CN113149126A - 一种富营养化水体内藻华的综合治理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种富营养化水体内藻华的综合治理方法，包括以下步骤：通过拦截网对富营养化水体中藻华进行拦截清理，并定期回收；将回收得到的微藻生物质洗净并于室温晾干后，制备成微藻基多孔碳材料；将所得微藻基多孔碳材料填充至所述拦截网中。微藻基多孔碳材料制备方法包括如下步骤：将回收得到的微藻生物质用蒸馏水清洗1～3次，在通风环境中放置整夜，再置于烘箱中进一步干燥24～48h，研磨粉碎，得到干燥的微藻生物质；将干燥的微藻生物质置于气氛炉中，在氮气或氩气等保护气体的氛围下，以5～10℃/min的升温速率升至150～800℃并保温2～4h。本发明提供的一种富营养化水体内藻华的综合治理方法，将富营养化水体内有害藻华的回收、利用与治理有机结合，具备使用简便、经济高效、生态友好优点。

Description

一种富营养化水体内藻华的综合治理方法

技术领域

本发明涉及一种富营养化水体内藻华的综合治理方法，属于水环境治理技术领域。

背景技术

近年来，大量的营养物质随着生活污水及工业废水流入水生态系统，造成水体富营养化，导致以蓝藻为首的微藻类的大量繁衍。有害藻华(HABs)在全球淡水系统中频繁爆发，成为最具挑战性的水环境问题之一。我国许多大型湖泊同样存在着严重的有害藻华污染问题，如太湖、巢湖和滇池等。有害藻华会占据水面，遮蔽光照并消耗氧气，抑制水体中其它水生动植物的生长，从而对水生态系统造成不利影响。死亡的微藻细胞会沉降至沉积物表面，分解并释放出大量的养分，加剧内源污染，从而持续促进水体富营养化。此外，形成水华的微藻类会产生大量的藻毒素，例如微囊藻毒素，其为一类具有生物活性的环状七肽化合物，是分布最广泛的肝毒素。受到藻毒素污染的地表水通过饮用及其它活动进入人体，严重危及人体健康。因此，对于富营养化水体中有害藻华的治理迫在眉睫。

为解决藻华频发的环境问题，已有大量研究致力于寻求经济高效的除藻灭藻方法，这些方法可根据其原理的不同大致分为物理方法、化学方法和生物方法。物理方法例如隔离法、气浮法、吸附法、超声波法等，通常对底层藻类去除效果不佳，且设备及维护费用较高，难以应用于有害藻华的大面积去除。化学方法通常指的是采用杀藻剂等化学药品直接杀灭微藻生物，虽然具有成本低、见效快的优点，但不可避免产生二次污染，对其它水生生物带来不利影响。生物方法通常利用其它水生植物通过种间竞争作用抑制藻华的生长，或者利用可以杀灭藻类的病毒、细菌、真菌、寄生虫等控制藻华的繁殖。但因生物传播的速度和范围往往具有不可控性，且伴随着较高的技术难度和经济成本，因此并未被广泛应用。综上所述，探求经济高效、生态友好的有害藻华治理方法仍然面临着巨大的挑战。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种使用简便、经济高效、生态友好的富营养化水体内藻华的综合治理方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种富营养化水体内藻华的综合治理方法，其特征在于：包括以下步骤：

通过拦截网对富营养化水体中藻华进行拦截清理，并定期回收，得到微藻生物质；

将回收得到的微藻生物质洗净并于室温晾干后，制备成微藻基多孔碳材料；

将所得微藻基多孔碳材料填充至所述拦截网中。

所述拦截网由纤维滤布及涤纶丝编织网复合而成，所述纤维滤布为涤纶短纤过滤布或者丙纶短纤过滤布。

所述拦截网以前后两个为一组，两个所述拦截网之间填充所述微藻基多孔碳材料。

所述拦截网上端配有浮筒，浮筒内填充空气或氢气，下端配有重物，使拦截网在水体中保持稳定。

所述拦截网过滤拦截的本体宽度为1～2m，长度为10～50m。

所述微藻基多孔碳材料制备方法包括如下步骤：

将回收得到的微藻生物质用蒸馏水清洗1～3次，在通风环境中放置整夜，再置于烘箱中进一步干燥24～48h，研磨粉碎，得到干燥的微藻生物质；

将干燥的微藻生物质置于气氛炉中，在氮气或氩气等保护气体的氛围下，以5～10℃/min的升温速率升至150～800℃并保温2～4h。

所述微藻基多孔碳材料的粒径范围为5～30mm。

有益效果：

1、将富营养化水体内有害藻华的回收、利用与治理有机结合，以微藻生物质为原料制备微藻基多孔碳材料，不仅成本低廉，而且“以藻治藻”，将有害微藻生物质二次利用，有效解决了微藻回收处理成本高、容易造成二次污染等问题；

