申请日2012.11.23
公开(公告)日2013.04.03
IPC分类号C02F3/32; C02F101/22; A01G31/00
摘要
水培旱伞草修复含六价铬废水的方法,利用莎草科植物旱伞草通过水培技术修复含六价铬废水，在六价铬浓度不超过50mg/L的含铬废水中，旱伞草能够正常生长没有毒害现象，其生物量有显著增加，旱伞草在浓度为25mg/L的六价铬废水中培养6周后，废水中的六价铬浓度显著降低，能达到国家农田灌溉标准0.1mg/L以下，六价铬在旱伞草根部的富集量达到1500mg/kg以上，是茎部的5倍，叶部的40倍，旱伞草富集六价铬后剪去根须还可以继续使用。具有操作简单、费用低廉、不引起二次污染、处理效果好等优点，适用范围广泛，能用于实验室、工厂、自然环境中含六价铬废水的修复处理。
权利要求书
1.水培旱伞草修复含六价铬废水的方法，其特征在于：在含有六价铬浓度为0.1-50mg/L、PH值6-8 、EC值为0.06-9.1ms/cm的废水中，用水培法栽培水生莎草科植物旱伞草，用旱伞草的根须和茎叶富集吸收废水中的六价铬污染物。
2.如权利要求1所述的水培旱伞草修复含六价铬废水的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(a)准备水培槽：砌筑水培槽，水培槽的槽深50-100cm，用瓷砖粘贴水培槽内壁，在水培槽的上部留进水口，在水培槽的下部留排水口;
(b)放入含六价铬的废水：关闭水培槽的排水口，将六价铬浓度为0.1-50mg/L、PH值6-8、EC值0.06-9.1ms/cm的含铬废水从进水口放入水培槽中，含铬废水在水培槽中的深度控制在20-60cm;
(c)准备漂浮盘：选用塑料漂浮盘，每块漂浮盘的大小尺寸为长50-80cm，宽40-60cm，在漂浮盘上留栽培孔，栽培孔的孔径为5-10cm，每块漂浮盘上留栽培孔 5-48 个，控制栽培密度在25-100株/m2;
(d)水培旱伞草：将株高为30~70cm的旱伞草种植在漂浮盘的栽培孔中，将栽种有旱伞草的漂浮盘放置到盛装有含六价铬废水的水培槽中，旱伞草的根部在下方浸泡在六价铬废水中，漂浮盘漂在六价铬废水的液面上，在自然的温光条件下进行水培，培植时间为2-6周;
(e)水培期间的管理：旱伞草在水培期间观察水培槽中六价铬废水的液面变化，控制液面下降的范围不超过5cm，液面下降时向水培槽中添加自来水，使水培槽中六价铬废水的液面高度保持不变;
(f)排放处理后的废水：旱伞草在盛装有六价铬废水的水培槽中培植2-6周以后，对水培槽中的废水进行取样，检测经过培植旱伞草以后废水中六价铬的浓度，当六价铬浓度低于0.1mg/L时，打开排水口，将水培槽中的废水从排水口排出，水培槽中的水排完以后关闭排水口，然后从进水口重新放入需要处理的六价铬废水;
(g)去除根须：旱伞草在盛装有六价铬废水的水培槽中培养结束以后，旱伞草的根须长度达到15-30cm，将漂浮盘从水培槽中取出来，剪去旱伞草根部的根须，剔除黄叶;
(h)旱伞草恢复培养：将剪去根须的旱伞草连同漂浮盘一起转移到旱伞草适于生长的营养液池中进行恢复培养15-20天，恢复培养完成以后，旱伞草可重新使用。
3.如权利要求2所述的水培旱伞草修复含六价铬废水的方法，其特征在于：在步骤(h)中恢复培养的营养液组分为：硝酸钾1.05g/L、硝酸铵0.16g/L、 磷酸铵0.152g/L、 硫酸铵0.16g/L、 硫酸亚铁0.01g/L， 营养液的EC值为1.5-1.8 ms/cm，PH值为6-8。
说明书
水培旱伞草修复含六价铬废水的方法
技术领域
本发明属于污染环境的植物修复技术领域，涉及一种水培旱伞草修复治理含六价铬废水的方法。
