一种复合型底泥改良剂及其生产工艺的制作方法

1.本发明属于底泥修复领域，特别涉及一种复合型底泥改良剂及其生产工艺。


背景技术：

2.自然水生态系统中，底泥的好坏对水体起着至关重要的作用。底泥厌氧环境，产生的甲烷、硫化氢等发酵气体，夹带底泥返溶于水体，影响水体水质。底泥的腐化反应，对底栖生物的生存环境产生一定的程度干扰，影响底栖生物的多样性。底泥的修复措施有，投加生物降解剂、化学药剂，机械清淤等，有原位修复和异位修复。生物降解剂通过生物的方法，使底泥中的有机质逐渐降解、转化。化学药剂利用药剂的氧化性，将底泥得到快速控制，但会对环境产生二次化学污染。机械清淤，直接将污染的底泥进行清除，对水生态环境产生的影响非常大。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种复合型底泥改良剂及其生产工艺。
4.本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种复合型底泥改良剂，包括以下重量份数的原料：
6.过氧化钙10
‑
30份、高铁酸钠1
‑
3份、麦饭石2
‑
8份、磁粉0.1
‑
0.3份、斜发沸石粉2
‑
10份、三氧化二铝5
‑
10份、复合菌剂2
‑
5份、木质素磺酸钙2
‑
6份、蚯蚓粪便2
‑
3份。
7.进一步的，包括以下重量份数的原料：
8.过氧化钙20份、高铁酸钠2份、麦饭石5份、磁粉0.2份、斜发沸石粉6份、三氧化二铝8份、复合菌剂3份、木质素磺酸钙4份、蚯蚓粪便2.4份。
9.进一步的，复合菌剂中包括原料菌、水和载体，原料菌包括：甲基单胞菌(1
‑
3)
×
109cfu/g、枯草芽孢杆菌(5
‑
10)
×
109cfu/g和酵母菌(5
‑
10)
×
108cfu/g。
10.进一步的，复合菌剂中水含量为5
‑
10％。
11.进一步的，复合菌剂的载体包括麸皮、玉米芯、硅藻土，质量比为(0.5
‑
1)∶∶(0.5
‑
1)∶(0.1
‑
0.2)。
12.进一步的，复合菌剂的制备方法，包括以下步骤：
13.将载体进行粉碎过筛，备用；
14.将原料菌分散在琼脂
‑
表面活性剂水中，获得混合液，将混合液散在载体上，搅拌均匀，静置2
‑
3h，然后在5℃下低温干燥，含水量控制在2％
‑
6％，得到复合菌剂。
15.进一步的，麸皮的尺寸为0.2
‑
0.3mm，玉米芯的尺寸为1
‑
3mm，硅藻土的尺寸为1
‑
5μm。
16.本发明还提供上述一种如复合型底泥改良剂的生产工艺，包括以下步骤：
17.1)将过氧化钙、高铁酸钠、麦饭石、磁粉、斜发沸石粉、三氧化二铝加入到葡萄糖
‑
柠檬酸溶液，搅拌5
‑
10h，向其中加入壳聚糖水溶液，搅拌1
‑
2h，调节ph至中性；
18.2)向步骤1)中加入复合菌剂、蚯蚓粪便搅拌均匀后，加入果胶溶液，搅拌1
‑
2h；
19.3)将步骤2)得到的混合物用压片机造粒，得到复合型底泥改良剂。
20.进一步的，果胶包括低酯果胶和高酯果胶，低酯果胶和高酯果胶的质量比为(2
‑
3)∶(0.6
‑
1)
21.进一步的，高酯果胶的酯化度为10
‑
20％，低酯果胶的酯化度为60
‑
