专利名称：一种抑制蓝藻生长的方法
技术领域：
本发明涉及富营养湖泊治理技术领域，尤其涉及抑制蓝藻生长的技术领域。
背景技术：
近年来，随着社会的不断发展、人口的快速增加和湖泊资源的开发利用而水资源 防治相对不足，湖泊污染日趋严重，其中滇池、巢湖和太湖等重点湖泊尤为严重。而水华的 爆发则是湖泊严重污染的一个主要特征。水华的爆发使得水味变腥发臭、深水层的DO降 低、有毒物质的释放、影响供水水质及净水成本的增加、水生生态的变化。其中最易形成水 华、影响范围最广、毒性最强的是蓝藻门藻类。蓝藻是一种原始而古老的藻类原核生物，常 于夏季大量繁殖，腐败死亡后在水面形成一层蓝绿色而有腥臭味的浮沫。在爆发蓝藻水华 的湖泊中，占优势的种群通常为微囊藻属或鱼腥藻属，此外，微囊藻属中的铜绿微囊藻所产 生的藻毒素毒性是最大的。因此，关于如何有效地控制和去除污染湖泊中的藻类和藻毒素 已成为众多国内外学者研究的课题。目前最常用的控藻和除藻技术一般可分为化学技术、物理技术和生物技术。化学除藻技术通过向水体投放化学药物(如硫酸铜和硫酸亚铁、二氧化溴、一些 广谱意义上的除草剂等)来控制藻类的生长繁殖。这种方法虽简便易行、省时省力，但该方 法并不能从根本上改善水质，相反，随着投加量的越来越多，药剂品种的不断更换，对环境 的二次污染也在不断增加，从而使水质环境形成严重的恶性循环。物理除藻技术目前在许多供饮用水水域(如水库)应用的比较多，主要包括黏土 絮凝除藻、微滤膜和活性炭除藻、机械法和挖泥法除藻等。而且利用活性炭去除微囊藻毒素 (MC)也是目前各自来水公司比较常用的方法。此方法在一定程度上能直接减少已积累在表 层底泥中的TN和TP，但易破坏底泥中的有聚集氮磷功能的微生物及其生存环境，致使大部 分氮磷无法被聚积于湖泊底部，而溶解于湖水中。生物除藻技术利用培育的生物或培养、接种的生物的生命活动，对水中污染物进 行转化、降解及转移作用，从而使水体环境健康得到恢复。但运用这种方法有可能造成意想 不到的二次污染。如中国专利(公开号CN101134623)提出了一种抑制蓝藻生长综合治理 污染水质的方法。该方法包括在受污染的水域上，用浮标式围栏圈成“莲池”，将“莲池”抛 锚固定在水面上，在“莲池”中种养水葫芦；控制水葫芦繁殖数量，及时打捞“相对过剩”的 水葫芦；将打捞“相对过剩”的水葫芦，可用于新增“莲池”种养繁殖，也可经厌氧发酵生产 沼气，作为新能源原料。该方法虽然在某种程度上减少了湖水中的氮磷含量，但是如何打捞 长满为患的水葫芦却成了亟待解决的问题。以上三种传统的方法治理水华的出发点是以藻类为直接对象(物理方法除藻、化 学药剂杀藻)或间接对象(生物方法除N、P)进行控制和去除。这些传统方法在短期均达 到除藻的目的，但从长远来看，这些方法显示出来的弊端使之无法成为除藻的有效方法。因 此，寻求一种有效而有利的控藻方法是国内外学者的研究主题。目前众多学者大都围绕藻类生长的影响因素进行抑藻的研究。藻类生长的影响因素包括光照、温度、pH、营养盐、CO2等条件，而温度、氮磷比、pH值被认为是影响微囊藻生长 的最重要、最基本的环境因子。同其他影响因素一样，关于PH对藻类生长的影响已被人们 研究得较为透彻，研究认为各种藻类生长都有它适合的PH值范围，pH影响藻类的生长繁殖 速度，进而影响到种类的演替；PH对于浮游植物的组成和规模均产生一定的影响，一般而 言，蓝藻偏好较高的PH值。然而在这些试验过程中改变pH值的方式均为使用NaOH、HCl等 化学试剂，且大都以改变PH的初始值为对比条件来得到不同的抑制程度。这对于利用改变 PH为条件抑制藻类生长的原理来治理实际污染的湖泊而言缺乏实际操作性。
发明内容