背景技术
铬的化合物主要以六价铬(CrO42-,Cr2O72-)和三价铬(Cr3+;(Cr(OH)3)的形式存在,其中六价铬的毒性比三价铬大，是三价铬的100倍。六价铬是冶金工业、金属加工、电镀、制革、印染、纺织品加工等工业生产中重要的原料，利用六价铬的化合物进行工业生产后产生含铬废水，含铬废水排放到自然界中会造成水体和土壤环境的污染，进入农作物后会通过食物链在人体内积蓄对人体构成危害,严重时引起致畸、致癌和致突变等。
对铬污染环境中的水体和土壤进行修复和治理，有效去除水体和土壤环境中的六价铬化合物，是上述工业生产中需要解决的最为迫切的环境问题，目前含铬废水的处理方法有：
化学还原沉淀法：在酸性条件下投放还原剂，把六价铬还原成三价铬，然后再加碱调节PH值，使三价铬生成氢氧化物沉淀而从废水中分离后去除，这种方法适用于六价铬初始浓度较高的废水的处理。对六价铬浓度较低的重金属废水的去除效率较低，处理过程中还原剂及其它化学试剂的用量较大，处理成本高，产生的废渣数量大，不易处理，成为二次污染源，处理后的水仅能达到车间排放标准0.5mg/L，不能达到农田灌溉标准0.1mg/L。
物理化学方法处理：包括电解、离子交换、溶剂萃取和吸附等方法。电解法去除率高，但电能和阳极板的消耗较大;离子交换和溶剂萃取重金属铬其树脂、溶剂及膜的消耗较大，处理成本较高;吸附法去除率低，达不到排放标准，废液、废渣仍然会造成二次污染。
植物修复技术：是借助对六价铬有耐受性的超积累植物及其根际微生物的絮凝、吸收、积累、富集作用，去除废水中的六价铬，从而降低和清除土壤和水体环境中六价铬重金属污染物质的方法，是一种新的原位治理技术，具有成本低、效果好、易于操作的优点。培育、筛选和寻找出对六价铬有耐受性的超积累植物，是利用植物修复六价铬污染物的核心和关键。目前有关铬超积累植物的报导还很稀少。
旱伞草(Cyperus alternifolius)别名：水竹、伞草、水棕竹、风车草， 科属：莎草科，莎草属。性喜温暖湿润，通风良好，光照充足的环境，耐半阴，耐寒，对土壤要求不严，以肥沃稍粘的土质为宜。可以水养也可以盆栽。用途广泛，可用做竹编器具，生产竹油、竹炭和建筑涂料，有许多药用价值。目前旱伞草在污染治理中主要用在潜流型人工湿地中去除污水中的N、P、COD和BOD。
利用水培旱伞草来修复含六价铬废水的技术和方法尚未见公开报到。
发明内容
本发明针对现有技术中用化学和物理方法处理含六价铬的废水，处理成本高，产生的废渣不易处理，容易造成二次污染的问题及采用植物修复来治理含六价铬废水缺乏适合的治污植物、技术落后的问题，提供一种水培旱伞草修复含六价铬废水的方法，该方法的技术方案是：
1、水培旱伞草修复含六价铬废水的方法，其特征在于：在含六价铬浓度为0.1-50mg/L、PH值6-8 、EC值为0.06-9.1ms/cm的废水中，用水培法栽培水生莎草科植物旱伞草，用旱伞草的根须和茎叶富集吸收废水中的六价铬污染物。
2、水培旱伞草修复含六价铬废水的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(a)准备水培槽：砌筑水培槽，水培槽的槽深50-100cm，用瓷砖粘贴水培槽内壁，在水培槽的上部留进水口，在水培槽的下部留排水口;
(b)放入含六价铬的废水：关闭水培槽的排水口，将六价铬浓度为0.1-50mg/L，PH值6-8，EC值为0.06-9.1ms/cm的含铬废水从进水口放入水培槽中，含铬废水在水培槽中的深度控制在20-60cm;
