CN103449636A

CN103449636A - 一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法

Info

Publication number: CN103449636A
Application number: CN2013104111653A
Authority: CN
Inventors: 潘凌潇; 刘汉湖; 李凯; 白向玉; 周广演; 董兵
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2013-12-18

Abstract

本发明涉及一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法，以高锰酸钾、30～60目的海泡石和壳聚糖作为除藻剂进行联合除藻，其实施方法为：将一定量的高锰酸钾投入到藻污染水体内，预氧化15分钟～300分钟；将壳聚糖用盐酸或醋酸溶解，然后将壳聚糖溶液和海泡石加入到氧化后的藻污染水体中，360分钟内藻类絮凝成团并沉入水底，水质澄清；高锰酸钾、海泡石和壳聚糖的投加量为，高锰酸钾0.01mg/L～0.5mg/L，海泡石10mg/L～50mg/L，壳聚糖1mg/L～5mg/L，该方法不仅对水质污染小、安全可靠，除藻速度快、除藻彻底，除藻剂用量小，而且能够使絮凝后的藻体沉入水底，保持水面干净，不影响水面的正常作业及美观，适用于湖泊、水库、公园景观水面的除藻。

Description

一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法

技术领域

本发明涉及环境保护领域，尤其是一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法。

背景技术

近年来，随着各个湖泊河流水体富营养程度的加深，“水华”在全世界范围内频繁暴发，带来一系列的环境问题，已引起人们的广泛关注。目前，水华的防治方法很多，例如以硫酸铜、二氧化氯等化学方法除藻或以PAC、聚丙烯酰胺等高分子混凝剂除藻，但是它们均存在一定的弊端。其中，硫酸铜是应用较多的除藻剂，但硫酸铜在除藻过程中会释放铜离子，而铜离子会影响非水华生物的正常生活，破坏生态系统。另外，使用硫酸铜会破坏藻细胞，藻细胞的藻毒素会释放到水中，也会对生物造成危害；二氧化氯与藻类的反应速度较快，能够有效地控制霉味和鱼腥味等，但其成本比较高，需就地生产，而且使用过程中会产生次氯酸盐和氯酸盐，这些成分对人体和其他生物存在着很大的危害；液氯可以杀灭水中藻类，但同样会产生对人体有害的氯的衍生物；PAC、聚丙烯酰胺等高分子凝聚剂也在市场上占有重要地位，但鉴于高分子单体的毒性和成本问题，在使用上受到了一定程度的限制。并且以上方法除藻后，藻体浮在水面上不下沉，影响水体清洁及美观。

粘土作为一种天然的藻类絮凝剂，不仅具有较高的效能, 而且来源充足，成本低廉，无毒无污染，对非水华生物影响小，尤其是海泡石，其收缩率低，可塑性好，比表面大，吸附性强，是公认的吸附能力最强的粘土矿物。但也存在一些弊端，比如其溶胶性质差，迅速凝聚、沉淀水华生物的能力偏低，尤其在量少的时候难以消除水华生物, 所以在实际应用中受到较大的限制。当海泡石单独使用时，除藻的效率较低，时间长，投药量很大。