2、微藻基多孔碳材料具有丰富的孔隙结构、较大的比表面积和极佳的吸附性能，其能通过亲水相互作用、静电吸引/排斥、极性和非极性吸引等机制去除有机污染物；通过离子交换等机制去除无机污染物，微藻基多孔碳材料可以吸附去除多种污染物质，包括氮、磷营养盐、重金属及藻毒素等，并且对微囊藻毒素有很好的吸附去除效果，能够有效改善水体生态环境，长效治理富营养化，抑制有害藻华爆发；

3、该修复方法操作简便、经济高效、生态友好，所述治理区域藻华发生情况得到明显改善，水质显著提升，总氮(TN)、总磷(TP)、微囊藻毒素-LR去除率分别可达40％、50％及90％。

附图说明

图1为本发明一种富营养化水体内藻华的综合治理方法的应用示意图；

图2为本发明中拦截网的结构示意图；

图3为本发明实施后水体水质监测浓度图；

图4为本发明实施后微囊藻毒素-LR监测浓度图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

具体实施例1

如图1和图2所示，本发明公开一种富营养化水体内藻华的综合治理方法，将富营养化水体内有害藻华的回收、利用与治理有机结合，包括以下步骤：

步骤一，通过拦截网对富营养化水体中藻华进行拦截清理，并定期回收，得到微藻生物质。其中，定期回收为第一次回收为布网后3天，此后每周回收一次。拦截网由纤维滤布及涤纶丝编织网复合而成，纤维滤布为涤纶短纤过滤布或者丙纶短纤过滤布。拦截网以前后两个为一组，两个拦截网之间填充微藻基多孔碳材料。拦截网上端配有浮筒，浮筒内填充空气或氢气，下端配有重物，使拦截网在水体中保持稳定。拦截网过滤拦截的本体宽度为1m，长度为50m。

步骤二，将回收得到的微藻生物质洗净并于室温晾干后，制备成微藻基多孔碳材料。微藻基多孔碳材料制备方法包括如下步骤：

将回收得到的微藻生物质用蒸馏水清洗1～3次，本实施例中优选为2次，在通风环境中放置整夜，再置于烘箱中进一步干燥24～48h，本实施例中优选为36h，研磨粉碎，得到干燥的微藻生物质；

将干燥的微藻生物质置于气氛炉中，在氮气或氩气等保护气体的氛围下，以5～10℃/min的升温速率升至150～800℃并保温2～4h，实施例中优选为升温速率为5℃/min升至400℃并保温2h。

步骤三，将所得微藻基多孔碳材料填充至所述拦截网中，前一个月每隔1周补充一次，后两个月每隔2周补充一次。

具体实施例2

如图1和图2所示，本发明公开一种富营养化水体内藻华的综合治理方法，将富营养化水体内有害藻华的回收、利用与治理有机结合，包括以下步骤：

步骤一，通过拦截网对富营养化水体中藻华进行拦截清理，并定期回收，得到微藻生物质。其中，定期回收为第一次回收为布网后3天，此后每周回收一次。拦截网由纤维滤布及涤纶丝编织网复合而成，纤维滤布为涤纶短纤过滤布或者丙纶短纤过滤布。拦截网以前后两个为一组，两个拦截网之间填充微藻基多孔碳材料。拦截网上端配有浮筒，浮筒内填充空气或氢气，下端配有重物，使拦截网在水体中保持稳定。拦截网过滤拦截的本体宽度为1.5m，长度为30m。

步骤二，将回收得到的微藻生物质洗净并于室温晾干后，制备成微藻基多孔碳材料。微藻基多孔碳材料制备方法包括如下步骤：

将回收得到的微藻生物质用蒸馏水清洗1～3次，本实施例中优选为1次，在通风环境中放置整夜，再置于烘箱中进一步干燥24～48h，本实施例中优选为24h，研磨粉碎，得到干燥的微藻生物质；

将干燥的微藻生物质置于气氛炉中，在氮气或氩气等保护气体的氛围下，以5～10℃/min的升温速率升至150～800℃并保温2～4h，实施例中优选为升温速率为10℃/min升至600℃并保温3h。

