CN111439806A - 一种利用脉冲强光快速控制水体中藻类的方法 - Google Patents

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姜晓明
黄忠义
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Abstract

本发明涉及一种利用脉冲强光控制水体中藻类生长和繁殖的方法。所述的脉冲强光是利用高压充电电源激发氙气灯管在瞬间发出的高能量白光，并可通过调节输出电压和输出电流来调控脉冲强光的照射能量。所述的脉冲强光波长范围为190～1200nm。所述的脉冲强光1个频率的剂量范围为0.01～10J/cm2。所述的控制藻类的方法，可以控制淡水和海水中藻类的生长和繁殖。经脉冲强光照射处理后，藻去除率可达90％以上。本发明所提供的方法安全高效、成本低廉、可大规模机械化操作，适用于天然水体、景观水体和河道中藻类生长和藻华暴发的控制、饮用水厂中有害藻的去除以及压舱海水中异域藻类的消除。本发明属于水污染治理领域。

Description

一种利用脉冲强光快速控制水体中藻类的方法
技术领域
本发明涉及一种利用脉冲强光快速控制水体中藻类生长和繁殖的方法。具体地说，是采用不会对环境造成二次污染的，利用高压充电电源激发氙气灯管瞬间产生的脉冲强光控制水体中藻类的生长和繁殖，可用于天然水体、景观水体、河道、饮用水厂中有害藻类的控制和压舱海水中异域藻类的消除。本发明属于水污染治理领域。
背景技术
近年来，水体富营养化引发的藻类水华问题已成为全球瞩目的水环境问题之一。我国许多大型湖泊如巢湖、太湖、鄱阳湖、滇池、西湖等近年来频繁发生藻华暴发现象，对当地公众健康和水生态环境造成严重的威胁与破坏。水体藻华问题已成为在当前和未来很长一段时间内制约我国经济和社会发展的重要因素。但是，目前十分缺乏安全、高效、低成本的藻类水华控制技术。
已公开的藻类控制技术可以归纳为三大类：化学法、物理法、生物法。化学除藻法见效快，但长期投加药剂会引发二次污染，不可避免地造成环境污染和生态失衡，既不经济也不生态。物理法通过过滤、气浮、吸附和辐照等手段将藻类从水体中去除，效果明显，但费用高、工作量大、周期长，不适合大规模推广。生物法包括用微生物、病毒或食藻的鱼类来抑制和杀灭藻类，但该法存在选择性限制、周期长、成本高昂等问题，难以广泛大规模施用。虽然有众多除藻技术，但藻类水华的季节性暴发却抑制威胁着水质安全，如何安全、高效、低成本地去除水体中的藻类依然迫在眉睫。
在已公开的有关物理辐照除藻的方法中，还可以用紫外线照射防控藻类，现有紫外辐照除藻的波长主要为紫外线C波段，波谱范围窄，且紫外灯管光强较弱导致照射时间长，工作效率低，对大型水域的藻类控制效果不理想。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种环境友好、安全高效、成本低廉、可大规模操作的快速控制水体中藻类生长和繁殖的方法，用其治理天然水体、景观水体、河道、饮用水厂中的有害藻类污染和消除压舱海水中的异域藻类。
具体地说，本发明所提供的方法是利用高压充电电源激发氙气灯管在瞬间发出与太阳光谱相近、高能量且可调节的脉冲强光，用其照射杀灭水体中藻类和抑制藻类的生长和繁殖。
所述的脉冲强光，是利用高压充电电源和氙气灯管，以脉冲的形式瞬间放电产生的近似太阳光谱的高能量白光。
所述的脉冲强光，其能量可以通过调节输出电压和输出电流根据需要进行调控。
所述的脉冲强光，波长范围为190～1200nm。
所述的脉冲强光，其1个频率的剂量范围为0.01～10J/cm2，最高剂量高于现有紫外灯管激发的最高剂量。
所述的控藻方法，对淡水和海水中的藻类均有杀灭和抑制生长和繁殖的作用，藻去除率达90％以上。
所述的控藻方法，控制藻类生长繁殖的同时也能够控制藻毒素的释放，对藻毒素有降解作用。
