新型生態(tài)凈水劑及其制備方法探討

羅進(jìn)琛

引言

水作為人類(lèi)生命當(dāng)中最為寶貴的自然資源，所以，一旦水資源遭受污染，勢(shì)必會(huì)造成飲用被污染水的人們身患疾病甚至于死亡。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，我國(guó)污水與廢水的排放量每日多達(dá)1×108m3左右，水污染狀況更是讓人怵目驚心，有關(guān)調(diào)查表明，我國(guó)現(xiàn)今已高達(dá)82%的江河湖泊遭受到不同程度的污染，每年因水體污染導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失多達(dá)377億元左右。造成水體污染的主要原由為農(nóng)村污水、生活污水以及城市工業(yè)污水的排放等，對(duì)此，凈水劑被廣泛運(yùn)用，凈水劑是指投入水中可以與水中其它雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的藥劑，其存在的主要目的在于凈化水源，其應(yīng)當(dāng)具備較好的凈水功效，凈水的速度較快，具有pH弱酸特性，無(wú)機(jī)，且安全性能較高，不會(huì)發(fā)生二次污染。然而。目前的凈水劑，在凈水效果上仍存有欠缺。

1 材料和方法

1.1 生態(tài)凈水劑

生物酶凈化劑當(dāng)中各成分的重量份為：生物酶20～50份、紅串紅球菌污泥絮凝劑10～5份、殼聚糖季銨鹽10～8份、葡萄籽提取物10～5份、甘薯提取物5～15份、聚合氯化鋁10～15份、聚丙烯酰胺8～12份。生物酶當(dāng)中含有多種微生物生長(zhǎng)所需要的催化酶，并且可以結(jié)合非離子表面活性劑與其他天然成分的無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物以及蛋白質(zhì)。生物酶本身不含微生物，其主要凈水原理為經(jīng)過(guò)激活水環(huán)境當(dāng)中的土著微生物群落，對(duì)水環(huán)境當(dāng)中的污染物進(jìn)行較為高效的降解。凈水劑制備工藝如圖1所示。

圖1 凈水劑制備工藝

1.2 試驗(yàn)河道概況

該試驗(yàn)河道位于某市縣城，一次甲醇泄漏事故造成此河段的水質(zhì)發(fā)生了極速的惡化，水體呈暗黑、渾濁狀，散發(fā)惡臭味讓人作嘔，附近兩公里半徑內(nèi)均存有惡臭味，周邊的住民痛苦不堪。經(jīng)過(guò)檢測(cè)可以了解到，該河段的水體當(dāng)中的色度為400，總磷的濃度為4.0～4.5mg/L，氨氮的濃度為22～25mg/L，COD的濃度為450～500mg/L。水體水質(zhì)產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的污染。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 投加

按照小試選定的藥劑溶液濃度對(duì)新型生態(tài)凈水劑溶液進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)配置，將其均勻地投入到試驗(yàn)河道當(dāng)中。投入藥劑的頻率為每天一次，持續(xù)一周。試驗(yàn)開(kāi)始之后，對(duì)水體進(jìn)行定時(shí)定點(diǎn)的取樣，并進(jìn)行相應(yīng)的分析檢測(cè)，隔天進(jìn)行一次取樣。為了降低投藥時(shí)由于底泥發(fā)生攪動(dòng)而對(duì)上覆水體的水質(zhì)造成的影響，采樣的時(shí)間一般在投入藥劑結(jié)束之后的3個(gè)小時(shí)之后、底泥沉降漸漸平穩(wěn)之后。

1.3.2 試樣

在遭受污染的河段水面之下30cm進(jìn)行河水的取樣，投入同等體積不同濃度的藥劑溶液，進(jìn)而獲得最好的藥劑濃度。評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)主要為各環(huán)境污染因子較少效果的顯著性，水體的透明度較好，底泥和水體分離的界限較為清晰，惡臭味消除顯著，且用藥的數(shù)量相對(duì)較少。最終挑選出最佳的配藥濃度。

1.3.3 檢測(cè)項(xiàng)目及方法

色度采用稀釋倍數(shù)法；SS采用重量法；總磷采用鉬酸銨分光光度法；氨氮采用納氏試劑分光光度法；而COD則采用重鉻酸鉀法。

2 結(jié)果與討論

在試驗(yàn)的期間，試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)河段的水體當(dāng)中的色度、總磷、氨氮、SS以及COD等的變化狀況如圖2～6所示。

