专利名称：一种采用电芬顿去除水体中有害藻类的方法
技术领域：
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种采用电芬顿去除水体中有害藻类污染 的方法。
背景技术：
近年来，水体富营养化已经成为全球关注的环境热点问题。富营养化直接导致藻 类大量生长，产生“水华”现象。水华暴发导致水体溶解氧下降，水体浑浊，阻塞水处理管道， 从而严重损害水处理设备。同时，部分产生“水华”的藻类会产生毒素(环境科学与技术， 2005，28:46 47)。其中淡水中蓝绿藻属力acieria，Blue-green Algae)分泌产生 的微囊藻毒素Microcystin-LR (MCLR)是目前已知的毒性最强的、急性危害最大的一种淡 水藻类毒素。MCLR是一种肝毒素，是目前发现的最强的肝脏肿瘤促进剂，已被证实属于“三 致”(致癌、致畸、致突变)物质，难降解，具有生物放大作用，可通过食物链对生态环境造成 破坏。目前使用较多的物理或化学方法并不能有效去除藻类，同时容易导致藻细胞破 碎后，藻毒素大量释放到水体中，引起二次污染问题。电芬顿除藻是通过强氧化剂，羟基 自由基的产生，破坏藻细胞，使其失活。同时，当藻细胞体内毒素释放到水体后，在羟基自 由基的氧化作用下，迅速分解矿化，生成对人体无毒的降解产物，从而有效避免二次污染。 电芬顿目前可以分为四大类，其中，双氧水外部投加，亚铁离子在电解槽内通过铁离子和 氢氧化铁的还原再生的方式，最有应用前景(Journal of hazardous materials, 2009, 161:1484 1490)。针对传统的芬顿反应中亚铁离子不可再生且易产生大量絮凝沉淀等问 题，以及传统电解除藻的电流效率较低，耗时，二次污染等问题，本发明结合以上两种方法， 通过工艺合适的工艺流程和参数控制实现对藻类污染的快速去除。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作方便，快速高效同时无二次污染的用电芬顿去除 水体中有害藻类污染的方法。本发明提出的采用电芬顿去除水体中有害藻类污染的方法，具体步骤如下将待 处理的含藻水引入电解槽，启动磁力搅拌器，接通电源，同时加入双氧水及硫酸亚铁，用硫 酸钠45飞5 mM作为电解质，并用硫酸调节藻水pH值在4.CT5.0之间；控制电流密度为3、 mA/cm2 ；去除时间为30 60 min。本发明中，电流密度通过恒压恒流仪调节，用固定在水体中的温度计和PH计监测 温度和PH值变化，通过电解槽下端的取样口取样监测藻细胞死亡和藻毒素降解情况。本发明中，磁力搅拌器转子的转速一般为15(T200 r/min为宜。本发明中，控制硫酸亚铁浓度为0. 8^1. 5 mM ；控制双氧水浓度为18 25 mM。本发明中，电解槽中的电极采用钛电极板。本发明提出的利用电芬顿去除水体有害藻类污染方法的工艺流程图1所示。电芬顿反应器的主体由恒流恒压仪、电解槽，钛电极板和磁力搅拌器组成。其中，钛电极板通过 其上的凹槽与玻璃梳形卡槽嵌合固定于电解槽中，电极间距由梳齿间距决定；所述电解槽 为开口的长方体有机玻璃槽，其下端一侧设有一个取样口 ；所述磁力搅拌器置于电解槽底 部；电解槽上方的温度计和PH计通过铁架台置于反应水体中，实时监测反应过程中温度和 PH值的变化。本发明去除水体中有害藻类污染的方法的原理如下在反应器电解槽内，外加的 双氧水和亚铁离子反应产生羟基自由基，同时亚铁离子转化为铁离子或氢氧化铁；铁离子 或氢氧化铁在电解阴极区得到还原再生，在磁力搅拌器的作用下，再生亚铁离子均勻分布 于水体中，并再次与双氧水反应生成羟基自由基。如此循环，持续产生大量羟基自由基，从 而实现对有害藻细胞快速灭活和对微囊藻毒素的氧化分解。其中，通过控制时间、电流密 度，外加双氧水浓度和转子转速等工艺参数调节反应器的运行情况。本发明的有益效果是
(1)采用钛板作为电极材料，具有性质较稳定，持久耐用，并不产生电絮凝等优点。(2)亚铁离子在电极阴极区还原再生，一方面确保芬顿反应的快速持续进行，另一 方面避免产生絮凝沉淀。(3)电芬顿反应产生羟基自由基，不仅有效灭活藻细胞，同时快速降解藻毒素。在 处理高浓度含藻水体时，不仅反应时间缩短到Ih以内，同时免除了二次污染问题。(4)在适当的运行条件下，本发明可彻底灭活有害藻细胞，同时藻毒素的降解率达 95%以上。
图1是本发明方法的工艺流程图。
具体实施例方式使用本发明方法的装置和流程如图1所示。打开恒流恒压仪，接通电源，藻液在磁力搅拌子的搅拌下，在电解槽内保持均勻分 布。于电解槽中加入一定量的双氧水和硫酸亚铁溶液进行电芬顿抑藻，同时加入硫酸钠 45-55 mM作为电解质，能达到很高的灭活效果。电解抑藻过程中，温度计和pH计实时监 测藻液的温度和PH值变化；磁力搅拌器能保证阴阳极区反应产物及时均勻分布，以加速反 应速度和效率；取样口便于实时取样，对槽内水质进行分析。下面为本发明使用的一些例子，但本发明不限于这些实施例。实施例1
