铝污泥生物填料对黑臭水体的脱氮除磷效果研究.docx

铝污泥生物填料对黑臭水体的脱氮除磷效果研究摘要：现场小试模拟研究了铝污泥生物填料、聚丙烯纤维生物填料以及两者分别与狐尾藻组合在黑臭河道水体中的治理效果。结果表明:铝污泥生物填料能够调节水体pH狐尾藻可提高水体溶解氧(DO)浓度营造有利于微生物生长的微环境;铝污泥生物填料出水水质优于聚丙烯纤维生物填料出水水质基本达到GB3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类标准;铝污泥-狐尾藻组合对水体污染物的整体去除效果最好出水水质优于GB3838—2002的Ⅳ类标准对CODCr、TP、TN和NH3-N去除率分别为74.62%、93.59%、93.19%和96.46%。关键词：铝污泥;狐尾藻;脱氮;除磷;黑臭水体近几年以来由于工业废水以及生活污水大量排入河道河道水体黑臭现象日渐加重严重影响了城市形象和居民身体健康因此如何有效净化黑臭河道水体已成为城市健康发展的重中之重[123]。生态-生物修复技术因其费用低管理方便兼具美化环境的特点成为近几年以来研究和应用的重点[45]。生态-生物修复技术的处理效率受很多因素影响其中填料是最核心也是最基本的组成部分是黑臭河道修复效果的关键因素填料的筛选、改善和合理配置关系到这一技术能否正常发挥污染治理效能的关键[6]。作为给水厂生产过程当中的副产物铝污泥含有大量铝离子及其聚合物用作生物填料时可有效提高脱氮除磷效果[78]。笔者将铝污泥生物填料与具备高效净化作用的狐尾藻相结合以常见的生物填料聚丙烯纤维作为对照模仿天然河道构建生物填料系统研究并分析该系统的脱氮除磷效果以期为河道黑臭水体治理提供技术支撑。1材料与方法1.1试验材料铝污泥取自给水厂主要成分为Al2O3浓度为38.62%~45.84%体积密度为(1.18±0.10)g∕cm3孔隙率为40%比表面积为21.54~36.50m2∕g电导率为0.0104~0.0140S∕m。铝污泥原料经过搅拌、造粒后在105~120℃下烘干2~3h以去除水分;在500~600℃无氧焙烧6~8h自然冷却后装入40cm×8cm×8cm尼龙网袋制备成铝污泥生物填料。聚丙烯纤维生物填料从市场上购得密度为0.90~0.92g∕cm3长度为40cm直径为8cm。狐尾藻取自南京市某湖泊将狐尾藻置于有机玻璃柜中用自来水曝气培养每隔3d换1次水保证植物表面吸附的悬浮物被气流冲洗干净。1.2水质分析试验用水取自南京市江宁区外港河河道宽为10m流速为0.54m∕dCODCr为120mg∕LTP浓度为4mg∕LTN浓度为20mg∕LNH3-N浓度为10mg∕LpH为5.5~6.5。1.3生物填料小试系统在河边构建生物填料小试系统如图1所示。小试系统主要包括进水池、控制区、生物填料区等单元其中生物填料区由4种处理组组成即聚丙烯纤维生物填料组、铝污泥生物填料组、聚丙烯纤维-狐尾藻组和铝污泥-狐尾藻组各小组均另设1个平行试验取平均;承载聚丙烯纤维生物填料和铝污泥生物填料的网架均采用钢结构;生物膜挂膜采用自然挂膜网架置于水面以下将生物填料沿池体长边间隔8cm依次系挂于网架上水流平行方向设7行垂直方向设4行;狐尾藻种植于生物填料区的上部种植密度为100株∕m2。小试系统各部分规格如表1所示生物填料与孤尾藻组合组剖面如图2所示。为了进一步保证小试系统中狐尾藻的稳定生长和生物膜的自然挂膜在运转1个月后正式开始试验。试验采用连续进水方式通过蠕动泵调节进水流速均由顶部进水和出水。该小试系统处理水量为360L∕d表面水力负荷为0.3m3∕(m2·d)水力停留时间为2d。测定系统出水水质主要检测TP、TN、NH3-N浓度及CODCr。CODCr采用重铬酸盐法测定;TP浓度采用钼酸铵分光光度法(紫外可见分光光度计UV1200MAPADA)测定;TN和NH3-N浓度采用气相分子吸收光谱法(气相分子吸收光谱仪GMA3510森普)测定。2试验结果2.1溶解氧浓度选取出水口水深10cm处作为溶解氧(DO)浓度监测点考察小试系统运转期间不同处理组出水DO浓度随时间的变化结果如图3所示。由图3可知试验运转期间各处理组DO浓度分别为:聚丙烯纤维生物填料组3.2~4.3mg∕L;铝污泥生物填料组3.5~4.4mg∕L;聚丙烯纤维-狐尾藻组6.2~7.1mg∕L;铝污泥-狐尾藻组6.1~7.2mg∕L。2个组合组DO浓度变化趋势一致且水体DO浓度远高于生物填料组。生物填料组和组合组水体DO浓度均达到GB3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类标准。2.2pH系统运转期间不同处理组的出水pH随时间的变化如图4所示。由图4可知不同处理组的出水pH差异较大其中铝污泥生物填料组和铝污泥-狐尾藻组出水pH比较稳定在7附近波动;聚丙烯纤维生物填料组和聚丙烯纤维-狐尾藻组出