微曝氣強化生態浮床對含銅廢水中COD去除效果研究

陳智 付永勝 聶玉華

【摘要】構建一種新型的“微曝氣+強化生態浮床”實驗平臺，通過對含銅廢水處理的靜態實驗，對比分析3種生態浮床對含銅廢水中CODCr及Cu2+的去除效果。結果表明：實驗條件下，3種生態浮床對含銅污水中CODCr及Cu2+的去除能力均依次為微曝氣強化生態浮床>組合強化生態浮床>傳統生態浮床;初期微曝氣強化生態浮床系統對含Cu2+污水中CODCr的去除速度極為緩慢，污水中Cu2+去除率達到70%以上后，微曝氣生態浮床對CODCr的去除才逐漸加快。

【關鍵詞】微曝氣強化生態浮床;含銅污水;化學需氧量

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

10.218

生態浮床技術是一種新型的原位生態修復技術[1]，主要利用植物的吸收、富集、吸附和分解代謝作用達到凈化水質的目的[2]，具有良好的實際工程應用前景。 目前，國內外的相關研究主要集中在各種模式生態浮床結構設計以及其對單項污染指標的去除效果及機理研究方面[3]，而對含重金屬污染物廢水中CODCr去除的研究相對較少。本文構建一種新型的“微曝氣+強化生態浮床”實驗平臺，研究其對含銅廢水中CODCr的去除效果，更加全面了解微曝氣強化生態浮床及其水質凈化過程，為該裝置應用于實際工程提供理論基礎。

1、實驗部分

1.1 實驗平臺

本文實驗采用水槽進行模擬實驗，水槽材質為塑料，水槽長寬高尺寸為100cm×80cm×70cm，實驗有效水深為50cm，儲水量約為0.4m3。

選取四川省地區常見的挺水植物黃花鳶尾作為生態浮床的植物部分。

采用白色聚苯乙烯泡沫板作為載體，設計尺寸為80cm×60cm×3cm并以間距15cm×15cm，分為4行×5列，打20個直徑3cm的種植孔，每個種植孔內栽苗一株，并用海綿固定苗株。

試驗填料采用組合填料。圓環材質為聚乙烯，單元直徑80mm，纖維為滌綸絲，每根填料上由5個環片，填料懸掛長度為50cm。

試驗用水為西南交通大學犀浦校區湖水和生活污水按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。設置一組不含銅廢水作為對照。

微曝氣強化生態浮床的曝氣量選擇為5L/min，采用空壓機通過微曝氣管道24h不間斷曝氣。

1.2 分析方法

實驗運行周期內每3d進行一次采樣，采用重鉻酸鉀法測定CODCr濃度;采用火焰原子吸收分光光度法測定Cu2+的含量。

2、結果與討論

2.1 不同生態浮床對廢水中CODCr及Cu2+的去除效果

本實驗階段共連續不間斷運行30d，各組實驗裝置所處外環境條件一致。3組實驗含銅廢水中Cu2+的去除率變化如圖1所示，CODCr的去除率變化如圖2所示。

實驗結果可知，微曝氣強化生態浮床對含銅廢水中CODCr和重金屬Cu2+的去除效果最佳，最終Cu2+去除率達到87.21%，CODCr去除率達到70.01%，其對污水中CODCr和重金屬Cu2+的去除效率明顯優于傳統生態浮床和強化生態浮床。微曝氣強化生態浮床對重金屬Cu2+的去除效果比強化生態浮床高出約20%，比傳統生態浮床更是高出約31%;對CODCr的去除效果比強化生態浮床高出約11%，比傳統生態浮床更是高出約41%。由此可見，在相同實驗條件下，對污水中CODCr和重金屬Cu2+去除效果強弱保持一致，依次為：微曝氣強化生態浮床>強化生態浮床>傳統生態浮床。

2.2 Cu2+對微曝氣強化生態浮床去除水中CODCr的影響

實驗運行期間，微曝氣強化生態浮床對含銅廢水中CODCr的去除效果產生一定影響，CODCr和重金屬Cu2+去除率變化如圖3所示。

實驗初期（0-9d），整個微曝氣生態浮床系統對含銅廢水中重金屬Cu2+的去除量較多，同一時期，實驗系統對含銅廢水中CODCr的去除極為緩慢，在試驗系統運行9d后，污水中銅去除率達到69.65%，此時CODCr的去除率僅為8.26%。對照組CODCr的去除率僅為29.03%。由此可知，實驗初期，重金屬Cu2+的存在抑制了微曝氣生態浮床系統對CODCr的去除效果。

實驗中期（9-24d），實驗系統處理經過適應后，對污水中CODCr的去除依然有著較快和較為明顯的效果。

在實驗系統處理經過3～5天的處理和適應后，微曝氣生態浮床實驗系統對污水中CODCr的去除依然有著較快和較為明顯的效果。

結論：

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

（2）實驗初期（0-9d），微曝氣強化生態浮床系統對含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浮床系統對CODCr的去除效果;

（3）微曝氣生態浮床實驗系統對污水中CODCr的去除依然有著較快和較為明顯的效果，污水中Cu2+去除率達到70%以上后，微曝氣生態浮床對CODCr的去除才逐漸加快。

參考文獻：

[1]李梅，孫元奎，張見魁.生態浮床技術應用研究[J].工業安全與環保，2010，36（1）35-36.

[2]張文賢，韓勇和，盧文顯，等.植物生態浮床的制備及其對富營養化水體的凈化結果[J].環境工程學報，2014，8（8）：3253-3258.