CN102531245B - 一种水华蓝藻无害化处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种水华蓝藻无害化处理方法，1、选用比重为0.2～0.8g/cm3的有机大分子轻质絮凝剂，配制成絮凝剂母液备用；2、在作业区周边设置拦截网；3、检测水体中铜绿微囊藻密度达到1×105～106ind/L、水体pH值在10.0-11.0之间、水面光照强度超过20000Lux、风力小于3级时，将配置好的絮凝剂母液按照每平方米水面0.25-3.0L顺风喷洒，同时搅动表层水体；4、1-2小时后，水体中的水华蓝藻絮凝成团状，其中部分蓝藻细胞形成的气囊或者气囊的增大所产生的浮力把整个絮凝团浮到水面上来，人工或机械捞取絮凝上浮的水华蓝藻。本发明能从水环境中有效去除水华蓝藻、易实施、处理效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种水华蓝藻的处理技术，特别是一种水华蓝藻无害化处理方法。
背景技术
由于水中含有氮磷等元素导致湖泊池塘的蓝藻大量繁殖而形成水华，不仅破坏湖泊景观，还使水体含氧量降低有些蓝藻释放的毒素，严重破坏水体生态系统，造成鱼、虾等水生生物死亡，同时还危及人类的健康和生存。目前所采用的化学处理方法以絮凝沉淀为主，容易造成蓝藻的再悬浮，或者沉底死亡分解释放毒素及有机营养物质而产生二次污染。目前还没有有效的处理方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种能防止水华蓝藻大面积爆发、易实施、处理效果好的水华蓝藻无害化处理方法。
本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种水华蓝藻无害化处理方法，其特点是：
1、选用比重为0.2～0.8g/cm3的有机大分子轻质絮凝剂，配制成浓度为0.5～5g/L的絮凝剂母液备用；
2、在作业区周边设置拦截网；
3、检测水体中水华蓝藻密度，当其密度达到1×105～106ind/L、水体pH值在10.0-11.0之间、水面光照强度超过20000Lux、风力小于3级时，将配置好的絮凝剂母液按照每平方米水面0.25-3.0L顺风喷洒，同时搅动表层水体，搅动水体的深度不小于0.5米；
4、1-2小时后，水体中的水华蓝藻絮凝成团状，在强烈阳光作用下，其中部分蓝藻细胞形成的气囊或者气囊的增大所产生的浮力把整个絮凝团浮到水面上来，人工或机械捞取絮凝上浮的水华蓝藻。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述絮凝剂选用工业用壳聚糖，其脱乙酰度≥90%，粘度：50～800mPa·s，溶解于1%醋酸溶液或纯净水，配置成浓度为0.5～5g/L的壳聚糖絮凝剂母液。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述絮凝剂选用聚丙烯酰胺用纯净水配置成浓度为0.5～5g/L的絮凝剂母液。
水华蓝藻在生长到一定时期时，细胞内部可以形成气囊而导致藻体上浮，继而形成蓝藻水华。本发明旨在选择水华蓝藻的特定生长时期（未形成蓝藻水华之前）及气候条件，通过投放适当浓度、比重较轻的高效絮凝剂，促进水华蓝藻絮凝，絮凝团块在强烈阳光作用下，其中部分蓝藻细胞形成的气囊或者气囊的增大所产生的浮力把整个絮凝团块浮到水面上来，通过收集漂浮的蓝藻达到无害化去除水华蓝藻的目标，该项技术对于水源地的水华蓝藻控制具有重要的意义。与现有技术相比，本发明能从水环境中有效去除水华蓝藻，易实施、处理效果好。
图1为不同pH值絮凝剂对铜绿微囊藻絮凝作用的影响。
图2为不同pH值条件下铜绿微囊藻絮凝产物上浮效率的变化。
图3为pH值对壳聚糖（浓度为6mg/L）絮凝作用的影响。
图4为水体pH值对壳聚糖对铜绿微囊藻絮凝上浮效率的影响。
图5为不同浓度的絮凝剂Magnafloc Lt-25对铜绿微囊藻絮凝作用的影响。
图6为pH值对Lt-25（浓度为6mg/L）絮凝作用的影响。
图7为水体pH值对Lt-25对铜绿微囊藻絮凝上浮效率的影响。
具体实施方式
一种水华蓝藻无害化处理方法，
1、选用比重为0.2～0.8g/cm3的有机大分子轻质絮凝剂，配制成浓度为0.5～5g/L的絮凝剂母液备用；
2、在作业区周边设置拦截网；
3、检测水体中水华蓝藻密度，当其密度达到1×105～106ind/L、水体pH值在10.0-11.0之间、水面光照强度超过20000Lux、风力小于3级时，将配置好的絮凝剂母液按照每平方米水面0.25-3.0L顺风喷洒，同时搅动表层水体，搅动水体的深度不小于0.5米；