70％。
22.本发明公开了一种复合型底泥改良剂及其生产工艺，包括以下重量份数的原料：过氧化钙10
‑
30份、高铁酸钠1
‑
3份、麦饭石2
‑
8份、磁粉0.1
‑
0.3份、斜发沸石粉2
‑
10份、三氧化二铝5
‑
10份、复合菌剂2
‑
5份、木质素磺酸钙2
‑
6份、蚯蚓粪便2
‑
3份，生产得到的改良剂加入到底泥中，可氧化底泥，使其中的有机质变为无机质，减少了底泥中氨气和甲烷气体的排放，同时本发明改良剂还能够抑制有害菌、病原菌等有害微生物的的生长繁殖，在底泥修复过程中，能够避免对环境产生的二次的污染。
具体实施方式
23.为了更好的理解本发明的实质，下述给出了本发明的实施方式，仅用于说明本发明是如何实施的，并非限制本发明仅可由以下方案实施，在理解本发明技术方案的基础上，对本发明进行的变更、替换、结构修饰依旧属于本发明的保护范围，本发明的保护范围涵盖于其权利要求及其同变换。
24.一种复合型底泥改良剂，包括以下重量份数的原料：
25.过氧化钙10
‑
30份、高铁酸钠1
‑
3份、麦饭石2
‑
8份、磁粉0.1
‑
0.3份、斜发沸石粉2
‑
10份、三氧化二铝5
‑
10份、复合菌剂2
‑
5份、木质素磺酸钙2
‑
6份、蚯蚓粪便2
‑
3份和玉米秸秆粉末20
‑
30份。
26.过氧化钙可以缓慢释放氧气，可以改善底泥的缺氧环境，氧气释放完毕后，产生的氢氧化钙可以抑制底泥的腐化反应。在本发明中，过氧化钙的重量份数为10
‑
30份；优选地，过氧化钙的重量份数为20份。其中，过氧化钙的尺寸为。
27.高铁酸钠快速氧化底泥，使有机质变为无机质，破坏厌氧环境，减少发酵气体的发生。在本发明中，高铁酸钠的重量份数为1
‑
3份；优选地，高铁酸钠的重量份数为2份。
28.麦饭石为底泥微生物提供微量元素，增强微生物的活性。在本发明中，麦饭石的重量份数为2
‑
8份；优选地，麦饭石的重量份数为5份。
29.磁粉改善微生物的活性。在本发明中，磁粉的重量份数为0.1
‑
0.3份；优选地，磁粉的重量份数为0.2份。
30.斜发沸石粉粉吸附底泥中的污染物质，减少底泥污染向水体的释放。在本发明中，斜发沸石粉的重量份数为2
‑
10份；优选地，斜发沸石粉的重量份数为6份。
31.三氧化二铝具有较高的孔隙率，能够充分吸附底泥中的重金属；在本发明中，三氧化二铝的重量份数为5
‑
10份；优选地，三氧化二铝的重量份数为8份。
32.复合菌剂具有除臭、降低甲烷和硫化氢气体的产生，同时能够分解底泥中的大分子有机物，抑制有害菌、病原菌等有害微生物的的生长繁殖。优选地，复合菌剂中包括原料菌、水和载体，其中原料菌包括：甲基单胞菌(1
‑
3)
×
109cfu/g、枯草芽孢杆菌(5
‑
10)
×
109cfu/g和酵母菌(5
‑
10)
×
108cfu/g，复合菌剂中水含量(质量)为5
‑
10％；复合菌剂的载体包括玉米秸秆粉末、玉米芯、硅藻土，质量比为(1
‑
2)∶(0.5
‑
1)∶(0.1
‑
0.2)。在本发明中，复合菌剂的重量份数为2
‑
5份；优选地，复合菌剂的重量份数为3份。
33.上述乳酸杆菌在繁殖过程中能够产生有机酸，促进底泥中分子态nh3转变为离子态nh4

