CN111018121A - 一种底栖藻类提升水质的处理方法 - Google Patents

一种底栖藻类提升水质的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水体修复领域，尤其涉及一种底栖藻类提升水质的处理方法，包括以下步骤：(1)采集底栖藻类并放入培养皿中培养至密度达到0.5×105‑1×105cells/ml；(2)将底栖藻类藻液按1‑10‰的体积比转移至生物反应器中，并加入培养液培养；(3)当生物反应器中底栖藻类密度达到105cells/ml及以上时，将70‑90％的底栖藻类藻液投放至水体中；(4)重复步骤(1)‑(3)，直至水体底层上形成一层底栖藻膜时停止。本发明一方面利用底栖藻类的生长消耗水体及底泥的无机污染，另一方面底栖藻类的生长在河涌湖泊的底层可形成一层稳定的生物膜，控制底泥污染物的释放和底泥上浮，并实现对水体中氮磷元素的消耗，最终实现内源污染的控制及水体净化。

Description

一种底栖藻类提升水质的处理方法
技术领域
本发明涉及水体修复领域，尤其涉及一种底栖藻类提升水质的处理方法。
背景技术
随着我国工业化进程的加快、社会经济的高速发展，工业废水排放量逐年加大，大量的工业废水排放到环境中去，会对水环境造成严重污染。现行的废水处理方法中，达到消除黑臭效果较为容易实现，但再进一步提升水质、达到V类水标准以上则较为困难，难点在于污染源的控制。外源污染可以通过管网截污等措施控制，内源污染(主要是底泥污染释放)目前主要是通过清淤实现。然而清淤具有成本高、淤泥后期处理困难等问题，因此寻求一个合理有效的实现内源污染控制的方法是本领域的一项技术问题。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提供一种底栖藻类提升水质的处理方法，利用底栖藻类的生长来消耗水体及底泥的污染，同时在河床表面形成一层稳定的生物膜而控制底泥污染释放和底泥上浮，从而实现对内源污染的控制及水体净化。
本发明采用以下技术方案：
一种底栖藻类提升水质的处理方法，包括以下步骤：
(1)采集底栖藻类并放入培养皿中培养至密度达到0.5×105-1×105cells/ml；
(2)将底栖藻类藻液按1-10‰的体积比转移至生物反应器中，并加入培养液培养，培养液中包括：NaNO3 75-120mg/L、NaH2PO4 6-8mg/L、Na2SiO3 10-30mg/L、Na2EDTA 4-5mg/L、FeCl3·6H2O 3-5mg/L、CuSO4·5H2O 0.01-0.03mg/L、ZnSO4·7H2O 0.02-0.027mg/L、CoCl2·6H2O 0.01-0.015mg/L、MnCl2·4H2O 0.18-0.2mg/L、Na2MoO4·2H2O 0.07-0.08mg/L、维生素B1 100-1000ug/L、维生素B12 1-25ug/L、维生素H 1-5ug/L；
(3)当生物反应器中底栖藻类密度达到105cells/ml及以上时，将70-90％的底栖藻类藻液投放至水体中；
(4)重复步骤(1)-(3)，直至水体底层上形成一层底栖藻膜时停止。
进一步的，步骤(2)中培养液包括NaNO3 80-100mg/L、NaH2PO4 6-7.2mg/L、Na2SiO310-20mg/L、Na2EDTA 4-4.5mg/L、FeCl3·6H2O 3-3.5mg/L、CuSO4·5H2O 0.015-0.02mg/L、ZnSO4·7H2O 0.02-0.024mg/L、CoCl2·6H2O 0.012-0.015mg/L、MnCl2·4H2O 0.18-0.2mg/L、Na2MoO4·2H2O 0.072-0.08mg/L、维生素B1500-1000ug/L、维生素B12 10-25ug/L、维生素H3-5ug/L。
进一步的，步骤(2)培养过程中温度控制在20-25℃，光照强度2000-5000lx，光周期为18L/6D，盐度25-30‰，pH值为7-8。生物反应器培养液中的水来自步骤(3)中水体。底栖藻类在生物反应器中进行扩培，通过在扩培中提供适宜的光照和温度以及营养元素，并以预排放进入的水体作为营养液溶剂，有助于实现对河涌湖泊等环境的适应，有利于排放后底栖藻类的生长。
进一步的，水经过0.45um的微孔滤膜过滤后使用。水体中多存在有浮渣等杂质，使用前先进行过滤，可保证培养液中的水有一定的透明度，且生物反应器为透明材质，为底栖藻类的生长繁殖提供必需的光照条件。
在将扩培后的底栖藻排放至水体过程中，要保证尽量均匀分布于河床(湖床)上，且尽量在水流较缓慢期间投放，为底栖藻在河床(湖床)上形成生物膜提供条件。
进一步的，底栖藻类为硅藻、绿藻、蓝藻、红藻中任意一种或几种。具体的，绿藻为刚毛藻，硅藻为舟形藻或菱形藻，蓝藻为颤藻。优选的，选择具有较强的去除氨氮的能力的底栖藻类。
