劉 輝，鄒繼穎，戎貴文，王玉偉，閆昌起，郝巖巖

(1.吉林化工學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院,吉林 132022;2.安徽理工大學(xué) 地球與環(huán)境學(xué)院,安徽 淮南 232001)

天然藻類對(duì)廢水中COD的去除效率研究

劉 輝1，鄒繼穎1，戎貴文2，王玉偉1，閆昌起1，郝巖巖1

(1.吉林化工學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院,吉林 132022;2.安徽理工大學(xué) 地球與環(huán)境學(xué)院,安徽 淮南 232001)

目前廢水中COD的處理問題是我國(guó)乃至世界各國(guó)普遍關(guān)注的問題，找到一種操作簡(jiǎn)單、成本低且效果好的處理方法是解決問題的關(guān)鍵所在。利用天然藻類中綠藻、硅藻處理不同類型廢水，以COD作為檢測(cè)指標(biāo)。結(jié)果表明，綠藻對(duì)廢水中COD的去除率最高。同時(shí)探討了不同初始濃度的COD、不同種類廢水中COD的去除效率。

天然藻類; COD; 生活污水; 化工廢水; 造紙廢水

0 引 言

廢水的處理問題是我國(guó)乃至世界各國(guó)普遍關(guān)注的問題，找到一種操作簡(jiǎn)單，成本低且處理效果好的處理方法是解決問題的關(guān)鍵所在[1]。目前，我國(guó)絕大部分的城市污水處理廠均采用傳統(tǒng)的二級(jí)活性污泥法處理工藝，處理費(fèi)用高制約了其推廣和應(yīng)用。大量的研究結(jié)果表明[2-4]，即使是在資金有保障的前提下，僅靠建立污水處理廠對(duì)點(diǎn)源進(jìn)行處理，也很難使水污染得到有效控制。國(guó)內(nèi)利用藻類處理城市污水、二級(jí)處理廠的廢水，以及印染、制藥、釀造、制糖等工業(yè)有機(jī)廢水的研究已取得初步效果，同時(shí)回收的藻類可用作飼料、肥料等多種用途[5]。藻類凈化水質(zhì)的機(jī)理是藻類通過光合作用向水體供氧，增加水體的溶解氧，使好氧菌能夠不斷地進(jìn)行有機(jī)質(zhì)的降解，而藻類則利用細(xì)菌降解有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生的二氧化碳，因此在凈化水質(zhì)的過程中，藻類與細(xì)菌是相輔相成的，被稱為“藻菌共生”[6]。

利用藻類處理廢水技術(shù)在國(guó)內(nèi)研究已成為一種趨勢(shì)，既能保護(hù)環(huán)境又能節(jié)約資源，具有良好的生態(tài)效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益[7]，藻類不但能處理廢水，還能去除水體中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和其它有機(jī)物，對(duì)自然水域中的污水有良好的凈化作用[8-10]。

實(shí)驗(yàn)擬在前人研究的基礎(chǔ)上，選擇了硅藻和綠藻作為處理方法，并研究了不同的初始藻濃度、不同的藻類及不同初始條件的廢水對(duì)藻類處理廢水COD效率的影響。以期為進(jìn)一步研究廢水的藻類處理工藝奠定了基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)中用到的儀器有：LRH-250-GⅡ微電腦控制光照培養(yǎng)箱、DXZ智能型人工氣候箱、Nikon E600多功能生物顯微鏡(Lovibond 公司)、PCCHECKITCOD vario 、Tube Test LR(0～500 mg/L)、手提式不銹鋼滅菌鍋。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑

培養(yǎng)藻類選用D1和SE培養(yǎng)基[11]，培養(yǎng)基配比見表1。COD測(cè)定采用重鉻酸鉀法，所用藥品：硫酸汞、重鉻酸鉀、硫酸亞鐵銨、硫酸銀、濃硫酸、鄰菲啰啉(C12H18N2·H2O)等，所用藥品均為分析純。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 藻類培養(yǎng)

用D1、SE培養(yǎng)基培養(yǎng)硅藻和綠藻，所用藻種采自于松花江龍?zhí)洞髽蛏嫌?0 m處江水(水溫6 ℃)。含藻類江水與培養(yǎng)基溶液1∶10比例放入100 mL培養(yǎng)瓶中，由于室溫過低，培養(yǎng)時(shí)放入光照培養(yǎng)箱中，調(diào)節(jié)晝夜溫度25°/20°，光照比12∶12，培養(yǎng)7～15 d。藻胞濃度達(dá)到1×108～1×109個(gè)/mL。

表1 培養(yǎng)基

2.2 藻類對(duì)廢水的處理方法

將化工廢水(取自吉化公司污水處理廠，初始COD：2 310 mg/L)、堿性造紙廢水及酸性造紙廢水(取自某造紙廠，初始COD：2 842 mg/L)稀釋為高、中、低3個(gè)濃度梯度，而生活污水由于COD的濃度偏低，配制成一個(gè)階段即可，放入3個(gè)(3組平行樣)250 mL錐形瓶中，將培養(yǎng)瓶中硅藻(綠藻)離心分離，將硅藻(綠藻)藻胞分別放入各錐形瓶中，放入光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

