不同类型生态浮床对重金属铜的去除效果研究

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[摘 要]近年来利用生态修复处理污水的技术越来越受到广泛关注，生态浮床技术是一种典型的生态修复处理污水的技术。经过30多年的研究和发展，生态浮床技术迅猛发展，在传统生态浮床的基础上产生众多的改进型生态浮床和强化型生态浮床。本文将基于强化生态浮床，辅以人工微曝气技术，搭建一种新型的“微曝气+强化生态浮床”试验平台，通过污水的处理的静态试验，对比分析传统生态浮床、组合强化生态浮床和新型微曝气强化生态浮床对污水中重金属铜的去除效果。通过实验分析，得出传统生态浮床、组合强化生态浮床和微曝气强化生态浮床对污水中重金属铜去除率的变化规律，为微曝气强化生态浮床的推广应用奠定一定实验基础。

[关键词]微曝气强化生态浮床；传统生态浮床；强化生态浮床；重金属；火焰原子吸收分光光度法

中图分类号：X524 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0134-01

水是人类赖以生存的自然资源，是整个人类社会稳定与发展的最基本要素。中国虽然是世界水资源大国，但是由于国土面积广阔、人口众多等，我国人均水资源占有量约为2200m3，仅为世界平均水平的四分之一，位于世界13个人均水资源贫乏的国家之列[1]。近年来，重金属污染指标对水体的污染也越来越受到各方面的关注。目前，在我国有大量的采矿、冶炼以及电镀等工业生产废水不经处理或者处理不达标便直接排放进入自然水体，使得水体中的悬浮物、有机物和重金属超标[2]。

生态浮床技术是一种有效的水体原位治理和生态修复技术，它利用植物的吸收、吸附、截留和微生物的降解作用，能够有效的治理河流、湖泊、水库等重污染水体。国内外已有将传统生态浮床和强化生态浮床应用于污水处理实例，生态浮床技术作为一项新型的污水处理工艺，对污水中各项污染物都有着很好的去除率。尤其是对于污水中的重金属污染去除，拥有很好植物吸附能力的生态浮床技术有其特殊的去除效果。

本文基于强化生态浮床，辅以人工微曝气技术，搭建一种新型的“微曝气+强化生态浮床”试验平台，通过污水的处理的静态试验，对比分析传统生态浮床、组合强化生态浮床和新型微曝气强化生态浮床对污水中重金属铜的去除效果。通过实验分析，得出传统生态浮床、组合强化生态浮床[3]和微曝气强化生态浮床对污水中重金属铜去除率的变化规律，为微曝气强化生态浮床的应用推广奠定一定的实验基础。

1 实验涉及及方法

1.1 实验设计

本文主要以搭建的传统生态浮床、组合强化生态浮床和微曝气强化生态浮床为试验平台，进行污水中重金属去除的静态模拟试验。实验在西南交通大学环境科学与工程实验中心进行。

试验将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。试验选取四川省地区常见的挺水植物黄菖蒲作为生态浮床的植物部分，植株选择个体及重量相近者。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，填料挂膜采用人工挂膜。填料按照4行×5列悬挂，共20串。曝气量选择为2L/min，采用空压机通过微曝气管道24h不间断曝气。

试验用水为西南交通大学犀浦校区湖水和生活污水按3：1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。相关水质指标见下表：

1.2 分析方法

实验进行30d，实验正式运行后每3天进行一次采样，样品采用浓硝酸进行湿法消解，消解定容后的样品运用火焰原子吸收分光光度法测定其中Cu2+的含量。

2 结果与分析

试验系统运行30d，实验开始时，三组生态浮床实验和空白试验污水中Cu2+的浓度均为1.2411mg/L。三组生态浮床试验对污水中重金属铜的去除效果如图1h和图2，分析图4.1～4.2可知，三组生态浮床实验对污水中重金属Cu2+均有一定的去除能力。在实验结束时，传统生态浮床、强化生态浮床和微曝气强化生态浮床Cu2+的浓度分别为0.4987mg/L、0.3821mg/L和0.1587mg/L，对Cu2+的最终去除率分别达到59.82%、69.21%和87.21%。

根据实验结果可知，在其他外部条件完全相同的情况下，微曝气强化生态浮床对污水中重金属Cu2+的去除效果最佳，最终去除率达到87.21%，其对污水中重金属Cu2+的去除效率明显优于传统生态浮床和强化生态浮床。实验进行至第5天，微曝气强化生态浮床对污水中重金属Cu2+的去除率已经达到50.68%，而传统生态浮床和强化生态浮床对污水中重金属Cu2+的去除率分别仅为18.77%和38.91%；实验进行至第30天，即实验结束时，微曝气强化生态浮床对污水中重金属Cu2+的去除率达到87.21%，传统生态浮床和强化生态浮床对污水中重金属Cu2+的去除率分别为59.82%和69.21%；由此可见：在相同实验环境下，对污水中重金属同去除效果强弱顺序微曝气强化生态浮床>强化生态浮床>传统生态浮床；无论是微曝气强化生态浮床还是强化生态浮床和传统生态浮床其对污水中重金属铜的去除在处理周期第一周内最为显著，第一周内去除率均能达到最终去除率的一半以上；三组实验对污水中重金属铜的去除速率在初期一周内最快，在随后的两周内去除速率逐渐放缓，进入实验的最后一周，三组实验对重金属铜的去除率基本达到顶峰，在后期对重金属铜的去除趋于饱和。

3 总结

（1）传统生态浮床、组合强化生态浮床和微曝气强化生态浮床对污水中重金属Cu2+均有一定的去除能力，在其他外部条件完全相同的情况下，微曝气强化生态浮床对污水中重金属Cu2+的去除效果最佳，最终去除率达到87.21%，其对污水中重金属Cu2+的去除效率明显优于传统生态浮床和强化生态浮床；

（2）微曝气强化生态浮床对重金属Cu2+的去除在处理的最初5d内最快，实验的最初5d，微曝气强化生态浮床对Cu2+去除率超过50%；

（3）当微曝气强化生态浮床植物对Cu2+的吸收富集达到饱和，整个浮床系统对Cu2+的去除也随之达到饱和。

参考文献

[1] 周爱萍.我国农村水污染现状及防治措施[J].安徽农业科学，2009，09：4345-4346+4348.

[2] 周启艳，李国葱，唐植成.我国水体重金属污染现状与治理方法研究[J].轻工科技，2013，04：98-99.

[3] 高阳俊，赵振，孙从军.组合生态浮床在滇池入湖河流治理中的应用[J].中国给水排水，2009，15：46-48.