[发明专利]一种兼具藻毒素脱除与藻液高效脱水的蓝藻资源化方法

说明书

本发明公开了一种兼具藻毒素脱除与藻液高效脱水的蓝藻资源化方法，该方法包括蓝藻的预脱水、超声与双氧水一体化脱毒脱水处理和高压脱水三个步骤。本发明的蓝藻资源化方法与现有技术相比，本发明利用超声空化技术破坏蓝藻的细胞结构，使其胞内水转化为自由水，从而更易于脱除；同时结合超声‑双氧水的耦合高效氧化和双氧水本身的易分解无残留的特点，使脱水后的蓝藻藻毒素含量大幅降低，且外加无化学物质残留；最后结合高压脱水，使脱水藻泥的含水率更低。本发明流程简单，操作简便，反应温和，藻毒素脱除效果好，不添加絮凝剂且脱水效率高，减容量大，为蓝藻的高附加值资源化提供了一种实用的解决途径。

技术领域

本发明属于蓝藻的无害化、减量化与资源化技术领域，具体涉及一种兼具藻毒素脱除与藻液高效脱水的蓝藻资源化方法。

背景技术

河湖富营养化及藻类爆发是我国目前面临的一个严重的水环境问题。据《2017中国生态环境状况公报》报道，在中国诸多湖泊中，以滇池、巢湖和太湖污染最为严重，水体整体呈轻度至中度富营养化。以太湖为例，其主要污染指标为总磷。17个水质点位中，Ⅳ类9个，占52.9％；Ⅴ类6个，占35.3％；无Ⅰ类、Ⅱ类和劣Ⅴ类。与2016年相比，虽然Ⅲ类和Ⅳ类水质点位比例分别下降11.7％和17.7％，但Ⅴ类上升29.4％，每年春夏季，部分区域蓝藻均有不同规模的爆发情况，整体污染形势依旧严峻。由于蓝藻的大面积暴发会消耗水中氧气，致使水体生物因缺氧而大量死亡，释放出的藻毒素会引起水质恶化，不仅对饮用水的安全造成严重影响，也对水生态系统产生极大威胁。

蓝藻是一种原核生物，其内含大量的N、P等营养元素和藻蓝蛋白等可利用物质，作为一种生物质资源，可将其加工成饲料、肥料乃至保健食品等。然而受当前技术水平和经济成本等因素的制约，我国湖面打捞的蓝藻大多经藻水分离形成含水率相对较低的藻饼，外运后进行焚烧或简单填埋，并未进行大规模资源化利用。

一方面，藻毒素是水体水华蓝藻爆发时出现频率最高、造成危害最严重的一类天然毒素。它是一类单环七肽化合物，可以引起水生动物中毒，并通过食物链进而威胁人类健康。研究表明，藻毒素具有亲水性，在水中溶解度可达1g/L，还有很强的肝脏毒性，长期饮用含有藻毒素的水轻者可使人产生腹泻和皮肤过敏等症状，重者可诱发肝癌和直肠癌，故藻毒素对人类健康的威胁己引起世界范围学者的广泛关注。因此要实现蓝藻的资源化，首要解决的就是藻毒素的脱除问题。

根据目前的研究文献和各种公开的专利的报道，藻毒素的去除主要有四种方法，即微生物降解法、热解法、吸附法和氧化法：

①微生物降解法就是培养藻毒素降解菌，在适宜的温度及营养条件下，通过降解菌的新陈代谢将藻毒素降解。如公开号为CN101418316A“一种蓝藻和污泥混合厌氧发酵产沼气”的发明专利，通过蓝藻和污泥的混合厌氧发酵，藻毒素从初始244～366μg/kg，处理后藻毒素残留量降低至<5μg/kg。公开号为CN10622206A“蓝藻无害化处置和资源化处理方法”的发明专利，通过向物料中接种藻毒素高效降解复合菌剂好氧发酵、厌氧发酵催化降解和强化酸化三步微生物处理，藻毒素残留量低于1μg/kg，更利于蓝藻后续的资源化。授权公告号为CN103667100B“一种溶藻/藻毒素降解双效工程菌Y7及其构建方法”和公开号CN103525746A“一种溶藻/藻毒素降解双效工程菌Y1及其构建方法”，以原生质体融合技术为基础，制备出既能溶藻又能降解MC-LR的双效工程菌Y7，对于完善原生质体融合技术构建集MC-LR降解功能与溶藻特性于一体的工程菌及其实际应用具有指导意义。

②热解法，即在一定的温度下，将有机物热分解的方法。如公开号为CN102150747“蓝藻的处理方法”，将蓝藻脱水并干燥至含水量20％以下，在150～300℃下热处理10～60min，其中的蓝藻细胞内毒素LR相对于绝干物质的含量可从7600μg/kg降至50μg/kg。公开号为CN105820829A“蓝藻催化热解法制取生物质油的工艺及装置”，采用凝藻打捞，压滤脱水和破碎等方法获得干燥藻粉，在催化剂的作用下，463℃恒温热解制生物制油，但未报道藻毒素的降解率。