一种浸入式紫外光接触处理含藻污染水的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种浸入式紫外光接触处理含藻污染水的方法，属生物污染水控制处理领域。
【背景技术】
[0002]蓝藻广泛存在于江河湖泊等淡水水体中，过度生长的蓝藻对水体质量和人类生产生活产生了巨大影响。当水温在25~35°C，水体中的氮磷等营养物质丰富时，蓝藻的生长速度就会比其它种类的藻生长速度快，且是目前产毒素最多的门类，如微囊藻毒素(MCs。微囊藻毒素对环境特别是对人类健康的危害已成为全球关注的重大环境问题之一，受到人们越来越多的关注。蓝藻素量多时可直接造成养殖对象中毒死亡，并可通过食物链积累效应危害养殖对象，直至危害人体。铜绿微囊藻以其数量和毒素含量居于优势藻种，代谢产物排入水体后对人体和生物造成危害。传统治理蓝藻水华的方法如投加硫酸铜等除藻剂，或絮凝等物理方法，大多是水华发生后的应急措施，见效快但可能引起二次污染并加速藻细胞体内藻毒素的释放。紫外线(UV)作为一种能量较高的短波辐射，C波段(UV-C，200~280nm )较多用于污染物去除研究，包括水厂消毒及深度处理，以往研究中，254nm波长使用较多。185nm波长紫外光光子能断裂大多数化学键，产生的残余物少，消毒副产物的结构变化少。同时，水及其中的溶解氧在照射下，产生超氧负离子(02 )、激发基态氧分子(02)、过氧化氢(H202)，羟基自由基(.0Η)等氧化性极强的激发态物质，强化水中污染物氧化降解。水对其有很强的吸收(25°C时的吸收值为1.80±0.01)，185nm紫外光有效射程大约在δ=300 μπι范围，所以，185nm紫外光能在此区域中与水中藻及藻毒素产生强烈的光化学反应而将其快速去除。紫外光与藻液浸入接触过程中，大量强氧化基团的(.0H、.H、.0)诱导损伤使胞内物质降解。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了解决传统水处理方法中对低浓度藻细胞及相关毒素去除中的不足，提高水质净化效能，提出一种快速，有效，彻底去除水体中藻细胞及藻毒素的方法，本发明是一种深度处理水中生物污染的方法。
[0004]本发明一种浸入式紫外光接触处理含藻污染水的方法，其特征在于有一下的过程和步骤:
将一定功率的紫外灯管放在装有待处理含藻污染水的反应嚣中，利用紫外光直接接触照射水中污染物，所述紫外灯管的功率为40-60w;紫外光的波长为185nm;藻细胞浓度(0D6S5为1.0-5.0ug/L)为0.5-2，藻毒素浓度为1.0-5.0 ug/L ;最佳照射时间为20-120分钟。
[0005]本发明一种浸入式紫外光接触处理含藻污染水的方法中所用的专用装置，它为常用普通装置，包括有:紫外灯管、容器夹层、反应容器、污水进口、污水出口 ；其特征在于:紫外灯管设置于接触反应容器的中心位置，紫外灯管波长为185nm，反应容器容器外壁设有进水口和出水口，紫外灯管浸没于接触反应容器中的含藻废水中；容器夹层的下部和上部各设有进水管和出水管，通入循环水以调节和控制反应器内的温度。
[0006]本发明方法其结果表明:185nm紫外光在含藻污染液中对藻细胞进行接触照射，光密度、叶绿素a、可溶性蛋白含量最终分别下降87.1%、99.8%和99.7%，远高于常规距离照射的39.5%,51.8%和34.8%，显著提高各指标的去除效果。185nm紫外光使铜绿微囊藻的细胞结构短时间受损，胞内及胞外物质均产生显著变化，藻细胞变畸形。藻毒素浓度在1.24ug/L的低浓度条件下，20分钟即将到lug/L以下，120分钟的最终去除率达97.6%，远高于常规距离照射的76.6%。
[0007]本发明方法利用紫外光浸入含藻污染水中，接触式照射藻细胞，其设备运行成本低，处理效果好，在采用紫外光处理水源水和饮用水的工程中有较大的应用潜力。
【附图说明】
[0008]图1为本发明中与直接照射相比较，185nmUV接触照射对藻细胞各生长指标的去除。
[0009]图2为本发明中185nmUV接触照射对藻细胞结构的破坏。
[0010]图3为本发明中与直接照射相比较，185nmUV接触照射对低浓度藻毒素的去除过程。