高锰酸钾作为氧化剂，能去除藻污染水源中的藻类、嗅味、有机污染物等，并且对藻毒素有一定的氧化去除作用，但其投量过大时，会使水体色度升高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明围绕预氧化、混凝和沉降三个过程，提出了一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法，不仅对水质污染小、安全可靠，除藻速度快、除藻彻底，除藻剂用量小，而且能够使絮凝后的藻体沉入水底，保持水面干净，不影响水面的正常作业及美观，适用于湖泊、水库、公园景观水面的除藻。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法，以高锰酸钾、30～60目的海泡石和壳聚糖作为除藻剂进行联合除藻，其实施方法为：将一定量的高锰酸钾投入到藻污染水体内，预氧化15分钟～300分钟；将壳聚糖用盐酸或醋酸溶解，然后将壳聚糖溶液和海泡石加入到氧化后的藻污染水体中，360分钟内藻类絮凝成团并沉入水底，水质澄清；其中，高锰酸钾在不破坏藻细胞的情况下使藻体失活，高锰酸钾预氧化产生的水合二氧化锰提高了藻细胞的沉降性；壳聚糖包覆在海泡石的表面，高分子链缠绕在海泡石周围，使壳聚糖的比表面积增大，增加了壳聚糖同藻类的接触，并且使海泡石的表面带正电，既可通过壳聚糖的粘结架桥作用絮凝藻细胞，又可通过海泡石表面电性的改变凝聚带负电的藻细胞，使改性后的海泡石的絮凝除藻能力大幅度提高；所述高锰酸钾、海泡石和壳聚糖的投加量（单位：mg）以藻污染水体（单位：L）的重量计，高锰酸钾0.01mg/L～0.5mg/L，海泡石10mg/L～50mg/L，壳聚糖1mg/L～5mg/L。

进一步地，所述高锰酸钾、海泡石和壳聚糖的投加量（单位：mg）以藻污染水体（单位：L）的重量计，高锰酸钾0.01mg/L～0.05mg/L、0.05mg/L～0.1mg/L、0.1mg/L～0.2mg/L、0.2mg/L～0.3mg/L、0.3mg/L～0.4mg/L或0.4mg/L～0.5mg/L，海泡石10mg/L～20mg/L、20mg/L～30mg/L、30mg/L～40mg/L或40mg/L～50mg/L，壳聚糖1mg/L～2mg/L、2mg/L～3mg/L、3mg/L～4mg/L或4mg/L～5mg/L。

更进一步地，所述高锰酸钾、海泡石和壳聚糖的投加量（单位：mg）以藻污染水体（单位：L）的重量计，高锰酸钾0.05mg/L，海泡石25mg/L；壳聚糖2.5mg/L。

高锰酸钾、海泡石和壳聚糖均无毒，不会对水中其它生物产生影响，藻体沉入水底，不影响水面美观及水面作业。

根据藻污染水体的面积和水流流动情况，加入高锰酸钾后的预氧化时间为：15分钟～30分钟，30分钟～60分钟，60分钟～120分钟，120分钟～180分钟或180分钟～300分钟。

本发明的有益效果是：一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法，

不仅对水质污染小、安全可靠，除藻速度快、除藻彻底，除藻剂用量小，而且能够使絮凝后的藻体沉入水底，保持水面干净，不影响水面的正常作业及美观，适用于湖泊、水库、公园景观水面的除藻。

具体实施方式

一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法，以高锰酸钾、30～60目的海泡石和壳聚糖作为除藻剂进行联合除藻，其实施方法为：将0.01mg/L～0.5mg/L的高锰酸钾投入到藻污染水体内，预氧化15分钟～300分钟；将1mg/L～5mg/L的壳聚糖用盐酸或醋酸溶解，然后将壳聚糖溶液和10mg/L～50mg/L的海泡石加入到氧化后的藻污染水体中，5分钟后藻类开始聚凝，并且凝聚物逐渐增多，体积越来越大，15分钟～120分钟后，水体中的藻类几乎全部絮凝，并且凝聚物向水底沉入，再经过30分钟～180分钟的沉降，藻类凝聚物沉入水底，水质澄清；其中，高锰酸钾在不破坏藻细胞的情况下使藻体失活，高锰酸钾预氧化产生的水合二氧化锰提高了藻细胞的沉降性；壳聚糖包覆在海泡石的表面，高分子链缠绕在海泡石周围，使壳聚糖的比表面积增大，增加了壳聚糖同藻类的接触，并且使海泡石的表面带正电，既可通过壳聚糖的粘结架桥作用絮凝藻细胞，又可通过海泡石表面电性的改变凝聚带负电的藻细胞，使改性后的海泡石的絮凝除藻能力大幅度提高。

