CN104129860A - 一种利用小球藻净化碱性重金属废水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用小球藻净化碱性重金属废水的方法，属于小批量工业废水处理技术领域。收集Fe²⁺含量为10-80mg/L以及pH为10-13的废水，将其混合后，向其中添加种子液和小球藻，控制培养温度和光照条件，连续光照与连续黑暗交替进行培养至小球藻生长的对数期后，小球藻回收再利用，而废水则直接排放。将本发明净化方法应用于单次排放量小、但排放频率高、收集困难的碱性重金属废水的处理，具有处理方式灵活、操作方便等优点。

Description

一种利用小球藻净化碱性重金属废水的方法

技术领域

本发明涉及一种利用小球藻净化碱性重金属废水的方法，属于小批量工业废水处理技术领域。

背景技术

近几年由于环境污染严重，工厂在生产过程中产生大量废水可以根据需要进行大规模的处理，然而在生产过程中还会出现频繁的小批量废水直接排放，如实验室产生的废水由于废水量少，通常都是未经处理就直接排放，造成水体污染；化验室废水种类很多，其中包含重金属污染，过量的重金属不仅不能促进生物的生长，有些甚至会毒害生物，危害很大；而化验室所用特定的标准液，如Fe²⁺标准液，Fe²⁺浓度较高，如果不经处理直接排出会造成局部水体Fe²⁺过量，污染水体。

同时，pH是水体环境的一个重要指标，pH过高、过低都会导致水体的污染，影响水生生物的生长繁殖。当水体环境pH升高极易诱发蓝藻优势，造成水体大面积污染。在生产过程所产生的频繁排放的小批量废水中，化验室部分废水的pH偏碱性，若直接进行化学反应，无法准确估计酸碱的摩尔比，很难中和至中性，甚至会造成二次污染，上述这些频繁排放的、小批量废水因其含有大量的Fe²⁺、pH过高，可统称为碱性重金属废水。

小球藻（Chlorella）是一种常见的单细胞绿藻，繁殖迅速，生物量大，蛋白和油脂含量高，易于培养，可广泛应用于保健食品、饲料、食品添加剂、精细化工品和医药制剂原料我国已有较成熟的培养工艺和体系，是一种极具经济效益的微藻。

发明内容

为了解决生产过程中小批量频繁排放碱性重金属废水所存在的处理难度大、无法应用规模化处理方式所引起的水体污染现象，本发明提供一种便捷的、处理方式灵活的利用小球藻净化碱性重金属废水的方法，该方法通过在实验室废水中添加一定量的种子培养基，可有效吸附废水中的Fe²⁺，并调节废水pH至接近中性。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种利用小球藻净化碱性重金属废水的方法，包括如下步骤：

（1）碱性重金属废水预处理：收集Fe²⁺含量为10-80mg/L以及pH为10-13的废水，将其按照1-2:5-25的体积比进行混合；

（2）向步骤（1）的混合废水中加入种子液后，种子液与混合废水的体积比为1:1000，再加入小球藻，小球藻的添加量为混合废水体积的5-10%，控制培养温度为10-35℃，光照1500-4500Lux，连续光照与连续黑暗交替进行培养至小球藻生长的对数期。

（3）抽滤收集藻体，将藻体清洗后再培养至其OD_440nm=0.8-1.20留待再次利用，滤液则直接排放。

进一步的，作为优选：

所述的种子液为0.5g（NH4）2SO4  、0.01g KH2PO4、0.0005g MnSO4、0.02g EDTA-Na2加水定容至1L。

步骤（2）中，所述的小球藻的添加量为混合废水体积的6-8%，培养温度控制在20-30℃，光照2000-4000 Lux，光照周期为12小时连续光照再12小时连续黑暗，光照与黑暗交替进行。更为优选的，培养温度控制在25℃，光照2500Lux。

步骤（2）中，加入混合废水中的小球藻的OD_440nm=0.8-1.20，更为优选的，所述的小球藻为25℃、光照2500 Lux培养至对数生长后期，其OD_440nm=1.13。

与目前频繁排放的小批量碱性重金属废水如实验室标准液滴定废水、尾气回收废水等的处理方法相比，虽然这些废水的单次排放量极少，但一方面收集较为困难，无法将大规模的处理方法应用到这种废水处理当中，另一方面，其排放频率较高，对水体生态累计的副作用较为明显，基于此，本发明的工作原理及优点如下：