本发明的目在于提供一种抑制蓝藻生长的方法，不需要使用酸碱化学试剂，便可 有效而有利的抑制富营养湖中蓝藻的生长。为实现上述目的，本发明提出一种抑制蓝藻生长的方法，包括如下步骤步骤1 对待处理水体进行酸化向接种后的藻液通入CO2气体，利用CO2与水反应产生H+的特性对 藻液进行酸化，使藻液PH达到一预先设定的酸度；步骤2 连续通气酸化处理开始后，在 每日的光照期间定时向藻液通气，至藻液PH达到预先设定的酸度；步骤3 中止通气当藻 液由通气前的浅绿色变至接近澄清，叶绿素a的值接近于0，或者抑制效果不随酸化处理时 间发生明显变化，停止通气。其中，于步骤2中还包括监测藻液PH及叶绿素a的步骤每日通气前对藻液的pH 及叶绿素a进行测定。其中，于步骤1中，所述预先设定的酸度为pH在6.5以下，较佳地，所述预先设定 的酸度为PH值在6. 0 6. 5之间。其中，于步骤2中，每日的通气频率取决于藻液在光照期间pH的变化，若通气前实 测PH值减去设定pH值的差值大于0. 2以上，则增加通气频率，使藻液的pH在光照期间与 设定的PH两者最大差值小于0. 2。其中，于步骤2中，随着pH的不断降低，增大气体流速。其中，于步骤1中，当水中藻体开始进入对数生长期时，向接种后的藻液通入CO2 气体。其中，于步骤1中，若欲使藻液中蓝藻失活，则将水体酸化至pH≤6. 0 ；若只需藻 液中蓝藻在一段时间内停止生长，则将水体酸化至pH在6. 5左右。其中，于步骤3中，抑制效果不随酸化处理时间发生明显变化为藻液的颜色不再 发生明显变化或叶绿素a的值趋于稳定。其中，每日于光合作用期间通气，通气频率为2 4次/日。较佳地，每日通气频率为2 4次/日(每日光照期间每次通气处理的时间间隔应 大约一致，并尽量使其在光照期间平均分布。如若通气频率为4次，从早上7点进行通气， 那么应每隔3或4个小时进行通气)。并且，于步骤2中，随着pH的不断降低，应增大气体流速，以使pH在短时间内(30 分钟之内)达到设定的酸度水平。具体地说，欲使PH由大于6. 5的值降至6. 5，一般用40ml/ min左右的流速进行通气；若欲再使pH降至6.0，则需将流速增高至SOml/min左右；而若使 pH由6. O降至5. 5，则需将流速增至100ml/min以上。
另外，于步骤1中，水中藻体一开始进入对数生长期，便向接种后的藻液通入CO2 气体，效果最佳；于稳定期通入也有一定的效果，但效果较对数期较差。本 发明的效果本发明的方法利用CO2酸化藻类生长环境的方法来抑制蓝藻生长，能够有效地抑 制蓝藻的生长，实际操作性强，且不存在二次污染问题。
图1为本发明抑制蓝藻生长方法的步骤图；图2为本发明实施例1中空白槽和酸化槽的叶绿素a随时间变化图；图3为本发明实施例2中空白槽和酸化槽的叶绿素a随时间变化图；图4为本发明实施例3中空白槽和酸化槽的叶绿素a随时间变化图。
具体实施例方式本研究摒弃了传统的使用酸碱试剂来调节pH的方法，通过不同的CO2通气量得到 不同的PH，进而考察不同pH对铜绿微囊藻生长的影响，抑制水中蓝藻的生长。图1为本发明抑制蓝藻生长方法的步骤图，如图1所示，本发明所提出的利用CO2 抑制蓝藻生长的方法如下步骤1 对待处理水体进行酸化向接种后的藻液通入CO2气体，利用CO2与水反应 产生H+的特性对藻液进行酸化，使藻液pH达到一预先设定的酸度；步骤2 连续通气酸化处理开始后，在每日的光照期间定时向藻液通气，至藻液 PH达到预先设定的酸度；步骤3 中止通气当藻液由通气前的浅绿色变至接近澄清，叶绿素a的值接近于 0，或者抑制效果不随酸化处理时间发生明显变化，停止通气。其中，于步骤2中，还可包括一监测藻液PH及叶绿素a的步骤每日通气前对藻液 的PH及叶绿素a进行测定。具体而言，于步骤1中，从藻类进入对数生长期始起向溶液(接种后的藻液)通 气，利用CO2与水反应产生H+的特性对藻液进行酸化，使藻液PH达到6. 5以下，另外，考虑 到实际湖泊中其他水生生物如鱼类对PH的变化也较为敏感，较佳地，将pH调至6. 0 6. 5
