專利名稱：水體除藻劑、其制備方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水體凈化劑，尤其涉及一種由荷載于粘土上的銅，鋅，鋁， 鐵，鈣等多種金屬離子組成的具有除藻，絮凝，沉淀，固磷等功能的水體除藻劑， 本發(fā)明還涉及該水體除藻劑的制備方法及在水處理中的應(yīng)用，屬于水處理工程領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
眾所周知，城市景觀水體惡化的原因是水體的富營養(yǎng)化，或稱水華現(xiàn)象。人 們?nèi)缒芟?，減輕水華，抑止藻類生長，就能實(shí)現(xiàn)水清，魚歡，空氣清爽，游人樂 于駐足的目的。水體的富營養(yǎng)化過程是水中的自養(yǎng)型生物(即能自身繁殖)的藻類不斷繁殖的 結(jié)果。這一過程要吸收水中無機(jī)物在陽光，有機(jī)營養(yǎng)成分的作用下生成它本身能分 化的單生藻，有人(斯托姆)把這一過程描述如下106CO2+16NO3—+HPO4—+1221120+1811++微量元素—陽光—C106H263O110N16P (單生藻) + 13802上式雖屬假設(shè)，未見實(shí)驗(yàn)證實(shí)，但也提供了一種論據(jù)，即無機(jī)氮，磷可視為 藻類繁殖的控制因素， 一個磷分子可結(jié)合500-600個其他元素而增生藻類，所以可 認(rèn)為在排除其他人為污染因素后，磷的因素是最主要的。有一種說法，"治水先制藻， 制藻先治磷"看來對景觀水是比較適用的。國外一環(huán)保組織對數(shù)百個富營養(yǎng)化水體進(jìn) 行調(diào)查后得出結(jié)論是80%的水體受磷元素制約，10%受磷，氮兩元素制約，只有10% 受氮和其他因素控制。這些調(diào)研結(jié)果有力地支持了在治理景觀水時(shí)治磷的重要性。近年來，國內(nèi)外使用銅，鋅，鋁，鐵，鑭金屬離子治磷的報(bào)告不少，但缺乏系 統(tǒng)性，效果也不明朗。國內(nèi)已有眾多治藻的專利，如公開號CN1059073(00，12，06)， CN1686854(05,10,26),CN1686847(05,10,26)均從固磷著手，以治藻為目的，得到很 好的結(jié)果，但選用了稀土元素鑭為主要成分。鑭作為除藻劑在國外早期是為凈化泳 池水而開發(fā)的，(USP 6524487, "03,02，25")，用在景觀水上尚在市場開拓階段。我國引進(jìn)商品"Phoslock"即屬鑭產(chǎn)品，現(xiàn)正在試用中。鑒于鑭屬化合物的放射性和價(jià)格問 題，推廣應(yīng)用這一技術(shù)，尚需經(jīng)歷一段時(shí)間。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明首先所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新的水體除 藻劑，該水體除藻劑具有顯著的除藻，防止水華，改善水質(zhì)等功效。 本發(fā)明首先所要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的 一種水體除藻劑，主要由以下重量份的組分組成銅劑2-15份、鋅劑0-10份、鋁劑40-60份、載體20-30份、碳酸鈣5-15份和 鍍膜劑0.5-10份。優(yōu)選的，上述各組分的重量份是銅劑5份、鋅劑5份、鋁劑50份、載體25份、碳酸鈣10份和鍍膜劑5份。 其中，所述的銅劑可以是各種銅鹽，優(yōu)選為硫酸銅；所述的鋁劑可以是各種鋁鹽，例如可以是硫酸鋁，羥基硫酸鋁，明礬或氯化鋁 以及它們以任意重量比例所組成的混合物，優(yōu)選為硫酸鋁； 所述的鋅劑可以是各種鋅鹽，優(yōu)選為碳酸鋅；所述的載體優(yōu)選為粘土，該粘土含硅酸鋁、鈉超過80%，在水中具有緩慢溶解 與膨脹的性能，例如膨潤土，蒙脫土，硅藻土，皂石或海泡石等，優(yōu)選為膨潤土；所述的鍍膜劑優(yōu)選為改性淀粉(一般可用酸對淀粉進(jìn)行改性而制備得到，該 制備方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所通曉或熟練掌握)，此外，該改性淀粉也可通過商業(yè) 途徑購買得到，例如，可以購自上海康湖化工有限公司，其商品名稱是"氧化淀粉"。