天然藻类对废水中TOC的去除效率研究

邹继颖，刘 辉，李 东，陈 意

(吉林化工学院资源与环境工程学院，吉林吉林132022)

中国是一个发展中国家，目前废水处理率较低，水体污染严重.废水处理法中，国外利用藻类比较广泛［1］.开发利用藻类，特别是固定化藻类处理废水，不但可以净化污水，改善环境，而且可以回收贵重、稀有金属或生产优质的藻类食品、饲料、肥料等资源，具有重要的社会和经济效益［2］.20世纪80年代以来，国内外对进一步发挥藻类净化污水的潜力进行了大量的试验性研究，藻类净化污水的机理研究更加深入，藻类吸收并去除氮、磷营养物的动力型模型及与环境因子的相关模型相继建立并完善［3］.当今，在国外利用藻类处理废水得到进一步创新［4］，这些都为藻类应用于污水处理打下了良好的基础［5］.利用藻类处理废水［6］，技术简单经济而且高效.本文将应用天然藻类［7］，对不同废水中TOC的去除效率研究分析，为藻类的利用提供科学依据.以期为进一步研究废水的藻类处理工艺奠定了基础.

1 实验仪器与试剂

1.1 实验仪器

实验中用到的仪器有:LRH-250-GⅡ微电脑控制光照培养箱、DXZ智能型人工气候箱、Nikon E600多功能生物显微镜(Lovibond公司)、Tube Test LR(0～500 mg/L)、手提式不锈钢灭菌锅、TOC分析仪(Sievers-InnovOx Laboratory Total Organic Carbon(TOC)Analyzer).

1.2 实验试剂

培养藻类选用D1和SE培养基［8］.TOC测定采用燃烧氧化-非分散红外吸收法用TOC(总有机碳)分析仪［9-11］.

2 实验方法

2.1 藻类培养

用D1、SE培养基培养硅藻和绿藻，所用藻种采自于松花江龙潭大桥上游50 m处江水(水温6℃).含藻类江水与培养基溶液110比例放入100 mL培养瓶中，由于室温过低，培养时放入光照培养箱中，调节昼夜温度25/20℃，光照比12 12，培养7 ～15 d.

2.2 藻类对废水的处理方法

将化工废水、造纸废水和生活污水放入3个(3组平行样)250 mL锥形瓶中，将培养瓶中硅藻(绿藻)离心分离，将硅藻(绿藻)的藻胞放入各锥形瓶中，然后放入光照培养箱中培养.分别在1、2、4、7、10 d 时取 50 mL 放入离心管中于 2000 转离心，取上清液过滤在50 mL小烧杯中，取20 mL上清液进行TOC测定.比较不同时间不同浓度硅藻、绿藻对TOC的去除效率.

3 结果与讨论

3.1 校准曲线的绘制

由图1可以看出，实际浓度与检测浓度呈线性关系，相关性R2=0.998 1较好，能够作为校准曲线来用.校准曲线能够通过检测浓度算出水样的实际浓度，去除仪器检测误差，使水样检测值更接近于真实数值.

图1 TOC校准曲线

3.2 藻类性造纸废水的处理

酸性造纸废水原样经TOC检测仪测得TOC值为443.6 mg/L，硅藻、绿藻放入酸性造纸废水原样中1 d后变成褐色，藻类死亡.稀释5倍后能够存活.碱性造纸废水原样经TOC检测仪测得TOC值为997.4 mg/L，硅藻、绿藻放入碱性造纸废水原样中1天后变成褐色，藻类死亡，经检测水样pH为14，碱性过高藻类无法存活，稀释20倍后才能够存活.将酸性造纸废水和碱性造纸废水分别稀释，稀释倍数见表1，加入藻类培养，测定硅藻、绿藻对造纸废水的处理.

表1 硅藻、绿藻对造纸废水的处理结果比较

通过实验可知，酸性造纸废水浓度过高硅藻并不能存活，稀释5倍，能够存活但去除效率不高，7天去除效率只有30.2%;浓度太低去除效率也不高，7天去除效率为31.5%;而稀释10倍、20倍，较高一点，去除效率为 36.8%、38.4%.由此可知硅藻、绿藻并不适合单独处理高浓度酸性造纸废水，因为处理高浓度废水不符合污水综合排放标准中TOC最高允许排放浓度20 mg/L［12-13］.

在高浓度酸性造纸废水中，绿藻对TOC去除效率不高，对废水中TOC的去除效率与浓度成反比，对低浓度 TOC废水去除效率较高，达到37.9%、39.0%，处理后废水达到污水综合排放标准，能够直接排放.