较适宜。于步骤2中，在酸化过程中，每日定时(通气前)测定藻液的PH和叶绿素a的值， 掌握PH的变化以适当得调整通气频率；对叶绿素a的监测则是为了了解藻类的生长状况及 受抑制程度，以确定停止通气的时间。并且，于步骤2中，每日的通气频率取决于藻液在光照期间pH的变化，若第二次通 气前实测的PH在短时间内较大地偏离了设定的pH值(实测pH值减去设定pH值的差值大 于0. 2以上)，则增加通气频率，使藻液的pH在光照期间最大程度地接近设定的pH(两者最 大差值小于0.2为宜)；反之，则无需增加通气频率。此外，在通气过程中，注意调整气体流 速，随着PH的不断降低，应增大气体流速，以使pH在短时间内(20分钟之内)达到设定的 酸度水平。具体地说，欲使PH由大于6. 5的值降至6. 5，一般用40ml/min左右的流速进行 通气；若欲再使PH降至6. 0，则需将流速增高至80ml/min左右；而若使pH由6. 0降至5. 5，则需将流速增至lOOml/min以上。于步骤3中，当藻液由通气前的浅绿色变至近乎澄清，叶绿素a的值接近于0，则说 明藻液中的藻类得到很好的抑制，或抑制效果不随酸化处理时间发生明显变化，如，藻液的 颜色不再发生明显变化或叶绿素a的值趋于稳定，此时停止通气。另外，于步骤1中，若欲使藻液中蓝藻失活，则将水体酸化至pH彡6. O ；若只需藻 液中蓝藻在一段时间内停止生长，则将水体酸化至pH在6. O 6. 5之间，较佳在6. 5左右。并且，较佳地，每日通气频率为2 4次/日(每日光照期间每次通气处理的时间 间隔应大约一致，并尽量使其在光照期间平均分布。如若通气频率为4次，从早上7点进行 通气，那么应每隔3或4个小时进行通气)。以下通过具体实施例详细说明本发明的实施，目的在于帮助理解本发明的精神实 质，但不作为对本发明实施范围的限定。实施例1 本试验设置一个空白槽(未通气槽)和一个酸化槽(通气槽)。1、藻种培养将ILl处于对数生长期的铜绿微囊藻藻种接入装有IOL的Mll培养 液的水槽(尺寸为40mmX25mmX30mm)中培养，藻液浓度约为106cell/L。培养条件为光 照20001x，温度27°C，光暗比14 10。2、培养液酸化在培养的第二天开始对溶液进行酸化处理，设定的pH为6. O。3、持续通气通气频率为2次/日，分别为每日的10:00和16:00。每次通气处理 至溶液PH达6. O时停止。4、监测培养液pH及叶绿素a 每日通气前 后测定溶液的pH和叶绿素a。结果显示 酸化槽中藻液的PH值在每日10点通气之前由前一天下午4时的6. O升到了 7. O左右，变 化较大，经通气后又达到6. O左右；至下午4时通气之前又发生上升，升至6. 3左右，经通气 后又回复至6. O左右。在整个培养过程中，空白槽中的叶绿素a均高于酸化槽。图2为实 施例1中空白槽和酸化槽的叶绿素a随时间变化图，如图2所示，从生长曲线的对数期(接 种后的第二天)始起，两个槽的叶绿素差异不断增大，至生长稳定期(第15天始起)此差 值达到近乎稳定状态，在培养的19天达到最大值32. 56%。5、中止通气至培养的第20天酸化槽中的叶绿素a与空白槽中的叶绿素a的差异 趋于稳定，酸化槽中溶液由通气前的淡绿色变浅，接近澄清，停止通气。实施例2 本试验设置一个空白槽(未通气槽)和三个酸化槽(通气槽)。1、藻种培养将IL处于对数生长期的铜绿微囊藻藻种接入装有IOL的Mll 培养液(Ml 1培养液的配方为其组成为IL去离子水中含NaNO3 IOOmg, K2HPO4 IOmg, MgSO4.7H2O75H^CaCl2 2H2040mg, Na2CO3 2Omg,柠檬酸铁 6mg, Na2EDTA .2H2Olmgn 本实验用 高纯水代替去离子水以最大限度地排除细菌的干扰)的水槽(尺寸为40mmX25mmX30mm) 中培养，藻液浓度约为106cell/L。