所述的控藻方法，控制藻类生长繁殖的同时不会造成水体中的营养盐含量。本发明所提供的方法主要通过破坏藻细胞的结构、抑制藻细胞的遗传复制、降低藻细胞的光合活性、降解藻细胞显色物质等控制水体中的有害藻类。同时，该方法能够控制藻毒素的释放，不会造成水体中营养盐含量的增加，不会对环境产生二次污染。采用该方法对水体照射处理后，短时间内水体中藻浓度大幅降低、透明度提升、水质快速改善，长时间内能够抑制藻类的生长和繁殖，具有长效净化水质的作用。本发明所提供方法可广泛应用于天然水体、景观水体、河道中藻类的防控、饮用水厂中有害藻类的去除和压舱海水中异域藻类的消除。
附图说明
图1为本发明所述方法对铜绿微囊藻的照射效果
图2为本发明所述方法对铜绿微囊藻的去除率
图3为本发明所述方法对颐和园昆明湖水藻类的照射效果
图4为本发明所述方法对颐和园昆明湖水藻类的去除率
图5为本发明所述方法对颐和园昆明湖水中藻毒素的控制效果
图6为本发明对颐和园昆明湖水中总氮的控制效果
图7为本发明对颐和园昆明湖水中总磷的控制效果
具体实施方式
实施例1：
在本实施例中，利用脉冲强光照射装置(包含高压充电电源***、脉冲强光照射***和氙灯***)对对数生长期的铜绿微囊藻进行照射处理。脉冲强光的发光区域面积为120mm×70mm，照射频率为1Hz。取藻细胞密度为2.5×107 cells/mL的铜绿微囊藻液50mL放置于脉冲强光照射***中进行动态照射。通过调节电压设置照射剂量分别为0.05J/cm2、0.25J/cm2、0.5J/cm2、1J/cm2、2 J/cm2。结果显示，经上述剂量照射后，24h后，藻的去除率分别为32.6％、80％、91.5％、94.3％和94.6％。照射后开展持续30天的监测，藻去除率逐渐增加，经 0.05J/cm2照射后，第7天，藻去除率达到最大63.7％并保持；经0.25J/cm2照射后，第10天，藻去除率达到最大91.5％并保持；0.5～2J/cm2照射后，藻去除率在持续监测的30天中均保持在90％以上。
实施例2：
在本实施例中，利用脉冲强光照射装置(包含高压充电电源***、脉冲强光照射***和氙灯***)对颐和园昆明湖水样进行照射处理。脉冲强光的发光区域面积为150mm×70mm，照射频率为1Hz。取颐和园昆明湖水150mL放置于脉冲强光照射装置中进行动态照射，叶绿素浓度为，将盛有水样的培养皿。通过调节电压设置照射剂量分别为1J/cm2、2.5J/cm2、3.5J/cm2、5J/cm2。结果显示，经上述剂量照射后，24h内，藻去除率分别为90.3％、97.4％、98.2％和 99.3％，在持续35天的监测过程中，1J/cm2的照射剂量藻出现复苏情况灭活率降低，其他照射剂量的去除率均保持在95％以上。

Claims (8)

1.一种利用脉冲强光快速控制水体中藻类的方法，其特征在于，采用高压充电电源激发氙气灯管在瞬间产生的近似太阳光谱的高能量白光杀灭和抑制水体中藻类的生长和繁殖。
2.根据权利要求1所述的控制藻类的方法，其特征在于，是利用脉冲强光对藻类进行照射处理控制其生长和繁殖。
3.根据权利要求2所述的脉冲强光，其特征在于，是由高压充电电源以脉冲的形式激发氙气灯管产生的高能量白光。
4.根据权利要求2所述的脉冲强光，其特征在于，其能量可通过调节输出电压和输出电流进行调控。
5.根据权利要求2所述的脉冲强光，其特征在于，波长范围在190～1200nm。
6.根据权利要求2所述的脉冲强光，其特征在于，所述的氙气灯管激发1个频率的脉冲强光的剂量范围为0.01～10J/cm2，可根据需要调控剂量。
7.根据权利要求1所述的控制藻类的方法，其特征在于，其可以控制淡水和海水中藻类的生长和繁殖。
8.根据权利要求1所述的控制藻类的方法，其特征在于，藻去除率在90％以上。
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