本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種制備上述水體除藻劑的方法， 是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種制備上述水體除藻劑的方法，包括(1) 按下述重量稱取各組分銅劑2-15份、鋅劑0-10份、鋁劑40-60份、載 體20-30份、碳酸鈣5-15份和鍍膜劑0.5-10份；(2) 將銅劑、鋅劑用5-10重量份的水溶解后，再與鋁劑，載體、碳酸鈣和鍍 膜劑混合均勻，按照常規(guī)的混合均勻的粉末，以常規(guī)方法(如擠出或圓盤)造粒(必 要時(shí)經(jīng)過篩分)。由本發(fā)明方法所制備的顆粒產(chǎn)品，其規(guī)格或特性如下直徑為2-5mm,比重《.0,在水中能停留3-5分鐘而保持其幾何原型，24小時(shí)離散性大于80-90%。本發(fā)明以銅離子為主要除藻劑，采用荷載于粘土上以實(shí)現(xiàn)緩溶過程而達(dá)到長 效目的。同時(shí)在粘土上還荷載鋁，鐵，鋅，鈣等化合物，它們除各具自己對除藻， 固磷，絮凝的作用外，還對銅離子除藻具有協(xié)同和增效作用(單獨(dú)作用時(shí)水中銅離 子一般要求不低于0.4ppm,而在有協(xié)同效應(yīng)時(shí)0.2ppm除藻作用就很明顯)，從而使 本發(fā)明的除藻劑具有長效和多功能的性能。本發(fā)明中所采用的載體優(yōu)選為粘土，該粘土與鋁、鈣鹽混合后達(dá)到改性的效 果，粘土的主要成分為硅酸鋁及少量硅酸鈉，含量要求大于80%，具有在水中溶脹， 緩溶的性能(選用鈉基改性膨潤土，在水中溶脹率可達(dá)自身體積的十多倍，有利于 吸附和緩釋離子)。另一方面，鋁鹽能水解為絮凝劑，能使復(fù)水層內(nèi)已被銅鋅殺死的藻骸能充分絮 凝而沈降到底泥中，此時(shí)一部分尚未被殺死的新生藻被裹巻而沉入底泥中，一二天 內(nèi)就能復(fù)活而使藻害再度發(fā)生，此時(shí)鋁絮凝劑中的鋁在鐵鈣離子的作用下，就能發(fā) 揮固磷作用，使泥水過渡層中的可溶性磷酸根與鋁，鈣，鐵等金屬離子結(jié)合而成不 溶性磷酸鹽，從而使藻失活。為了充分發(fā)揮藥效，水體的pH值應(yīng)盡量保持在7-8之間，有利于不溶性磷化 合物之生成，為此本發(fā)明中使用了 pH緩沖劑碳酸鈣，并加入鍍膜劑等使產(chǎn)品的顆 粒比重小于2.0，這樣在使用時(shí)顆粒能停留在水體復(fù)水層之下，底泥之上， 一般認(rèn)為 這是水，泥之間的過渡層，是抑止內(nèi)源磷轉(zhuǎn)移到水層的最佳層。由于粘土的吸附性能，金屬離子能緩溶于水中以實(shí)現(xiàn)長效，除藻，絮凝，沉 淀，固磷的作用。鋅對銅的除藻過程具有協(xié)同，增效作用，鋁，鐵，鈣等金屬鹽不 僅能絮凝，沉淀懸浮物，并能抑制底泥中的磷化物釋放出可溶性磷，實(shí)現(xiàn)對景觀水 內(nèi)磷污染的控制，達(dá)到除藻，防止水華現(xiàn)象，改善水質(zhì)的目的。本發(fā)明水體除藻劑的適用范圍需要防止水華或已長藻的各種水體。 水體除藻劑的使用方法，包括可用機(jī)械或人工方法灑潑到防止水華或已長 藻的水面上，其用量按水中溶解的總磷量確定以mg/L(升)計(jì)，加到水中的本發(fā) 明水體除藻劑/水中溶解的總磷量應(yīng)等于或大于50-200倍(通常大城市用生活污水 處理后的中水為補(bǔ)充水，湖水中總磷一般在2mg/L左右，此時(shí)水體除藻劑用量應(yīng)為 100-400mg/L)。即:當(dāng)水體除藻劑/總磷(TP)為50-200倍時(shí)， 一般可在3-6個月 內(nèi)防止藻的滋生。下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。應(yīng)當(dāng)指出，這些實(shí)施例僅僅是本發(fā)明 的例證，不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。 