CN102241452B

CN102241452B - 一种除藻方法

Info

Publication number: CN102241452B
Application number: CN201110112690.6A
Authority: CN
Inventors: 汪小雄
Original assignee: Shenzhen Polytechnic
Current assignee: Shenzhen Polytechnic
Priority date: 2011-05-03
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2031-05-03
Also published as: CN102241452A

Abstract

本发明涉及一种快速除藻或抑制藻类生长的方法，特别是铜绿微囊藻杀死或控制生长的方法。通过将待处理的含藻水体调整pH值至12.0以上或调整pH值至5.0以下，进行光照处理，并通过测量吸光度来检测除藻效果，结果显示：当pH为12.0以上时，或者当pH为5.0以下时，第18天的OD值仍为0.05，微囊藻基本上均无法生长。对处理后的水体测定酸碱度，结果表明在碱性环境下，其第18天后溶液的pH值8.9。在实际应用中，利用水体的碱性条件除藻，不会导致水体的pH值大幅度改变，减少其他化学试剂投入量和污泥产生量，更有广阔的应用前景。本发明的除藻方法成本低、操作简单、无二次污染。

Description

一种除藻方法

技术领域

本发明涉及快速抑制藻类生长的方法及应用，特别是抑制铜绿微囊藻生长的方法及应用。

背景技术

上世纪以来,由于人类经济活动日益加重,各种生活污水和城市废水排入江河湖海,使水体吸纳过多的氮磷等营养物质而变得富营养化,造成“水华”频繁发生,成为当今全球严重的环境灾害之一,在我国各大小湖泊、河流以及海域等时常发生。危害主要表现在：水面大面积被藻类所覆盖,引起水质腐败,致使鱼类等窒息；许多蓝-绿藻可产生藻毒素，如鱼腥藻、束丝藻和铜绿微囊藻是三种最常见的物种，藻毒素会损害神经系统,引起惊厥、口舌麻木、呼吸困难甚至呼吸衰竭，也会导致腹泻、呕吐、肝肾等器官的损害，有促瘤致癌等作用；许多藻类及其代谢产物是消毒副产物的前体物,在氯消毒过程中,会生成“三致”物质；同时影响水体透明度、溶解氧等环境因子，导致水质恶化，影响水资源的合理利用。

目前，除藻技术已广泛应用到工业、农业、食品及医药卫生等诸多领域，与人们的生产、生活以及身体健康密切相关。国内外除藻方法主要为物理法、化学法和生物法三大类。物理方法成本高、不经济，不能从根本上解决营养成分对藻类的刺激作用；化学除藻剂虽然具有一定效果，时间效应比较快，可快速杀死藻类，但死亡藻类所产生二次污染及化学药品的生物富集和放大对整个生态系统的负面影响较大，长期使用低浓度的化学药物会使藻类产生抗药性，易造成环境污染或破坏生态平衡，还可能存在远期危害；微生物技术除藻有诸多优点,但病毒在自然条件下的侵染性、有效性和适应性如何还有待研究,病毒的寄主藻群之中也存在着敏感群和抗性群,后者则成为其专一性灭藻的障碍,也需要进一步探究。铜绿微囊藻是淡水水体最容易引起水华的有害蓝藻，对其治理与控制一直是科学家们研究的热点问题。目前已有的研究认为蓝藻水华的形成是蓝藻同其他藻类在资源竞争以及相互干扰竞争的生长中取得优势的过程，这一过程与蓝藻本身的生理特点以及温度、光照、营养盐、其它生物、pH等诸多环境因素有关。我国对微囊藻的研究大多侧重于光、氮、磷等大量元素的研究，而水体pH是一个重要的生态因子，与藻类生长关系密切。本方法对于杀死或抑制铜绿微囊藻的生长，显然对于湖泊、水库、江河等容易发生水华的地点，以及保护生态环境具有重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于传统除藻的物理、化学、生物除藻的高成本、二次污染、专一性、有效性低、破坏生态，提供一种快速抑制藻类生长的方法，改善传统控制藻生长的不足之处，降低了传统工艺的高成本等系列问题。

为解决上述技术问题，提供了一种除藻方法，主要包括以下步骤：

1）提供待处理的含藻水体，并收集藻类；

2）调节含藻水样的pH值为小于5.0或者pH值大于12.0；

3）进行光照处理若干天；

4）检测藻类的处理结果;

5）检测处理后水体的酸碱度。

所述藻是指水华藻类的主要种类蓝藻或绿藻。

所述步骤1中还包括对含藻水体进行预处理，包括沉淀、气浮、离心、泡载法、过滤，或者藻类富集工艺中的一种或多种。

优选地，所述步骤2中，是加入低浓度的NaOH、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、或氢氧化钙等碱溶液中的一种或多种，调整水样pH值至12.0以上；或加入低浓度的HCl溶液、硫酸、硝酸、氢溴酸、氢碘酸等酸溶液中的一种或多种，调整pH值至5.0以下。碱溶液或酸溶液的浓度为0.1-1 M。