分別在1、2、4、7、10 d時(shí)取50 mL放入離心管中于2 000 r/min離心，取上清液過濾在50 mL小燒杯中，取20 mL上清液進(jìn)行COD測(cè)定，測(cè)定方法選用重鉻酸鉀法。比較不同時(shí)間不同濃度硅藻、綠藻對(duì)COD的去除效率。

用同種方法分別處理造紙廢水、生活污水、工業(yè)廢水。

3 結(jié)果與討論

3.1 不同藻類對(duì)廢水COD的去除效率研究

綠藻、硅藻對(duì)廢水COD去除效果影響，見圖1。綠藻對(duì)生活污水去除率為86.96%，對(duì)化工廢水去除率為57%～76.5%，對(duì)堿性造紙廢水去除率為36.55%～87.13%，對(duì)酸性造紙廢水去除率為56.55%～72.95%。

硅藻對(duì)生活污水去除率為79.05%，對(duì)化工廢水去除率為65.2%～73.6%，對(duì)堿性造紙廢水去除率為40.84%～69.4%，對(duì)酸性造紙廢水去除率為64.37%～77.52%。

由圖1可見，綠藻對(duì)廢水的去除效率高于硅藻。

圖1 綠藻、硅藻對(duì)4種水樣COD去除率效果影響Fig.1 Removal rate effect of four kinds of water for COD by green algae and diatoms

3.2 藻類對(duì)不同種廢水COD的去除效率研究

綠藻、硅藻對(duì)化工及造紙廠廢水都有較好的去除效果，去除率>50%，其中，綠藻對(duì)化工廢水的去除率為69.8%，對(duì)堿性造紙廢水的去除率為87.13%，對(duì)酸性造紙廢水的去除率為56.65%；而硅藻對(duì)酸性造紙廢水的去除率為77.52%，對(duì)化工廢水的去除效率為65.20%。

3.3 綠藻對(duì)同種廢水不同初始COD濃度去除效率研究

由圖2可見，對(duì)于化工廢水，不同處理時(shí)間綠藻的去除效率有所不同，對(duì)于低濃度的化工廢水處理效率高，去除率最高值出現(xiàn)在第10天，去除率為77.20%，去除率最低值出現(xiàn)在1 d，去除率為47.34%；而中濃度化工廢水最高的處理效率為53.42%，最低處理效率<40%。

圖2 綠藻對(duì)不同濃度化工廢水COD去除率影響Fig.2 Removal effect of different concentration of wastewater for COD by green algae

圖3 綠藻對(duì)堿性造紙廢水COD的去除率影響Fig.3 Removal rate of alkaline papermaking wastewater for COD by green algae

由圖3可見，綠藻對(duì)于低濃度堿性造紙廢水COD降解效率高，去除效率由第1天的約14.32%提高到第10天的87.13%，而對(duì)于高濃度堿性造紙廢水COD降解效率則很低。由圖4可見，綠藻對(duì)中濃度酸性造紙廢水降解效率較高，為72.95%，而對(duì)低濃度酸性造紙廢水降解效率為67.46%，相差不多。

圖4 綠藻對(duì)酸性造紙廢水COD的去除率影響Fig.4 Removal rate of acidic papermaking wastewater for COD by green algae

4 結(jié) 論

在實(shí)驗(yàn)過程中通過大量實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)出無污染、處于生長(zhǎng)期的藻類用于處理各種廢水。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：綠藻的去除效率高于硅藻，本試驗(yàn)選定了10個(gè)水樣，綠藻的去除效率高于硅藻占了70%，同時(shí)綠藻的最高去除率達(dá)到87.13%，而硅藻只達(dá)到了79.05%。綠藻和硅藻都對(duì)造紙廢水中的COD濃度去除效率最好。綠藻對(duì)堿性造紙廢水去除率最高，達(dá)到87.13%，硅藻對(duì)酸性造紙廢水中的COD濃度去除效率最好，達(dá)到77.52%，但綠藻對(duì)化工廢水中COD濃度的去除率高于綠藻對(duì)酸性造紙廢水中的COD濃度的去除率。綠藻和硅藻對(duì)同種、不同初始COD濃度廢水處理效果不一，需要進(jìn)一步研究。

目前，關(guān)于藻類的研究是藻類可以代替真菌來去除造紙廢水中的色度[12-14]，基于氧化塘的原理，本試驗(yàn)可進(jìn)一步優(yōu)化處理工藝，提高處理效果，可作深度的開發(fā)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

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51309002)；吉林化工學(xué)院科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(2012070)

劉 輝(1978-)，男，黑龍江慶安人，講師，碩士，研究方向：環(huán)境安全與化工安全。

X703

A

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