實(shí)施例1按下述重量稱取各組分(單位:kg):硫酸銅8、碳酸鋅2、硫酸鋁50、膨潤土 25、碳酸鈣IO和改性淀粉(購自上?？岛び邢薰?，其商品名稱是"氧化淀粉") 5;將硫酸銅、碳酸鋅用5立升水溶解后，再與硫酸鋁、膨潤土、碳酸鈣和改性淀 粉混合，按照常規(guī)混合均勻的粉末，以常規(guī)方法(如擠出或圓盤)造粒,得顆粒，其 規(guī)格如下直徑為2-5mm，比重〈2.0在水中能停留3-5分鐘而保持其幾何原型，24 小時(shí)離散性大于80-90%。 實(shí)施例2按下述重量稱取各組分(單位kg):硫酸銅15、碳酸鋅5、羥基硫酸鋁60、 蒙脫土30、碳酸鈣15和改性淀粉(購自上海康湖化工有限公司，其商品名稱是"氧 化淀粉")10;將硫酸銅、碳酸鋅用10立升水溶解、溶液與羥基硫酸鋁混和，再與 蒙脫土、碳酸鈣和改性淀粉混合均勻，按照常規(guī)的混合均勻的粉末，以常規(guī)方法(如 擠出或圓盤)造粒,得顆粒，其規(guī)格如下直徑為2-5mm,比重《.0在水中能停留3-5 分鐘而保持其幾何原型，24小時(shí)離散性大于80-90%。 實(shí)施例3按下述重量稱取各組分(單位kg):硫酸銅2、碳酸鋅5、氯化鋁40、硅藻 土20、碳酸鈣5和改性淀粉(購自上?？岛び邢薰?，其商品名稱是"氧化淀 粉")0.5;將硫酸銅、碳酸鋅用6立升水溶解后，再與氯化鋁、硅藻土、碳酸鈣和 改性淀粉混合均勻，按照常規(guī)的混合均勻的粉末，以常規(guī)方法(如擠出或圓盤)造 粒,得顆粒，其規(guī)格如下直徑為2-5mm,比重《.0，在水中能停留3-5分鐘而保持其 幾何原型，24小時(shí)離散性大于80-90%。 實(shí)施例4按下述重量稱取各組分(單位kg):硫酸銅10、明礬50、海泡石25、碳酸 鈣10和改性淀粉(購自上?？岛び邢薰?，其商品名稱是"氧化淀粉")0.5; 將硫酸銅先加水制成10%水溶液，再與明礬、海泡石、碳酸鈣和改性淀粉混合均勻， 按照常規(guī)的混合均勻的粉末，以常規(guī)方法(如擠出或圓盤)造粒，得顆粒，其規(guī)格如 下直徑為2-5mm,比重〈2.0,在水中能停留3-5分鐘而保持其幾何原型，24小時(shí)離散性大于80-90%。 實(shí)施例5按下述重量稱取各組分(單位kg):按下述重量稱取各組分硫酸銅5份、碳酸鋅5、硫酸鋁20、明礬5、氯化鋁10、、膨潤土25、碳酸鈣10和改性淀粉(購 自上海康湖化工有限公司，其商品名稱是"氧化淀粉")5;將硫酸銅、碳酸鋅用8 立升水溶解后、再與硫酸鋁、明礬、氯化鋁，膨潤土、碳酸鈣和改性淀粉混合均勻， 按照常規(guī)的混合均勻的粉末，以常規(guī)方法(如擠出或圓盤)造粒,得顆粒，其規(guī)格如 下直徑為2-5mm,比重〈2.0,在水中能停留3-5分鐘而保持其幾何原型，24小時(shí)離 散性大于80-90%。試驗(yàn)例1本發(fā)明水體除藻劑除藻試驗(yàn)取2個120L玻璃容器，各加入100L天然湖水(取自北京朝陽區(qū)麗都公園)， 1個做空白對照實(shí)驗(yàn)，不加入任何試劑，另1個用本發(fā)明水體除藻劑(實(shí)施例1-5 所制備)進(jìn)行除藻試驗(yàn)，具體如下空白試驗(yàn)在室外陽光下進(jìn)行，自2006年04月21日至2006年06月30日， 共計(jì)70余天，水體外觀呈墨綠色，水混濁，透明度〈OOmm,生成油狀粘壁藻團(tuán)，明 顯發(fā)生了水華現(xiàn)象。除藻試驗(yàn)在同樣地點(diǎn)進(jìn)行，按照62.5mg/L的劑量加入本發(fā)明水體除藻劑(實(shí) 施例l-5所制備)，70天內(nèi)水清見底，無色，無藻，無粘壁物。 試驗(yàn)例2本發(fā)明水體除藻劑除磷試驗(yàn)取自麗都公園的湖水總磷(TP) 1.54mg/L，在50L容器內(nèi)進(jìn)行除磷試驗(yàn)，施藥 量按待處理水的TP選定， 一般TP:藥劑(實(shí)施例l-5所制備的水體除藻劑)在1: 50-200之間。例如上述TP4.54mg/L的含藻湖水，施藥量為TP/藥劑(實(shí)施例1-5 所制備)=1: 33相當(dāng)藥齊U/水-50mg/L時(shí)，共41天試驗(yàn)，平均TP降為0.76 mg/L， 除磷率56.65%。