以铁盐治理富营养化水体的方法技术

以铁盐治理富营养化水体的方法，属于水、废水、污水的处理方法。本发明专利技术以铁盐FeCl3、Fe2(SO4)3、FeSO4或FeCl3·6H2O之一种或其组合为絮凝沉淀剂，用湖水配制成1～5%(w/w)的溶液，雾化喷洒水面；所述的水体性质为pH≥7.5的弱碱性湖水；根据水体的大小，每日可地毯式喷洒数次，定期检测总磷浓度，直至总磷浓度符合一类水质＜0.005 mg L‑1的要求。本发明专利技术针对富营养化湖泊、水库等大型水体沉淀和钝化磷，遏制蓝藻等藻类繁殖，并絮凝沉淀悬浮态固体，达到原位修复水质的目的，且操作简易，成本低廉，效果明显，一般半年后可见成效。

Method for treating eutrophic water body with iron salt

The invention relates to a method for treating eutrophic water body with iron salt, which belongs to the treatment method of water, waste water and sewage. The present invention by iron FeCl3, Fe2 (SO4) 3, FeSO4 or FeCl3 6H2O one or the combination of flocculation agent, water used for the preparation of 1 ~ 5% (w/w) solution, spray water; the water properties for pH = 7.5 alkaline lake water; according to the size of a day can the carpet spray several times, until the regular detection of total phosphorus concentration, total phosphorus concentration accords with a kind of water is less than 0.005 mg L 1 requirements. The present invention is directed to the eutrophication of lake and reservoir water and large precipitation phosphorus passivation, propagation of algae and other algae contain, and flocculation of suspended solids, the in situ remediation of water to achieve the purpose, and the operation is simple, low cost, obvious effect, generally visible after half a year.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于地表水富营养化的处理方法，具体涉及治理富营养化水体的方法。技术背景湖泊水体的富营养化(Eutrophication)是全世界都存在的水环境污染问题。引起水体富营养化的主要原因是氮、磷浓度升高。湖泊富营养化的国际指标是：总氮浓度＞0.21mgL-1和总磷浓度＞0.02mgL-1。我国湖泊氮磷污染而导致富营养化的占统计湖泊的50%以上，多数湖泊总氮浓度比上述标准高出5~12.5倍，总磷高出10~50倍。虽然氮和磷同为藻类生物的重要营养物质，但这类生物对磷的依赖更为敏感。当磷处于低浓度时，即使氮浓度能满足藻类生物的需要，其繁殖能力也会大受抑制。为此，控制水体的富营养化可侧重于控制水体中磷含量（邵林广,游映玖等.控磷除磷在水体富营养化控制中的作用[J].环境与开发,1999(2):19-20.）。国外在上世纪七十年代和八十年代，就有用明矾、硫酸铝、硫酸铁铝等试剂沉淀和钝化磷作为富营养化湖泊水质修复技术的大量报道。Brett等认为用硫酸铝时会较大幅度降低了湖水pH值，当pH值≤6.0时，游离铝离子(Al3+)浓度可＞0.050mgL-1，危害人体健康，因此提出用碱式硫酸铝代替硫酸铝处理湖水，使湖水pH维持在＞6的水平。此外，Jacoby等在美国Green湖中投放181吨明矾和76.5吨铝酸钠，钝化水体中的营养盐，使湖水透明度从1.9m上升到6.1m，明显地降低了水体磷浓度，抑制了藻类生长（Jacoby,J.M.,et.al.,Responseofashallow,polymicticLaketobufferedalumtreatment.LakeReservoirManage.1994,10(2):103-112）。Jacob等对美国南加州的面积分别为12km2和11.4km2、平均水深为4m和7.3m的两个湖泊——Elsinore湖和BigBear湖的水样，在实验室中做Al2(SO4)3·18H2O除磷的研究，其中Elsinore湖的总磷浓度为0.3mgL-1，给药量为20mgL-1Al3+离子浓度时，两个湖的湖水能够维持原有的pH值，该过程用X射线衍射及扫描电镜研究了反应产物的性质及结晶出的三水铝矿(gibbsite)。本专利技术人前期以中国专利200910094667.1[P].2011-03-09“一种液体吸附剂及治理湖泊水体砷污染的方法”用4200吨FeCl3降低了水容量为6亿m3的阳宗海湖泊的砷浓度，使砷浓度从0.110～0.130mg/L降至0.003～0.008mg/L，低于国家生活饮用水卫生标准(GB5749－2006)规定的0.050mg/L和世界卫生组织饮用水质标准规定的0.010mg/L。