，减少分子态氨生成。枯草芽孢杆菌具有除臭、降低甲烷和硫化氢气体的产生；酵母菌能分泌淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和酯化酶，能够分解底泥中的大分子有机物，抑制有害菌、病原菌等有害微生物的的生长繁殖。
34.复合菌剂的制备方法，包括以下步骤：
35.将载体进行粉碎过筛，备用；
36.将原料菌分散在琼脂
‑
表面活性剂水溶液中，获得混合液，将混合液散在载体上，搅拌均匀，静置2
‑
3h，然后在5℃下低温干燥，含水量控制在2％
‑
6％，得到复合菌剂。
37.其中琼脂
‑
表面活性剂中琼脂与表面活性剂的质量比为10∶(0.05
‑
0.1)，琼脂
‑
表面活性剂水溶液中琼脂的浓度为10g/l
‑
30g/l。
38.玉米秸秆粉末的尺寸为0.2
‑
0.3mm，玉米芯的尺寸为1
‑
3mm，硅藻土的尺寸为1
‑
5μm。通过将载体中玉米秸秆粉末、玉米芯和硅藻土粉碎为不同的尺寸，利于原料菌附着在其上。
39.上述制备得到的复合菌剂中琼脂能够在复合菌剂表面形成薄膜将原料菌封闭其中，当复合菌与底泥解除收，琼脂被破碎，原料菌释放。
40.蚯蚓粪便对污泥的理化性质均具有较好的活化作用。在本发明中，蚯蚓粪便的重量份数为2
‑
3份；优选地，蚯蚓粪便的重量份数为2.4份。
41.本发明还提供一种复合型底泥改良剂的生产工艺，包括以下步骤：
42.1)将过氧化钙、高铁酸钠、麦饭石、磁粉、斜发沸石粉、三氧化二铝加入到葡萄糖
‑
柠檬酸溶液，搅拌5
‑
10h，向其中加入壳聚糖水溶液，搅拌1
‑
2h，调节ph至中性；
43.2)向步骤1)中加入复合菌剂、蚯蚓粪便搅拌均匀后，加入果胶溶液，搅拌1
‑
2h；
44.3)将步骤2)得到的混合物用压片机造粒，得到复合型底泥改良剂。
45.其中，过氧化钙、高铁酸钠、麦饭石、磁粉、斜发沸石粉、三氧化二铝、复合菌剂、木质素磺酸钙、蚯蚓粪便和玉米秸秆粉末均同上所述，在此不再赘述。
46.上述将过氧化钙、高铁酸钠、麦饭石、磁粉、斜发沸石粉、三氧化二铝先加入到葡萄糖
‑
柠檬酸溶液中，再加入壳聚糖，柠檬酸及葡糖糖菌能够增加壳聚糖的溶解性，且与壳聚糖发生羧基化反应，增加改性剂中活性基团。其中，葡萄糖
‑
柠檬酸溶液的加入量是过氧化钙、高铁酸钠、麦饭石、磁粉、斜发沸石粉、三氧化二铝总质量的3
‑
5倍，葡萄糖
‑
柠檬酸溶液中葡糖糖的质量浓度为0.1
‑
0.2％，柠檬酸的质量浓度为0.2
‑
0.3％，壳聚糖水溶液与葡糖糖
‑
柠檬酸溶液的体积比为(0.5
‑
1)∶1，壳聚糖水溶液中壳聚糖的质量浓度为0.4
‑
0.5％。
47.果胶溶液利于压片造粒，其中果胶溶液中果胶的质量浓度为005
‑
0.1％；果胶溶液的加入量是过氧化钙、高铁酸钠、麦饭石、磁粉、斜发沸石粉、三氧化二铝、复合菌剂、木质素磺酸钙、蚯蚓粪便总质量的1
‑
2倍。优选地，果胶包括低酯果胶和高酯果胶，低酯果胶和高酯果胶的质量比为(2
‑
3)∶(0.6
‑
1)；其中，高酯果胶的酯化度为10
‑
20％，低酯果胶的酯化度为60
‑
70％。
48.为了进一步说明本发明的技术方案，结合以下实施例具体说明。