以高浓度的铜绿微囊藻藻液处理为例，工艺流程按图1所示。待处理的藻液体积1.0 L，电流密度为3.0 mA/cm2，转子转速200 r/min，初始藻液藻细胞密度为2. 25 X IO6个/mL， 硫酸亚铁浓度为1. 0 mM，双氧水浓度为20. 0 mM，硫酸钠50. 0 mM作为电解质，用稀硫酸调 节PH值为4. 0，电解30 min,出水藻液变的透明，藻细胞基本全部破碎去除，藻细胞密度下 降至2. 45 X IO3个/mL,去除率达到100%。实施例2
以高浓度的铜绿微囊藻藻液处理为例，工艺流程按图1所示。待处理的藻液体积1.0L，电流密度为3.0 mA/cm2，转子转速150 r/min，初始藻液藻细胞密度为2. 25 X IO6个/mL， 硫酸亚铁浓度为1.5 mM，双氧水浓度为18.0 mM，硫酸钠55.0 mM作为电解质，用稀硫酸调 节PH值为5.0，电解30 min，出水藻液变的透明，藻细胞基本全部破碎去除，藻细胞密度下 降至3. 2 X IO3个/mL，去除率达100%。实施例3
以高浓度的铜绿微囊藻藻液处理为例，工艺流程按图1所示。待处理的藻液体积1.0 L，电流密度为3.0 mA/cm2，转子转速200 r/min，初始藻液微囊藻毒素MCLR总量(胞内和胞 外)为110. 0 μ g/L，硫酸亚铁浓度为0. 8 mM，双氧水浓度为25. 0 mM，硫酸钠45. 0 mM作为 电解质，用稀硫酸调节PH值为4.0，电解60 min，出水微囊藻毒素MCLR总量约为13.0 μ g/ L，去除率达88. 2%。实施例4
以高浓度的铜绿微囊藻藻液处理为例，工艺流程按图1所示。待处理的藻液体积1.0 L,电流密度为4. 0 mA/cm2，转子转速200 r/min，初始藻液藻细胞密度为3. IXlO6个/mL， 硫酸亚铁浓度为1. 0 mM,双氧水浓度为20. 0 mM，硫酸钠50. 0 mM作为电解质，用稀硫酸 调节PH值为4. 0，电解30 min,出水藻液变的透明，藻细胞基本全部破碎去除，细胞密度为 3. 2 X IO3 个 /mL,去除率达 100%。实施例5
以高浓度的铜绿微囊藻藻液处理为例，工艺流程按图1所示。待处理的藻液体积1.0 L，电流密度为5.0 mA/cm2，转子转速150 r/min，初始藻液藻细胞密度为2. 86 X IO6个/ mL，硫酸亚铁浓度为1. 0 mM，双氧水浓度为20. 0 mM，硫酸钠50. 0 mM作为电解质，用稀硫酸 调节PH值为4. 0，电解30 min,出水藻液变的透明，藻细胞基本全部破碎去除，细胞密度为 1. 43 X IO3 个 /mL,去除率达 100%。实施例6
以高浓度的铜绿微囊藻藻液处理为例，工艺流程按图1所示。待处理的藻液体积1.0 L，电流密度为5.0 mA/cm2，转子转速200 r/min，初始藻液微囊藻毒素MCLR总量(胞内和胞 外)约为50. 0 μ g/L，硫酸亚铁浓度为1.0 mM，双氧水浓度为20. 0 mM，硫酸钠50. 0 mM作为 电解质，用稀硫酸调节PH值为4. 0，电解60 min,出水微囊藻毒素MCLR总量约为0. 4 μ g/ L，去除率达99. 2%。
权利要求
一种采用电芬顿去除水体中有害藻类污染的方法，其特征在于具体步骤如下将待处理的含藻水引入电解槽，启动磁力搅拌器，接通电源，同时加入双氧水及硫酸亚铁，用硫酸钠45 55 mM作为电解质，并用硫酸调节藻水pH值在4.0~5.0之间；控制电流密度为3~5 mA/cm2；去除时间为30~60 min。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于电解用的电极为钛电极板。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于磁力搅拌器的转子的转速为15(T200r/min。全文摘要
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种采用电芬顿去除水体中有害藻类污染的方法。本发明通过反应器中的双氧水与亚铁离子产生羟基自由基，同时亚铁离子由电解阴极区的铁离子和氢氧化铁还原再生，从而持续性产生大量羟基自由基，高效灭活藻细胞，同时快速氧化降解微囊藻毒素，有效避免了二次污染问题。反应器的主体部分由电源、电极、电解槽及磁力搅拌器构成。待处理藻液引入电解槽后，由电解槽底部的磁力搅拌器确保其在整个反应器内均匀分布。在设定的工艺参数运行下，采用本发明可实现污染藻类的迅速灭活，同时实现对微囊藻毒素的高效降解。
文档编号C02F1/72GK101962216SQ201010288358
公开日2011年2月2日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者任晶, 樊正球, 王祥荣 申请人:复旦大学