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二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;黑臭水体近年来,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[1,2,3]。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,成为近年来研究和应用的重点[4,5]。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、改进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[7,8]。笔者将铝污泥生物填料与具有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∕d,CODCr为120mg∕L,TP浓度为4mg∕L,TN浓度为20mg∕L,NH3-N浓度为10mg∕L,pH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,在运行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,UV1200,MAPADA)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,考察小试系统运行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,试验运行期间,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...
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