一种去除或抑制富营养化水体中藻类的方法与流程

本发明属于水体处理技术领域，尤其涉及一种去除或抑制富营养化水体中藻类的方法。

背景技术：

当淡水水体处于富营养状况时，适宜的温度、光照、气候和水文等条件容易诱发水华。受全球变暖和人类活动影响，近年来世界各国淡水湖泊、水库、甚至河流水体富营养化进程加快，不断出现水华现象。我国的太湖、巢湖和滇池等重要湖泊均多次暴发水华，最严重时藻细胞密度甚至达到10⁹个/l，失去了水体的正常功能，给沿岸居民的饮用水安全带来了威胁。

向水中投放能杀灭藻类的化学试剂固然可以在短时间内杀死藻类，但是这种方法既不科学也不经济，投放的化学试剂将造成新的环境污染或因杀死其他水生生物而破坏生态平衡，而且被化学试剂杀死的藻类仍然存在于水体中，腐烂后不可避免的将对水体产生二次污染。物理除藻方法虽然不会产生二次污染，但是成本高，无法适用于大范围的水华爆发。因此寻找一种低成本且安全无毒的除藻或一直藻类生长方式，对于保护水库水质水生态、保障饮用水源安全具有重要意义。

根据藻类化学成分的分析，藻类生长从外界摄取的氮磷比约为16:1，即藻类生长时每从外界吸收1个单位的磷同时要吸收16个单位的氮，因此磷是水体富营养化的主要限制因素，铁是藻类生长的必须的微量元素之一，在藻类光合作用中发挥着举足轻重的作用，并能极大的促进藻细胞对氮磷的吸收，使藻类成倍增长，如果能有效降低水体中磷和铁的浓度，藻细胞将会因营养缺乏而生长受到抑制。

技术实现要素：

本发明所要解决上述技术问题提供了一种去除或抑制富营养化水体中藻类的方法。

为了实现上述技术问题本发明去除或抑制富营养化水体中藻类的方法包括以下步骤：

步骤一：以黏土、亚黏土为主要原料制作陶粒，预处理陶粒；

步骤二：再将预处理陶粒制作成除磷改性陶粒和除铁改性陶粒；

步骤三：用除藻装置填充进除磷改性陶粒和除铁改性陶粒；

步骤四：用船运至水华发生处，将多个除藻装置拼接成片覆盖到水华发生处，浸泡5到7天后将水中的除藻装置打捞上岸，倒出吸附完藻类的改性陶粒。

作为本发明的一种技术方案，所述陶粒以黏土、亚黏土为主要原料，经加工制粒，烧胀而成的，其内部结构特征呈细密蜂窝状微孔，陶粒的表面有若干孔隙。

作为本发明的一种技术方案，所述预处理陶粒制作方法：将制作成的陶粒用去离子水反复清洗干净，放入烘箱中于120℃条件下干燥24h，随后再将烘干的上述陶粒浸泡于0.1mol/l的hcl溶液中，浸泡24h，然后用0.001mol/l的naoh溶液洗涤酸浸泡后的陶粒，直至洗涤液最终呈中性，最后将上述处理陶粒置于烘箱中于120℃干燥处理24h，经上述处理后即得预处理陶粒。

作为本发明的一种技术方案，所述除磷改性陶粒制作方法：按3g:10ml的预处理陶粒和alcl3、zncl2混合液放进坩埚中搅拌，且混合液完全覆盖坩埚中所有陶粒颗粒，搅拌均匀后于电热板上加热蒸发脱水，加热过程中适当搅拌几次，让陶粒表面负载均匀，然后放入烘箱在120℃条件下持续烘干12h，最后取出放入马弗炉中于600℃高温下灼烧3h，冷却后即得一次负载改性陶粒；此过程重复n次，即得n次负载改性陶粒。

作为本发明的一种技术方案，所述除铁改性陶粒制作方法：按3g:10ml的陶粒和mncl2和mnso4混合液放进坩埚中搅拌，且混合液完全覆盖坩埚中所有陶粒颗粒，搅拌均匀后于电热板上加热蒸发脱水加热过程中适当搅拌几次，让陶粒表面负载均匀，然后放入烘箱在120℃条件下持续烘干12h，最后取出放入马弗炉中于600℃高温下灼烧3h，冷却后即得一次负载改性陶粒；此过程重复n次，即得n次负载改性陶粒。

作为本发明的一种技术方案，所述除藻装置制作方法：使用纱网缝制3m×3m口袋，一端开口，开口处设置一条魔术贴用于封口，垂直于开口每隔10cm将大口袋分隔成30个细长小口袋，口袋4个端点设置按扣。

