專利名稱：一種水生植物治理含鉻廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含鉻廢水的治理方法，更具體的說是用鳳眼藍這種水生植物處理含鉻廢水。
背景技術(shù)：
在環(huán)境中常見的鉻的形態(tài)有三價鉻和六價鉻。三價鉻是人類和動物食物中一種微量元素，但是攝取大量的三價鉻可能導(dǎo)致肺癌。六價鉻劇毒，強致癌物，通常認為其毒性比三價鉻高100倍。鉻污染來源主要是含鉻礦石的加工，金屬表面處理、皮革鞣制、油漆、涂料、顏料、木材保存、印染等行業(yè)。在我國，僅含鉻礦石加工業(yè)一項，每年排放的鉻渣量就達35～42萬噸，長期露天堆放，導(dǎo)致含Cr6+溶液不斷滲出，嚴重污染土壤和地下水；重金屬污水灌溉導(dǎo)致受Cr、Cd、Pb、As等重金屬污染的耕地面積近2000萬hm2，約占總耕地面積的五分之一。
我國污水綜合排放標準GB 8978-1996規(guī)定鉻是第一類污染物，工業(yè)廢水最高容許鉻排放濃度為1.5mg/L，我國地表水環(huán)境質(zhì)量GB 3838-2002規(guī)定農(nóng)業(yè)和一般景觀用水標準為0.1mg/L，水源水標準為0.05mg/L。以上兩個標準比較后可知，即使含鉻工業(yè)廢水達標排放，但是其鉻含量仍然是地表水環(huán)境質(zhì)量標準的15-30倍。在我國，排污小企業(yè)往往分布在村鎮(zhèn)的小河邊，水體環(huán)境容量本來就不大，加之村鎮(zhèn)之間為了防治污染糾紛的發(fā)生，河道基本上都在村鎮(zhèn)界線處隔斷，使得水體稀釋功能基本喪失。顯然，在這些水環(huán)境容量小的地方，達標排放的含鉻廢水仍然會污染地表水，使得地表水劣于五類水標準。
現(xiàn)有的含鉻廢水的處理技術(shù)包括化學(xué)沉淀法，鐵氧體法，氣浮法，電化學(xué)還原法，活性炭吸附法，微生物法，離子交換樹脂法，鈦質(zhì)薄膜蒸發(fā)濃縮器法等，然而這些基本上都是工廠內(nèi)部用于處理含鉻廢水的技術(shù)。國內(nèi)尚沒有進一步治理已被工廠處理過的含鉻廢水的生態(tài)凈化技術(shù)。
鳳眼藍(Eichhornia crassipes)屬雨久花科，鳳眼蓮屬，多年生漂浮水生草本植物，繁殖速度快，根須發(fā)達，長15～30cm，葉肉肥厚，宜在靜水和緩慢流動的水面生長；能耐蔭蔽，在微弱的光照下就能生長；對酸和堿不敏感，對水質(zhì)肥瘦要求不嚴。先后有專利申請文件公開了鳳眼藍用于治理氮、磷營養(yǎng)鹽及有機污染廢水(工廠有機廢水和江河湖泊有機污染的生物治理技術(shù)，申請?zhí)?9103548.8，公開號CN 1269332A)，用于治理富營養(yǎng)化水體中的藍藻(鳳眼藍治理富營養(yǎng)化水體中的藍藻，申請?zhí)?1108743.9，公開號CN 1406880A)，但沒有鳳眼藍治理廢水中重金屬鉻的報道。在云南滇池，曾采用鳳眼藍治理湖水中的氮磷營養(yǎng)鹽，但由于湖面太大，該植物瘋長，難以控制，反而加重了水體的富營養(yǎng)化。

發(fā)明內(nèi)容
1、要解決的技術(shù)問題針對被工廠處理過的含鉻廢水濃度仍然超過地表水環(huán)境質(zhì)量標準，提供一種水生植物治理含鉻廢水的方法，消除排入鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)河流湖泊中的廢水中殘余的鉻，使水質(zhì)達到地表水環(huán)境質(zhì)量標準中規(guī)定的要求。
2、技術(shù)方案一種水生植物治理含鉻廢水的方法，在含鉻廢水排放的水體中，于春季在水體中放養(yǎng)鳳眼藍，放養(yǎng)面積小于水面面積的70％，在生長期10～20天打撈一次，在旺盛期6～8天打撈一次，收集后的鳳眼藍用于堆肥。
排放到水體中的含鉻廢水為經(jīng)過工廠使用常規(guī)處理技術(shù)處理過的廢水。水體中的pH值為4～9，六價鉻的濃度小于20mg/L，水體的流速小于10米/分鐘。當(dāng)流速小于10米/分鐘，適宜該植物富集鉻。pH值在4～9時，鳳眼藍都能很好的富集鉻，不在此范圍內(nèi)，要調(diào)節(jié)水體pH；當(dāng)水體中鉻和其它重金屬含量超過傷害閾值時，鳳眼藍停止生長，傷害閾值為六價鉻20mg/L，三價鉻25mg/L，鎳2mg/L，鎘2mg/L，銅15mg/L，鋅11mg/L。