（1）本发明所提供的净化方法中，将OD_440nm值为0.8-1.2的小球藻接种至含有Fe²⁺和高pH的废水中，在小球藻可将废水中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，同时降低废水的pH，待到达培养末期时，废水中的Fe³⁺和pH均下降至可排放范围，小球藻回收再利用，而废水则可作为无毒害作用的常规废水进行直接排放。

（2）与现有的污水处理方法相比，本方法所提供的净化方法中，利用小球藻的吸附作用，有效的吸附废水中的Fe²⁺，Fe²⁺氧化为Fe³⁺后含量可减少35%-60%，在废水添加添加少量培养小球藻，即可有效改善废水的pH，并将废水的pH调整至中性，其废水pH可降低至6.7-8.3，小球藻净化处理后的废水中没有引入更多的重金属，而原有的重金属含量大大降低，废水pH也有效控制在可排放范围内，将不利于水体生态发展的废水转化为普通废水，避免了这种小批量但又频繁排放废水所造成的危害，

（3）本发明中，在废水处理过程中，蛋白核小球藻F-9(C.pyrenoidosa)在这类废水中的生长状态良好，同时可高效吸附废水中的Fe²⁺，并有效调节实验室废水pH；待重金属碱性废水处理后，收集小球藻将其继续培养至适宜条件后，可再次利用，因此，本发明是一种可循环的、低成本的、操作方便、无生态危害的净化方法，因此，在本申请所提供的净化工艺条件下，利用小球藻净化实验室废水类单次批量小、排放频率高的碱性重金属废水处理方式灵活、成本低、易操作，具有广阔的前景。

具体实施方式

以下结合实施对本发明做进一步详述。根据下述实施可以更好的了解本发明，但不限定本发明。下述实验的实施方法，如无特殊说明，均为常规方法。

将蛋白核小球藻F-9(C.pyrenoidosa) 在培养小球藻的温度条件为25℃，光照条件为2500Lux，培养至对数生长后期，小球藻达到较高的密度，测定OD440nm=1.13。

实施例1

本发明一种利用小球藻净化实验室废水的方法，依次按照以下步骤进行：

(1) 将Fe²⁺的废水和高pH废水按1:15的体积比混合为1L溶液，测的Fe³⁺浓度为4.1mg/L，pH=10.5。加入1ml种子液，按7%比例加入对数期小球藻70ml，初始OD_440nm值为0.25，温度条件为28℃，光照条件为3000Lux，光照周期每天12小时连续光照再12小时连续黑暗，培养方式为静置培养5天。5天后达到小球藻生长的对数期。

(2) 抽滤收集藻体，藻体清洗后重新进行培养，待OD_440nm值达到0.8-1.2可继续用于废水净化。滤液为处理后的废水，测定Fe³⁺含量为2.4mg/L，pH=8.2，OD_440nm值为0.43，小球藻生长状态良好。

实施例2

(1) 将Fe²⁺的废水和高pH废水按1:22的体积比混合为1L溶液，测的Fe³⁺浓度为3.6mg/L，pH=9.7。加入1ml种子液，按7%比例加入对数期小球藻70ml，初始OD_440nm值为0.24，温度条件为26℃，光照条件为2500Lux，光照周期每天12小时连续光照再12小时连续黑暗，培养方式为静置培养5天。5天后达到小球藻生长的对数期。

(2) 抽滤收集藻体，藻体清洗后重新进行培养，待OD_440nm值达到0.8-1.2可继续用于废水净化。滤液为处理后的废水，测定Fe³⁺含量为2.0mg/L，pH=7.7，OD_440nm值为0.52，小球藻生长状态良好。

实施例3

(1) 将Fe²⁺的废水和高pH废水按1:8的体积比混合为1L溶液，测的Fe³⁺浓度为5.2mg/L，pH=8.5。加入1ml种子液，按6%比例加入对数期小球藻60ml，初始OD_440nm值为0.21，温度条件为25℃，光照条件为3000Lux，光照周期每天12小时连续光照再12小时连续黑暗，培养方式为静置培养5天。5天后达到小球藻生长的对数期。

