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        組合填料對富營養(yǎng)化河水的凈化效果研究

        2015-11-05 09:45:58郟菁菁武濤
        科技創(chuàng)新導報 2015年25期
        關(guān)鍵詞:富營養(yǎng)化

        郟菁菁 武濤

        摘 要:該研究選取了多孔玻璃陶瓷環(huán)、機制顆?;钚蕴?、和火山石3種填料及其組合填料,分別從CODMn、NH4+-N、TP等方面對各種填料處理富營養(yǎng)化河水進行了比較分析研究。結(jié)果表明:處理系統(tǒng)穩(wěn)定運行狀態(tài)下,多孔玻璃陶瓷環(huán)對富營養(yǎng)河水處理后,CODMn、NH4+-N、TP去除率分別為70.91%、59.38%和46.51%;機制顆?;钚蕴繉Ω粻I養(yǎng)河水處理后,CODMn、NH4+-N、TP去除率分別為74.55%、70.00%、69.77%;火山石對富營養(yǎng)河水處理后,CODMn、NH4+-N、TP去除率分別為41.82%、78.75%、58.14%;組合填料對富營養(yǎng)河水處理后,CODMn、NH4+-N、TP去除率分別為81.82%、82.50%、76.74%。分析可知,采用上述復合填料能有效去除富營養(yǎng)化水體中CODMn、NH4+-N、TP等特征污染物;且該模式運行簡單、操作方便,能耗低,是一種富營養(yǎng)化河水較好的凈化方式。

        關(guān)鍵詞:富營養(yǎng)化 組合填料 凈化河水

        中圖分類號:X703 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2015)09(a)-0095-02

        近年來,隨著我國人口的增長和經(jīng)濟的迅速發(fā)展,排入江河、湖泊的廢水量不斷增加[1],引起地表水環(huán)境的嚴重污染,富營養(yǎng)化水域日益增多。水體富營養(yǎng)化不僅使水質(zhì)產(chǎn)生嚴重惡化,而且影響周邊水環(huán)境和人文景觀,甚至通過給水系統(tǒng)危害到公眾的健康[2-3]。因此,對富營養(yǎng)化水體的治理是現(xiàn)在人們面臨的一項重大課題。水體富營養(yǎng)化是我國面臨的一大棘手的環(huán)境問題,目前我國80%以上河流湖泊都存在不同程度的富營養(yǎng)化現(xiàn)象,并且有范圍擴大、程度加深的趨勢。國內(nèi)外對控制湖泊水體富營養(yǎng)化問題進行了很多研究[4-5], 但很難找到經(jīng)濟有效的辦法。近年來,生物填料不僅在污水處理方面有了較大的進步,在微污染水源水處理領域也有了一定的應用[6-8]。本研究選取粒徑不同的幾種填料,對富營養(yǎng)化河水開展實驗,研究不同粒徑的生物填料對富營養(yǎng)化河水水質(zhì)凈化的效果。

        1 實驗材料和方法

        1.1 實驗材料

        1.1.1 實驗原水

        實驗原水取自某受污染河水下游,水質(zhì)分析情況如表1所示。

        1.1.2 填料及反應裝置

        實驗裝置及實驗過程示意圖如圖1所示。

        本實驗選取了3種填料及其組合填料進行實驗,分別是:多孔玻璃陶瓷環(huán)、機制顆?;钚蕴?、火山石及組合填料。實驗裝置采用了4個圓柱形玻璃罐作為填料容器,玻璃罐均采用內(nèi)徑28 cm的玻璃廣口瓶,高度均為50 cm。實驗裝置中填放填料,填料高度為30 cm。復合填料實驗裝置中,自上而下依次為多孔玻璃陶瓷環(huán)(10 cm)、機制顆?;钚蕴浚?0 cm)、火山石(10 cm)。各種填料粒徑如下:多孔玻璃陶瓷環(huán)為環(huán)形中空結(jié)構(gòu),外徑1.5 cm,長1.5 cm,壁厚1.6 mm;火山石直徑2~4 cm;機制顆?;钚蕴繛閳A柱體結(jié)構(gòu),高度為3 cm,直徑5mm。

        實驗裝置主要參數(shù)為:1#玻璃陶瓷:進水量Q1=2.75 L/min,填料過濾斷面積0.049m2,單位面積水力負荷為:0.056 m3/m2·min;2#木炭:進水量Q1=4 L/min,填料過濾斷面:0.0615 m2,單位面積水力負荷為:0.065 m3/m2·min;容器體積為24 L,單次進水時間15 min;3#火山石:進水量Q1=4 L/min,填料過濾斷面:0.0615 m2,單位面積水力負荷為:0.065 m3/m2·min;4#復合填料:進水量Q1=2.75 L/min,填料過濾斷面:0.049 m2,單位面積水力負荷為:0.056 m3/m2·min;容器體積17.1 L,單次進水時間為15 min。