在此同時(shí)，另一組試驗(yàn)的施藥量TP/藥劑-l: 66相當(dāng)藥劑/水 =100mg/L時(shí)，經(jīng)41天，平均TP降為0.16 mg/L,除磷率89.61%。 試驗(yàn)例3試驗(yàn)地點(diǎn)北京市朝陽區(qū)麗都公園。試驗(yàn)時(shí)間2006年07月25日到2006年09月19日。 試驗(yàn)池和對照池的條件水池不規(guī)則形，南北長20米，東西短，約8米，水 深400-500毫米，jt水量100-120M3。水質(zhì)分析TP: 1-1.2 mg/L，氨氮0.15 mg/L，溶解氧上層6.23mg/L,下層2.0mg/L.養(yǎng)錦鯉魚若干條，上浮時(shí)可見到，水能見 度<150毫米。水溫22.5-26.8 。C,pH 8.53。與試驗(yàn)池一堤相隔另一池為對照池，試驗(yàn)池和對照池的水體條件完全一樣。對照池不進(jìn)行任何處理。試驗(yàn)池7月25日用本發(fā)明水體除藻劑(實(shí)施例l-5所制備)進(jìn)行處理，一 次性加入，藥量為12公斤，相當(dāng)劑量為100ppm.第二天，7月26日，即可測得銅 離子，含量0.1-0.2ppm， TP己有下降，在0.8ppm左右波動。此時(shí)水的能見度增 加到300毫米。氨氮值變化不大，溶解氧能保持在5-6mg/L.與對照池相比，已顯 得水清，魚歡。到9月19日，期間每兩星期取樣分析一次，由于下雨，天陰，游 人喂魚等影響因素，數(shù)據(jù)顯得離散，但總的趨勢是水中TP能保持在0.2mg/L上下， 氨氮也略有下降。水的能見度能穩(wěn)定在30公分以上，溶解氧明顯得到提高。水中 藻的生長得到抑止，可見到較多錦鯉魚。同期對照池不加藥，水面混濁，有明顯的 綠藻色澤，水面上不時(shí)有令人不悅的氣味飄拂，相比之下，公園管理部門對現(xiàn)場試 驗(yàn)結(jié)果作出了肯定的評價(jià)。
權(quán)利要求
1. 一種水體除藻劑，包括以下重量份的各組分組成銅劑2-15份、鋅劑0-10份、鋁劑40-60份、載體20-30份、碳酸鈣5-15份和鍍膜劑0.5-10份。
2、 按照權(quán)利要求1的水體除藻劑，其特征在于，各組分的重量份是銅劑5 份、鋅劑5份、鋁劑50份、載體25份、碳酸鈣10份、鍍膜劑5份。
3、 按照權(quán)利要求1的水體除藻劑，其特征在于所述的銅劑是硫酸銅；所述 的鋁劑選自硫酸鋁，羥基硫酸鋁，明礬或氯化鋁，或它們以任意重量比例所組成的 混合物；所述的鋅劑是碳酸鋅；所述的載體為粘土；所述的鍍膜劑是改性淀粉。
4、 按照權(quán)利要求l的水體除藻劑，其特征在于所述的粘土選自膨潤土，蒙 脫土，硅藻土，皂石或海泡石。
5、 一種制備權(quán)利要求1水體除藻劑的方法，包括(1) 按下述重量稱取各組分銅劑2-15份、鋅劑0-10份、鋁劑40-60份、載 體20-30份、碳酸鈣5-15份和鍍膜劑0.5-10份；(2) 將銅劑和鋅劑用5-10重量份的水溶解后，再與鋁劑、載體、碳酸鈣和鍍 膜劑混合均勻，以常規(guī)方法造粒，即得。
6、權(quán)利要求l-4任何一項(xiàng)的水體除藻劑在凈化水質(zhì)中的應(yīng)用，包括將所述 水體除藻劑灑潑到水面上，其用量如下以mg/L計(jì)，加到水中的水體除藻劑與水 中溶解的總磷量的比值等于或大于50-200。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水體除藻劑及其制備方法。該水體除藻劑包括以下重量份的各組分組成銅劑2-15份、鋅劑0-10份、鋁劑40-60份、載體20-30份、碳酸鈣5-15份和鍍膜劑0.5-10份。本發(fā)明水體除藻劑具有除藻，絮凝，沉淀，固磷等多種功效，且功效持久，可以有效除藻并防止水華。
文檔編號C02F1/52GK101279785SQ20071006505
公開日2008年10月8日 申請日期2007年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月2日
發(fā)明者吳金城, 文 張 申請人:北京麗都水處理工程有限公司