天然藻类对废水中COD的去除效率研究

刘 辉，邹继颖，戎贵文，王玉伟，闫昌起，郝岩岩

(1.吉林化工学院 资源与环境工程学院,吉林 132022;2.安徽理工大学 地球与环境学院,安徽 淮南 232001)

天然藻类对废水中COD的去除效率研究

刘 辉1，邹继颖1，戎贵文2，王玉伟1，闫昌起1，郝岩岩1

(1.吉林化工学院 资源与环境工程学院,吉林 132022;2.安徽理工大学 地球与环境学院,安徽 淮南 232001)

目前废水中COD的处理问题是我国乃至世界各国普遍关注的问题，找到一种操作简单、成本低且效果好的处理方法是解决问题的关键所在。利用天然藻类中绿藻、硅藻处理不同类型废水，以COD作为检测指标。结果表明，绿藻对废水中COD的去除率最高。同时探讨了不同初始浓度的COD、不同种类废水中COD的去除效率。

天然藻类; COD; 生活污水; 化工废水; 造纸废水

0 引 言

废水的处理问题是我国乃至世界各国普遍关注的问题，找到一种操作简单，成本低且处理效果好的处理方法是解决问题的关键所在[1]。目前，我国绝大部分的城市污水处理厂均采用传统的二级活性污泥法处理工艺，处理费用高制约了其推广和应用。大量的研究结果表明[2-4]，即使是在资金有保障的前提下，仅靠建立污水处理厂对点源进行处理，也很难使水污染得到有效控制。国内利用藻类处理城市污水、二级处理厂的废水，以及印染、制药、酿造、制糖等工业有机废水的研究已取得初步效果，同时回收的藻类可用作饲料、肥料等多种用途[5]。藻类净化水质的机理是藻类通过光合作用向水体供氧，增加水体的溶解氧，使好氧菌能够不断地进行有机质的降解，而藻类则利用细菌降解有机质产生的二氧化碳，因此在净化水质的过程中，藻类与细菌是相辅相成的，被称为“藻菌共生”[6]。

利用藻类处理废水技术在国内研究已成为一种趋势，既能保护环境又能节约资源，具有良好的生态效益和社会经济效益[7]，藻类不但能处理废水，还能去除水体中的氮、磷等营养物质和其它有机物，对自然水域中的污水有良好的净化作用[8-10]。

实验拟在前人研究的基础上，选择了硅藻和绿藻作为处理方法，并研究了不同的初始藻浓度、不同的藻类及不同初始条件的废水对藻类处理废水COD效率的影响。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)、PCCHECKITCOD vario 、Tube Test LR(0～500 mg/L)、手提式不锈钢灭菌锅。

1.2 实验试剂

培养藻类选用D1和SE培养基[11]，培养基配比见表1。COD测定采用重铬酸钾法，所用药品：硫酸汞、重铬酸钾、硫酸亚铁铵、硫酸银、浓硫酸、邻菲啰啉(C12H18N2·H2O)等，所用药品均为分析纯。

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1∶10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。藻胞浓度达到1×108～1×109个/mL。

表1 培养基

2.2 藻类对废水的处理方法

将化工废水(取自吉化公司污水处理厂，初始COD：2 310 mg/L)、碱性造纸废水及酸性造纸废水(取自某造纸厂，初始COD：2 842 mg/L)稀释为高、中、低3个浓度梯度，而生活污水由于COD的浓度偏低，配制成一个阶段即可，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)藻胞分别放入各锥形瓶中，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2 000 r/min离心，取上清液过滤在50 mL小烧杯中，取20 mL上清液进行COD测定，测定方法选用重铬酸钾法。比较不同时间不同浓度硅藻、绿藻对COD的去除效率。

用同种方法分别处理造纸废水、生活污水、工业废水。

3 结果与讨论

3.1 不同藻类对废水COD的去除效率研究

绿藻、硅藻对废水COD去除效果影响，见图1。绿藻对生活污水去除率为86.96%，对化工废水去除率为57%～76.5%，对碱性造纸废水去除率为36.55%～87.13%，对酸性造纸废水去除率为56.55%～72.95%。