所述步骤3中，光照条件为光暗比8-12 h: 16-12 h，温度24-28℃或室温下光照，培养周期为10-20天。

步骤4，每隔数日取样测定水体在440 nm处的吸光度，以吸光度大小表示藻的生长状况，结果显示，在碱性条件下，当pH为12.0以上时，藻类全部受到严重伤害，次日以后便开始黄化、死亡，第18天的OD值为0.05，藻类的生长基本上全部抑制；当pH为5.0以下时，藻类全部黄化并死亡，第18天的OD值为0.05，微囊藻无法正常生长。

步骤5，在酸性环境下，初始pH值为小于5.0时，藻基本无法正常生长，第18天残留溶液的pH为2.5；在碱性环境下，在pH值大于12.0时，藻基本无法正常生长，其第18天后溶液的pH值8.9。

上述技术方案至少具有如下有益效果：

1．藻种为铜绿微囊藻，是水华发生的常见藻种，更具有实际应用价值；

2．利用溶液的强酸性或强碱性除藻，达到一定的pH值（pH为5.0以下或12.0以上时候），基本上全部很快受到严重伤害，便开始黄化并死亡，具有高效性；

3．如果利用溶液的强碱性除藻，达到一定的pH值（12.0以上时），不会引起水体的严重碱化，藻死亡后对水体的pH值影响不大；

4．与其他化学抑制藻类生长的方法比较，只需要投入少量的酸液或碱液，处理方法简便，操作工艺简单；

5．不投入其他化学试剂，节省其他投入的成本；

6．投加其他化学试剂后将导致引起污泥量迅速增加，本发明只需要少量的酸液或碱液，减少其他化学试剂投入量同时减少了污泥产生量，不大幅增加污水处理量，同时减少污泥生成量和处理量，达到减排的功效;

7．本方法更适合于对收集或浓缩后藻类进行专门处理。

具体实施方式

本发明的除藻方法，主要包括以下步骤：

（1）提供待处理的含藻水体，对藻类进行富集；

（2）调节含藻水样的pH值为小于5.0或者pH值大于12.0；

（3）进行光照处理若干天；

（4）检测藻类的处理结果;

（5）检测处理后水体的酸碱度。

其中，步骤1中含藻水体，主要是指水华藻类的主要种类蓝藻或绿藻，特别是铜绿微囊藻，包括各种生活污水或城市废水排入水源中造成的“水华”，本步骤中，根据待处理水样的面积、地理条件或存放条件，优选包括收集藻类进行专门处理的工艺，如采用沉淀、气浮、离心、泡载法和过滤等浓缩的方法收集藻液，再处理高度浓缩的藻液。

步骤2中，是加入低浓度如0.1 M的NaOH溶液调整水样pH值至12.0以上，或者加入低浓度如0.1 M的HCl溶液调整pH值至5.0以下。加入酸和碱时，应尽量使水体中酸碱度均匀，根据具体需要，可加强水体混合。所用碱也可为氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、或氢氧化钙的碱溶液中一种或多种。所用酸也可以是硫酸、硝酸、氢溴酸、氢碘酸的酸溶液中的一种或多种。所述碱溶液或酸溶液的浓度大于或等于0.1M，优选为0.1-1 M。

步骤3中，可在自然光线中光暗比8-12 h: 16-12 h，温度24-28℃或室温下光照，也可置于2000lx左右的光照，光暗比8-12 h: 16-12 h，温度24-28℃下进行，光照过程中，也可加强水体混合。培养周期为10-20天。

步骤4，每隔数日取样测定水体在440 nm处的吸光度，以吸光度大小表示藻的生长状况。结果显示，未进行处理的水体中，藻生长正常，第18天的OD值为0.8左右，达到生长对数期；在碱性条件下，当pH为12.0以上时，基本上全部受到严重伤害，次日以后便开始黄化并死亡，第18天的OD值为0.05，藻类的生长基本上全部抑制；当pH为5.0以下时，基本上全部黄化并死亡，第18天的OD值为0.05，微囊藻基本上无法正常生长。

步骤5，在酸性环境下，初始pH值为小于5.0时，藻基本无法正常生长，第18天残留溶液的pH为2.5。可根据需要利用含碱废水、碱性废渣中和处理后废水，该方法能节省中和药剂，设备简单，处理费用低稳定；也可向含酸废水投加中和药剂或采用过滤中和，如石灰、石灰石、电石渣、苛性钠、碳酸钠等，以低浓度的溶液、乳浊液或粉末状态均匀投入，使水体的排放的pH值达6.0～9.0的标准。

