專(zhuān)利名稱(chēng)：一種剛毛藻去除水體中的氯苯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水體的凈化方法，尤其涉及一種工業(yè)廢水中氯苯的去除方法，具體采 用大型絲狀綠藻剛毛藻(包括剛毛藻科植物，一般采用脆弱剛毛藻和團(tuán)集剛毛藻等)進(jìn)行 固定后投入生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
氯苯類(lèi)(Chlorobenzenes，DCBs)屬于鹵代芳烴，是鹵素直接連在芳環(huán)上的化合 物，其性質(zhì)與鹵代脂肪烴有很大的不同。氯苯類(lèi)共有12種化合物，其物理化學(xué)性質(zhì)與氯原 子的多少和取代位點(diǎn)有關(guān)，被廣泛用作農(nóng)藥、染料、化工生產(chǎn)的原料。因此，美國(guó)環(huán)境保護(hù)局 (EPA)已將其列入重要環(huán)境污染物清單(EPA.，1998)。在這些氯苯化合物中，其含量在環(huán)境 中的逐年上升，環(huán)境污染總量及其潛在的環(huán)境毒性已經(jīng)引起社會(huì)各界的高度重視。隨著人類(lèi)文明發(fā)展，近代化工、石油、農(nóng)藥、殺蟲(chóng)劑、除草劑以及化肥等工業(yè)得到了 迅猛發(fā)展，人工制造的有機(jī)化合物的種類(lèi)逐年增加，在這些化學(xué)品中，有毒化學(xué)品的年產(chǎn)量 已達(dá)4X106噸。很多有機(jī)污染物被排放到水體中，其中不少是對(duì)環(huán)境或人體有害或有毒的 種類(lèi)。中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站周文敏等根據(jù)國(guó)內(nèi)有機(jī)化合物的污染特征，并結(jié)合國(guó)外的文獻(xiàn)資 料，提出了反映我國(guó)環(huán)境特征的中國(guó)環(huán)境優(yōu)先污染物68種“黑名單”。這些名單中多氯聯(lián)苯 及有關(guān)化合物、4種氯代苯類(lèi)等被視為階段優(yōu)先控制的對(duì)象。氯苯類(lèi)的有機(jī)污染占有主要的 地位。所以去除水體中氯苯污染顯得尤為重要目前采用的去除廢水中有機(jī)化合物的方法包括以下幾種一、活性炭處理法活性炭有非常多的微孔和巨大的比表面積，因而具有較強(qiáng)的物 理吸附能力，能簡(jiǎn)單地吸附廢水中的有機(jī)污染物，不利于大規(guī)模應(yīng)用，對(duì)低濃度的殘留無(wú)法 去除。二、紫外光分解法物質(zhì)吸收UV后得到能量，高能量可以使氯苯發(fā)生包括同水的 很多反應(yīng)，反應(yīng)物有酚、醛和苯甲酸等。極容易造成二次污染。三、固定化藻類(lèi)和藻菌生物膜技術(shù)就是利用載體通過(guò)物理或化學(xué)方法將單細(xì)胞 藻類(lèi)細(xì)胞固定，形成固定化藻類(lèi)系統(tǒng)應(yīng)用于污水處理。但有成本較高，過(guò)量單細(xì)胞藻類(lèi)不易
(Ch￡imp￡igne CP, Lacroix C, Isabelle SG, 1994 ；Da Costa ACA & Leite SGF,
1991)四、活性污泥法是以活性污泥為主體的廢水生物處理的主要方法?；钚晕勰喾ㄊ?向廢水中連續(xù)通入空氣，經(jīng)一定時(shí)間后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥狀絮凝物。其上 棲息著以菌膠團(tuán)為主的微生物群，具有較強(qiáng)的吸附與氧化有機(jī)物的能力。然而如果不經(jīng)深 度處理直接排放，就會(huì)導(dǎo)致接納水體營(yíng)養(yǎng)濃度大增，發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。以上這些方法對(duì)于有機(jī)化合的物的去除凈化都有缺陷，尤其是對(duì)小分子的氯苯類(lèi) 化合物去除作用不明顯。