(2) 抽滤收集藻体，藻体清洗后重新进行培养，待OD_440nm值达到0.8-1.2可继续用于废水净化。滤液为处理后的废水，测定Fe³⁺含量为2.4mg/L，pH=7.1，OD_440nm值为0.46，小球藻生长状态良好。

实施例4

(1) 将Fe²⁺的废水和高pH废水按2:19的体积比混合为1L溶液，测的Fe³⁺浓度为4.3mg/L，pH=9.2.。加入1ml种子液，按8%比例加入对数期小球藻80ml，初始OD_440nm值为0.27，温度条件为27℃，光照条件为2800Lux，光照周期每天12小时连续光照再12小时连续黑暗，培养方式为静置培养5天。5天后达到小球藻生长的对数期。

(2) 抽滤收集藻体，藻体清洗后重新进行培养，待OD_440nm值达到0.8-1.2可继续用于废水净化。滤液为处理后的废水，测定Fe³⁺含量为2.3mg/L，pH=7.4，OD_440nm值为0.48，小球藻生长状态良好。

实施例5

 (1) 将Fe²⁺的废水和高pH废水按2:13的体积比混合为1L溶液，测的Fe³⁺浓度为2.8mg/L，pH=8.1.。加入1ml种子液，按6%比例加入对数期小球藻60ml，初始OD_440nm值为0.20，温度条件为25℃，光照条件为2500Lux，光照周期每天12小时连续光照再12小时连续黑暗，培养方式为静置培养5天。5天后达到小球藻生长的对数期。

(2) 抽滤收集藻体，藻体清洗后重新进行培养，待OD_440nm值达到0.8-1.2可继续用于废水净化。滤液为处理后的废水，测定Fe³⁺含量为1.3mg/L，pH=6.7，OD_440nm值为0.50，小球藻生长状态良好。

将上述各实施例的处理前后废水中Fe³⁺含量和pH进行对照，详见表1所示。

表1 净化前后废水品质对照表

。

上述各实施例中，通过将OD_440nm值为0.6-1.0的小球藻接种至含有Fe²⁺和高pH的废水中，通过光照培养5天后分离小球藻，通过小球藻吸附作用，废水中的Fe³⁺和pH均有下降，其中Fe²⁺会氧化为Fe³⁺，含量可减少35%-60%，而废水pH可降低至6.7-8.3，此时的废水可以直接排放；而废水处理后的小球藻可继续培养利用，因此本发明是一种可循环的、低成本的、操作方便、无生态危害的净化方法，可广泛用于化验室废水这种单次排放量小、但排放频率高、收集困难无法大规模处理的重金属碱性废水的处理，处理方式灵活，操作方便。

以上内容是结合本发明的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用小球藻净化碱性重金属废水的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）碱性重金属废水预处理：收集Fe²⁺含量为10-80mg/L以及pH为10-13的废水，将其按照1-2:5-25的体积比进行混合；

（2）废水处理：向步骤（1）的混合废水中加入种子液后，种子液与混合废水的体积比为1:1000，再加入小球藻，小球藻的添加量为混合废水体积的5-10%，控制培养温度为10-35℃，光照1500-4500Lux，连续光照与连续黑暗交替进行培养至小球藻生长的对数期；

（3）后处理：抽滤收集藻体，将藻体清洗后再培养至OD_440nm=0.8-1.20留待再次利用，滤液则直接排放。

2.如权利要求1所述的一种利用小球藻净化碱性重金属废水的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述的种子液为0.5g（NH4）2SO4  、0.01g KH2PO4、0.0005g MnSO4、0.02g EDTA-Na2加水定容至1L。

3.如权利要求1所述的一种利用小球藻净化碱性重金属废水的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述的小球藻的添加量为混合废水体积的6-8%，培养温度控制在20-30℃，光照2000-4000 Lux，光照周期为12小时连续光照再12小时连续黑暗，光照与黑暗交替进行。

4.如权利要求3所述的一种利用小球藻净化碱性重金属废水的方法，其特征在于：所述的培养温度控制在25℃，光照2500Lux。

5.如权利要求1所述的一种利用小球藻净化碱性重金属废水的方法，其特征在于：步骤（2）中，加入混合废水中的小球藻的OD_440nm=0.8-1.20。

6.如权利要求5所述的一种利用小球藻净化碱性重金属废水的方法，其特征在于：所述的小球藻为25℃、光照2500 Lux培养至对数生长后期，其OD_440nm=1.13。