在碱性环境下，在pH值大于12.0时，藻基本无法正常生长，但其第18天后溶液的pH值8.9。在强碱的条件下，但并不会引起水体的严重碱化，与原水体稍碱的水体的比较，残留液pH值反而有一定程度的减低。在实际应用中，利用水体的强碱性条件除藻，不会导致水体的pH值大幅度改变，作为预防和治理水华的一种手段，更有广阔的应用前景。

下面通过具体试验对本发明进行更详细的说明。应该理解的是，以下所述的实例仅是用于说明而不是限制本发明。

其中，为自行制备藻体富集的待处理水样，本试验采用的藻种为铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa），购自中国科学院典型培养物保藏委员会淡水藻种库（FACHB）。采用的BG-11培养基：NaNO31.5g、K2HPO40.04g 、MgSO4*7H2O 0.075g、CaCl2*7H2O 0.036g、Na2CO3 0.02g、柠檬酸0.006g、柠檬酸铁0.006g、微量元素溶液1ml、蒸馏水定容至1000 ml；微量元素溶液配方如下：取0. 286 g H3BO4、0.181 g MnCl2.4H2O、0.0222 g ZnSO4、 0.039 g Na2MoO4、0.0079 g CuSO4.5H2O、0.00494 g Co(NO3)2.6H2O蒸馏水定容至100 ml。

本试验进行铜绿微囊藻处理的方法为：

步骤1：取250 mL的锥形瓶中装200 ml培养基，分成1、2、3号，取处于对数生长期的藻液，接种量为50 ml接种于培养基的三角瓶中，从而完成自制含藻水体。

步骤2：调整水体酸碱度：1号瓶内为配制的BG-11培养基，在2号瓶内加入几滴的0.1 M的NaOH溶液调整pH值至12.0以上，在3号瓶内加入几滴的0.1 M的HCl溶液调整pH值至5.0以下。

步骤3：置于2000lx左右的光照下培养，光暗比12 h: 12 h，温度26℃，每天人工摇动1-2次。

步骤4：每隔三日取样测定培养液在440 nm处的吸光度。结果显示，在正常培养条件下，藻生长正常，第18天的OD值为0.8左右，达到生长对数期；在碱性条件下，当pH为12.0以上时，基本上全部受到严重伤害，次日以后便开始黄化并死亡，第18天的OD值为0.05，藻类的生长基本上全部抑制；当pH为5.0以下时，基本上全部黄化并死亡，第18天的OD值为0.05，微囊藻基本上无法正常生长。

步骤5：检测处理后的水体酸碱度：在酸性环境下，初始pH值为小于5.0时，藻基本无法正常生长，第18天残留溶液的pH为2.5；在碱性环境下，在pH值大于12.0时，藻基本无法正常生长，但其第18天后溶液的pH值8.9。

试验结果表明，本发明的处理方法对藻体的处理效果好，无二次污染，操作简便、成本低。

以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种除藻方法，主要包括以下步骤：

1）提供待处理的含藻水体，对含藻水体进行预处理，包括沉淀、气浮、离心、泡载法、过滤，或者藻类富集工艺中的一种或多种，并进行藻类收集；所述藻是指水华藻类的主要种类蓝藻或绿藻；

2）调节含藻水样的pH值为小于5.0或者pH值大于12.0；是加入低浓度的NaOH、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、或氢氧化钙的稀碱溶液中的一种或多种，调整水样pH值至12.0以上；或者加入低浓度的HCl溶液、硫酸、硝酸、氢溴酸、氢碘酸的稀溶液中的一种或多种，调整pH值至5.0以下；所述碱溶液或酸溶液的浓度为0.1-1M；

3）进行光照处理若干天；光照条件为光暗比8-12h:16-12h，温度24-28℃或室温下光照，培养周期为10-20天；所述光照是在1000-3000lx强度下进行；

4）检测藻类的处理结果；每隔数日取样测定水体在440nm处的吸光度，以吸光度大小表示藻的生长状况，结果显示，在碱性条件下，当pH为12.0以上时，藻类全部受到严重伤害，次日以后便开始黄化、死亡，第18天的OD值为0.05，藻类的生长全部抑制；当pH为5.0以下时，藻类全部黄化并死亡，第18天的OD值为0.05，微囊藻无法正常生长；

5）检测处理后水体的酸碱度；在酸性环境下，初始pH值为小于5.0时，藻无法正常生长，第18天残留溶液的pH为2.5；在碱性环境下，在pH值大于12.0时，藻类无法正常生长，其第18天后溶液的pH值8.9。