49.实施例1
50.复合菌剂中包括原料菌、水和载体，原料菌包括：甲基单胞菌1
×
109cfu/g、枯草芽孢杆菌5
×
109cfu/g和酵母菌5
×
108cfu/g。
51.复合菌剂中水含量为5％；复合菌剂的载体包括玉米秸秆粉末、玉米芯、硅藻土，质量比为1∶0.5∶0.1。
52.复合菌剂的制备方法，包括以下步骤：
53.将载体进行粉碎过筛，得到玉米秸秆粉末的尺寸为0.2
‑
0.3mm，玉米芯的尺寸为1
‑
3mm，硅藻土的尺寸为1
‑
5μm，备用；
54.将原料菌分散在琼脂
‑
表面活性剂水溶液中，获得混合液，将混合液散在载体上，搅拌均匀，静置2h，然后在5℃下低温干燥，含水量控制在2wt％，得到复合菌剂。
55.琼脂
‑
表面活性剂中琼脂与表面活性剂的质量比为10∶0.05，琼脂
‑
表面活性剂水溶液中琼脂的浓度为10g/l。
56.实施例2
57.复合菌剂中包括原料菌、水和载体，原料菌包括：甲基单胞菌3
×
109cfu/g、枯草芽孢杆菌10
×
109cfu/g和酵母菌10
×
108cfu/g。
58.复合菌剂中水含量为10wt％；复合菌剂的载体包括玉米秸秆粉末、玉米芯、硅藻土，质量比为2∶1∶0.2。
59.复合菌剂的制备方法，包括以下步骤：
60.将载体进行粉碎过筛，得到玉米秸秆粉末的尺寸为0.2
‑
0.3mm，玉米芯的尺寸为1
‑
2mm，硅藻土的尺寸为1
‑
3μm，备用；
61.将原料菌分散在琼脂
‑
表面活性剂水溶液中，获得混合液，将混合液散在载体上，搅拌均匀，静置3h，然后在5℃下低温干燥，含水量控制在6wt％，得到复合菌剂。
62.琼脂
‑
表面活性剂中琼脂与表面活性剂的质量比为10∶0.1，琼脂
‑
表面活性剂水溶液中琼脂的浓度为30g/l。
63.实施例3
64.复合菌剂中包括原料菌、水和载体，原料菌包括：甲基单胞菌2
×
109cfu/g、枯草芽孢杆菌8
×
109cfu/g和酵母菌8
×
108cfu/g。
65.复合菌剂中水含量为5
‑
10％；复合菌剂的载体包括玉米秸秆粉末、玉米芯、硅藻土，质量比为1.5∶0.8∶0.15。
66.复合菌剂的制备方法，包括以下步骤：
67.将载体进行粉碎过筛，得到玉米秸秆粉末的尺寸为0.2
‑
0.3mm，玉米芯的尺寸为2
‑
3mm，硅藻土的尺寸为2
‑
3μm，备用；
68.将原料菌分散在琼脂
‑
表面活性剂水溶液中，获得混合液，将混合液散在载体上，搅拌均匀，静置2.5h，然后在5℃下低温干燥，含水量控制在4wt％，得到复合菌剂。
69.琼脂
‑
表面活性剂中琼脂与表面活性剂的质量比为10∶0.08，琼脂
‑
表面活性剂水溶液中琼脂的浓度为20g/l。
70.实施例4
71.复合型底泥改良剂，包括以下重量份数的原料：
72.过氧化钙10份、高铁酸钠1份、麦饭石2份、磁粉0.1份、斜发沸石粉2份、三氧化二铝5份、实施例1制得的复合菌剂2份、木质素磺酸钙2份和蚯蚓粪便2份。
73.上述复合型底泥改良剂的生产工艺，包括以下步骤：
74.1)将过氧化钙、高铁酸钠、麦饭石、磁粉、斜发沸石粉、三氧化二铝加入到葡萄糖
‑