剛毛藻是低等水生植物，水體中的初級(jí)生產(chǎn)者。它分布廣泛(我國(guó)大部分地區(qū)均 有分布)，易培養(yǎng)，生長(zhǎng)周期短，產(chǎn)量大。剛毛藻屬于大型藻類(lèi)，利用大型藻類(lèi)凈化水質(zhì)優(yōu)勢(shì)是多方面的一是藻類(lèi)進(jìn)行光合作用，放出氧氣，增加水體溶解氧，增強(qiáng)水體的自?xún)糇饔?，?duì) 氟、磷等污染物的直接吸收；二是一些大型藻類(lèi)生物量大，固著生長(zhǎng)，比起浮游藻類(lèi)等容易 去除，還可以回收利用，不會(huì)產(chǎn)生二次污染；三是浸泡在水中固著生長(zhǎng)的類(lèi)群起到類(lèi)似人工 填料的作用，為硝化細(xì)菌等微生物的生長(zhǎng)繁殖提供棲息的載體等(陳漢輝，1999)。剛毛藻 在污水處理上主要表現(xiàn)在具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、藻細(xì)胞易于收獲等優(yōu)勢(shì)，能達(dá)到更高的污染 物去除率，并能耐受更高的污水負(fù)荷率。國(guó)內(nèi)外捷克斯洛伐克Jan Vymazal研究了剛毛藻對(duì)隔、鋅和鉛的去除作用(Jan Vymazal. ,1987,1990)但是國(guó)外沒(méi)有剛毛藻對(duì)有機(jī)污染物的研究報(bào)道。國(guó)內(nèi)董小麗等研究 發(fā)現(xiàn)兩種絲狀綠藻，脆弱剛毛藻(Cladophora fracta)和長(zhǎng)形水綿(Spirogyra longata) 對(duì)水體中低濃度苯酚(彡6mg · mL-1)有去除作用(董曉麗，劉曉鈴，謝樹(shù)蓮.，2010 ；)，但 是主要集中在苯和甲苯，沒(méi)有對(duì)氯苯進(jìn)行研究。目前對(duì)剛毛藻開(kāi)發(fā)利用水平很低，尤其采用剛毛藻作為凈水材料去除氯苯尚屬首 創(chuàng)。據(jù)我們的試驗(yàn)證實(shí)，剛毛藻確實(shí)對(duì)氯苯去除效果明顯。專(zhuān)利CN200810054430公開(kāi)了一種使用去除剛毛藻去除工業(yè)廢水中苯系化合物的 方法。這里的苯系化合物主要是苯和甲苯。然而申請(qǐng)人在進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和研究中發(fā)現(xiàn)，使 用該方法凈化后的廢水中含有的主要的殘余苯系化合物是氯苯。也就是說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)苯 系化合物的去除受到一定限制原因在于，該方法對(duì)廢水中的氯苯除去效果不好，去除率低。 因此需要提出一種針對(duì)工業(yè)廢水中的苯系化合物中的氯苯的去除方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中 對(duì)苯系化合物中的氯苯去除效果不好的缺陷，進(jìn)一步優(yōu)化對(duì)工業(yè)廢水中的苯系化合物的去 除。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氯苯在水中分布范圍較其它苯系化合物更為廣泛，具體而言，在水 體中的0-1. Im深度都有氯苯分布，因此，需要一種能夠在水體不同深度同時(shí)去除氯苯的方 法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，該發(fā)明針對(duì)氯苯的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)出適合對(duì)污水中 的氯苯的進(jìn)行凈化的方法，去除效果明顯，效率高。本發(fā)明提供一種使用剛毛藻去除水體中的氯苯的方法。