为了更好的对本发明进行说明，下面结合实验室的实验结果对本发明作进一步说明。

实施例1

在1L藻浓度为1.6*10⁹个/ml，pH为7.5的模拟水体中加入0.35mg高锰酸钾，预氧化15分钟后，再加入3.75mg壳聚糖和15mg 海泡石。在400转/分速度下快速搅拌5分钟，使粉末混合，搅拌过程中可以观察到水体中藻类开始凝聚在一起；再以30转/分速度慢速搅拌15分钟，可以观察到凝聚物逐渐增多，且同一个凝聚物的体积越来越大，静止半小时后，藻类凝聚物沉于水底，水体水质澄清，检测其除藻效率可达到92.5%。

实施例2

在1L藻浓度为4.5*10⁹个/ml，pH为7.5的模拟水体中加入0. 5mg高锰酸钾，预氧化15分钟后，再加入5mg壳聚糖和50mg 海泡石。在400转/分速度下快速搅拌5分钟，使粉末混合，搅拌过程中可以观察到水体中藻类开始凝聚在一起；再以30转/分速度慢速搅拌15分钟，可以观察到凝聚物逐渐增多，且同一个凝聚物的体积越来越大，静止半小时后，藻类凝聚物沉于水底，水体水质澄清，检测其除藻效率可达到94.8%。

实施例3

在1L藻浓度为3.2*10⁹个/ml，pH为7.5的模拟水体中加入0. 05mg高锰酸钾，预氧化15分钟后，再加入2.5mg壳聚糖和25mg 海泡石。在400转/分速度下快速搅拌5分钟，使粉末混合，搅拌过程中可以观察到水体中藻类开始凝聚在一起；再以30转/分速度慢速搅拌15分钟，可以观察到凝聚物逐渐增多，且同一个凝聚物的体积越来越大，静止半小时后，藻类凝聚物沉于水底，水体水质澄清，检测其除藻效率可达到92.2%。

实施例4

在1L藻浓度为3.2*10⁹个/ml，pH为7.5的模拟水体中加入2.5mg壳聚糖和25mg海泡石。在400转/分速度下快速搅拌5分钟，使粉末混合，搅拌过程中可以观察到水体中藻类开始凝聚在一起；再以30转/分速度慢速搅拌15分钟，可以观察到凝聚物逐渐增多，且同一个凝聚物的体积越来越大，静止半小时后，藻类凝聚物大多浮于水体表面，位于水体中和水底的较少，水体水质较澄清，检测其除藻效率为87.6%。与进行高锰酸钾预处理过的水体相比，未加高锰酸钾的水体除藻效率降低，最重要的是最终藻类凝聚物浮于水体表面，这点在实际应用中会造成很大的不便。

实施例5

用PAC（聚合氯化铝，常用除藻剂）代替壳聚糖和海泡石，与高锰酸钾结合实验。在1L藻浓度为3.2*10⁹个/ml，pH为7.5的模拟水体中加入高锰酸钾0.3mg，预氧化15分钟，再加入 PAC 5mg，先在400转/分速度下快速搅拌5分钟，藻类凝聚物很快开始形成，再以30转/分速度慢速搅拌15分钟，藻类凝聚物增多且增大，静置半小时，可以观察到藻类凝聚物沉于水底，水体水质澄清，检测其除藻效率达到95.2%。与海泡石、壳聚糖实验相比，PAC除藻效率也较高，虽然减少了除藻剂的使用量，但PAC使用过程中增加了水体中铝元素的含量，检测上述实验残余铝含量为0.55 mg/L (参考生活饮用水标准为0.2mg/L)，这会对湖泊非水化生物会造成一定影响，而粘土物质和壳聚糖为天然物质，对水体非水华生物几乎没有影响。

结合藻污染程度、除藻剂的用量，除藻率及有害残余物的含量，将以上5个实施例的实验结果进行对比，其对比结果如表1所示。

表1：

由上表可以看出，实施例1、实施例2和实施例3是本发明的实施例，各实施例的实验步骤相同，氧化时间、搅拌时间、搅拌速度及沉静时间均相同，实施例3中各除藻剂的用量最少，但是除藻率相对于实施例2和实施例1并没有大的改变，并且藻类絮凝后均沉入水底，由此可以看出本发明的除藻方法大大节省了除藻剂的用量，对水质影响小，并解决了除藻后浮藻无法处理的问题。

