微曝气强化生态浮床对含铜废水中COD去除效果研究

陈智 付永胜 聂玉华

【摘要】构建一种新型的“微曝气+强化生态浮床”实验平台，通过对含铜废水处理的静态实验，对比分析3种生态浮床对含铜废水中CODCr及Cu2+的去除效果。结果表明：实验条件下，3种生态浮床对含铜污水中CODCr及Cu2+的去除能力均依次为微曝气强化生态浮床>组合强化生态浮床>传统生态浮床;初期微曝气强化生态浮床系统对含Cu2+污水中CODCr的去除速度极为缓慢，污水中Cu2+去除率达到70%以上后，微曝气生态浮床对CODCr的去除才逐渐加快。

【关键词】微曝气强化生态浮床;含铜污水;化学需氧量

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

10.218

生态浮床技术是一种新型的原位生态修复技术[1]，主要利用植物的吸收、富集、吸附和分解代谢作用达到净化水质的目的[2]，具有良好的实际工程应用前景。 目前，国内外的相关研究主要集中在各种模式生态浮床结构设计以及其对单项污染指标的去除效果及机理研究方面[3]，而对含重金属污染物废水中CODCr去除的研究相对较少。本文构建一种新型的“微曝气+强化生态浮床”实验平台，研究其对含铜废水中CODCr的去除效果，更加全面了解微曝气强化生态浮床及其水质净化过程，为该装置应用于实际工程提供理论基础。

1、实验部分

1.1 实验平台

本文实验采用水槽进行模拟实验，水槽材质为塑料，水槽长宽高尺寸为100cm×80cm×70cm，实验有效水深为50cm，储水量约为0.4m3。

选取四川省地区常见的挺水植物黄花鸢尾作为生态浮床的植物部分。

采用白色聚苯乙烯泡沫板作为载体，设计尺寸为80cm×60cm×3cm并以间距15cm×15cm，分为4行×5列，打20个直径3cm的种植孔，每个种植孔内栽苗一株，并用海绵固定苗株。

试验填料采用组合填料。圆环材质为聚乙烯，单元直径80mm，纤维为涤纶丝，每根填料上由5个环片，填料悬挂长度为50cm。

试验用水为西南交通大学犀浦校区湖水和生活污水按1：1的比例混合的混合水体，并且在混合水体中加入适量的CuSO4·5H2O溶液。设置一组不含铜废水作为对照。

微曝气强化生态浮床的曝气量选择为5L/min，采用空壓机通过微曝气管道24h不间断曝气。

1.2 分析方法

实验运行周期内每3d进行一次采样，采用重铬酸钾法测定CODCr浓度;采用火焰原子吸收分光光度法测定Cu2+的含量。

2、结果与讨论

2.1 不同生态浮床对废水中CODCr及Cu2+的去除效果

本实验阶段共连续不间断运行30d，各组实验装置所处外环境条件一致。3组实验含铜废水中Cu2+的去除率变化如图1所示，CODCr的去除率变化如图2所示。

实验结果可知，微曝气强化生态浮床对含铜废水中CODCr和重金属Cu2+的去除效果最佳，最终Cu2+去除率达到87.21%，CODCr去除率达到70.01%，其对污水中CODCr和重金属Cu2+的去除效率明显优于传统生态浮床和强化生态浮床。微曝气强化生态浮床对重金属Cu2+的去除效果比强化生态浮床高出约20%，比传统生态浮床更是高出约31%;对CODCr的去除效果比强化生态浮床高出约11%，比传统生态浮床更是高出约41%。由此可见，在相同实验条件下，对污水中CODCr和重金属Cu2+去除效果强弱保持一致，依次为：微曝气强化生态浮床>强化生态浮床>传统生态浮床。

2.2 Cu2+对微曝气强化生态浮床去除水中CODCr的影响

实验运行期间，微曝气强化生态浮床对含铜废水中CODCr的去除效果产生一定影响，CODCr和重金属Cu2+去除率变化如图3所示。

实验初期（0-9d），整个微曝气生态浮床系统对含铜废水中重金属Cu2+的去除量较多，同一时期，实验系统对含铜废水中CODCr的去除极为缓慢，在试验系统运行9d后，污水中铜去除率达到69.65%，此时CODCr的去除率仅为8.26%。对照组CODCr的去除率仅为29.03%。由此可知，实验初期，重金属Cu2+的存在抑制了微曝气生态浮床系统对CODCr的去除效果。

实验中期（9-24d），实验系统处理经过适应后，对污水中CODCr的去除依然有着较快和较为明显的效果。

在实验系统处理经过3～5天的处理和适应后，微曝气生态浮床实验系统对污水中CODCr的去除依然有着较快和较为明显的效果。

结论：

（1）3种生态浮床对含铜污水中CODCr及Cu2+的去除能力均依次为微曝气强化生态浮床>组合强化生态浮床>传统生态浮床;

（2）实验初期（0-9d），微曝气强化生态浮床系统对含Cu2+污水中CODCr的去除速度极为缓慢，重金属Cu2+的存在抑制了微曝气生态浮床系统对CODCr的去除效果;

（3）微曝气生态浮床实验系统对污水中CODCr的去除依然有着较快和较为明显的效果，污水中Cu2+去除率达到70%以上后，微曝气生态浮床对CODCr的去除才逐渐加快。

参考文献：

[1]李梅，孙元奎，张见魁.生态浮床技术应用研究[J].工业安全与环保，2010，36（1）35-36.

[2]张文贤，韩勇和，卢文显，等.植物生态浮床的制备及其对富营养化水体的净化结果[J].环境工程学报，2014，8（8）：3253-3258.