柠檬酸溶液，搅拌5h，向其中加入壳聚糖水溶液，搅拌1h，调节ph至中性；葡萄糖
‑
柠檬酸溶液的加入量是过氧化钙、高铁酸钠、麦饭石、磁粉、斜发沸石粉、三氧化二铝总质量的3倍，葡萄糖
‑
柠檬酸溶液中葡糖糖的质量浓度为0.1％，柠檬酸的质量浓度为0.2％，壳聚糖水溶液与葡糖糖
‑
柠檬酸溶液的体积比为0.5∶1，壳聚糖水溶液中壳聚糖的质量浓度为0.4％。
75.2)调节步骤1)得到的混合物的含水量至10％，再加入复合菌剂、蚯蚓粪便搅拌均匀后，加入果胶溶液，搅拌1h；果胶溶液中果胶的质量浓度为005％；果胶溶液的加入量是过氧化钙、高铁酸钠、麦饭石、磁粉、斜发沸石粉、三氧化二铝、复合菌剂、木质素磺酸钙、蚯蚓粪便总质量的1倍；果胶包括低酯果胶和高酯果胶，低酯果胶和高酯果胶的质量比为2∶0.6；其中，高酯果胶的酯化度为10％，低酯果胶的酯化度为60％；
76.3)将步骤2)得到的混合物用压片机造粒，得到圆柱状得复合型底泥改良剂，复合型底泥改良剂得尺寸：半径为1mm，高为3mm。
77.实施例5
78.复合型底泥改良剂，包括以下重量份数的原料：
79.过氧化钙30份、高铁酸钠3份、麦饭石8份、磁粉0.3份、斜发沸石粉10份、三氧化二铝10份、实施例2制得的复合菌剂5份、木质素磺酸钙6份和蚯蚓粪便3份。
80.上述复合型底泥改良剂的生产工艺，包括以下步骤：
81.1)将过氧化钙、高铁酸钠、麦饭石、磁粉、斜发沸石粉、三氧化二铝加入到葡萄糖
‑
柠檬酸溶液，搅拌10h，向其中加入壳聚糖水溶液，搅拌2h，调节ph至中性；葡萄糖
‑
柠檬酸溶液的加入量是过氧化钙、高铁酸钠、麦饭石、磁粉、斜发沸石粉、三氧化二铝总质量的5倍，葡萄糖
‑
柠檬酸溶液中葡糖糖的质量浓度为0.2％，柠檬酸的质量浓度为0.3％，壳聚糖水溶液与葡糖糖
‑
柠檬酸溶液的体积比为1∶1，壳聚糖水溶液中壳聚糖的质量浓度为0.5％。
82.2)调节步骤1)得到的混合物的含水量至15％，再加入复合菌剂、蚯蚓粪便搅拌均匀后，加入果胶溶液，搅拌2h；果胶溶液中果胶的质量浓度为0.1％；果胶溶液的加入量是过氧化钙、高铁酸钠、麦饭石、磁粉、斜发沸石粉、三氧化二铝、复合菌剂、木质素磺酸钙、蚯蚓粪便总质量的2倍；果胶包括低酯果胶和高酯果胶，低酯果胶和高酯果胶的质量比为3∶1；其中，高酯果胶的酯化度为20％，低酯果胶的酯化度为70％；
83.3)将步骤2)得到的混合物用压片机造粒，得到圆柱状得复合型底泥改良剂，复合型底泥改良剂得尺寸：半径为1mm，高为3mm。
84.实施例6
85.复合型底泥改良剂，包括以下重量份数的原料：
86.过氧化钙20份、高铁酸钠2份、麦饭石5份、磁粉0.2份、斜发沸石粉6份、三氧化二铝8份、实施例3制得的复合菌剂3份、木质素磺酸钙4份和蚯蚓粪便2.4份。
87.上述复合型底泥改良剂的生产工艺，包括以下步骤：
88.1)将过氧化钙、高铁酸钠、麦饭石、磁粉、斜发沸石粉、三氧化二铝加入到葡萄糖
‑
柠檬酸溶液，搅拌8h，向其中加入壳聚糖水溶液，搅拌2h，调节ph至中性；葡萄糖
‑
柠檬酸溶液的加入量是过氧化钙、高铁酸钠、麦饭石、磁粉、斜发沸石粉、三氧化二铝总质量的4倍，葡萄糖
‑