4、1-2小时后，水体中的水华蓝藻絮凝成团状，在强烈阳光作用下，其中部分蓝藻细胞形成的气囊或者气囊的增大所产生的浮力把整个絮凝团浮到水面上来，人工或机械捞取絮凝上浮的水华蓝藻。
所述絮凝剂选用工业用壳聚糖，其脱乙酰度≥90%，粘度：50～800mPa·s，为一种性能优良的阳离子絮凝剂，溶解于1%醋酸溶液或纯净水，配置成浓度为0.5～5g/L的壳聚糖絮凝剂母液。
所述絮凝剂选用聚丙烯酰胺用纯净水配置成浓度为0.5～5g/L的絮凝剂母液。选用CIBA Specialty Chemicals公司生产的聚合电解质絮凝剂Magnafloc Lt-25，Magnafloc LT 25是由丙烯酸钠与丙烯酰胺组成的聚合物，其游离丙烯酰胺的比例小于0.025%；为一种低电荷的阴离子电解质絮凝剂。
实验研究过程：
1、 实验材料
1.1 絮凝剂：
1.1.1壳聚糖：壳聚糖及其衍生产品已被国内外广泛应用于絮凝收集微藻、酵母等微生物以及水处理行业，是一种被证明对生物和环境无害的高效有机絮凝剂。本实验选取脱乙酰度≥90%、粘度为50～800mPa·s的壳聚糖，溶解于1%醋酸中配置成1g/L的母液。
1.1.2 阴离子聚合电解质絮凝剂Magnafloc Lt-25：由CIBA Specialty Chemicals生产，是一种专门为处理饮用水设计的有机絮凝剂，已被国内外广泛应用，一种被证明对动物无害的水处理剂。溶解于蒸馏水，配置成0.05g/L的母液。
1.2 水华蓝藻：铜绿微囊藻，取自中国科学院武汉水生生物研究所；使用BG-11培养液在光照为10000±1000Lux（光暗周期为12d: 12h）、温度为25-28℃的条件下连续培养，藻液OD680nm值达到0.3-0.4时进行絮凝实验。
2、实验方法
2.1 絮凝实验
2.1.1 不同pH值条件下壳聚糖对铜绿微囊藻絮凝作用
使用20ml的比色管，将处于生长后期的藻液（20ml）使用Na2CO3-NaHCO3缓冲液调节藻液的pH值，再添加絮凝剂母液摇匀使其达到设置浓度（浓度分别为2mg/L，4mg/L，6mg/L，8mg/L，10mg/L，以未加絮凝剂组为对照）；在黑暗中静置30min后，测定上清液的OD680nm值。按照以下公式计算絮凝效率：
絮凝效率=（初始藻液OD680nm值-上清液OD680nm值）/ 初始藻液OD680nm值。
2.1.2不同浓度絮凝剂Magnafloc Lt-25对铜绿微囊藻的絮凝作用
在藻液中直接添加不同浓度（2mg/L，4mg/L，6mg/L，8mg/L，10mg/L）的絮凝剂Magnafloc Lt-25，考察其对铜绿微囊藻絮凝效率；其它方法同2.1.1。
2.2 光照条件对藻类絮凝物上浮作用的影响
将上述絮凝处理后的水华藻类放到光照强度为20000Lux左右的太阳光照下照射30min后，观察藻类絮凝物的上浮情况。按照以下公式计算上浮效率：
上浮效率=上浮絮凝物的干重/上浮絮凝物的干重+沉底絮凝物的干重
2.3自然光照下藻液的pH值变化对藻类絮凝及上浮效果的影响
将铜绿微囊藻置于20000Lux左右的太阳光下连续照射，藻液的pH值随着光照时间的延长而不断增加，在不同pH值水平添加一定浓度的絮凝剂，考察不同pH值对铜绿微囊藻的絮凝效率、上浮效率及絮凝上浮效率的影响（絮凝上浮效率=絮凝效率×上浮效率），以及絮凝其后水体pH值的变化。
3. 实验结果
3.1 壳聚糖对铜绿微囊藻的絮凝上浮效果
3.1.1在不同pH值条件下，不同浓度絮凝剂对铜绿微囊藻絮凝作用的影响：
图1为不同pH值絮凝剂对铜绿微囊藻絮凝作用的影响
可以看出，在不添加絮凝剂的情况下，铜绿微囊藻在水体的pH值为8.5以下时不产生絮凝现象，当pH值达到9.0时，水体中的铜绿微囊藻开始絮凝，随着pH值的进一步升高，絮凝效率也随之逐渐提高。在添加2-10mg/L的壳聚糖的各处理组中，在pH值为8-8.5的范围内，铜绿微囊藻也可以絮凝，絮凝效率随着pH值的升高而最佳。其中以4-6mg/L的处理组的絮凝效果最佳，并在pH值为10.5-11.0时获得最佳絮凝效果。
3.1.2 强光照对藻类絮凝物上浮的影响
在pH值为9.5-11.0的絮凝处理组中，经过光强为20000Lux以上的太阳光0.5小时的连续照射，超过80%的絮凝物可以上浮至液面；而未加絮凝剂的对照组，只有当水体pH值≥10.5时，不超过30%的絮凝物才开始上浮。
图2为不同pH值条件下铜绿微囊藻絮凝产物上浮效率的变化