步骤三，将所得微藻基多孔碳材料填充至所述拦截网中，前一个月每隔1周补充一次，后两个月每隔2周补充一次。

具体实施例3

如图1和图2所示，本发明公开一种富营养化水体内藻华的综合治理方法，将富营养化水体内有害藻华的回收、利用与治理有机结合，包括以下步骤：

步骤一，通过拦截网对富营养化水体中藻华进行拦截清理，并定期回收，得到微藻生物质。其中，定期回收为第一次回收为布网后3天，此后每周回收一次。拦截网由纤维滤布及涤纶丝编织网复合而成，纤维滤布为涤纶短纤过滤布或者丙纶短纤过滤布。拦截网以前后两个为一组，两个拦截网之间填充微藻基多孔碳材料。拦截网上端配有浮筒，浮筒内填充空气或氢气，下端配有重物，使拦截网在水体中保持稳定。拦截网过滤拦截的本体宽度为1～2m，长度为10～50m。

步骤二，将回收得到的微藻生物质洗净并于室温晾干后，制备成微藻基多孔碳材料。微藻基多孔碳材料制备方法包括如下步骤：

将回收得到的微藻生物质用蒸馏水清洗1～3次，本实施例中优选为3次，在通风环境中放置整夜，再置于烘箱中进一步干燥24～48h，本实施例中优选为48h，研磨粉碎，得到干燥的微藻生物质；

将干燥的微藻生物质置于气氛炉中，在氮气或氩气等保护气体的氛围下，以5～10℃/min的升温速率升至150～800℃并保温2～4h，实施例中优选为升温速率为8℃/min升至800℃并保温4h。

步骤三，将所得微藻基多孔碳材料填充至所述拦截网中，前一个月每隔1周补充一次，后两个月每隔2周补充一次。

作为我国第三大淡水湖泊，太湖兼具调蓄、灌溉、航运等多种功能。然而随着城市化的推进，营养物质的大量流入，使得太湖成为我国富营养化最严重的湖泊之一。早在20世纪50年代，太湖已经出现大量微藻存在的现象。而在2007年，太湖大面积的藻华爆发严重危害了当地居民健康，对于太湖的治理力度也因此达到了空前水平。然而，太湖富营养化问题仍然无法得到根治，近年来，大大小小的藻华爆发现象严重影响了当地的生态环境。无锡市某镇级河道全长约1800米，宽约10米，受太湖藻华蔓延的影响，河水呈现富营养化状态，水体各类污染物指标较高，河道表面覆盖大量藻华。

采用本发明所述的富营养化水体内藻华的综合治理方法，对受污染严重的河道水域进行原位治理。如图3所示，经三个月的治理后，修复区域水质得到明显改善，总氮(TN)、总磷(TP)、微囊藻毒素-LR去除率分别达到30％、50％和80％，水体中叶绿素a浓度下降80％，藻华去除效果显著。如图4所示，本发明的综合治理方法对微囊藻毒素也有很好的吸附去除效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种富营养化水体内藻华的综合治理方法，其特征在于：包括以下步骤：

通过拦截网对富营养化水体中藻华进行拦截清理，并定期回收，得到微藻生物质；

将回收得到的微藻生物质洗净并于室温晾干后，制备成微藻基多孔碳材料；

将所得微藻基多孔碳材料填充至所述拦截网中。

2.根据权利要求1所述的一种富营养化水体内藻华的综合治理方法，其特征在于：所述拦截网由纤维滤布及涤纶丝编织网复合而成，所述纤维滤布为涤纶短纤过滤布或者丙纶短纤过滤布。

3.根据权利要求1所述的一种富营养化水体内藻华的综合治理方法，其特征在于：所述拦截网以前后两个为一组，两个所述拦截网之间填充所述微藻基多孔碳材料。

4.根据权利要求1所述的一种富营养化水体内藻华的综合治理方法，其特征在于：所述拦截网上端配有浮筒，浮筒内填充空气或氢气，下端配有重物，使拦截网在水体中保持稳定。

5.根据权利要求1所述的一种富营养化水体内藻华的综合治理方法，其特征在于：所述拦截网过滤拦截的本体宽度为1～2m，长度为10～50m。

6.根据权利要求1所述的一种富营养化水体内藻华的综合治理方法，其特征在于：所述微藻基多孔碳材料制备方法包括如下步骤：

将回收得到的微藻生物质用蒸馏水清洗1～3次，在通风环境中放置整夜，再置于烘箱中进一步干燥24～48h，研磨粉碎，得到干燥的微藻生物质；

将干燥的微藻生物质置于气氛炉中，在氮气或氩气等保护气体的氛围下，以5～10℃/min的升温速率升至150～800℃并保温2～4h。

7.根据权利要求6所述的一种富营养化水体内藻华的综合治理方法，其特征在于：所述微藻基多孔碳材料的粒径范围为5～30mm。

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