強化生態(tài)浮床對珠江水中氮污染物去除研究*

孫連鵬，馮 晨，劉 陽，金 輝

(1.中山大學環(huán)境科學與工程學院，廣東 廣州 510275;2.廣東省惠州市環(huán)境科學研究所，廣東 惠州 516001)

隨著近年來河流污染的加劇，人們逐漸認識到單純的截污治理等方法難以徹底的解決目前所面臨的河流污染問題，尤其是已經(jīng)受到嚴重污染、生態(tài)環(huán)境受到嚴重損害的河流，必須采用生態(tài)的、生物的等其他方法對河流進行直接的治理(修復)。生態(tài)浮床技術(shù)是運用無土栽培技術(shù)的原理，把高等水生(陸生)植物以浮床作為載體種植到受污染水體中，通過植物、微生物等之間的相互作用，協(xié)同去除水中的污染物[1]。近年來該項技術(shù)已經(jīng)得到一定的應用，并且在封閉性水體，如水庫、湖泊等的治理中取得了較好的效果，并得到了許多研究者的認可[2～5]，但該技術(shù)在流動水體，如河流等的應用中仍存在一定的問題。河流的流動特性使得浮床對水體的有效處理時間相對較短，同時由于經(jīng)濟等方面的因素，不能無限制的擴大浮床在河流中的覆蓋長度(面積)，因此，污染物質(zhì)的去除效率相對較低。為改善單一浮床去除效率低這一問題，需采用其他技術(shù)手段進行強化和輔助以提高系統(tǒng)在相對較短的時間內(nèi)對污染物的去除率。劉陽等人的研究發(fā)現(xiàn)在浮床去除氮污染物的過程中，反硝化反應是主要的限制因素，有效的去除水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽氮，將會大幅度提高氮污染物的去除[6]。因此，本研究采用固定化反硝化菌對美人蕉浮床進行強化，以提高浮床系統(tǒng)對河流中氮污染物的去除效率。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 浮床美人蕉 于中山大學東校區(qū)園林中心挑選一定量的紅花美人蕉幼苗，高度約為10～20 cm。將洗凈根的美人蕉固定在塑料泡沫板上，進行水栽培養(yǎng)。

1.1.3 模型 實驗所采用的模型水槽為自制PVC材料，尺寸為1.2 m×1.2 m×0.8 m。

1.2 方法

1.2.2 固定化反硝化菌制備 將取自廣州市獵德污水廠二沉池內(nèi)的新鮮活性污泥，在厭氧培養(yǎng)箱中培養(yǎng)馴化為反硝化污泥后，采用海藻酸鈉—氯化鈣包埋法[8], 并添加活性炭作為添加劑來增加小球的機械強度和傳質(zhì)性能制成固定化小球。

2 結(jié)果與討論

2.1 最佳固定化條件的確定

表1 固定化反硝化菌小球制作的因素水平表

通過分析正交試驗，最終確定最佳包埋條件為：活性炭濃度10%，海藻酸鈉濃度3%，包菌量2∶1，氯化鈣濃度2%。并按此條件進行固定化強化浮床實驗的研究。

2.2 固定化反硝化菌強化生態(tài)浮床的脫氮效果

表2 各系統(tǒng)的脫氮效果

圖1 去除效果

圖2 去除效果

圖3 去除效果

圖4 TN去除效果

2.2.3 總氮的去除效果及轉(zhuǎn)化規(guī)律 5 d內(nèi)各系統(tǒng)對TN的去除效果見圖4所示。由圖4可以看出，固定化反硝化菌強化的浮床系統(tǒng)對TN的去除效率非常穩(wěn)定，尤其在后期去除效率的增加比單獨浮床系統(tǒng)和空白系統(tǒng)更為顯著。單獨浮床系統(tǒng)對TN的去除曲線在84 h時已經(jīng)趨于平緩，而投加固定化反硝化菌小球的浮床系統(tǒng)對TN的去除曲線在84 h時仍有較大幅度的降低。這主要是由于固定化反硝化小球的加入消除了反硝化反應的限制，使得總氮能夠被持續(xù)的去除。經(jīng)過5 d的處理，固定化強化浮床系統(tǒng)的TN去除率為50.9%，浮床系統(tǒng)為33.7%，而空白實驗為23.8%，固定化強化浮床系統(tǒng)的TN去除率比單獨浮床系統(tǒng)提高了17.25%。這與其它研究者[4,14～16]所獲得的總氮去除效果略有不同，這主要是由于不同的反應條件、參數(shù)等造成的。對于浮床系統(tǒng)來說，TN的去除率與水樣的氮素組成，采用的浮床植物，系統(tǒng)的處理時間等都有直接的關(guān)系。圖4的結(jié)果表明在相同的條件下，固定化反硝化小球的加入會明顯提高浮床系統(tǒng)對總氮的去除效果。

3 結(jié)論

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