生物質(zhì)焦對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化園林水體的去污性能研究

宋曉汪,宋彩梅

(深圳市廣萬(wàn)達(dá)環(huán)?？萍加邢薰?，廣東 深圳 518100)

1 引言

生物質(zhì)焦因其強(qiáng)大的吸附性、抗氧化性和高度穩(wěn)定性等特征，被廣泛應(yīng)用于水體凈化。生物質(zhì)焦作為無(wú)污染、低能耗的水質(zhì)凈化載體，在日后的污染治理和生態(tài)修復(fù)中發(fā)揮著重要作用[1]。生物質(zhì)焦對(duì)污水中有機(jī)物的去除機(jī)理主要包括有外擴(kuò)散、內(nèi)擴(kuò)散、吸附、水解、內(nèi)反應(yīng)、生物降解、外反擴(kuò)散[2]。生物質(zhì)焦的主要優(yōu)勢(shì)在于生物質(zhì)焦吸附提高了炭粒周圍有機(jī)物濃度，有利于生物降解[3]。基于此，為探討生物質(zhì)焦對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體中有機(jī)污染物的去除效果，本試驗(yàn)研究了2種不同用量的生物質(zhì)焦(1 L水中分別投放10 g和20 g的生物質(zhì)焦)對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化園林水體中N、P等營(yíng)養(yǎng)元素的去除效果，旨在為實(shí)際工程應(yīng)用中生物質(zhì)焦的適合用量提供參考。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

生物質(zhì)焦購(gòu)自清遠(yuǎn)和記低碳農(nóng)業(yè)科技有限公司。

2.2 試驗(yàn)用水

試驗(yàn)用水為人工配制富營(yíng)養(yǎng)化園林水體，水質(zhì)初始指標(biāo)值見表1。

表1 試驗(yàn)用水初始值

2.3 試驗(yàn)方案

在高為20 cm，直徑為10 cm的玻璃瓶中裝入1 L試驗(yàn)用水，試驗(yàn)共設(shè)有3組處理，每個(gè)處理3個(gè)平行，第1組為CK對(duì)照，第2組為10 g生物質(zhì)焦，第3組為20 g生物質(zhì)焦。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，周期為15 d，每隔3 d監(jiān)測(cè)一次指標(biāo)。試驗(yàn)期間因水分蒸發(fā)、蒸騰或取樣導(dǎo)致水量減少，所以每天通過(guò)補(bǔ)充去離子水來(lái)保持水量不變。

3 結(jié)果與分析

3.1 TN、NH4+-N、NO2--N的去除效果

由圖1、圖2和圖3可知，在污水中投放生物質(zhì)焦對(duì)水中TN、NH4+-N、NO2--N均有明顯去除效果，并表現(xiàn)出較為明顯的變化趨勢(shì)，在TN和NH4+-N的去除中，10 g處理和20 g處理的變化趨勢(shì)一致，但20 g處理的去除效果要比10 g處理的更為明顯，TN去除率分別可達(dá)49.6%、42.3%，NH4+-N去除率分別可達(dá)49.7%、42.8%，可以看出20 g處理的TN去除率與NH4+-N去除率相似，而對(duì)于水中NO2--N的去除效果差異不明顯，其去除率分別為60.6%(10 g)、63.6(20 g)。經(jīng)過(guò)15d的測(cè)定結(jié)果表明，在污水中投放20 g生物質(zhì)焦的凈化效果較佳，其最終水中TN、NH4+-N及NO2--N所殘留的含量分別為1.904 mg/L、0.71 mg/L和0.012 mg/L。

圖1 不同處理對(duì)TN的去除效果

3.2 TP的去除效果

由圖4可知，隨著時(shí)間的推移，2組生物質(zhì)焦處理對(duì)水中TP均有去除效果，且表現(xiàn)為前期下降趨勢(shì)較快，后期較為平緩，可能是生物質(zhì)焦在吸附一定量之后，會(huì)逐漸處于飽和狀態(tài)，由此造成去除污染物的能力下降。在試驗(yàn)水中10 g處理的TP含量由3.86mg/L降

圖2 不同處理對(duì)NH4+-N的去除效果

圖3 不同處理對(duì)NO2--N的去除效果

低至3.11 mg/L，20 g處理的TP含量降低至2.70 mg/L，10 g生物質(zhì)焦、20 g生物質(zhì)焦對(duì)TP的去除率分別為17.7%、28.6%。經(jīng)過(guò)15d的測(cè)定結(jié)果表明：在污水中投放20 g生物質(zhì)焦的凈化效果較佳，其最終TP在水中所殘留的含量為2.70 mg/L。

圖4 不同處理對(duì)TP的去除效果

3.3 COD的去除效果

由圖5可知，在試驗(yàn)期內(nèi)，2組生物質(zhì)焦處理均能有效去除水中COD，隨著時(shí)間的增加下降趨勢(shì)明顯，而CK對(duì)照中COD含量表現(xiàn)出或降或升的現(xiàn)象，下降趨勢(shì)不明顯，在試驗(yàn)水中10 g處理的COD含量由137.40 mg/L降低至83.91 mg/L，20 g處理的TP含量降低至71.48 mg/L，10 g生物質(zhì)焦、20 g生物質(zhì)焦對(duì)COD的去除率分別為38.9%、47%。經(jīng)過(guò)15d的測(cè)定結(jié)果表明：在污水中投放20 g生物質(zhì)焦的凈化效果較佳，其最終COD在水中所殘留的含量為83.91 mg/L。

3.4 對(duì)其他水質(zhì)指標(biāo)的影響

由圖6可知，隨著試驗(yàn)時(shí)間的推移，三組處理水中的DO含量均呈現(xiàn)上升的現(xiàn)象，其中CK對(duì)照上升的趨勢(shì)較為快速，10 g生物質(zhì)焦次之。水中DO含量的增加，有利于水中微生物對(duì)污染物的消解作用。

圖5 不同處理對(duì)COD的去除效果

由圖7可知，三組處理在試驗(yàn)中均呈現(xiàn)出隨時(shí)間而增高的趨勢(shì)，特別在后期pH值上升較快，在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，三組處理的pH值差異性不大，在8.37～8.40之間。由圖5～8可知，不同用量的生物質(zhì)焦對(duì)于去除水中的色素均有明顯的效果，在試驗(yàn)前期下降較快，而后期下降趨勢(shì)較為平穩(wěn)，其中，投放10 g和20 g的色度值變化趨勢(shì)一致，但之間的去除效果差異不明顯，而CK對(duì)照在試驗(yàn)過(guò)程中色度值一直保持較微妙的變化。

圖6 不同處理對(duì)DO的影響

圖7 不同處理對(duì)pH值的影響

圖8 不同處理對(duì)色度值的去除效果

4 結(jié)論

從本研究中可以得出，在富營(yíng)養(yǎng)化園林水體中投放生物質(zhì)焦有效去除水體中的營(yíng)養(yǎng)元素，其中，在每升污水中投放20 g生物質(zhì)焦比投放10 g去除水中污染物的效果更為明顯，對(duì)污水中TN、TP、COD、NH4+-N、NO2--N、色素的去除率分別可達(dá)49.6%、28.6%、47%、49.7%、63.6%、63.8%，而對(duì)去除水中色素的效果較好。