從以上各圖可以了解，投加新型生態(tài)凈水劑的期間，試驗(yàn)水體當(dāng)中COD呈明顯下降的趨勢(shì)，從投入藥劑之前的450mg/L降到200mg/L，停止藥劑投入之后可取得相應(yīng)的穩(wěn)定性，等到試驗(yàn)的第二十二天，COD依然保持在160mg/L。氨氮從投入藥劑之前的25mg/L降至12mg/L、7mg/L，總磷則從4.5mg/L降到2.5mg/L、1mg/L。

圖1 水體中色度濃度變化圖

圖2 水體中總磷濃度變化圖

圖3 水體中氨氮濃度變化圖

圖4 水體中SS濃度變化圖

圖5 水體中COD濃度變化圖

從感官指標(biāo)上進(jìn)行分析，相關(guān)試驗(yàn)河段由治理之前渾濁、暗黑，發(fā)出刺鼻的惡臭味，讓人聞之作嘔，河道周?chē)鷥晒锇霃街畠?nèi)都存有惡臭味，處理結(jié)束之后，試驗(yàn)水體變得更為淺綠，水體的透明度也得到了較大的提高，且刺鼻的惡臭味也全部消失。

試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)治理過(guò)后，目標(biāo)河段的總體水質(zhì)取得了較為明顯的完善，并且水體能夠在一定時(shí)期內(nèi)保持不黑不臭。于此同時(shí)，處理過(guò)程可原位修復(fù)，不需要進(jìn)行大規(guī)模工程的建設(shè)，也不需進(jìn)行清淤處理，不需要額外添加機(jī)械曝氣等舉措。

3 新型生態(tài)凈水劑處理污水技術(shù)的應(yīng)用

3.1 環(huán)保性

生物酶制劑作為環(huán)境友好型的制劑，能夠被進(jìn)行完全的降解。然而過(guò)多地使用化學(xué)制劑會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，生物酶不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害，所以，生物酶在能使同一工作獲得更為經(jīng)濟(jì)的處理的同時(shí)不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。環(huán)保用酶不會(huì)產(chǎn)生任何有害廢物，生物酶制劑的使用過(guò)程屬于無(wú)害處理的過(guò)程，這使其成為處理工業(yè)污水的最好方案。

3.2 長(zhǎng)久高效性

酶作為一種催化劑，不會(huì)成為其所催化的生化反應(yīng)的最終產(chǎn)物當(dāng)中的一部分。完成生化反應(yīng)之后，酶便會(huì)離開(kāi)產(chǎn)物，能對(duì)另一分子展開(kāi)同樣的生化反應(yīng)。只要條件適宜，酶便能一直持續(xù)進(jìn)行工作。

3.3 適用范圍廣

生物酶的種類(lèi)很多，生物酶幾乎可以將全部的有機(jī)物進(jìn)行降解。在一個(gè)反應(yīng)器當(dāng)中，多種生物酶能夠在同樣的條件下同時(shí)對(duì)含有多種污染成分的廢水進(jìn)行凈化處理。

3.4 專(zhuān)一性

每種酶只有一種功能。有機(jī)體內(nèi)的每一種底物及每一項(xiàng)功能，均有和其相對(duì)應(yīng)的唯一的一種酶。酶合底物就像鎖和鑰匙一樣，具有配套性。只有當(dāng)酶尋找到與其相適宜的底物的時(shí)候，相關(guān)的生化反應(yīng)方能得以發(fā)生。

3.5 催化效率高

生物酶通?？梢詫⒎磻?yīng)速度提至度109～1010倍?；瘜W(xué)催化劑只可將反應(yīng)的速度提至104～105倍。因此，對(duì)于相對(duì)含量很低的生物酶在較短時(shí)間之內(nèi)可以將含量非常高的底物進(jìn)行催化，能夠使生物化學(xué)反應(yīng)的速率得到成千上萬(wàn)地加快。生物酶催化在加快化學(xué)反應(yīng)速度的同時(shí)，可以保持化學(xué)反應(yīng)的平衡點(diǎn)不發(fā)生任何變化，并且在發(fā)生反應(yīng)的前后其本身特性不會(huì)發(fā)生任何改變。