可以看出，在不同起始pH值条件下使用壳聚糖絮凝处理对铜绿微囊藻，所获得的絮凝产物在强光的照射下获得上浮，各组的上浮效率随着pH值的增高而增大，并在10.5左右达到最大值，超过10.5则上浮效率急剧下降。上浮效率也与絮凝剂浓度相关，与对照组相比，添加絮凝剂的实验组其上浮效率都获得了提高。其中以6mg/L组、pH值为10.5时上浮效率为最高。
3.1.3自然光照下藻液的pH值变化对藻类絮凝及上浮效果的影响：
图3为pH值对壳聚糖（浓度为6mg/L）絮凝作用的影响
可以看出，添加絮凝剂壳聚糖后，水体的pH值出现一定下降的趋势，但总的变化趋势不大；同时随着水体起始pH值的升高（从9.0开始），壳聚糖絮凝剂对铜绿微囊藻的絮凝效率逐渐增大，并在pH值为10.5左右时达到最高值，随后急剧下降；与絮凝效率不同，其上浮效率是在水体pH值起始值达到10.0以后开始出现明显上升，并在pH值达到10.5-10.75时到达最高值。
图4为水体pH值对壳聚糖对铜绿微囊藻絮凝上浮效率的影响
可以看出，随着水体pH值的增大，6mg/L 的絮凝剂壳聚糖对铜绿微囊藻絮凝上浮效率逐渐增加，并在pH值为10.5左右时达到最大值（70%），pH值超过10.5则絮凝上浮效率急剧下降。
3.2 絮凝剂Magnafloc Lt-25对铜绿微囊藻絮凝上浮效果
3.2.1不同浓度的Magnafloc Lt-25絮凝剂对铜绿微囊藻絮凝作用的影响：
图5为不同浓度的絮凝剂Magnafloc Lt-25对铜绿微囊藻絮凝作用的影响
可以看出，随着Magnafloc Lt-25浓度的升高，其絮凝效率也随之逐渐提高，并在浓度为4-6mg/L时获得最佳絮凝效果。
3.2.2 自然光照下藻液的pH值变化对藻类絮凝及上浮效果的影响：
图6为pH值对Lt-25（浓度为6mg/L）絮凝作用的影响
可以看出，添加絮凝剂Lt-25后，水体的pH值变化很小；同时随着pH值的升高（从9.0开始），6mg/L 的Lt-25絮凝剂对铜绿微囊藻的絮凝效率及上浮效率逐渐增大，并在pH值起始值为10.5左右时絮凝效率及上浮效率到达最高值。
图7为水体pH值对Lt-25对铜绿微囊藻絮凝上浮效率的影响
可以看出，随着水体pH值的增大，Lt-25对铜绿微囊藻絮凝上浮效率逐渐增加，并在pH值为10.5左右时达到最大值（约70%），pH值超过10.5则絮凝上浮效率急剧下降。
Claims (1)
1.一种水华蓝藻无害化处理方法，其特征在于：
(1)、选用比重为0.2～0.8g/cm3的有机大分子轻质絮凝剂，配制成浓度为0.5～5g/L的絮凝剂母液备用；
(2)、在作业区周边设置拦截网；
(3)、检测水体中水华蓝藻密度，当其密度达到1×105～106ind/L，同时水体pH值在10.0-11.0之间、水面光照强度超过20000Lux、风力小于3级时，将配置好的絮凝剂母液按照每平方米水面0.25-3.0L顺风喷洒，同时搅动表层水体，搅动水体的深度不小于0.5米；
(4)、1-2小时后，水体中的水华蓝藻絮凝成团状，在强烈阳光作用下，其中部分蓝藻细胞形成的气囊或者气囊的增大所产生的浮力把整个絮凝团浮到水面上来，人工或机械捞取絮凝上浮的水华蓝藻；
所述絮凝剂选用工业用壳聚糖，其脱乙酰度≥90％，粘度：50～800mPa·s，为一种性能优良的阳离子絮凝剂，溶解于1％醋酸溶液或纯净水，配置成浓度为0.5～5g/L的壳聚糖絮凝剂母液；
所述絮凝剂或者选用聚丙烯酰胺用纯净水配置成浓度为0.5～5g/L的絮凝剂母液，选用CIBA Specialty Chemicals公司生产的聚合电解质絮凝剂Magnafloc Lt-25，Magnafloc LT25是由丙烯酸钠与丙烯酰胺组成的聚合物，其游离丙烯酰胺的比例小于0.025％；为一种低电荷的阴离子电解质絮凝剂。
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| 壳聚糖去除铜绿微囊藻的工艺研究及机理探讨;刘振儒等;《青岛科技大学学报(自然科学版)》;20051030(第05期);第394-397页，第405页 * |
| 水体pH值对蓝藻水华生消的影响;黄钰铃等;《人民长江》;20080115(第02期);第63-65页 * |
| 黄钰铃等.水体pH值对蓝藻水华生消的影响.《人民长江》.2008,(第02期), |
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| CN102531245A (zh) | 2012-07-04 |
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