技术实现思路
本专利技术目的是提供以铁盐治理富营养化水体的方法，该方法是一种以铁盐为絮凝剂溶液喷洒富营养化水体，沉淀和钝化磷、遏制藻类繁殖，到达原位治理污染的方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：用FeCl3或FeCl3·6H2O或Fe2(SO4)3或FeSO4之一种或两种铁盐组合作为沉淀和钝化磷的固磷剂，用湖水将所选固磷剂配制成为1%(w/w)~5%(w/w)、pH值0.5~2.5的固磷剂溶液，喷洒水面。进一步地，所述富营养化水体为地表水，包括湖泊、水库和公园景观水，水质HCO3-浓度≥50mgL-1，pH>7.0的弱碱性水。优选地，所述固磷剂为FeCl3·6H2O；所述湖水与所选固磷剂配制的溶液其pH值为1.0~2.0。优选地，所述在水面喷洒的固磷剂溶液的数量系根据水体容量的大小，每日地毯式雾化喷洒含几十千克至几吨固磷剂的溶液，直至水体的总磷浓度符合I类水质≤0.005mgL-1的要求。以上所述的水体水质含[HCO3-]≥50mgL-1，pH≥7.5，即含重碳酸盐的弱碱性水质。以上所用FeCl3、FeCl3·6H2O、Fe2(SO4)3和FeSO4铁盐可以工业级试剂，但需严格控制其中的As、Cd、Hg等的含量。本专利技术实施过程包括：对大型湖泊可设计用喷洒船进行地毯式喷洒，也可用专用飞机喷洒；对于水容量上亿立方米的大型湖泊和水库，每日可喷洒几吨FeCl3配制的溶液；小型景观水体则需控制在一月或数月内使投药量达到20mgL-1~120mgL-1的FeCl3投加量。经过本专利技术治理后，磷的含氧阴离子与铁离子配位键合为固体相一同沉入水底，可使磷的浓度降低到＜0.005mgL-1的Ⅰ类水质标准要求。本专利技术用FeCl3从水体中沉淀和钝化磷的机理是复杂的，专利技术人认为主要发生了三类反应：(1)Fe3+与磷氧阴离子形成难溶盐：pKsp=30.9pKsp=26.6pKsp=21.9(2)FeCl3在弱碱性水体中迅速水解，生成无定形氢氧化铁沉淀，缩合脱水为水铁矿。水解生成的H+则被HCO3-中和：(2)Fe3+水解产生絮凝沉淀物固相上的羟基(-OH)活性位点与H2PO4-发生配体交换：以上三类反应均为快速反应，因此，工程实施雾化喷洒FeCl3溶液时，无需搅拌即可使水体中的磷沉淀到底部沉淀物中。本专利技术具有如下有益效果：1.本专利技术用铁盐类作絮凝剂，沉淀和钝化水体中的磷具有方法操作简单、试剂用量不高，成本低廉等诸多优点，且沉淀磷的效率高，可使富营养化水体中的可溶性磷浓度降低到0.005mgL-1，甚至达到检测不到磷(＜0.001mgL-1)。2.本专利技术投入水体的试剂用FeCl3时，只含Fe3+和Cl-。由于水体中含HCO3-，形成了稳定pH的缓冲液，投放铁盐后可保持水体的pH值基本不变。而在pH＞7.0的弱碱性水体中，Fe3+均水解为溶解度很低的羟基氧化铁而沉入沉积物中，水体中检测不到Fe3+，增加的只是不影响生态的Cl-。3.沉入沉积物中的FePO4或在水铁矿活性位点上配位键合了H2PO4-的Fe-P-O固相物都有相当的稳定性，均不会全部突然释放而引起二次污染。本专利技术使用铁盐从水体中沉淀和钝化磷，铁盐水解先产生的无定形Fe(OH)3会逐渐转化为水铁矿[Ferrihydrite,FeO(OH)]，最终转化为Fe2O3。湖水pH＞7时，湖水中检测不到铁离子，不影响人体健康和水生植物的生长。同时，本专利技术投入水体的铁盐，对于受砷污染的水体也具有明显的吸附沉淀效果。具体实施方式实施例1从阳宗海湖泊中沉淀磷云南高原湖泊阳宗海面积31km2，平均水深20m，蓄水量6.04×108m3。2008年6月，阳宗海发生了砷污染的重大环境事故，国内外均缺乏治理修复水质的可行技术方案。实际上，阳宗海不单是被砷污染，而是被砷和磷同时污染。云南省环境监测中心站2008年7月16日起对阳宗海湖面西南角沿岸的一个泉眼涌水点实施监测表明，在半月内的4次取样水中，平均pH为6.8，低于湖水pH8.5~9.0，最高砷浓度为67.70mgL-1，最高总磷浓度为25.10mgL-1。2010年又在西南角岸边发现5个泉眼，当年9~11月对4#泉眼和5#泉眼的监测表明，两个泉眼水的最高砷浓度分别为55.90mgL-1和73.30mgL-1；最高总磷浓度分别为22.20mgL-1和26.40mgL-1。从2007~2009年，阳宗海全湖总磷的年平均浓度分别为0.022mgL-1、0.035mgL-1和0.047mgL-1，出现逐年本文档来自技高网...

【技术保护点】
以铁盐治理地表富营养化水体的方法，其特征在于：用FeCl3或FeCl3·6H2O或Fe2(SO4)3或FeSO4之一种或两种铁盐组合作为沉淀和钝化磷的固磷剂，用湖水将所选固磷剂配制成为1% (w/w)~5% (w/w)、pH值0.5~2.5的固磷剂溶液，喷洒水面。

【技术特征摘要】
1.以铁盐治理地表富营养化水体的方法，其特征在于：用FeCl3或FeCl3·6H2O或Fe2(SO4)3或FeSO4之一种或两种铁盐组合作为沉淀和钝化磷的固磷剂，用湖水将所选固磷剂配制成为1%(w/w)~5%(w/w)、pH值0.5~2.5的固磷剂溶液，喷洒水面。2.根据权利要求1所述的治理富营养化水体的方法，其特征在于：所述富营养化水体为地表水，包括湖泊、水库和公园景观水，水质HCO3-浓度≥50mgL-1，pH>7.0的弱碱性水。3.根据权利要求1或2所述的治理富营养化水体的方法，其特征在于：所述固磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈景，谢琦莹，王世雄，蒋峰芝，黄章杰，杨项军，韦群燕，李声剑，林志国，季四平，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：云南;53