[发明专利]一种环境功能材料及其在水处理中的应用

说明书

本发明提供了一种环境功能材料，通过对污水中污染物之一磷的葛仙米吸收机制探讨，并将葛仙米投入实际鱼类集装箱养殖尾水中，考察葛仙米在不同条件下对养殖尾水的处理效果，探索葛仙米处理养殖尾水后资源化利用的可能性，为葛仙米作为环境功能材料处理养殖尾水提供理论依据。结果表明，葛仙米对磷的去除是吸附和藻细胞生物反应共同作用的结果。葛仙米对养殖尾水中的污染物有较好的处理效果，具有一定资源化利用价值。葛仙米作为环境功能材料处理养殖尾水具有较好的应用潜力。

技术领域

本发明属于废水净化处理领域，涉及一种环境功能材料及其在水处理中的应用，具体是利用葛仙米吸收去除水产养殖尾水中的氮、磷，达到净化尾水的目的。

背景技术

水产养殖尾水是我国农业废水的重要组成部分，水产养殖尾水中的污染物主要由过量投放的饲料、消毒剂、以及水生生物的排泄物、尸体产生。首先，投放的化学品、药剂会在养殖水体中残留，若不能及时处理，残留物很可能通过水生生物的新陈代谢进入到生物体内，造成毒素累积，若该生物被人类食用，最终将危害到人体健康。其次，鱼类的排泄物、未利用的饲料残渣中含有大量的氮磷污染。Moura等人研究发现，在一个典型水产养殖渔场中，近79％的氮和83％的磷均被排放至巴西圣克鲁兹水库中。罗永霞在报道指出，2013年水产养殖业排放了近7.3×10⁶kg的TN污染进入太湖，占总排放量的7.3％。养殖水体中这些大量的氮磷的排放会导致水体富营养化的产生，导致赤潮、水华的出现。最后，污染物除了会影响水质以外，也会影响水体周边的土壤、动植物，影响动植物健康，进而破坏生态环境。因此，急需要一种能够净化处理水产养殖尾水的方法，减少对生态环境的危害。

水产养殖尾水中氮磷的去除是污水处理研究中的关键问题。但由于水产养殖尾水排放量大，尾水水质受养殖周期、养殖品种影响明显，使得养殖尾水处理难度较大。常见的污水脱氮除磷的方法包括化学法、人工湿地法、生物法等等。

化学脱氮除磷手段包括了化学沉淀法、离子交换法、反渗透法、电渗析、氧化法等。出于对处理成本的考量，化学沉淀法是化学除磷方法中应用最广的代表。目前常用石灰、硫酸铝、聚合氯化铝铁等作为化学除磷剂，但化学沉淀法对氮的去除效果较差，而氧化法则是化学高效脱氮除磷方法的代表。

人工湿地技术是由Kickuth在20世纪70年代提出的“根区法”概念发展而来的一项新兴技术，在近年来不断地发展及推广应用。人工湿地通过基质、水生植物、微生物三者之间的物理、化学、生理作用，共同完成对水体氮磷污染的去除。但人工湿地存在时效性问题，在使用一段时间后，基质出现饱和现象、植物枯萎释放污染现象等缺点都是掣肘人工湿地发展的关键问题。

生物脱氮的基本原理是在利用微生物将水体内有机氮转化为氨氮的基础上，在好氧阶段进行硝化作用，由硝化细菌和亚硝化细菌共同作用将氨氮转化为硝态氮、亚硝态氮。再经过厌氧阶段，利用反硝化细菌将硝态氮转化为氮气，释放到大气中。生物除磷的基本原理是利用聚磷菌好氧吸磷、厌氧适磷的生理特点，在厌氧条件下使聚磷菌体内磷释放，再将其投入好氧环境中，使其从废水中将磷以多聚磷酸盐的形式在体内积累，形成含大量磷的活性污泥后从污水处理系统分离。因此，利用细菌或微藻进行生物处理被认为是最经济、最有效的污水脱氮手段。

蓝藻在废水处理中扮演着重要的角色。蓝藻可以通过自身生理代谢吸收废水中的氮磷污染，净化水质。处理后的蓝藻还可以制成生物燃料、生物肥料等，确保了材料的无害化处理。葛仙米(Nostoc sphaeroides，学名：拟球状念珠藻)是由多个藻细胞连成念珠状群体，并在外包裹胶质的一种淡水蓝藻。葛仙米由于其特殊的球状群体结构酷似固定化藻类细胞而受到关注，在水处理领域具有广阔的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环境功能材料及其在水处理中的应用，减少其对生态环境的污染，并深入的研究该环境功能材料净化水的处理效果，为水产养殖尾水的处理提供一种新思路。

基于上述目的，本发明提供了一种环境功能材料，其为活性葛仙米，或为灭活葛仙米，或为活性葛仙米和灭活葛仙米的组合物，或为由葛仙米制备的材料。