微曝氣強(qiáng)化生態(tài)浮床對(duì)含銅廢水中COD去除效果研究

陳智 付永勝 聶玉華

【摘要】構(gòu)建一種新型的“微曝氣+強(qiáng)化生態(tài)浮床”實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過對(duì)含銅廢水處理的靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，對(duì)比分析3種生態(tài)浮床對(duì)含銅廢水中CODCr及Cu2+的去除效果。結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)條件下，3種生態(tài)浮床對(duì)含銅污水中CODCr及Cu2+的去除能力均依次為微曝氣強(qiáng)化生態(tài)浮床>組合強(qiáng)化生態(tài)浮床>傳統(tǒng)生態(tài)浮床;初期微曝氣強(qiáng)化生態(tài)浮床系統(tǒng)對(duì)含Cu2+污水中CODCr的去除速度極為緩慢，污水中Cu2+去除率達(dá)到70%以上后，微曝氣生態(tài)浮床對(duì)CODCr的去除才逐漸加快。

【關(guān)鍵詞】微曝氣強(qiáng)化生態(tài)浮床;含銅污水;化學(xué)需氧量

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

10.218

生態(tài)浮床技術(shù)是一種新型的原位生態(tài)修復(fù)技術(shù)[1]，主要利用植物的吸收、富集、吸附和分解代謝作用達(dá)到凈化水質(zhì)的目的[2]，具有良好的實(shí)際工程應(yīng)用前景。 目前，國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究主要集中在各種模式生態(tài)浮床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及其對(duì)單項(xiàng)污染指標(biāo)的去除效果及機(jī)理研究方面[3]，而對(duì)含重金屬污染物廢水中CODCr去除的研究相對(duì)較少。本文構(gòu)建一種新型的“微曝氣+強(qiáng)化生態(tài)浮床”實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，研究其對(duì)含銅廢水中CODCr的去除效果，更加全面了解微曝氣強(qiáng)化生態(tài)浮床及其水質(zhì)凈化過程，為該裝置應(yīng)用于實(shí)際工程提供理論基礎(chǔ)。

1、實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

本文實(shí)驗(yàn)采用水槽進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，水槽材質(zhì)為塑料，水槽長(zhǎng)寬高尺寸為100cm×80cm×70cm，實(shí)驗(yàn)有效水深為50cm，儲(chǔ)水量約為0.4m3。

選取四川省地區(qū)常見的挺水植物黃花鳶尾作為生態(tài)浮床的植物部分。

采用白色聚苯乙烯泡沫板作為載體，設(shè)計(jì)尺寸為80cm×60cm×3cm并以間距15cm×15cm，分為4行×5列，打20個(gè)直徑3cm的種植孔，每個(gè)種植孔內(nèi)栽苗一株，并用海綿固定苗株。

試驗(yàn)填料采用組合填料。圓環(huán)材質(zhì)為聚乙烯，單元直徑80mm，纖維為滌綸絲，每根填料上由5個(gè)環(huán)片，填料懸掛長(zhǎng)度為50cm。

試驗(yàn)用水為西南交通大學(xué)犀浦校區(qū)湖水和生活污水按1：1的比例混合的混合水體，并且在混合水體中加入適量的CuSO4·5H2O溶液。設(shè)置一組不含銅廢水作為對(duì)照。

微曝氣強(qiáng)化生態(tài)浮床的曝氣量選擇為5L/min，采用空壓機(jī)通過微曝氣管道24h不間斷曝氣。

1.2 分析方法

實(shí)驗(yàn)運(yùn)行周期內(nèi)每3d進(jìn)行一次采樣，采用重鉻酸鉀法測(cè)定CODCr濃度;采用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定Cu2+的含量。