硅藻对生活污水去除率为79.05%，对化工废水去除率为65.2%～73.6%，对碱性造纸废水去除率为40.84%～69.4%，对酸性造纸废水去除率为64.37%～77.52%。

由图1可见，绿藻对废水的去除效率高于硅藻。

图1 绿藻、硅藻对4种水样COD去除率效果影响Fig.1 Removal rate effect of four kinds of water for COD by green algae and diatoms

3.2 藻类对不同种废水COD的去除效率研究

绿藻、硅藻对化工及造纸厂废水都有较好的去除效果，去除率>50%，其中，绿藻对化工废水的去除率为69.8%，对碱性造纸废水的去除率为87.13%，对酸性造纸废水的去除率为56.65%；而硅藻对酸性造纸废水的去除率为77.52%，对化工废水的去除效率为65.20%。

3.3 绿藻对同种废水不同初始COD浓度去除效率研究

由图2可见，对于化工废水，不同处理时间绿藻的去除效率有所不同，对于低浓度的化工废水处理效率高，去除率最高值出现在第10天，去除率为77.20%，去除率最低值出现在1 d，去除率为47.34%；而中浓度化工废水最高的处理效率为53.42%，最低处理效率<40%。

图2 绿藻对不同浓度化工废水COD去除率影响Fig.2 Removal effect of different concentration of wastewater for COD by green algae

图3 绿藻对碱性造纸废水COD的去除率影响Fig.3 Removal rate of alkaline papermaking wastewater for COD by green algae

由图3可见，绿藻对于低浓度碱性造纸废水COD降解效率高，去除效率由第1天的约14.32%提高到第10天的87.13%，而对于高浓度碱性造纸废水COD降解效率则很低。由图4可见，绿藻对中浓度酸性造纸废水降解效率较高，为72.95%，而对低浓度酸性造纸废水降解效率为67.46%，相差不多。

图4 绿藻对酸性造纸废水COD的去除率影响Fig.4 Removal rate of acidic papermaking wastewater for COD by green algae

4 结 论

在实验过程中通过大量实验培养出无污染、处于生长期的藻类用于处理各种废水。实验结果显示：绿藻的去除效率高于硅藻，本试验选定了10个水样，绿藻的去除效率高于硅藻占了70%，同时绿藻的最高去除率达到87.13%，而硅藻只达到了79.05%。绿藻和硅藻都对造纸废水中的COD浓度去除效率最好。绿藻对碱性造纸废水去除率最高，达到87.13%，硅藻对酸性造纸废水中的COD浓度去除效率最好，达到77.52%，但绿藻对化工废水中COD浓度的去除率高于绿藻对酸性造纸废水中的COD浓度的去除率。绿藻和硅藻对同种、不同初始COD浓度废水处理效果不一，需要进一步研究。

目前，关于藻类的研究是藻类可以代替真菌来去除造纸废水中的色度[12-14]，基于氧化塘的原理，本试验可进一步优化处理工艺，提高处理效果，可作深度的开发研究。

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Removal efficiency of COD in wastewater by natural algae

LIU Hui1，ZOU Ji-Ying1，Rong Gui-Wen2，WANG Yu-Wei1，YAN Cang-Qi1，HAO Yan-Yan1

(1.Resource and Environmental Engineering Department, Jilin Institute of Chemical Technology College,Jilin 132022,China;2.Earth and Natural Resonrce institute,Anhui University of Science and Technology,Huainan 232001,Anhui,China)

The treatment problem of COD in waste water is the key issue in the world,the key problem is to find a simple processing method,low cost and good effect. Chlorophyta and bacillariophtyta in nature algae were used to treat for different types of waste water and COD as the detection index .The results showed that chlorophyta had the suitable removal rate to handle the COD of waste water. The different initial concentrations of COD and removal efficiency of COD in different kinds of waste water were studied.

natural algae;COD;sanitary sewage; chemical wastewater; paper-making wastewater

10.13524/j.2095-008x.2015.02.026

2014-10-29;

2014-12-04

http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1566.T.20150325.1307.002.html

国家自然科学基金资助项目(51309002)；吉林化工学院科学技术研究项目(2012070)

刘 辉(1978-)，男，黑龙江庆安人，讲师，硕士，研究方向：环境安全与化工安全。

X703

A

2095-008X(2015)02-0038-04