专利名称：一种水生植物治理含铬废水的方法
技术领域：
本发明涉及一种含铬废水的治理方法，更具体的说是用凤眼蓝这种水生植物处理含铬废水。
背景技术：
在环境中常见的铬的形态有三价铬和六价铬。三价铬是人类和动物食物中一种微量元素，但是摄取大量的三价铬可能导致肺癌。六价铬剧毒，强致癌物，通常认为其毒性比三价铬高100倍。铬污染来源主要是含铬矿石的加工，金属表面处理、皮革鞣制、油漆、涂料、颜料、木材保存、印染等行业。在我国，仅含铬矿石加工业一项，每年排放的铬渣量就达35～42万吨，长期露天堆放，导致含Cr6+溶液不断渗出，严重污染土壤和地下水；重金属污水灌溉导致受Cr、Cd、Pb、As等重金属污染的耕地面积近2000万hm2，约占总耕地面积的五分之一。
我国污水综合排放标准GB 8978-1996规定铬是第一类污染物，工业废水最高容许铬排放浓度为1.5mg/L，我国地表水环境质量GB 3838-2002规定农业和一般景观用水标准为0.1mg/L，水源水标准为0.05mg/L。以上两个标准比较后可知，即使含铬工业废水达标排放，但是其铬含量仍然是地表水环境质量标准的15-30倍。在我国，排污小企业往往分布在村镇的小河边，水体环境容量本来就不大，加之村镇之间为了防治污染纠纷的发生，河道基本上都在村镇界线处隔断，使得水体稀释功能基本丧失。显然，在这些水环境容量小的地方，达标排放的含铬废水仍然会污染地表水，使得地表水劣于五类水标准。
现有的含铬废水的处理技术包括化学沉淀法，铁氧体法，气浮法，电化学还原法，活性炭吸附法，微生物法，离子交换树脂法，钛质薄膜蒸发浓缩器法等，然而这些基本上都是工厂内部用于处理含铬废水的技术。国内尚没有进一步治理已被工厂处理过的含铬废水的生态净化技术。
凤眼蓝(Eichhornia crassipes)属雨久花科，凤眼莲属，多年生漂浮水生草本植物，繁殖速度快，根须发达，长15～30cm，叶肉肥厚，宜在静水和缓慢流动的水面生长；能耐荫蔽，在微弱的光照下就能生长；对酸和碱不敏感，对水质肥瘦要求不严。先后有专利申请文件公开了凤眼蓝用于治理氮、磷营养盐及有机污染废水(工厂有机废水和江河湖泊有机污染的生物治理技术，申请号99103548.8，公开号CN 1269332A)，用于治理富营养化水体中的蓝藻(凤眼蓝治理富营养化水体中的蓝藻，申请号01108743.9，公开号CN 1406880A)，但没有凤眼蓝治理废水中重金属铬的报道。在云南滇池，曾采用凤眼蓝治理湖水中的氮磷营养盐，但由于湖面太大，该植物疯长，难以控制，反而加重了水体的富营养化。
发明内容
1、要解决的技术问题针对被工厂处理过的含铬废水浓度仍然超过地表水环境质量标准，提供一种水生植物治理含铬废水的方法，消除排入乡村城镇河流湖泊中的废水中残余的铬，使水质达到地表水环境质量标准中规定的要求。
2、技术方案一种水生植物治理含铬废水的方法，在含铬废水排放的水体中，于春季在水体中放养凤眼蓝，放养面积小于水面面积的70％，在生长期10～20天打捞一次，在旺盛期6～8天打捞一次，收集后的凤眼蓝用于堆肥。
排放到水体中的含铬废水为经过工厂使用常规处理技术处理过的废水。水体中的pH值为4～9，六价铬的浓度小于20mg/L，水体的流速小于10米/分钟。当流速小于10米/分钟，适宜该植物富集铬。pH值在4～9时，凤眼蓝都能很好的富集铬，不在此范围内，要调节水体pH；当水体中铬和其它重金属含量超过伤害阈值时，凤眼蓝停止生长，伤害阈值为六价铬20mg/L，三价铬25mg/L，镍2mg/L，镉2mg/L，铜15mg/L，锌11mg/L。
