物。本發明在探究處理劑對控磷和釋氧的同時，對處理劑的長期循環利用性也進行了考察。專利CN102408151A中使用較多無色有毒四氯化碳作為溶劑，集中式生活飲用水地表水源地四氯化碳的標準限值為0.002mg L^-1，易揮發的四氯化碳在制備過程中可能會危害身體健康且回收過程較為不便。過氧化鈣釋氧過程中產生氫氧化鈣，會使水體變成堿性，而本發明使用小分子有機酸作為緩沖劑，對pH具有緩沖作用，使水體成為弱堿性。專利CN102408151A中利用CaO₂與水生成Ca(OH)₂吸附上覆水的PO₄^3-，而本發明不僅利用Ca(OH)₂吸附上水中的PO₄^3-，還利用Al(OH)₃、Fe(OH)₃改變磷形態來達到水體除磷和底泥控磷的雙重效果。除此以外，本發明在考察處理劑抑制底泥磷釋放的過程中，還分析了底泥中不同形態磷的轉化以及處理劑對磷的吸附量，在控磷機理上存在差異。