柠檬酸溶液中葡糖糖的质量浓度为0.15％，柠檬酸的质量浓度为0.25％，壳聚糖水溶液与葡糖糖
‑
柠檬酸溶液的体积比为0.8∶1，壳聚糖水溶液中壳聚糖的质量浓度为0.45％。
89.2)调节步骤1)得到的混合物的含水量至12％，再加入复合菌剂、蚯蚓粪便搅拌均
匀后，加入果胶溶液，搅拌1.5h；果胶溶液中果胶的质量浓度为0.08％；果胶溶液的加入量是过氧化钙、高铁酸钠、麦饭石、磁粉、斜发沸石粉、三氧化二铝、复合菌剂、木质素磺酸钙、蚯蚓粪便总质量的1.5倍；果胶包括低酯果胶和高酯果胶，低酯果胶和高酯果胶的质量比为2.5∶0.8；其中，高酯果胶的酯化度为15％，低酯果胶的酯化度为65％；
90.3)将步骤2)得到的混合物用压片机造粒，得到圆柱状得复合型底泥改良剂，复合型底泥改良剂得尺寸：半径为1mm，高为3mm。
91.对比例1
92.以实施例6为基础，与实施例3相比区别在于复合型底泥改良剂中未包括过氧化钙20份，其余相同。
93.对比例2
94.以实施例6为基础，与实施例3相比区别在于复合型底泥改良剂中未包括高铁酸钠2份，其余相同。
95.对比例3
96.以实施例6为基础，与实施例3相比区别在于复合型底泥改良剂中未包括麦饭石5份，其余相同。
97.对比例4
98.以实施例6为基础，与实施例3相比区别在于复合型底泥改良剂中未包括磁粉0.2份，其余相同。
99.对比例5
100.以实施例6为基础，与实施例3相比区别在于复合型底泥改良剂中未包括斜发沸石粉6份，其余相同。
101.对比例6
102.以实施例6为基础，与实施例3相比区别在于复合型底泥改良剂中未包括三氧化二铝8份，其余相同。
103.对比例7
104.以实施例6为基础，与实施例3相比区别在于复合型底泥改良剂中未包括实施例3制得的复合菌剂3份，其余相同。
105.对比例8
106.以实施例6为基础，与实施例3相比区别在于步骤1为将过氧化钙、高铁酸钠、麦饭石、磁粉、斜发沸石粉、三氧化二铝加入到水溶液，搅拌8h，向其中加入壳聚糖水溶液，搅拌2h，调节ph至中性，其余相同。
107.对实施例4
‑
6及对比例1
‑
8制备得到的改良剂进行试验：
108.试验原料：底泥来自于滹沱河，底泥中有机质含量(采用烧失量法测得)为4.56％，底泥中水含量为45％；
109.将底泥平均分为12份，向其中11份分别投入实施例4
‑
6及对比例1
‑
8制得得底泥(用量为每千克底泥中改良剂的加入量为200g)，搅拌均匀后将其分别加入到封闭罐中；将剩余的底泥作为对照组，不加入任何改良剂，同样加入到封闭罐中；在温度为35℃环境下试验10d。
110.封闭罐顶部设置有气口，用于采集气体，并测定气体中ch4和h2s气体，的浓度，结果
见表1。
111.试验10天后，测试底泥中有机质含量，结果见表2。
112.表1 ch4和h2s浓度测试结果
[0113][0114][0115]
表2有机质含量测试结果
[0116]
[0117]
综上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的某些优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明精神和范围。