本發(fā)明提供的使用剛毛藻去除水中的氯苯的方法包括如下步驟:A)選用生長(zhǎng)旺 盛、藻體高度大于2cm，優(yōu)選2-lOcm的剛毛藻置于自來(lái)水中馴化培養(yǎng)1_2天，馴化條件光 強(qiáng)2500-35001x，溫度10_25°C，光暗周期比12 12 ；B)將馴化后剛毛藻置于培養(yǎng)裝置然后 放置在水體中Om-1. Im的深度培養(yǎng)(水淹沒(méi)藻體)，處理?xiàng)l件自然光照、溫度10_25°C，3-5 天換藻一次，共換2-4次。所述剛毛藻可以是脆弱剛毛藻、團(tuán)集剛毛藻或寡枝剛毛藻。本發(fā)明還提供一種用于去除工業(yè)廢水中的氯苯的方法中使用的裝置，包括包括 網(wǎng)狀載體，由塑料管網(wǎng)狀搭建構(gòu)筑或在不銹鋼框架中搭建尼龍繩索搭建構(gòu)筑，載體形狀根 據(jù)處理池的大小構(gòu)筑；固定鋼管裝置，材質(zhì)為鋼材，直徑為5cm左右，根據(jù)處理池的深度設(shè) 置不同層次；和安裝在固定鋼管裝置上的利于網(wǎng)狀載體固定的環(huán)鉤。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)(1)剛毛藻來(lái)源廣泛，產(chǎn)量很大，生長(zhǎng)周期短，容易人工培 養(yǎng)，有利于廣大地區(qū)生產(chǎn)需要；剛毛藻為良好的凈水植物，處理效率高，固著生長(zhǎng)，容易清理去除，無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)；剛毛藻應(yīng)用于污水處理，設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，有利于推廣和生產(chǎn)。 (2)針對(duì)氯苯的特點(diǎn)，在水體不同深度投放剛毛藻，達(dá)到最優(yōu)的針對(duì)氯苯的去除效果。本發(fā) 明只適用于氯苯的濃度含量要小于等于(或不超過(guò))10mg/L，所以適用于污水的二級(jí)處理， 在氯苯含量太大的水體要先用其他的已知的物理、化學(xué)方法進(jìn)行沉淀處理，使氯苯濃度低 于10mg/L，然后再用此法進(jìn)行。(3)設(shè)計(jì)了一種適合于本發(fā)明提出的凈化方法的裝置，提高 了凈化效果和效率。


圖1示出了去除水中的氯苯污染物的裝置的一種示例性實(shí)施例的立體圖。圖2示出了去除水中的氯苯污染物的裝置的另一種示例性實(shí)施例的立體圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一(實(shí)驗(yàn)室)選用生長(zhǎng)旺盛、藻體高度大于2cm，優(yōu)選2—lOcm的剛毛藻，以Ig濕重/250ml水 的比例(其中濕重是取剛毛藻置于濾水紙上20分鐘后的重量)，置于含250ml水的錐形瓶 中，然后放入光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。處理?xiàng)l件氯苯物(二氯苯3種同分異構(gòu)體按物質(zhì)比 1:1: 1)濃度為10mg/L，溫度18°C，光強(qiáng)2500—35001X，光暗周期比12 12，將附著有 剛毛藻的培養(yǎng)載體放置在水中，重復(fù)三次實(shí)驗(yàn)。培養(yǎng)3天后，測(cè)氯苯含量。去除效果使用氣相色譜儀檢測(cè)氯苯含量，重復(fù)三次實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，三種錐形瓶的氯苯平均 含量分別降至0. 4mg/L,0. 3mg/L,0. 3mg/L,剛毛藻對(duì)氯苯的去除率均超過(guò)90%，達(dá)到國(guó)家 對(duì)飲用水(我國(guó)規(guī)定飲用水中氯苯濃度小于lmg/ml)的標(biāo)準(zhǔn)，顯示了其作為氯苯凈水材料 的優(yōu)勢(shì)。