培养条件为光照20001x，温度27°C，光暗比14 10。2、培养液酸化在培养的第二天开始对三个槽中溶液进行酸化处理，设定的pH分 别为为5. 5、6. O和6.5。3、持续通气通气频率为4次/日，分别为每日的7:00、10:00、13:00和16:00。每 次通气处理至三个槽中溶液的PH分别达至5. 5,6. O和6. 5时停止。
4、监测培 养液pH及叶绿素a 每日通气前后测定溶液的pH和叶绿素a，结果表明 每日光照期间三个酸化槽中的PH与设定的pH差异不大，图3为实施例2中空白槽和酸化 槽的叶绿素a随时间变化图，如图3所示，从生长曲线的对数期(接种后的第二天)始起， 空白槽中叶绿素a的值不断增加，而三个酸化槽中叶绿素a的值变化不大，趋于平稳。5、中止通气至培养的第11天三个酸化槽中的叶绿素a接近0，溶液由通气前的 淡绿色变为澄清，此时认为抑藻效果良好，停止通气。实施例3 本试验设置一个空白槽(未通气槽)和三个酸化槽(通气槽)。1、藻种培养将IL处于对数生长期的铜绿微囊藻藻种接入装有IOL的Mll 培养液(Ml 1培养液的配方为其组成为IL去离子水中含NaNO3 IOOmg, K2HPO4 IOmg, MgSO4.7H2O75H^CaCl2 2H2040mg, Na2CO3 2Omg,柠檬酸铁 6mg, Na2EDTA .2H2Olmgn 本实验用 高纯水代替去离子水以最大限度地排除细菌的干扰)的水槽(尺寸为40mmX25mmX30mm) 中培养，藻液浓度约为106cell/L。培养条件为光照20001x，温度27°C，光暗比14 10。2、培养液酸化在培养的第15天(开始进入稳定期的时间)开始对三个槽中溶液 进行酸化处理，设定的PH分别为为5. 5、6. 0和6. 5。3、持续通气通气频率为3次/日，分别为每日的8:00、12:00、16:00。每次通气 处理至三个槽中溶液的pH分别达至5. 5、6. 0和6. 5时停止。4、监测培养液pH及叶绿素a 每日通气前后测定溶液的pH和叶绿素a，结果表明 每日光照期间三个酸化槽中的PH与设定的pH差异不大，图4为实施例3中空白槽和酸化 槽的叶绿素a随时间变化图，如图4所示，从生长曲线的稳定期(接种后的第15天)始起， 空白槽中叶绿素a的值处于最高值并趋于稳定，而三个酸化槽中叶绿素a的值变化不一，其 中pH = 6. 5的条件对铜绿微囊藻的抑制作用不明显，而pH = 6. 0和pH = 5. 5的条件对铜 绿微囊藻有一定的抑制作用，经通气处理后PH = 6. 0、pH = 5. 5的酸化槽中叶绿素a的最 大减少量分别为9. 83%,24. 03%，且均出现明显的藻体下沉现象，槽中物质发生明显分层， PH为5. 5的酸化槽程度最甚，上层培养液几乎为澄清状态。5、中止通气至培养的第23天三个酸化槽中的叶绿素a未继续发生明显变化，停 止通气。本发明利用CO2酸化藻类生长环境的方法来抑制蓝藻生长，本技术方案能有效地 抑制蓝藻的生长，实际操作性强，且不存在二次污染问题。另外，CO2恰恰是目前最主要的温 室气体，温室气体的大量排放会导致全球气候变暖，从而给人类的生产活动带来不可预知 的灾难。因此，利用CO2来治理污染严重的蓝藻水华，实现了变废为宝，大大改善了环境问 题。当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1 对待处理水体进行酸化向接种后的藻液通入CO2气体，利用CO2与水反应产生 H+的特性对藻液进行酸化，使藻液pH达到一预先设定的酸度；步骤2 连续通气酸化处理开始后，在每日的光照期间定时向藻液通气，至藻液pH达 到预先设定的酸度；步骤3 中止通气当藻液由通气前的浅绿色变至接近澄清，叶绿素a的值接近于0，或 者抑制效果不随酸化处理时间发生明显变化，停止通气。