硅藻、绿藻对酸性造纸废水中TOC的处理效率差距不是很大，都在25% ～40%之间，处理效率都不是很高，硅藻对TOC浓度高的酸性造纸废水处理能力高一些，而绿藻对低浓度酸性造纸废水处理能力高一些.总体来说硅藻对酸性造纸废水的处理效果更好.

由实验可知藻类的生存与水中pH值影响较大，pH过大藻类无法生存，导致死亡.硅藻对碱性造纸废水中TOC去除效率随着培养天数的增加，去除效率逐渐提高，7 d去除效率为 39.6%、40.1%.绿藻不适合处理高浓度的碱性造纸废水，特别是pH值过高的废水.对于原水样稀释20倍、40倍后随着培养天数的增加，去除效率逐渐提高，废水TOC去除效率为36.4%、33.4%，只有稀释40倍处理后达到排放标准，稀释20倍处理后不达标.

硅藻对碱性造纸废水中TOC的去除效率高于绿藻，因为硅藻的最适生长环境为pH值为8［14］，所以硅藻能够更好的处理弱碱性的废水.而绿藻不适合生长于碱性的环境中，所以处理效果不如硅藻.

3.3 藻类对化工废水的处理

化工废水原水样经TOC检测仪测得TOC值为92.6 mg/L，接种藻类后，一天硅藻、绿藻都没有死亡，将化工废水稀释1倍、2倍、4倍，TOC的浓度分别为 92.6、50.7、29.4 mg/L，分别加入硅藻、绿藻进行培养，其结果如下.

随着培养天数的增加，去除效率逐渐提高.浓度越高，绿藻对TOC的去除效率就越高，去除效率达60%，对于TOC浓度在30 mg/L的废水出去效率只有48.3%.对于处理的高浓度废水效果不显著.

硅藻对化工废水处理效果与浓度有一定的关系，随着培养天数的增加，去除效率逐渐提高，对于50 mg/L和90 mg/L的废水去除效率相同，达58.7%，相对于TOC低浓度的废水去除效率较低.硅藻、绿藻对化工废水7 d去除效率比较，见图2.

图2 硅藻、绿藻对工业废水去除效率比较

由图2可以看出，绿藻对化工废水中TOC去除效率要比硅藻好些，去除效率7天能够达到60%.绿藻、硅藻对TOC高浓度工业废水处理效果要比低浓度的处理效果好.如果延长培养时间，硅藻、绿藻处理化工废水能够达到更好的效果.

3.4 藻类对生活污水的处理

生活污水原水样经TOC检测仪测得TOC值为42.7 mg/L，接种藻类后，一天硅藻、绿藻都没有死亡，藻类都有活性.将生活污水稀释1倍、2倍，TOC 的浓度分别为 41.1、22.6 mg/L，分别加入硅藻、绿藻进行培养，其结果如下.

绿藻对生活污水中TOC浓度随着培养天数增加，去除效率逐渐提高，7 d去除效率较好，均超过60%，处理后原生活污水稀释1倍，2倍都达到污水排放标准，处理后浓度都小于20 mg/L.通过图3可以看出绿藻对浓度高的生活污水处理效率比浓度低的要更显著，去除效率为66.7%，低浓度的为61.1%.随着培养天数的增加，去除效率逐渐提高，硅藻对高浓度TOC生活污水去除效率较好.所以硅藻能够应用处理生活污水，见图3.

图3 硅藻、绿藻对生活污水的去除效率比较

由图3可以看出对于生活污水中TOC的去除效率绿藻处理得更好，浓度高的和浓度低的生活污水绿藻的去除效率都要比硅藻高.两种藻类处理TOC浓度高的生活污水，去除效率都要比低浓度要高.生活污水中营养成分较高，化学污染较少，比较适合藻类生存，所以用藻类处理生活污水效果好.

4 结 论

研究表明，天然藻类中硅藻、绿藻对不同废水水样中总有机碳TOC均有一定的去除效率.不同的废水水样，不同的浓度，硅藻、绿藻对TOC 7 d去除效率各不相同.绿藻对生活污水中的TOC去除效率最好，去除效率为66.7%，其次是化工废水，去除效率为61.7%.而绿藻对酸性、碱性造纸废水的去除效率较低，都低于40%;硅藻处理化工废水和生活污水的效果较好，去除效率为58.7%、59.6%.处理酸性、碱性造纸废水的去除效率较低，但高于绿藻处理后的去除效率.绿藻处理化工废水、生活污水效果好于硅藻，硅藻处理酸性、碱性造纸废水的去除效率好于绿藻.

对于生活污水，化工废水中TOC的处理可以应用天然藻类中硅藻和绿藻，能够实际应用硅藻、绿藻作为氧化塘对城镇生活污水，化工废水进行处理.天然藻类中硅藻、绿藻在废水处理方面具有一定的价值和意义.

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