實(shí)施例二(1000L 水)選用生長(zhǎng)旺盛、藻體高度大于2cm，優(yōu)選2-lOcm的剛毛藻，濕重4000g左右附著在 培養(yǎng)載體上，放置于氯苯物(包括二氯苯3種同分異構(gòu)體、三氯苯4種同分異構(gòu)體，按等物 質(zhì)比例混合)含量為10mg/L的1000L水中培養(yǎng)，處理?xiàng)l件自然光照，溫度15°C，光暗周期 比10 14 ；將附著有剛毛藻的培養(yǎng)載體同時(shí)設(shè)置在水中0. 2m、0. 4m、0. 6m、0. 8m和1. Om的 深度，3天換藻一次，共換3次，測(cè)氯苯物含量。去除效果使用氣相色譜儀檢測(cè)氯苯含量，結(jié)果顯示，氯苯物的平均含量為0.6mg/L，剛毛藻 對(duì)氯苯的去除率超過(guò)90%，達(dá)到國(guó)家對(duì)飲用水(我國(guó)規(guī)定飲用水中氯苯濃度小于lmg/ml) 的標(biāo)準(zhǔn)，顯示了其作為氯苯凈水材料的優(yōu)勢(shì)。實(shí)施例三(10噸工業(yè)廢水) 選用生長(zhǎng)旺盛、藻體高度大于2cm，優(yōu)選2-lOcm的剛毛藻，濕重40kg左右附著在 培養(yǎng)載體上，放置于氯苯物(包括二氯苯3種同分異構(gòu)體、三氯苯4種同分異構(gòu)體、四氯苯 5種同分異構(gòu)體、五氯苯和六氯苯按等物質(zhì)比例混合)含量為10mg/L的10噸工業(yè)廢水中 培養(yǎng)，處理?xiàng)l件溫度10-25°C，光暗周期比8 14;將附著有剛毛藻的載架同時(shí)設(shè)置在水 中0. lm、0. 3m、0. 5m、0. 7m、0. 9m和1. Im的深度，處理?xiàng)l件自然光照、溫度18°C，4天換藻一
5次，共換4次，測(cè)氯苯物含量。去除效果使用氣相色譜儀檢測(cè)氯苯含量，結(jié)果顯示，氯苯物平均含量為0. 8mg/L,剛毛藻對(duì) 氯苯的去除率超過(guò)90%，達(dá)到國(guó)家對(duì)飲用水(我國(guó)規(guī)定飲用水中氯苯濃度小于lmg/ml)的 標(biāo)準(zhǔn)，顯示了其作為氯苯物凈水材料的工業(yè)化優(yōu)勢(shì)。另外，經(jīng)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，氯苯在廢水中的投放比例以剛毛藻濕重Ig比250ml含氯苯 的廢水為宜。這里的濕重是指取剛毛藻從水中撈出后置于濾水紙上20分鐘后的重量。原 因如果剛毛藻量太多(按比例超過(guò)Ig)，由于厭氧它本身在水體中生長(zhǎng)會(huì)受到抑制而死 亡，影響去除氯苯效果；如果量太少，去除氯苯的效果又差。另外，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，剛毛藻在含氯苯的廢水中最大的耐受極限是氯苯濃度為 10mg/L，如果大于此濃度，剛毛藻開(kāi)始發(fā)黃死亡，所以，氯苯的濃度含量要小于等于(或不 超過(guò))10mg/L，在氯苯含量太大的水體要先用其他的已知的物理、化學(xué)方法進(jìn)行沉淀處理， 使氯苯濃度低于10mg/L，然后再用此法進(jìn)行。圖1和2實(shí)例性的示出了本申請(qǐng)中使用的載架，用于附著剛毛藻的網(wǎng)狀構(gòu)件1固 定在支柱2上，支柱2設(shè)置有不同層次，支柱上可以通過(guò)開(kāi)槽或者安裝掛鉤2的方式固定網(wǎng) 狀構(gòu)件1。在支柱上設(shè)置不同層次的目的是為了在水體中的不同深度同時(shí)設(shè)置網(wǎng)狀構(gòu)件，以 便針對(duì)氯苯分布廣的特點(diǎn)，在不同深度同時(shí)培養(yǎng)剛毛藻，起到徹底凈化的效果。網(wǎng)狀構(gòu)件1 由PVC管網(wǎng)狀搭建構(gòu)筑而成或通過(guò)在不銹鋼框架中搭建尼龍繩索或鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種剛毛藻去除水體中氯苯的方法，包括如下步驟A)選用生長(zhǎng)旺盛、藻體高度大于2cm，優(yōu)選2-lOcm的剛毛藻置于自來(lái)水中馴化培養(yǎng)1-2 天，馴化條件溫度10-25°C，光強(qiáng)2500-35001x，光暗周期比12 12 ；B)將馴化后剛毛藻置于培養(yǎng)裝置中，剛毛藻以預(yù)定間隔被同時(shí)設(shè)置在0-1.Im深的水 中的不同深度培養(yǎng)，處理?xiàng)l件自然光照、溫度10-25°C，3-5天換藻一次，共換2-4次。