(c)准备漂浮盘：选用塑料漂浮盘，每块漂浮盘的大小尺寸为长50-80cm，宽40-60cm，在漂浮盘上留栽培孔，栽培孔的孔径为5-10cm，每块漂浮盘上留栽培孔 5-48 个，控制栽培密度在25-100株/m2;
(d)水培旱伞草：将株高为30~70cm的旱伞草种植在漂浮盘的栽培孔中，将栽种有旱伞草的漂浮盘放置到盛装有含六价铬废水的水培槽中，旱伞草的根部在下方浸泡在六价铬废水中，漂浮盘漂在六价铬废水的液面上，在自然的温光条件下进行水培，培植时间为2-6周;
(e)水培期间的管理：旱伞草在水培期间观察水培槽中六价铬废水的液面变化，控制液面下降的范围不超过5cm，液面下降时向水培槽中添加自来水，使水培槽中六价铬废水的液面高度保持不变;
(f)排放处理后的废水：旱伞草在盛装有六价铬废水的水培槽中培植2-6周以后，对水培槽中的废水进行取样，检测经过培植旱伞草以后废水中六价铬的浓度，当六价铬浓度低于0.1mg/L时，打开排水口，将水培槽中的废水从排水口排出，然后从进水口重新放入需要处理的六价铬废水;
(g)去除根须：旱伞草在盛装有六价铬废水的水培槽中培养结束以后，旱伞草的根须长度达到15-30cm，将漂浮盘从水培槽中取出来，剪去旱伞草根部的根须，剔除黄叶;
(h)旱伞草恢复培养：将剪去根须的旱伞草连同漂浮盘一起转移到旱伞草适于生长的营养液池中进行恢复培养15-20天，恢复培养完成以后，旱伞草可重新使用;
所述旱伞草适于生长的营养液的组份及浓度为：硝酸钾1.05g/L、硝酸铵0.16g/L、 磷酸铵0.152g/L、 硫酸铵0.16g/L、 硫酸亚铁0.01g/L， 营养液的EC值为1.78 ms/cm，PH值为6.3。
采用本技术方案在含有六价铬浓度为0.1-50mg/L的废水中，培植水生莎草科植物旱伞草，培植2-6周以后，检测废水中六价铬浓度，当废水中的六价铬浓度低于国家排放标准时，将修复后的废水排放到自然环境中，修复过程无二次污染，旱伞草在六价铬废水中培植2-6周后，将旱伞草取出来去除根须和老残叶茎，然后对去除根须的旱伞草进行恢复培养，恢复培养结束后，将经过恢复培养的旱伞草继续投放到新的六价铬废水中培植，旱伞草循环使用，能不断修复处理含六价铬废水。
去除的根须及老残叶茎含有高浓度的铬，可以收集后集中统一处理回收铬。
本发明利用水培旱伞草修复含六价铬的废水，具有以下优点：
一是修复治理效果好：本发明能通过不断地培植并去除旱伞草的根须来修复含有六价铬的废水，培养时间越长时修复效果越好，当培养一定的时间后，能够将废水中的六价铬的浓度修复达到国家规定的农田灌溉排放标准0.1mg/L以下。旱伞草对六价铬具有较好的耐受性，在浓度高达50mg/L的含六价铬废水中也能很好生长，生物量不减少;较好的富集效果，旱伞草的根部能够大量地富集六价铬，其根部六价铬的富集量最高能达到2250mg/kg，是六价铬的超积累植物。
二是绿色环保，不引起二次污染。六价铬是水溶性的污染物，容易随着水体的流动而转移和扩散到自然环境中，利用水培旱伞草来富集和修复含六价铬废水，从源头上控制住污染物，避免了六价铬随着水流进入自然环境而危害人类健康，符合 “源头控制”的绿色环保理念。而通常的化学和物理方法处理含铬的废水，投资大，成本高，废碴不易处理，容易造成二次污染。处理后的废水仍然难于达到国家农田灌溉排放标准0.1mg/L，排放后对农作物和人类仍然具有较大的危险性。
三是操作简单、费用低廉 用于修复的旱伞草植株通过修剪去除根须和老残茎叶以后能够继续在铬污染的水环境中生长，继续富集和转运六价铬，旱伞草的植株可以循环使用，处理成本大大降低。
本方法具有处理效果好、操作简单、费用低廉、不引起二次污染等优点，适用范围广泛，能用于实验室、工厂、自然环境中含六价铬污水的修复处理。