现有技术相比，本发明提供了具备以下有益效果：

1.除藻装置遮挡阳光使得水中藻类无法进行光合作用从而抑制藻类生长。

2.陶粒的微孔结构可以吸附水体中的大量藻细胞。

3.改性陶粒吸附水中的磷酸盐和铁离子，使得水中藻细胞因营养受限而抑制生长。

4.倒出吸附完藻类的改性陶粒，灌装新的改性陶粒后可以重复使用，吸附完藻类的改性陶粒则可以用于制作花肥，避免了产生垃圾，对资源循环利用，比较环保。

附图说明

图1是普通陶粒和改性陶粒对藻细胞的影响变化图；

图2是普通陶粒和改性陶粒对磷酸盐的影响变化图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

下面结合附图详细说明本发明的具体实施流程。

首先以黏土、亚黏土为主要原料，经加工制粒，烧胀而成陶粒。

将上述制作成的陶粒用去离子水反复清洗干净，放入烘箱中于120℃条件下干燥24h，随后再将烘干的上述陶粒浸泡于0.1mol/l的hcl溶液中，浸泡24h，然后用0.001mol/l的naoh溶液洗涤酸浸泡后的陶粒，直至洗涤液最终呈中性，最后将上述处理陶粒置于烘箱中于120℃干燥处理24h，制得预处理陶粒。

按3g:10ml的预处理陶粒和alcl3、zncl2混合液放进坩埚中搅拌，且混合液完全覆盖坩埚中所有陶粒颗粒，搅拌均匀后于电热板上加热蒸发脱水，加热过程中适当搅拌几次，让陶粒表面负载均匀，然后放入烘箱在120℃条件下持续烘干12h，最后取出放入马弗炉中于600℃高温下灼烧3h，冷却后即得一次负载改性陶粒,此过程重复n次，即得n次负载除磷改性陶粒，或按3g:10ml比例的预处理陶粒和mncl2和mnso4混合液放进坩埚中，按同样的方法获得除铁改性陶粒。

将取得的除磷改性陶粒和除铁改性陶粒改性填充进陶粒除藻装置，用船运至水华发生处，将多个装置拼接成片覆盖到水华发生处。

将浸泡了5到7天的除藻装置打捞上岸，倒出吸附完藻类的改性陶粒。

经加工制粒，烧胀而成的陶粒，其内部结构特征呈细密蜂窝状微孔，表面有若干孔隙，这些微孔结构可以对藻细胞进行吸附，之后将吸附完藻细胞的陶粒移出水体，即可达到除藻功能。

由于磷是水体富营养化的主要限制因素，所以有效除磷对防治水体富营养化、抑制藻类生长至关重要，即每去除水中1个单位的磷，将有16个单位的氮无法被藻类生长摄取，从而抑制藻类生长，采用zncl2和alcl3金属化合物对普通陶粒进行改性制作，水体中磷酸盐与陶粒中锌、铝等金属离子发生化学反应转化成稳定的沉淀态磷并被陶粒多孔结构吸附，最终随陶粒一起被移出水体，进而通过除磷来抑制藻类生长。

在藻类光合作用中铁是藻类生长的必须微量元素之一，并能极大的促进藻细胞对氮磷的吸收，使藻类成倍增长，通过改性陶粒吸附水体中铁离子，以此来抑制藻类光合作用，限制藻细胞对氮磷的吸收，对藻细胞生长有抑制作用。

除藻装置可以多个拼接成片使用，大面积改性陶粒除藻装置覆盖在水面上，可以通过遮挡阳光使得水中藻类无法进行光合作用从而抑制藻类生长。

除藻装置可以重新灌装新的改性陶粒后重复使用，并且吸附完藻类的改性陶粒则可以用于制作花肥，避免了产生垃圾。

实施例1：普通陶粒和改性陶粒对藻细胞的影响

图1是藻细胞密度变化图，设置三个实验组，一组不添加任何东西为对照组，一组添加普通陶粒，最后一组添加改性陶粒，培养6天后，对照组藻细胞密度略有升高，说明培养液中尚有多余的营养盐维持藻类增殖；加入普通陶粒的藻细胞密度先是下降然后略有升高，说明普通陶粒的多孔结构确实可以吸附藻细胞，使得藻细胞密度降低，普通陶粒对藻细胞去除率达到25.7%；加入改性陶粒的藻细胞密度明显下降，说明藻细胞受到了陶粒多孔结构的吸附作用和除磷作用的双重影响，使得藻细胞密度大幅下降，改性陶粒对藻细胞去除率达到67.4%。

实施例2：普通陶粒和改性陶粒对磷酸盐的影响

图2是水中磷酸盐浓度变化图，设置三个实验组，一组不添加任何东西为对照组，一组添加普通陶粒，最后一组添加改性陶粒，培养6天后，3个瓶子的磷酸盐浓度都在逐渐降低。加入普通陶粒的烧瓶由于陶粒的吸附作用，藻细胞密度降低，对磷酸盐的消耗也降低，所以磷酸盐浓度普遍比对照组偏高；加入改性陶粒的烧瓶磷酸盐浓度则是大幅降低，说明改性陶粒对磷酸盐的去除效果非常显著，通过除磷来抑制藻类生长。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以说明，但并非每个实施方式仅对包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。