2.根据权利要求1所述的抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，于步骤2中还包括监测藻 液PH及叶绿素a的步骤每日通气前对藻液的PH及叶绿素a进行测定。
3.根据权利要求1所述的抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，于步骤1中，所述预先设 定的酸度为PH在6. 5以下。
4.根据权利要求3所述的抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，所述预先设定的酸度为 PH值在6.0 6. 5之间。
5.根据权利要求2所述的抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，于步骤2中，每日的通气 频率取决于藻液在光照期间PH的变化，若通气前实测pH值减去设定pH值的差值大于0. 2 以上，则增加通气频率，使藻液的PH在光照期间与设定的pH两者最大差值小于0. 2。
6.根据权利要求1所述的抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，于步骤2中，随着pH的不 断降低，增大气体流速。
7.根据权利要求1所述的抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，于步骤1中，当水中藻体 开始进入对数生长期时，向接种后的藻液通入CO2气体。
8.根据权利要求1所述的抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，于步骤1中，若欲使藻液 中蓝藻失活，则将水体酸化至PH彡6. 0 ；若只需藻液中蓝藻在一段时间内停止生长，则将水 体酸化至pH在6. 5左右。
9.根据权利要求1所述的抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，于步骤3中，抑制效果不 随酸化处理时间发生明显变化为藻液的颜色不再发生明显变化或叶绿素a的值趋于稳定。
10.根据权利要求5所述的抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，每日于光合作用期间通 气，通气频率为2 4次/日。
全文摘要
本发明公开了一种抑制蓝藻生长的方法，包括以下步骤步骤1对待处理水体进行酸化向接种后的藻液通入CO2气体，利用CO2与水反应产生H+的特性对藻液进行酸化，使藻液pH达到一预先设定的酸度；步骤2连续通气酸化处理开始后，在每日的光照期间定时向藻液通气，至藻液pH达到预先设定的酸度；步骤3中止通气当藻液由通气前的浅绿色变至接近澄清，叶绿素a的值接近于0，或者抑制效果不随酸化处理时间发生明显变化，停止通气。其中，于步骤2中还包括监测藻液pH及叶绿素a的步骤每日通气前对藻液的pH及叶绿素a进行测定。本发明利用CO2酸化藻类生长环境的方法来抑制蓝藻生长，能有效地抑制蓝藻的生长，实际操作性强，且不存在二次污染问题。
文档编号C02F1/66GK102040273SQ20091023577
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月23日 优先权日2009年10月23日
发明者冯传平, 王欣, 郝春博 申请人:中国地质大学(北京)