一種浸入式紫外光接觸處理含藻污染水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種浸入式紫外光接觸處理含藻污染水的方法，屬生物污染水控制處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]藍(lán)藻廣泛存在于江河湖泊等淡水水體中，過度生長的藍(lán)藻對水體質(zhì)量和人類生產(chǎn)生活產(chǎn)生了巨大影響。當(dāng)水溫在25~35°C，水體中的氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)豐富時，藍(lán)藻的生長速度就會比其它種類的藻生長速度快，且是目前產(chǎn)毒素最多的門類，如微囊藻毒素(MCs。微囊藻毒素對環(huán)境特別是對人類健康的危害已成為全球關(guān)注的重大環(huán)境問題之一，受到人們越來越多的關(guān)注。藍(lán)藻素量多時可直接造成養(yǎng)殖對象中毒死亡，并可通過食物鏈積累效應(yīng)危害養(yǎng)殖對象，直至危害人體。銅綠微囊藻以其數(shù)量和毒素含量居于優(yōu)勢藻種，代謝產(chǎn)物排入水體后對人體和生物造成危害。傳統(tǒng)治理藍(lán)藻水華的方法如投加硫酸銅等除藻劑，或絮凝等物理方法，大多是水華發(fā)生后的應(yīng)急措施，見效快但可能引起二次污染并加速藻細(xì)胞體內(nèi)藻毒素的釋放。紫外線(UV)作為一種能量較高的短波輻射，C波段(UV-C，200~280nm )較多用于污染物去除研究，包括水廠消毒及深度處理，以往研究中，254nm波長使用較多。185nm波長紫外光光子能斷裂大多數(shù)化學(xué)鍵，產(chǎn)生的殘余物少，消毒副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)變化少。同時，水及其中的溶解氧在照射下，產(chǎn)生超氧負(fù)離子(02 )、激發(fā)基態(tài)氧分子(02)、過氧化氫(H202)，羥基自由基(.0Η)等氧化性極強(qiáng)的激發(fā)態(tài)物質(zhì)，強(qiáng)化水中污染物氧化降解。水對其有很強(qiáng)的吸收(25°C時的吸收值為1.80±0.01)，185nm紫外光有效射程大約在δ=300 μπι范圍，所以，185nm紫外光能在此區(qū)域中與水中藻及藻毒素產(chǎn)生強(qiáng)烈的光化學(xué)反應(yīng)而將其快速去除。紫外光與藻液浸入接觸過程中，大量強(qiáng)氧化基團(tuán)的(.0H、.H、.0)誘導(dǎo)損傷使胞內(nèi)物質(zhì)降解。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)水處理方法中對低濃度藻細(xì)胞及相關(guān)毒素去除中的不足，提高水質(zhì)凈化效能，提出一種快速，有效，徹底去除水體中藻細(xì)胞及藻毒素的方法，本發(fā)明是一種深度處理水中生物污染的方法。
[0004]本發(fā)明一種浸入式紫外光接觸處理含藻污染水的方法，其特征在于有一下的過程和步驟:
將一定功率的紫外燈管放在裝有待處理含藻污染水的反應(yīng)囂中，利用紫外光直接接觸照射水中污染物，所述紫外燈管的功率為40-60w;紫外光的波長為185nm;藻細(xì)胞濃度(0D6S5為1.0-5.0ug/L)為0.5-2，藻毒素濃度為1.0-5.0 ug/L ;最佳照射時間為20-120分鐘。
[0005]本發(fā)明一種浸入式紫外光接觸處理含藻污染水的方法中所用的專用裝置，它為常用普通裝置，包括有:紫外燈管、容器夾層、反應(yīng)容器、污水進(jìn)口、污水出口 ；其特征在于:紫外燈管設(shè)置于接觸反應(yīng)容器的中心位置，紫外燈管波長為185nm，反應(yīng)容器容器外壁設(shè)有進(jìn)水口和出水口，紫外燈管浸沒于接觸反應(yīng)容器中的含藻廢水中；容器夾層的下部和上部各設(shè)有進(jìn)水管和出水管，通入循環(huán)水以調(diào)節(jié)和控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度。
[0006]本發(fā)明方法其結(jié)果表明:185nm紫外光在含藻污染液中對藻細(xì)胞進(jìn)行接觸照射，光密度、葉綠素a、可溶性蛋白含量最終分別下降87.1%、99.8%和99.7%，遠(yuǎn)高于常規(guī)距離照射的39.5%,51.8%和34.8%，顯著提高各指標(biāo)的去除效果。185nm紫外光使銅綠微囊藻的細(xì)胞結(jié)構(gòu)短時間受損，胞內(nèi)及胞外物質(zhì)均產(chǎn)生顯著變化，藻細(xì)胞變畸形。藻毒素濃度在1.24ug/L的低濃度條件下，20分鐘即將到lug/L以下，120分鐘的最終去除率達(dá)97.6%，遠(yuǎn)高于常規(guī)距離照射的76.6%。
[0007]本發(fā)明方法利用紫外光浸入含藻污染水中，接觸式照射藻細(xì)胞，其設(shè)備運(yùn)行成本低，處理效果好，在采用紫外光處理水源水和飲用水的工程中有較大的應(yīng)用潛力。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明中與直接照射相比較，185nmUV接觸照射對藻細(xì)胞各生長指標(biāo)的去除。
[0009]圖2為本發(fā)明中185nmUV接觸照射對藻細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞。