        1.2 實驗方法

        本實驗采用接種底泥、連續(xù)進水、悶曝方式啟動,初期進行底泥馴化,系統(tǒng)調(diào)試直至穩(wěn)定運行。穩(wěn)定正常運行狀態(tài)下,每天連續(xù)運行8 h,水力停留時間約為2 h。經(jīng)連續(xù)運行20 d后,取出水水樣進行水質(zhì)分析。水樣取反應裝置底部出水自靜置后的上清液進行監(jiān)測分析。分析項目為:CODMn、NH4+-N、TP。

        1.3 分析方法

        化學需氧量CODMn、NH4+-N、TP均采用標準分析法。[9]

        2 結(jié)果與討論

        2.1 對CODMn的去除效果

        從圖2可看出,3種填料及其組合填料對CODMn均有較好的去除效果,其中多空玻璃陶瓷環(huán)和機制顆粒活性炭對CODMn去除率均可超過70%,組合填料去除率更可達81.82%。

        分析可知,所選填料主要起生物膜載體的作用,具有生物附著力強、比表面積大、孔隙率高等優(yōu)點;而組合式填料通過不同粒徑材料的組合搭配,同時可起到過濾攔截懸浮物的作用,從而對CODMn有更好地去除效果。

        2.2 對NH4+-N的去除效果

        從圖3可看出,3種填料及其組合填料對NH4+-N均有較好的去除效果,其中多空玻璃陶瓷環(huán)和機制顆?;钚蕴繉H4+-N去除率均可達60%,組合填料去除率更可達82.50%。

        分析可知,富營養(yǎng)化河水中的氮以多種形式存在,主要由有機氮、銨態(tài)氮、硝酸態(tài)和亞硝酸態(tài)氮等。組合填料處理過程中,填料和微生物的吸收,硝態(tài)氮在隨滲水向下遷移時,可通過反硝化作用最終而變?yōu)榈獨?。反硝化作用、揮發(fā)和填料吸收是系統(tǒng)除氮的主要途徑。系統(tǒng)對有機物和氨氮的去除可以不斷地進行下去,填料含水層相當于一個由好氧、缺氧、厭氧組合的生物反應器。

        2.3 對TP的去除效果

        從圖4可看出,機制顆?;钚蕴亢徒M合填料對TP的去除率較多空玻璃陶瓷環(huán)和火山石更明顯,去除率可達70%。

        一方面,這是因為機制顆?;钚蕴靠紫堵蚀螅旧磉€有一定的吸附性;另一方面,從生物除磷的機理出發(fā),積磷菌在厭氧狀態(tài)下釋放磷,在好氧狀態(tài)下過量地攝取磷,通過厭氧和好氧狀態(tài)的交替運行而得以去除。本實驗處置系統(tǒng)含水層一方面存在過濾攔截的作用;另一方面,不同粒徑的錯落搭配,相當于一個由好氧、缺氧、厭氧組合的生物反應器。從而為TP的去除提供了較好的反應環(huán)境。

        3 結(jié)語

        通過選取的三種填料及其組合填料搭配的方式,對富營養(yǎng)化河水進行反應,對出水水質(zhì)進行化驗分析,可知,組合填料對富營養(yǎng)河水處理后,CODMn、NH4+-N、TP去除率分別為81.82%、82.50%、76.74%。不同粒徑的填料錯落搭配,一方面可起到較好的過濾攔截懸浮物的作用;另一方面,填料含水層也相當于一個由好氧、缺氧、厭氧組合的生物反應器,為生物脫氮、生物除磷提供了較好的反應平臺。因此,采用生物填料對富營養(yǎng)化河水進行處理,通過不同粒徑的合理搭配,可對河水水質(zhì)起到較好的凈化效果。

        參考文獻

        [1] 司友斌,包軍杰,曹德菊,等.香根草對富營養(yǎng)化水體凈化效果研究[J].應用生態(tài)學報,2003,14(2):277-279.

        [2] 唐靜杰,周青.生態(tài)浮床在富營養(yǎng)化水體修復中的應用[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展,2009(2):24-27.

        [3] 夏章菊,高殿森,謝有奎.富營養(yǎng)化水體修復技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J].后勤工程學院學報,2006(3):69-72.

        [4] 黃田,周振興,張勁,等.富營養(yǎng)化水體的水芹菜浮床栽培試驗[J].污染防治技術(shù),2007,20(3):17-19.

        [5] 李佐榮.微生物在湖泊富營養(yǎng)化治理中的應用[J].安徽農(nóng)學通報,2007,13(9):63.

        [6] 許建華,萬英,湯麗華,等.微污染原水的生物接觸氧化預處理技術(shù)研究[J].同濟大學,1995,23(4):376-381.

        [7] 季民,劉衛(wèi)華,周普,等.微污染水生物陶粒濾池預處理研究[J].工業(yè)用水與廢水,2003,34(3):22-25.

        [8] 何君.水處理生物填料發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].北方環(huán)境,2013,29(5):88-91.

        [9] 國家環(huán)境保護總局.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].4版.北京:中國環(huán)境科學出版社,2002.

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