本发明的底栖藻类提升水质的处理方法，通过对底栖藻类进行扩培、驯化，将其排放至河涌湖泊等水体中，一方面利用底栖藻类的生长消耗水体及底泥的无机污染，另一方面一定生物量的底栖藻类在河涌湖泊底层生长，逐渐形成一层稳定的生物膜，控制底泥污染物的释放和底泥上浮，并实现对水体中氮磷元素的消耗，最终实现内源污染的控制及水体净化。本发明与传统的清淤方法相比，不形成二次污染、不影响河涌湖泊原有的结构、不破坏且形成最基础的生态系统，有助于生态平衡的构建。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
水体黑臭原因一部分是水体超量接收外源性有机物及一些动植物的腐殖质，如居民生活污水、畜禽粪便、农产品加工污染物等，导致水中的溶解氧被快速消耗。当溶解氧下降到一个过低水平时，大量有机物在厌氧菌的作用下进一步分解，产生硫化氢、胺、氨和其他带异味易挥发的小分子化合物，从而散发出臭味。同时，厌氧条件下，沉积物中产生的甲烷、氮气、硫化氢等难溶于水的气体，在上升过程中携带污泥进入水相，使水体发黑。这部分可以通过管网截污等措施控制。另一部分重要原因是底泥释放污染。当水体被污染后，部分污染物日积月累，通过沉降作用或随颗粒物吸附作用进入到水体底泥中。在酸性、还原条件下，污染物和氨氮从底泥中释放，厌氧发酵产生的甲烷及氮气导致底泥上浮也是水体黑臭的重要原因之一。本发明主要针对底泥释放污染这一原因，提供一种处理方法，通过在底泥上方形成一层稳定的底栖藻生物膜，控制底泥污染物的释放和底泥上浮。
下面结合具体实施例，对本发明的底栖藻类提升水质的处理方法进行详细描述。
实施例1
本实施例以东莞市某处黑臭河道A为例进行说明，水深0.5-1.5m。
首先检测该处水域的水质指标，包括透明度、溶解氧、氧化还原电位、氨氮含量，按照国家标准方法测定。
本实施例中底栖藻类提升水质的处理方法，包括以下步骤：
(1)从该水域河床上采集底栖藻类并放入培养皿中培养至密度达到1×105cells/ml；
(2)将底栖藻类藻液按10‰的体积比转移至生物反应器中，并加入培养液培养，培养液中包括：NaNO3 80mg/L、NaH2PO4 6mg/L、Na2SiO3 15mg/L、Na2EDTA 4.5mg/L、FeCl3·6H2O3.2mg/L、CuSO4·5H2O 0.015mg/L、ZnSO4·7H2O 0.024mg/L、CoCl2·6H2O 0.012mg/L、MnCl2·4H2O 0.18mg/L、Na2MoO4·2H2O 0.072mg/L、维生素B1 1000ug/L、维生素B12 25ug/L、维生素H 5ug/L；培养过程中温度控制在25℃，光照强度3000lx，光周期为18L/6D，盐度30‰，pH值为7；
(3)当生物反应器中底栖藻类密度达到105cells/ml时，将90％的底栖藻类藻液投放至河水中；
(4)重复步骤(1)-(3)，直至河床上形成一层底栖藻膜时停止。
底栖藻膜形成后30天，再次测定该水域的透明度、溶解氧、氧化还原电位、氨氮含量指标。底栖藻类投放前后的水质指标如表1所示。
表1 A河道处理前后水质指标测试结果
处理前 处理后
透明度(cm) 15 28
溶解氧(mg/L) 1.64 2.42
氧化还原电位(mV) -163 3
氨氮(mg/L) 12.8 6.1
实施例2
本实施例以东莞市某处黑臭河道B为例进行说明，水深1.0-1.8m。
首先检测该处水域的水质指标，包括透明度、溶解氧、氧化还原电位、氨氮含量，按照国家标准方法测定。
本实施例中底栖藻类提升水质的处理方法，包括以下步骤：
(1)从该水域河床上采集底栖藻类并放入培养皿中培养至密度达到0.8×105cells/ml；
(2)将底栖藻类藻液按5‰的体积比转移至生物反应器中，并加入培养液培养，培养液中包括：NaNO3 120mg/L、NaH2PO4 8mg/L、Na2SiO3 20mg/L、Na2EDTA 5mg/L、FeCl3·6H2O4mg/L、CuSO4·5H2O 0.015mg/L、ZnSO4·7H2O0.027mg/L、CoCl2·6H2O 0.01mg/L、MnCl2·4H2O 0.2mg/L、Na2MoO4·2H2O 0.07mg/L、维生素B1 500ug/L、维生素B12 10ug/L、维生素H3ug/L；培养过程中温度控制在25℃，光照强度5000lx，光周期为18L/6D，盐度25‰，pH值为8；
(3)当生物反应器中底栖藻类密度达到105cells/ml及以上时，将80％的底栖藻类藻液投放至河水中；
(4)重复步骤(1)-(3)，直至河床上形成一层底栖藻膜时停止。
底栖藻膜形成后30天，再次测定该水域的透明度、溶解氧、氧化还原电位、氨氮含量指标。底栖藻类投放前后的水质指标如表2所示。
表2 B河道处理前后水质指标测试结果
处理前 处理后
透明度(cm) 8 25
溶解氧(mg/L) 0.32 1.86
氧化还原电位(mV) -256 -132