[0010]圖3為本發(fā)明中與直接照射相比較，185nmUV接觸照射對低濃度藻毒素的去除過程。
[0011]圖4為本發(fā)明中185nmUV接觸照射對不同濃度藻毒素的去除過程圖5為本發(fā)明中實(shí)驗(yàn)用浸入式紫外光照射裝置圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述如下(利用如圖1的浸入式紫外光照射裝置)。實(shí)施例
[0013]本實(shí)施例中的過程和步驟如下:(利用如圖1的浸入式紫外光照射裝置)
a、將一定濃度含藻污染水置于接觸式紫外光照射裝置中，即接觸式紫外光反應(yīng)器中，接通185nm的紫外光源，光源處于連續(xù)工作狀態(tài)，同時，根據(jù)處理需要于反應(yīng)時間分別為0，10，20，30，60，90，120，150分鐘取樣測定水中剩余藻細(xì)胞濃度及藻毒素濃度，以計(jì)算對藻細(xì)胞及毒素的去除率。
[0014]b、紫外燈的燈頭導(dǎo)電處以硅膠封閉。
[0015]c、容器中夾層中可通入循環(huán)水以控制反應(yīng)器內(nèi)溫度。
[0016]d、通過實(shí)驗(yàn)過程，得出將一定功率紫外燈管置于低濃度含藻水容器中進(jìn)行深度處理過程中，利用紫外光直接接觸照射水中藻細(xì)胞及其產(chǎn)生的藻毒素，紫外燈管的功率為40-60w;紫外光的波長為185nm;其中藻細(xì)胞濃度(0D6S5)為0.5-2 ;藻毒素濃度為1.0-5.0ug/L ;照射時間為20-120分鐘。
[0017]對實(shí)施例中的試驗(yàn)過程或處理過程的分析和評價(jià):
圖1至圖4為單燈作用條件下，185nm紫外光燈浸入照射含藻污染液中對藻細(xì)胞及藻毒素的去除效果。光密度、葉綠素a、可溶性蛋白含量最終分別下降87.1%、99.8%和99.7%，遠(yuǎn)高于常規(guī)距離照射的39.5%,51.8%和34.8%，顯著提高各指標(biāo)的去除效果，導(dǎo)致細(xì)胞全面損傷并基本去除。隨著照射時間增加，藻細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，胞內(nèi)核區(qū)損傷，胞外膠質(zhì)膜擴(kuò)散。185nm紫外光使銅綠微囊藻的細(xì)胞結(jié)構(gòu)短時間受損，胞內(nèi)及胞外物質(zhì)均產(chǎn)生顯著變化，藻細(xì)胞變畸形。藻毒素濃度為1.0-5.0 ug/L ;最佳照射時間為20-120分鐘，其中，在反應(yīng)第20min時，去除率即達(dá)到83.4% ;第60min去除率達(dá)到96.8%，120分鐘的最終去除率達(dá)97.6%，遠(yuǎn)高于常規(guī)距離照射的76.6%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種紫外光接觸處理含藻污染水的方法，其特征在于具有以下的過程和步驟: 將一定功率紫外燈管放在裝有待處理含藻污染水的反應(yīng)I!中，利用紫外光直接接觸照射水中藻細(xì)胞及其產(chǎn)生的藻毒素；所述紫外燈管的功率為40-60w;紫外光的波長為185nm;適合低濃度含藻水的深度處理，其中藻細(xì)胞濃度(OD685)為0.5-2 ;藻毒素濃度為1.0-5.0 ug/L ;最佳照射時間為20-120分鐘。2.—種浸入式紫外光接觸處理含藻污染水的方法中所用的專用裝置，它為常用普通裝置，包括有:紫外燈管(I)、容器夾層(2)、反應(yīng)容器(3)、含藻水入口(a)、含藻水出口(b);其特征在于:紫外燈管(I)設(shè)置于接觸反應(yīng)器(3)的中心位置，紫外燈管(I)波長為185nm ;反應(yīng)容器(3)容器外壁設(shè)有含藻污水進(jìn)水口(a)和含藻污水出水口(b)，紫外燈管(I)浸沒于接觸反應(yīng)容器(3)中的含藻水中；容器夾層(2)的下部和上部各設(shè)有進(jìn)水管(c)和出水管(d)，通入循環(huán)水以調(diào)節(jié)和控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種浸入式紫外光接觸處理含藻污染水的方法，也即是一種對含藻污染水及難去除低濃度藻毒素的處理方法，屬生物污染水控制處理領(lǐng)域，及水處理技術(shù)及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明適用于含藻水源水，水廠，湖水，河水處理，特別是對水體中微量藻毒素（但>1ug/L）去除的一種紫外光輻射處理方法。實(shí)驗(yàn)過程證實(shí)：在一定條件下，即溫度為室溫25℃，1大氣壓下，采用本方法進(jìn)行處理，所述紫外燈管的功率為40-60w;紫外光的波長為185nm;含藻水藻細(xì)胞濃度（OD685）為0.5-2；微囊藻毒素濃度為1.0-5.0ug/；最佳照射時間為20-120分鐘，水中藻細(xì)胞及藻毒素可大部分去除，并達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求（MCs<1ug/L）。
【IPC分類】C02F1/32
【公開號】CN105366760
【申請?zhí)枴緾N201510174300
【發(fā)明人】劉書宇, 趙月平, 胡曉慧
【申請人】上海大學(xué)
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年4月14日