水體中鳳眼藍的養(yǎng)殖面密度為15～20kg/m2。鳳眼藍對鉻的凈化能力為每天0.02～0.1克/千克(干重)，一般為沿河道或湖面放養(yǎng)。
春季環(huán)境溫度達到13℃時開始放養(yǎng)，放養(yǎng)面積為水面面積的10％～70％。放養(yǎng)后用木杠、草繩等圍住、固定，避免被風(fēng)吹散，以后隨著生長不斷放大圍圈，以成片為止。鳳眼藍能耐5℃左右的低溫，也能耐短期0℃低溫，水溫7℃以上可以安全過冬。在長江流域以北不能自然過冬，須進行保護過冬。常遇到的蟲害為斜紋夜蛾和蚜蟲，可用40％的樂果稀釋2000～3000倍噴施，或采用1.5％的硫酸銅進行治理。
根據(jù)鳳眼藍生長周期確定采收周期，保證鳳眼藍覆蓋水面60％～80％左右為宜。幼芽生長期富集鉻多，旺盛期富集降低，在生長期10～20天打撈一次，以15天為佳；在旺盛期6～8天打撈一次，以7天為佳；在高溫季節(jié)，植物生長旺盛，打撈周期相應(yīng)縮短為4～5天。
富集鉻的鳳眼藍可以就地處理，用于堆肥，堆肥過程中，要保證前期系統(tǒng)處于厭氧環(huán)境，可使得須根吸附的六價鉻還原為三價鉻。
3、有益效果經(jīng)過本方法處理過的水體可達到地表水五類水標準，可以用作農(nóng)業(yè)用水及景觀用水。本方法成本低，處理系統(tǒng)所用植物易得，運行過程不耗能。操作簡單、易管理。鳳眼藍生長期長達180～210天，覆蓋了大部分作物生長季節(jié)，鳳眼藍放養(yǎng)、采收、越冬、病蟲害處理及其后續(xù)處理作堆肥過程簡單，普通農(nóng)民就可以勝任。
具體實施例方式
以下通過實施例進一步說明本發(fā)明實施例1實驗室用塑料盆直徑1m，高0.20m，容積150L，養(yǎng)殖鳳眼藍，水樣以自來水加重金屬鹽(分析純重鉻酸鉀、三氯化鉻)配制含鉻廢水，pH值為4～9。往其中放養(yǎng)鳳眼藍100株，水體溫度25℃，培養(yǎng)數(shù)天，植物生長正常，記錄了從起始濃度降低到地表水五類水標準所用的時間，詳細結(jié)果見下表。富集了鉻的鳳眼藍與土壤1比1混合堆肥，堆肥產(chǎn)品經(jīng)分析，未檢出六價鉻。
編號六價鉻起始濃度 三價鉻起始濃度 濃度降到0.1mg/L所用時間廢水1 2mg/L - 1.5天廢水2 5mg/L - 6天廢水3 10mg/L - 14天廢水4 - 2mg/L 1.5天廢水5 - 5mg/L 5天廢水6 - 10mg/L 12天實施例2南京某鋼鐵公司某排污水口取廢水樣品，鉻含量是7mg/L，pH是5.0。
水樣放到直徑0.50m，高0.15m的塑料盆中，往其中放養(yǎng)鳳眼藍10株，水體溫度28℃，模擬太陽光照射，平行實驗3個，培養(yǎng)14天后，鉻的生物量增長了60％，水體中鉻降低到0.1mg/L。富集了鉻的鳳眼藍與土壤1比1混合堆肥，堆肥產(chǎn)品經(jīng)分析，未檢出六價鉻。
實施例3采集某鎮(zhèn)一個小電鍍廠排放口廢水，該廢水鉻含量達到15mg/L，鋅5mg/L，銅7mg/L，鎳0.5mg/L，pH為4.5。采集水樣到實驗室，倒入直徑0.50m，高0.15m的塑料盆中，在其中放養(yǎng)鳳眼藍15株，20天后，鉻含量降低到0.1mg/L以下。鋅、銅、鎳分別降到0.6、0.2、0.08mg/L。富集了鉻的鳳眼藍與土壤1比1混合堆肥，堆肥結(jié)束后，堆肥產(chǎn)品經(jīng)分析，未檢出六價鉻。
實施例4某鎮(zhèn)東邊有一寬約6米的小河，河道主要功能是行洪，通常情況下水體流速小，水量不大。該鎮(zhèn)的居民和農(nóng)田分布在河道兩邊，農(nóng)民多年來都用該河水灌溉農(nóng)田。然而改革開放后，由于該鎮(zhèn)上游建立了一個小電鍍廠，其廢水排放導(dǎo)致該小河受到六價鉻等重金屬的污染，下游居民怨聲載道。在排放口下游300米處經(jīng)連續(xù)3天監(jiān)測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)水體平均鉻含量達到1.5mg/L，鋅1.8mg/L，銅0.6mg/L，鎳0.4mg/L，pH為5.5，不下雨時水體平均流速3米/分鐘。