[0011]图4为本发明中185nmUV接触照射对不同浓度藻毒素的去除过程图5为本发明中实验用浸入式紫外光照射装置图。
【具体实施方式】
[0012]现将本发明的具体实施例叙述如下(利用如图1的浸入式紫外光照射装置)。实施例
[0013]本实施例中的过程和步骤如下:(利用如图1的浸入式紫外光照射装置)
a、将一定浓度含藻污染水置于接触式紫外光照射装置中，即接触式紫外光反应器中，接通185nm的紫外光源，光源处于连续工作状态，同时，根据处理需要于反应时间分别为0，10，20，30，60，90，120，150分钟取样测定水中剩余藻细胞浓度及藻毒素浓度，以计算对藻细胞及毒素的去除率。
[0014]b、紫外灯的灯头导电处以硅胶封闭。
[0015]c、容器中夹层中可通入循环水以控制反应器内温度。
[0016]d、通过实验过程，得出将一定功率紫外灯管置于低浓度含藻水容器中进行深度处理过程中，利用紫外光直接接触照射水中藻细胞及其产生的藻毒素，紫外灯管的功率为40-60w;紫外光的波长为185nm;其中藻细胞浓度(0D6S5)为0.5-2 ;藻毒素浓度为1.0-5.0ug/L ;照射时间为20-120分钟。
[0017]对实施例中的试验过程或处理过程的分析和评价:
图1至图4为单灯作用条件下，185nm紫外光灯浸入照射含藻污染液中对藻细胞及藻毒素的去除效果。光密度、叶绿素a、可溶性蛋白含量最终分别下降87.1%、99.8%和99.7%，远高于常规距离照射的39.5%,51.8%和34.8%，显著提高各指标的去除效果，导致细胞全面损伤并基本去除。随着照射时间增加，藻细胞结构破坏严重，胞内核区损伤，胞外胶质膜扩散。185nm紫外光使铜绿微囊藻的细胞结构短时间受损，胞内及胞外物质均产生显著变化，藻细胞变畸形。藻毒素浓度为1.0-5.0 ug/L ;最佳照射时间为20-120分钟，其中，在反应第20min时，去除率即达到83.4% ;第60min去除率达到96.8%，120分钟的最终去除率达97.6%，远高于常规距离照射的76.6%。
【主权项】
1.一种紫外光接触处理含藻污染水的方法，其特征在于具有以下的过程和步骤: 将一定功率紫外灯管放在装有待处理含藻污染水的反应I!中，利用紫外光直接接触照射水中藻细胞及其产生的藻毒素；所述紫外灯管的功率为40-60w;紫外光的波长为185nm;适合低浓度含藻水的深度处理，其中藻细胞浓度(OD685)为0.5-2 ;藻毒素浓度为1.0-5.0 ug/L ;最佳照射时间为20-120分钟。2.—种浸入式紫外光接触处理含藻污染水的方法中所用的专用装置，它为常用普通装置，包括有:紫外灯管(I)、容器夹层(2)、反应容器(3)、含藻水入口(a)、含藻水出口(b);其特征在于:紫外灯管(I)设置于接触反应器(3)的中心位置，紫外灯管(I)波长为185nm ;反应容器(3)容器外壁设有含藻污水进水口(a)和含藻污水出水口(b)，紫外灯管(I)浸没于接触反应容器(3)中的含藻水中；容器夹层(2)的下部和上部各设有进水管(c)和出水管(d)，通入循环水以调节和控制反应器内的温度。
【专利摘要】本发明涉及一种浸入式紫外光接触处理含藻污染水的方法，也即是一种对含藻污染水及难去除低浓度藻毒素的处理方法，属生物污染水控制处理领域，及水处理技术及环境保护技术领域。本发明适用于含藻水源水，水厂，湖水，河水处理，特别是对水体中微量藻毒素（但>1ug/L）去除的一种紫外光辐射处理方法。实验过程证实：在一定条件下，即温度为室温25℃，1大气压下，采用本方法进行处理，所述紫外灯管的功率为40-60w;紫外光的波长为185nm;含藻水藻细胞浓度（OD685）为0.5-2；微囊藻毒素浓度为1.0-5.0ug/；最佳照射时间为20-120分钟，水中藻细胞及藻毒素可大部分去除，并达到标准要求（MCs<1ug/L）。
【IPC分类】C02F1/32
【公开号】CN105366760
【申请号】CN201510174300
【发明人】刘书宇, 赵月平, 胡晓慧
【申请人】上海大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年4月14日