水体中凤眼蓝的养殖面密度为15～20kg/m2。凤眼蓝对铬的净化能力为每天0.02～0.1克/千克(干重)，一般为沿河道或湖面放养。
春季环境温度达到13℃时开始放养，放养面积为水面面积的10％～70％。放养后用木杠、草绳等围住、固定，避免被风吹散，以后随着生长不断放大围圈，以成片为止。凤眼蓝能耐5℃左右的低温，也能耐短期0℃低温，水温7℃以上可以安全过冬。在长江流域以北不能自然过冬，须进行保护过冬。常遇到的虫害为斜纹夜蛾和蚜虫，可用40％的乐果稀释2000～3000倍喷施，或采用1.5％的硫酸铜进行治理。
根据凤眼蓝生长周期确定采收周期，保证凤眼蓝覆盖水面60％～80％左右为宜。幼芽生长期富集铬多，旺盛期富集降低，在生长期10～20天打捞一次，以15天为佳；在旺盛期6～8天打捞一次，以7天为佳；在高温季节，植物生长旺盛，打捞周期相应缩短为4～5天。
富集铬的凤眼蓝可以就地处理，用于堆肥，堆肥过程中，要保证前期系统处于厌氧环境，可使得须根吸附的六价铬还原为三价铬。
3、有益效果经过本方法处理过的水体可达到地表水五类水标准，可以用作农业用水及景观用水。本方法成本低，处理系统所用植物易得，运行过程不耗能。操作简单、易管理。凤眼蓝生长期长达180～210天，覆盖了大部分作物生长季节，凤眼蓝放养、采收、越冬、病虫害处理及其后续处理作堆肥过程简单，普通农民就可以胜任。
具体实施例方式
以下通过实施例进一步说明本发明实施例1实验室用塑料盆直径1m，高0.20m，容积150L，养殖凤眼蓝，水样以自来水加重金属盐(分析纯重铬酸钾、三氯化铬)配制含铬废水，pH值为4～9。往其中放养凤眼蓝100株，水体温度25℃，培养数天，植物生长正常，记录了从起始浓度降低到地表水五类水标准所用的时间，详细结果见下表。富集了铬的凤眼蓝与土壤1比1混合堆肥，堆肥产品经分析，未检出六价铬。
编号六价铬起始浓度 三价铬起始浓度 浓度降到0.1mg/L所用时间废水1 2mg/L - 1.5天废水2 5mg/L - 6天废水3 10mg/L - 14天废水4 - 2mg/L 1.5天废水5 - 5mg/L 5天废水6 - 10mg/L 12天实施例2南京某钢铁公司某排污水口取废水样品，铬含量是7mg/L，pH是5.0。
水样放到直径0.50m，高0.15m的塑料盆中，往其中放养凤眼蓝10株，水体温度28℃，模拟太阳光照射，平行实验3个，培养14天后，铬的生物量增长了60％，水体中铬降低到0.1mg/L。富集了铬的凤眼蓝与土壤1比1混合堆肥，堆肥产品经分析，未检出六价铬。
实施例3采集某镇一个小电镀厂排放口废水，该废水铬含量达到15mg/L，锌5mg/L，铜7mg/L，镍0.5mg/L，pH为4.5。采集水样到实验室，倒入直径0.50m，高0.15m的塑料盆中，在其中放养凤眼蓝15株，20天后，铬含量降低到0.1mg/L以下。锌、铜、镍分别降到0.6、0.2、0.08mg/L。富集了铬的凤眼蓝与土壤1比1混合堆肥，堆肥结束后，堆肥产品经分析，未检出六价铬。