在此處沿河道放養(yǎng)鳳眼藍6米，則放養(yǎng)面積共36平米，植物用浮在水上的竹竿圈住，固定，避免隨水漂走。一周后開始取水樣分析，每天在鳳眼藍床的下游取樣一次，共取樣5次，監(jiān)測結(jié)果表明，經(jīng)鳳眼藍治理后的水體中鉻等重金屬含量為鉻小于0.04mg/L、鋅小于0.1、銅小于0.08、鎳濃度小于0.04，完全達到灌溉水質(zhì)標準。然后打撈鳳眼藍，在河邊農(nóng)田旁晾曬2天，降低其含水量到30％以下，在農(nóng)田一角挖一土坑，坑內(nèi)鋪塑料膜，按照鳳眼藍和當(dāng)?shù)赝寥辣壤?比2堆肥。20天后，分析堆肥產(chǎn)品，六價鉻未檢出；0.05mol/L EDTA提取的有效態(tài)鉻含量與當(dāng)?shù)赝寥老啾?，無顯著性增加，堆肥產(chǎn)品可以安全使用。
實施例5某鎮(zhèn)一小水塘曾受到皮革廠含鉻污泥滲濾液的污染，水塘面積約為100平米，水深約1米。在六月下旬放養(yǎng)鳳眼藍，放養(yǎng)面積占水面10％，水體中總鉻含量為0.8mg/l。到9月初，水面基本全部被鳳眼藍覆蓋，監(jiān)測總鉻含量已經(jīng)降低到0.03mg/l，鉻去除率達到96.2％。然后打撈鳳眼藍，在湖邊晾曬2天，降低其含水量到30％以下，仿照實施例3堆肥，3周后，分析堆肥產(chǎn)品，六價鉻未檢出；0.05mol/L EDTA提取的有效態(tài)鉻含量與當(dāng)?shù)赝寥老啾?，無顯著性增加，堆肥產(chǎn)品可以安全使用。
權(quán)利要求
1.一種水生植物治理含鉻廢水的方法，其特征為，在含鉻廢水排放的水體中，于春季在水體中放養(yǎng)鳳眼藍，放養(yǎng)面積小于水面面積的70％，在生產(chǎn)期10～20天打撈一次，在旺盛期6～8天打撈一次，收集后的鳳眼藍用于堆肥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于排放到水體中的含鉻廢水為經(jīng)過工廠使用常規(guī)處理技術(shù)處理過的廢水。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于水體中的pH值為4～9，六價鉻的濃度小于20mg/L，水體的流速小于10米/分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的方法，其特征在于春季環(huán)境溫度達到13℃時開始放養(yǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于水體中鳳眼藍的養(yǎng)殖面密度為15～20kg/m2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的方法，其特征在于水體中風(fēng)眼藍的放養(yǎng)面積為于水面面積的10％～70％，養(yǎng)殖面控制在水面面積的60～80％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的方法，其特征在于堆肥過程的前期要保持厭氧環(huán)境。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水生植物治理含鉻廢水的方法。在含鉻廢水排放的水體中，于春季在水體中放養(yǎng)鳳眼藍，放養(yǎng)面積小于水面面積的70％，在生產(chǎn)期10～20天打撈一次，在旺盛期6～8天打撈一次，收集后的鳳眼藍用于堆肥。通過本方法可以消除排入鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)河流湖泊中的廢水中殘余的鉻，使水質(zhì)達到地表水環(huán)境質(zhì)量標準中規(guī)定的要求，可以用作農(nóng)業(yè)用水及景觀用水。本方法成本低，處理系統(tǒng)所用植物易得，運行過程不耗能，操作簡單、易管理。
文檔編號C02F3/32GK1644534SQ20041006616
公開日2005年7月27日 申請日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月10日
發(fā)明者劉華良, 王曉蓉, 王聯(lián)紅, 林仁章, 蔣佳良 申請人:南京大學(xué)