2、結(jié)果與討論

2.1 不同生態(tài)浮床對(duì)廢水中CODCr及Cu2+的去除效果

本實(shí)驗(yàn)階段共連續(xù)不間斷運(yùn)行30d，各組實(shí)驗(yàn)裝置所處外環(huán)境條件一致。3組實(shí)驗(yàn)含銅廢水中Cu2+的去除率變化如圖1所示，CODCr的去除率變化如圖2所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，微曝氣強(qiáng)化生態(tài)浮床對(duì)含銅廢水中CODCr和重金屬Cu2+的去除效果最佳，最終Cu2+去除率達(dá)到87.21%，CODCr去除率達(dá)到70.01%，其對(duì)污水中CODCr和重金屬Cu2+的去除效率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)生態(tài)浮床和強(qiáng)化生態(tài)浮床。微曝氣強(qiáng)化生態(tài)浮床對(duì)重金屬Cu2+的去除效果比強(qiáng)化生態(tài)浮床高出約20%，比傳統(tǒng)生態(tài)浮床更是高出約31%;對(duì)CODCr的去除效果比強(qiáng)化生態(tài)浮床高出約11%，比傳統(tǒng)生態(tài)浮床更是高出約41%。由此可見，在相同實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)污水中CODCr和重金屬Cu2+去除效果強(qiáng)弱保持一致，依次為：微曝氣強(qiáng)化生態(tài)浮床>強(qiáng)化生態(tài)浮床>傳統(tǒng)生態(tài)浮床。

2.2 Cu2+對(duì)微曝氣強(qiáng)化生態(tài)浮床去除水中CODCr的影響

實(shí)驗(yàn)運(yùn)行期間，微曝氣強(qiáng)化生態(tài)浮床對(duì)含銅廢水中CODCr的去除效果產(chǎn)生一定影響，CODCr和重金屬Cu2+去除率變化如圖3所示。

實(shí)驗(yàn)初期（0-9d），整個(gè)微曝氣生態(tài)浮床系統(tǒng)對(duì)含銅廢水中重金屬Cu2+的去除量較多，同一時(shí)期，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)含銅廢水中CODCr的去除極為緩慢，在試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行9d后，污水中銅去除率達(dá)到69.65%，此時(shí)CODCr的去除率僅為8.26%。對(duì)照組CODCr的去除率僅為29.03%。由此可知，實(shí)驗(yàn)初期，重金屬Cu2+的存在抑制了微曝氣生態(tài)浮床系統(tǒng)對(duì)CODCr的去除效果。

實(shí)驗(yàn)中期（9-24d），實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處理經(jīng)過適應(yīng)后，對(duì)污水中CODCr的去除依然有著較快和較為明顯的效果。

在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處理經(jīng)過3～5天的處理和適應(yīng)后，微曝氣生態(tài)浮床實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)污水中CODCr的去除依然有著較快和較為明顯的效果。

結(jié)論：

（1）3種生態(tài)浮床對(duì)含銅污水中CODCr及Cu2+的去除能力均依次為微曝氣強(qiáng)化生態(tài)浮床>組合強(qiáng)化生態(tài)浮床>傳統(tǒng)生態(tài)浮床;

（2）實(shí)驗(yàn)初期（0-9d），微曝氣強(qiáng)化生態(tài)浮床系統(tǒng)對(duì)含Cu2+污水中CODCr的去除速度極為緩慢，重金屬Cu2+的存在抑制了微曝氣生態(tài)浮床系統(tǒng)對(duì)CODCr的去除效果;

（3）微曝氣生態(tài)浮床實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)污水中CODCr的去除依然有著較快和較為明顯的效果，污水中Cu2+去除率達(dá)到70%以上后，微曝氣生態(tài)浮床對(duì)CODCr的去除才逐漸加快。

參考文獻(xiàn)：

[1]李梅，孫元奎，張見魁.生態(tài)浮床技術(shù)應(yīng)用研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2010，36（1）35-36.

[2]張文賢，韓勇和，盧文顯，等.植物生態(tài)浮床的制備及其對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體的凈化結(jié)果[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2014，8（8）：3253-3258.