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中3天換藻一次，共換3次。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中4天換藻一次，共換4次。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，所述剛毛藻是團(tuán)集剛毛藻，寡枝剛毛藻或脆弱剛毛藻。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中剛毛藻在水體中的投放比例為每250ml含氯苯的水 體中投放濕重Ig的剛毛藻，其中濕重是指取剛毛藻從水中撈出后置于濾水紙上20分鐘后 的重量。
6.如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)于氯苯的濃度含量大于IOmg/ L的水體，還包括先通過(guò)沉淀處理使水體中的氯苯含量低于10mg/L的步驟。
7.一種用于如權(quán)利要求1所述的方法的裝置，包括網(wǎng)狀載體，由塑料管網(wǎng)狀搭建構(gòu)筑或在不銹鋼框架中搭建尼龍繩索搭建構(gòu)筑，載體形 狀根據(jù)處理池的大小構(gòu)筑；固定鋼管裝置，材質(zhì)為鋼材，直徑為5cm左右，根據(jù)處理池的深度設(shè)置不同層次；和安裝在固定鋼管裝置上的利于網(wǎng)狀載體固定的環(huán)鉤。
8.一種用于如權(quán)利要求1所述的方法的裝置，包括網(wǎng)狀載體，由塑料管網(wǎng)狀搭建構(gòu)筑或在不銹鋼框架中搭建尼龍繩索搭建構(gòu)筑，載體形 狀根據(jù)處理池的大小構(gòu)筑；固定鋼管裝置，材質(zhì)為鋼材，直徑為5cm左右，根據(jù)處理池的深度設(shè)置不同層次；和安裝在網(wǎng)狀載體上的利于網(wǎng)狀載體固定的環(huán)鉤。
9.一種用于如權(quán)利要求1所述的方法的裝置，包括網(wǎng)狀載體，由塑料管網(wǎng)狀搭建構(gòu)筑或在不銹鋼框架中搭建尼龍繩索搭建構(gòu)筑，載體形 狀根據(jù)處理池的大小構(gòu)筑；固定鋼管裝置，材質(zhì)為鋼材，直徑為5cm左右，根據(jù)處理池的深度設(shè)置不同層次；和形成在固定鋼管裝置上的利于網(wǎng)狀載體固定的凹槽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水體的凈化方法。本發(fā)明提供的水體凈化方法包括如下步驟A)選用生長(zhǎng)旺盛、藻體高度大于2cm，優(yōu)選2--10cm的剛毛藻置于自來(lái)水中馴化培養(yǎng)1-2天，馴化條件光強(qiáng)2500-3500lx，溫度10-25℃，光暗周期比12∶12；B)將馴化后剛毛藻以預(yù)定間隔同時(shí)設(shè)置在0-1.1m深的水中的不同深度培養(yǎng)(水淹沒(méi)藻體)，處理?xiàng)l件自然光照、溫度10-25℃，3-5天換藻一次，共換2-4次，本發(fā)明提供的水體凈化方法可實(shí)現(xiàn)污水資源化，使污水處理能耗降低，成本降低，可以在最小的水體中獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益，并建立凈化污水的多級(jí)生態(tài)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)C02F101/36GK102101727SQ20111005074
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者喬凱, 張猛, 李砧, 杜青平, 石瑛, 謝樹(shù)蓮 申請(qǐng)人:太原師范學(xué)院