实施例4某镇东边有一宽约6米的小河，河道主要功能是行洪，通常情况下水体流速小，水量不大。该镇的居民和农田分布在河道两边，农民多年来都用该河水灌溉农田。然而改革开放后，由于该镇上游建立了一个小电镀厂，其废水排放导致该小河受到六价铬等重金属的污染，下游居民怨声载道。在排放口下游300米处经连续3天监测，结果发现水体平均铬含量达到1.5mg/L，锌1.8mg/L，铜0.6mg/L，镍0.4mg/L，pH为5.5，不下雨时水体平均流速3米/分钟。在此处沿河道放养凤眼蓝6米，则放养面积共36平米，植物用浮在水上的竹竿圈住，固定，避免随水漂走。一周后开始取水样分析，每天在凤眼蓝床的下游取样一次，共取样5次，监测结果表明，经凤眼蓝治理后的水体中铬等重金属含量为铬小于0.04mg/L、锌小于0.1、铜小于0.08、镍浓度小于0.04，完全达到灌溉水质标准。然后打捞凤眼蓝，在河边农田旁晾晒2天，降低其含水量到30％以下，在农田一角挖一土坑，坑内铺塑料膜，按照凤眼蓝和当地土壤比例1比2堆肥。20天后，分析堆肥产品，六价铬未检出；0.05mol/L EDTA提取的有效态铬含量与当地土壤相比，无显著性增加，堆肥产品可以安全使用。
实施例5某镇一小水塘曾受到皮革厂含铬污泥渗滤液的污染，水塘面积约为100平米，水深约1米。在六月下旬放养凤眼蓝，放养面积占水面10％，水体中总铬含量为0.8mg/l。到9月初，水面基本全部被凤眼蓝覆盖，监测总铬含量已经降低到0.03mg/l，铬去除率达到96.2％。然后打捞凤眼蓝，在湖边晾晒2天，降低其含水量到30％以下，仿照实施例3堆肥，3周后，分析堆肥产品，六价铬未检出；0.05mol/L EDTA提取的有效态铬含量与当地土壤相比，无显著性增加，堆肥产品可以安全使用。
权利要求
1.一种水生植物治理含铬废水的方法，其特征为，在含铬废水排放的水体中，于春季在水体中放养凤眼蓝，放养面积小于水面面积的70％，在生产期10～20天打捞一次，在旺盛期6～8天打捞一次，收集后的凤眼蓝用于堆肥。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于排放到水体中的含铬废水为经过工厂使用常规处理技术处理过的废水。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于水体中的pH值为4～9，六价铬的浓度小于20mg/L，水体的流速小于10米/分钟。
4.根据权利要求1至3所述的方法，其特征在于春季环境温度达到13℃时开始放养。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于水体中凤眼蓝的养殖面密度为15～20kg/m2。
6.根据权利要求1至3所述的方法，其特征在于水体中风眼蓝的放养面积为于水面面积的10％～70％，养殖面控制在水面面积的60～80％。
7.根据权利要求1至3所述的方法，其特征在于堆肥过程的前期要保持厌氧环境。
全文摘要
本发明公开了一种水生植物治理含铬废水的方法。在含铬废水排放的水体中，于春季在水体中放养凤眼蓝，放养面积小于水面面积的70％，在生产期10～20天打捞一次，在旺盛期6～8天打捞一次，收集后的凤眼蓝用于堆肥。通过本方法可以消除排入乡村城镇河流湖泊中的废水中残余的铬，使水质达到地表水环境质量标准中规定的要求，可以用作农业用水及景观用水。本方法成本低，处理系统所用植物易得，运行过程不耗能，操作简单、易管理。
文档编号C02F3/32GK1644534SQ20041006616
公开日2005年7月27日 申请日期2004年12月10日 优先权日2004年12月10日
发明者刘华良, 王晓蓉, 王联红, 林仁章, 蒋佳良 申请人:南京大学