[发明专利]蓝藻水华生物絮凝剂及制备

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓝藻水华生物絮凝剂及制备。

背景技术

水体富营养化是目前世界各国所面临的重大环境问题。水体富营养化带来的一个突出的问题是蓝藻水华的暴发。大规模的蓝藻水华降低了水资源利用效能，引起严重的生态破坏及巨大的经济损失，而蓝藻毒素的产生给公众健康带来极大隐患。有关蓝藻毒素中毒的事件也时有报道。引起蓝藻水华的种类主要有微囊藻(Microcystis)、鱼腥藻(Anabaena)、鞘颤藻(Lyngbya)、束丝藻(Aphanizomenon)、颤藻(Oscillatoria)。

蓝藻是一类古老的生物，早在30～40亿年前，它是和细菌同时形成的。蓝藻除具有自养性生活方式而归并于红藻、褐藻或绿藻等藻类，此外几乎无任何理由称之为藻类。从细胞学观点加以考虑，实际上它与细菌更为接近，它具有70S核糖体和含有胞壁质的细胞壁，并缺乏真正的细胞核。

蓝藻在地球上分布广泛，无论在水体表面还是水体底层，无论是湖沼中还是海洋内皆有蓝藻分布。蓝藻极能耐受干燥、强的离子浓度改变、有机物分解过多而产生的物质、缺氧、温度改变以及缺乏光照等不良的环境条件。水域中含氮和含磷化合物的增多，通过异养作用导致水域变浅、变暖，以及死亡的有机体增加均构成了利于蓝藻大量繁殖的先决条件，从而形成了所谓的“水华”(waterbloom)。蓝藻中的大部分种属都可形成水华。

蓝藻水华是在富营养湖泊中快速生长，在水体表层大量聚集而形成的肉眼可见的藻类聚集现象。在高温气候条件下，构成水华的蓝藻群体大量滋生后又大量死亡，分解时散发出难以忍受的恶臭、污染空气，同时大量消耗水中溶解的氧气，常造成大批鱼类窒息死亡。水华中还含有一类名为微囊藻毒素的生物毒素，是强致癌物质。目前“蓝藻水华”成为当前困扰中国水环境的一大难题。中国污染最为严重的太湖、巢湖、滇池等“三湖”相继出现蓝藻爆发，给当地民众生产生活造成较大影响。

目前蓝藻水华的治理方法包括：化学法、物理法和生物方法。水体中大量营养物质的积累及蓝藻的生态竞争优势导致了蓝藻水华在全球范围内普遍爆发，蓝藻水华造成的危害是多方位和多层次的。对蓝藻水华的治理也在不断深入。化学方法见效快，却不可避免会造成二次污染；物理方法投资大，由于蓝藻与水体分离技术瓶颈长期不能突破，致使物理打捞的工作事倍功半，难以奏效；生物方法从生态的角度治理蓝藻水华，具有经济、高效、合理的优点，已受到越来越广泛的重视。利用微生物溶解蓝藻是微生物治理蓝藻水华的主要研究内容；食藻生物防治是在水体中引入鱼类、贝类等其它生物，它们直接或间接以藻类为食从而抑制藻类的过度生长；水生植物则是从营养竞争、沉降污染和释放抑藻素三个方面来控制蓝藻水华的爆发。

水体富营养化是导致蓝藻水华的暴发的根本原因，因此蓝藻水华治理的根本方法是降低水体的富营养化水平，使之回归自然状态。氮和磷是湖泊富营养化的主要元凶，一般来说，无机氮和总磷分别为300毫克/立方米和20毫克/立方米，就可以认为水体已处于富营养化的状态。蓝藻水华暴发往往形成巨大的生物量。以滇池为例，在藻类生长的高峰季节，蓝藻“水华”生物量可高达2123万t(干重)；即使在藻类生长的淡季，其生物量至少也有近138万t(干重)。蓝藻含氮量高达10％左右，含磷量也近1％。这表明，蓝藻水华对水体中的氮和磷具有富集和固定作用。如果能将蓝藻水华不断从水体中捕捞出来，随着蓝藻水华生物量的降低，水体的氮磷水平将会逐渐降低，如此日积月累，水体将恢复到自然状态，最终实现蓝藻水华的治理。

通过对废水废物进行资源化利用，从而达到治理污染、降低治污成本的目的，是环保科技的一个重要领域。蓝藻水华中含有较丰富的营养成分，主要成分是藻胆蛋白、多糖、脂肪、氨基酸和不饱和脂肪酸等，此外还有抗病毒、抗肿瘤和抗菌活性成分及酶抑制剂。因此，从资源化角度来看，蓝藻是巨大的资源库。

将蓝藻变废为宝的前提是将蓝藻水华打捞出来，进一步加工成有用的产品。而蓝藻水华打捞的关键是蓝藻与水体分离技术。由于水华蓝藻细胞个体很小，直径在3～5μm，相对面积较大，表面呈负电性，容易上浮，且细胞内含水量较高，比重接近于水，具有含水量很大的胶质膜，可增加浮力，因此藻类的沉降性能很差而分散性能好。采用筛网和离心方法分离效果差。

絮凝剂是用来使溶液中的溶质、胶体或者悬浮物颗粒产生絮状沉淀的物质，在固液分离和水处理过程中，用以提高微细固体物的沉降和过滤效果，被广泛应用于化工、矿业、环保等领域。