[发明专利]一种利用蓝藻-生物膜复合体修复盐碱水体砷污染的方法

说明书

本发明公开了一种利用蓝藻‑生物膜复合体修复盐碱水体砷污染的方法，首先将一种耐盐碱耐砷的蓝藻接种至BG11培养基中培养至对数生长期，离心，收集蓝藻沉淀得到蓝藻菌体；将取实验室制备的生物膜离心，并收集生物膜沉淀；然后，将蓝藻菌体和生物膜沉淀接种至培养基复合，得到蓝藻‑生物膜复合体；最后，将蓝藻‑生物膜复合体接种至砷污染高盐碱水中，在温度为25℃、光照强度2000lux、光照/黑暗为12h/12h的条件下培养4天，每隔4个小时摇晃一次，获得修复的盐碱水体。蓝藻可以将高盐碱水中的三价As氧化为五价As降低As的毒性，利用菌藻生物膜对五价As的吸附能力去除盐碱水体中的As。砷的去除率可达70％以上。

技术领域

本发明涉及环境保护、污水净化处理技术，尤其涉及一种利用蓝藻-生物膜复合体修复盐碱水体砷污染的方法。

背景技术

砷(As)是一种有毒的类金属元素，在环境中主要以有机砷和无机砷的形式存在。人们普遍认为无机砷比有机砷更具毒性，三价砷(As(III))比五价砷(As(V))更具毒性。许多研究表明，As会对人类、动植物及生态造成重大风险。含砷废水的不恰当的处理和泄漏造成了许多严重的水和土地污染，以及会导致由于砷污染导致的人类的疾病，给人类健康和生态环境带来了巨大挑战。有报告称，过量接触砷和含有砷的长期饮用水可能导致癌症、角化过度、肝脏和心脏疾病等多种疾病的发展。我国饮用水水质标准规定饮用水中最大砷浓度为50μg/L。因此，控制砷污染和保护环境迫切需要安全的处置技术。

目前，国内外处理砷污染水体主要有为物理、化学、生物三大类方法。

物理法除砷主要包括吸附法、膜分离法等。吸附法是利用吸附剂强大的吸附能力吸附废水中砷的技术，简单易行，处理效率高，主要用来处理水量大且砷浓度较低的水体系。多数吸附剂对As(Ⅲ)的吸附效果不理想，吸附剂的使用也存在再生、回收和吸附量的减少(循环一次，吸附量降低5～10％)等问题。砷还会与污染水体中氯化物、磷酸盐、硫酸盐等无机离子发生竞争吸附作用，降低吸附效率。膜分离法是一种新型隔膜分离技术，分离介质为高分子或无机半透膜，借助外界推动力，实现组分的分离。膜分离法是一种新型隔膜分离技术，分离介质为高分子或无机半透膜，借助外界推动力，实现组分的分离，但成本昂贵、工艺复杂，不适用工业废水和自然水体中砷污染的治理。

物理化学法包括混凝沉淀、离子交换等技术。目前，混凝沉淀法是利用铁盐、铝盐、钙盐等常用混凝剂与水中砷酸根或亚砷酸根结合，形成难溶化合物。该方法操作简便，投资少，但是含砷废渣造成的二次污染和沉淀中金属的回收利用是急需解决的问题。活性炭交换树脂、选择性螯合树脂、无机离子交换树脂等是国内外常用的几种树脂。该方法优点装置简单，操作简便，处理量大，缺点是仅适用于原水成分单一的水体，若水体中含有较多无机阴离子，树脂使用寿命大大减短。

化学法除砷包括化学沉淀法、氧化法。沉淀法处理效率高，处理成本低，适用于处理含砷浓度较高的废水，但产生沉淀的后续稳定性涉及到二次污染问题。国内外常使用H₂O₂、高锰酸钾、O₃、漂白粉、软锰矿等氧化剂将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)，从而提高除砷效率，并能降低毒性。氧化法优点是提高As(Ⅲ)处理效率，且对废水有较强的杀菌能力，缺点是成本较高，有些氧化剂易分解，氧化过程可伴随沉淀产生，影响后续操作，增加二次处理成本。

生物法除砷技术主要包括植物富集和微生物技术。微生物主要通过细胞壁或胞外聚合物中的官能团与砷发生离子交换、络合作用和配位作用，从而使砷吸附；或者，通过微生物本身的代谢过程将砷纳入生物体内，从而使砷富集。但生物体受高盐碱胁迫，致使生物活性降低，且高离子强度的低渗透压不利于砷的富集，对砷的去除造成不利影响。

国内部分地区(如新疆地区)土壤盐碱化程度较高，同时土壤砷含量很高，由于区域干旱土壤高盐碱等特性，新疆大面积修建排碱渠以弥补重灌轻排的不足，改善土壤盐碱化问题，使土壤盐分排除，但砷在盐碱水体中可高度迁移，因此排碱渠在排除盐碱的同时，也产生了含砷废水，造成了砷的水体污染。