实施例4对比本发明实施例3，它们所处理的藻污染水体的重量、藻浓度及pH值均相同，实施例4中没有使用高锰酸钾，其壳聚糖和海泡石的用量同实施例3，但是除藻率大大降低，并且大量藻体浮于水面，影响水面美观及水面作业。

将实施例5同本发明的实施例3对比，它们所处理的藻污染水体的体积、藻浓度及pH值均相同，实施例5是目前除藻率较好的一种除藻方法，是将PAC与高锰酸钾联合除藻，但是除藻后，水体中残余铝含量较高，达到0.55mg/L，对水体污染较大，并且其除藻率并没有得到显著的提高，同时高锰酸钾的用量也大幅度地增加，使水体色度提高。

由此可以看出本发明高效、节省、环保，且能使藻体絮凝后沉降，是一种较理想的除藻及使藻类沉降的方法。

Claims

1.一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法，其特征在于，以高锰酸钾、30～60目的海泡石和壳聚糖作为除藻剂进行联合除藻，其实施方法为：将0.01mg/L～0.5mg/L的高锰酸钾投入到藻污染水体内，预氧化15分钟～300分钟；将1mg/L～5mg/L的壳聚糖用盐酸或醋酸溶解，然后将壳聚糖溶液和10mg/L～50mg/L的海泡石加入到氧化后的藻污染水体中，5分钟后藻类开始聚凝，并且凝聚物逐渐增多，体积越来越大，15分钟～120分钟后，水体中的藻类几乎全部絮凝，并且凝聚物向水底沉入，再经过30分钟～180分钟的沉降，藻类凝聚物沉入水底，水质澄清；其中，高锰酸钾在不破坏藻细胞的情况下使藻体失活，高锰酸钾预氧化产生的水合二氧化锰提高了藻细胞的沉降性；壳聚糖包覆在海泡石的表面，高分子链缠绕在海泡石周围，使壳聚糖的比表面积增大，增加了壳聚糖同藻类的接触，并且使海泡石的表面带正电，既可通过壳聚糖的粘结架桥作用絮凝藻细胞，又可通过海泡石表面电性的改变凝聚带负电的藻细胞，使改性后的海泡石的絮凝除藻能力大幅度提高；

所述高锰酸钾、海泡石和壳聚糖的投加量（单位：mg）以藻污染水体（单位：L）的重量计，高锰酸钾0.01mg/L～0.5mg/L，海泡石10mg/L～50mg/L，壳聚糖1mg/L～5mg/L。

2.根据权利要求1所述一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法，其特征在于，所述高锰酸钾、海泡石和壳聚糖的投加量（单位：mg）以藻污染水体（单位：L）的重量计，高锰酸钾0.01mg/L～0.05mg/L、0.05mg/L～0.1mg/L、0.1mg/L～0.2mg/L、0.2mg/L～0.3mg/L、0.3mg/L～0.4mg/L或0.4mg/L～0.5mg/L，海泡石10mg/L～20mg/L、20mg/L～30mg/L、30mg/L～40mg/L或40mg/L～50mg/L，壳聚糖1mg/L～2mg/L、2mg/L～3mg/L、3mg/L～4mg/L或4mg/L～5mg/L。

3.根据权利要求1或2所述一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法，其特征在于，所述高锰酸钾、海泡石和壳聚糖的投加量（单位：mg）以藻污染水体（单位：L）的重量计，高锰酸钾0.05mg/L，海泡石25mg/L；壳聚糖2.5mg/L。

4.根据权利要求1所述一种基于海泡石的安全除藻并使藻体沉降的方法，其特征在于，根据藻污染水体的面积和水流流动情况，加入高锰酸钾后的预氧化时间为：15分钟～30分钟，30分钟～60分钟，60分钟～120分钟，120分钟～180分钟或180分钟～300分钟。