氨氮(mg/L) 18.5 12.4
实施例3
本实施例以东莞市某处黑臭河道C为例进行说明，水深0.5-2m。
首先检测该处水域的水质指标，包括透明度、溶解氧、氧化还原电位、氨氮含量，按照国家标准方法测定。
本实施例中底栖藻类提升水质的处理方法，包括以下步骤：
(1)从该水域河床上采集底栖藻类并放入培养皿中培养至密度达到0.5×105cells/ml；
(2)将底栖藻类藻液按8‰的体积比转移至生物反应器中，并加入培养液培养，培养液中包括：NaNO3 80mg/L、NaH2PO4 6.5mg/L、Na2SiO3 15mg/L、Na2EDTA 4.5mg/L、FeCl3·6H2O 3.2mg/L、CuSO4·5H2O 0.018mg/L、ZnSO4·7H2O 0.02mg/L、CoCl2·6H2O 0.012mg/L、MnCl2·4H2O 0.18mg/L、Na2MoO4·2H2O 0.072mg/L、维生素B1 500ug/L、维生素B12 15ug/L、维生素H 5ug/L；培养过程中温度控制在25℃，光照强度5000lx，光周期为18L/6D，盐度25‰，pH值为7；
(3)当生物反应器中底栖藻类密度达到105cells/ml及以上时，将90％的底栖藻类藻液投放至河水中；
(4)重复步骤(1)-(3)，直至水体底层上形成一层底栖藻膜时停止。
底栖藻膜形成后30天，再次测定该水域的透明度、溶解氧、氧化还原电位、氨氮含量指标。底栖藻类投放前后的水质指标如表3所示。
表3 C河道处理前后水质指标测试结果
处理前 处理后
透明度(cm) 12 26
溶解氧(mg/L) 0.98 2.03
氧化还原电位(mV) -76 24
氨氮(mg/L) 13.3 7.6
由实施例1-3可见，通过采用本发明的处理方法，利用底栖藻类的生长消耗了水体及底泥的无机污染，并通过底栖藻类的生长在河涌湖泊底层形成了稳定的生物膜，控制底泥污染物的释放和底泥上浮，实现对水体中氮磷元素的消耗，最终实现内源污染的控制及水体净化。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (6)

1.一种底栖藻类提升水质的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采集底栖藻类并放入培养皿中培养至密度达到0.5×105-1×105cells/ml；
(2)将底栖藻类藻液按1-10‰的体积比转移至生物反应器中，并加入培养液培养，所述培养液中包括：NaNO3 75-120mg/L、NaH2PO4 6-8mg/L、Na2SiO310-30mg/L、Na2EDTA 4-5mg/L、FeCl3·6H2O 3-5mg/L、CuSO4·5H2O 0.01-0.03mg/L、ZnSO4·7H2O 0.02-0.027mg/L、CoCl2·6H2O 0.01-0.015mg/L、MnCl2·4H2O 0.18-0.2mg/L、Na2MoO4·2H2O 0.07-0.08mg/L、维生素B1 100-1000ug/L、维生素B12 1-25ug/L、维生素H1-5ug/L；
(3)当所述生物反应器中底栖藻类密度达到105cells/ml及以上时，将70-90％的底栖藻类藻液投放至水体中；
(4)重复步骤(1)-(3)，直至水体底层上形成一层底栖藻膜时停止。
2.根据权利要求1所述的底栖藻类提升水质的处理方法，其特征在于，步骤(2)中培养液包括NaNO3 80-100mg/L、NaH2PO4 6-7.2mg/L、Na2SiO3 10-20mg/L、Na2EDTA 4-4.5mg/L、FeCl3·6H2O 3-3.5mg/L、CuSO4·5H2O 0.015-0.02mg/L、ZnSO4·7H2O 0.02-0.024mg/L、CoCl2·6H2O 0.012-0.015mg/L、MnCl2·4H2O 0.18-0.2mg/L、Na2MoO4·2H2O 0.072-0.08mg/L、维生素B1 500-1000ug/L、维生素B12 10-25ug/L、维生素H 3-5ug/L。
3.根据权利要求1或2所述的底栖藻类提升水质的处理方法，其特征在于，步骤(2)培养过程中温度控制在20-25℃，光照强度2000-5000lx，光周期为18L/6D，盐度25-30‰，pH值为7-8。
4.根据权利要求1所述的底栖藻类提升水质的处理方法，其特征在于，步骤(2)生物反应器中培养液中的水来自步骤(3)中所述水体。
5.根据权利要求4所述的底栖藻类提升水质的处理方法，其特征在于，所述水经过0.45um的微孔滤膜过滤后使用。
6.根据权利要求1所述的底栖藻类提升水质的处理方法，其特征在于，所述底栖藻类为硅藻、绿藻、蓝藻、红藻中任意一种或几种。
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