3.6 抗微生物作用

生活用水當(dāng)中難免會(huì)產(chǎn)生的藻類(lèi)、真菌等微生物，在企業(yè)生產(chǎn)方面，由于受到該些微生物的影響而導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備的安全性得以降低。在水處理的過(guò)程當(dāng)中消除該些微生物，對(duì)于水的純凈性而言有著極為重要的作用，它可以使水循環(huán)的次數(shù)得以增加，提升水資源的使用率，以達(dá)到節(jié)約水資源的目的。由于不同的微生物具有不同的生長(zhǎng)條件，對(duì)此，應(yīng)當(dāng)挑選不同的能夠抑制微生物的凈水劑進(jìn)行相應(yīng)處理，不可濫用該種抑制劑，抑制劑的濫用嚴(yán)重時(shí)會(huì)使水體發(fā)生更為嚴(yán)重的污染。

3.7 凈水劑的阻垢作用

在溶液當(dāng)中溶質(zhì)大多以單分子與離子的形態(tài)存在，在溶液還沒(méi)有達(dá)到飽和狀態(tài)的時(shí)候，該些離子與分子都呈分離狀態(tài)，伴隨著溶液飽和度的提高，同一種離子或分子數(shù)量的增加，便會(huì)呈晶體狀態(tài)析出，形成水垢。由于目前人們生活當(dāng)中利用的水資源通常為地表水，該種水體當(dāng)中的鋁離子、鎂離子及鈣離子的含量都較高，這便加大了水垢產(chǎn)生的概率。由于在溫度高且水流不急的地區(qū)，溶液濃度始終能夠保持在一種接近飽和的狀態(tài)，導(dǎo)致該問(wèn)題的發(fā)生率得以加大。為解決該問(wèn)題，最根本的方法便是軟化水質(zhì)，然而該種辦法需要耗費(fèi)大量的時(shí)間與力氣，且效益較低。因此，應(yīng)當(dāng)運(yùn)用可以抑制水垢形成的凈水劑，進(jìn)而最大程度地解決污垢問(wèn)題，該種凈水劑可以從根本上抑制該些金屬離子的聚合，防止晶體的形成。并且只需投入少量便能起到較為顯著的效果，從經(jīng)濟(jì)上而言也是相較合理的。

3.8 凈水劑的緩腐作用

在對(duì)水進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，勢(shì)必要使用到金屬水管，這便造成水體和金屬的長(zhǎng)時(shí)間接觸，這樣金屬水管難免會(huì)由于受到腐蝕而產(chǎn)生脫落現(xiàn)象的發(fā)生，更甚于產(chǎn)生大面積的腐蝕狀況。為處理這一狀況，研究表明，在水體當(dāng)中放入相應(yīng)的凈水劑能夠在相應(yīng)程度上使金屬腐蝕的速度得以減緩。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明，為了最好地減緩金屬腐蝕的速度，應(yīng)當(dāng)將緩腐凈水劑的濃度保持在25～29mg/L，濃度過(guò)低時(shí)凈水效果不顯著，而濃度過(guò)高時(shí)反而加快了金屬的腐蝕的速度。所以，為了發(fā)揮緩腐劑最佳的效果，確保其濃度適宜是重中之重。pH值呈弱堿性時(shí)，該種凈水劑方可發(fā)揮出最佳的成效。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，水作為人的生命之源，在農(nóng)工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中占有著不可或缺的地位，應(yīng)用好節(jié)水技術(shù)與水處理劑至關(guān)重要。制備新型的生態(tài)凈水劑所需的原料較為豐富，且其制備工藝也更為簡(jiǎn)便，生產(chǎn)周期較短，生產(chǎn)的成本也較低，在工業(yè)化生產(chǎn)當(dāng)中更為適宜。該新型生態(tài)凈水劑在多種成分共同作用之下，水體凈化的效果較為顯著，可以較好地完善水體的質(zhì)量，提升水中的溶氧量，抵御有害病菌的生長(zhǎng)，清除水體當(dāng)中的有害藻類(lèi)與懸浮物，使水體當(dāng)中硝態(tài)氮與銨氮的含量得以降低，使水體更為清澈，祛除惡臭，降解污染物，進(jìn)而推動(dòng)水生態(tài)的較好發(fā)展。