微氣泡曝氣對模擬黑臭水體的治理效果
【蘭州純水設(shè)備http://www.firstclub.org.cn】我國許多河流流經(jīng)城市和鎮(zhèn)溝水塘壩容易受有機物和氮、磷污染,水環(huán)境容量很小,自然凈化能力較差,流動緩慢,很容易形成黑臭的水,影響周圍的自然環(huán)境和居民的生活,嚴(yán)重威脅水質(zhì)安全。目前，處理黑水和臭水的常用方法有疏浚、生物修復(fù)和曝氣。天然富氧與水中耗氧量的嚴(yán)重失衡是導(dǎo)致水體變黑、脫臭的主要原因之一。實驗室純水設(shè)備
微泡曝氣是一種新型的高效曝氣技術(shù)，在廢水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。氣泡直徑小于50微米的微氣泡，具有較大的比表面積純水設(shè)備內(nèi)部壓力大，緩慢上升，與普通曝氣方式相比，采用微氣泡曝氣可以顯著改善氣體和氣體含率和傳質(zhì)率。因此，微泡在黑臭河曝氣增氧中的應(yīng)用，不僅可以提高增氧效率，還可以提供海藻抑菌的生態(tài)修復(fù)效果。目前已有研究通過微氣泡曝氣處理黑、臭河廢水，但由于處理時間較短，不能獲得微氣泡曝氣對水體生態(tài)環(huán)境的長期恢復(fù)效果。因此，本文采用微泡曝氣和一般曝氣對模擬黑臭水進(jìn)行長期修復(fù)和處理，并對水質(zhì)改善效果進(jìn)行評價和比較。實驗室純水設(shè)備
1材料和方法
1.1曝氣裝置及操作參數(shù)
本實驗分別采用微泡曝氣和普通曝氣兩種曝氣方法對模擬黑水和臭水進(jìn)行處理，并進(jìn)行對比。兩套設(shè)備的水箱是用PVC材料,形狀類似長方體,長約550毫米,寬度約420毫米,水深約280毫米在正常操作中,總水量約60 l和大約40毫米的厚度下的水。微泡產(chǎn)生加壓溶氣方式——應(yīng)力釋放方法,需要連續(xù)水循環(huán)泵,水循環(huán)是4.8升/分鐘純水設(shè)備,而不考慮短流,循環(huán)在整個水箱的12.5分鐘。為了防止流出攪拌底部泥,微泡的水出口大約110毫米的高度底泥漿,和水出口方向是水平的。為了增加大氣泡在水中的停留時間，在離底泥約40mm處安裝曝氣器。微設(shè)備最佳運行氣體比水達(dá)到最好的微泡沫的效果,因此,微氣泡裝置遠(yuǎn)小于普通空氣曝氣裝置,只有0.12升/分鐘,單位體積空氣2毫升/分鐘˙L);曝氣的平均體積的1.3 L / min,單位體積空氣21.6 mL / min˙L)。曝氣的來源都是空氣?？紤]到微泡發(fā)電裝置水泵運行引起的水溫升高問題，本試驗采用兩種裝置的間歇運行方式。在測試過程中，兩款設(shè)備同步開啟和關(guān)閉，每天早上8:00至晚上7:00，每小時運行15min，共12次。實驗室純水設(shè)備
1.2模擬黑水、臭水的來源和水質(zhì)
這個測試是用來模擬校園的黑臭水源水庫的富營養(yǎng)化,含有大量的營養(yǎng)物質(zhì)和腐殖質(zhì)河流沉積物,加入腌10 d后完全浸沒在水中藻類和微生物繁殖,生態(tài)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。此時，水體有一種深黃棕色，有異味，透明度低，根據(jù)《城市黑臭水治理指南》中對城市黑臭水的明確定義，可視為試驗水已形成黑臭水。兩種設(shè)備的水質(zhì)如表1所示。
1.3水質(zhì)檢測方法
本文所涉及的各種水質(zhì)指標(biāo)的檢測方法如下。
氨氮:nah試劑分光光度法;總磷:鉬銻分光光度法;透明度:賽氏盤方法;TOC和TN: TOC - L;OD680:上海yidian UV765;濁度:散列2100 n;水溫和溶解氧:hq-30d。
2結(jié)果與討論
2.1運行過程中水質(zhì)變化
25 d運行的總有機碳(TOC)、總氮(TN)、總磷(TP)、氨氮、六OD680和水質(zhì)濁度指標(biāo)測試、采樣時間是晚上7點,在年底之前曝氣接近2 h,浮在水面上的微泡浮選效果的藻類有大部分的靜態(tài)下沉,采樣點15厘米。
在整個測試中,微泡曝氣系統(tǒng)的TOC濃度總是低于普通曝氣系統(tǒng),如圖1所示(一個)。在5 d的初始操作,增加曝氣在水中溶解氧,和大量的微生物數(shù)量激增,導(dǎo)致迅速減少的濃度在水中TOC的設(shè)備。之后，TOC濃度繼續(xù)緩慢下降純水設(shè)備，實驗結(jié)束時微泡曝氣系統(tǒng)的TOC下降76%至18.2mg/L。氨氮濃度的變化趨勢(圖1(c))類似于TOC,微氣泡曝氣水體內(nèi)氨氮濃度下降更快,當(dāng)18 d,微氣泡曝氣水氨氮濃度一直減少到0,和普通曝氣水氨氮濃度9 d后不再變化。在實驗的最后,TN和TP濃度微泡汽水都低于普通汽水,如圖1所示(b)和1(d)。此外,實驗觀察到在水中TN和TP較高,變化不大,可能與測試接管污水河流沉積物,含有大量的氮、磷元素,可以形成膠體的難降解。
黑臭水恢復(fù)中重要的水質(zhì)指標(biāo)是表觀指標(biāo)，在本次實驗中體現(xiàn)為OD680、濁度、透明度三個指標(biāo)。OD680是藻液在680nm處的光吸收值，可以間接反映藻細(xì)胞的數(shù)量。為了對水體進(jìn)行顯微鏡檢查，發(fā)現(xiàn)verdigris微囊藻是一種邊緣效應(yīng)，因此，顯微鏡計數(shù)說海藻細(xì)胞濃度與海藻溶液在680 nm吸光度值的比較，發(fā)現(xiàn)兩者之間有良好的線性關(guān)系
OD680的變化如圖1所示(e),微氣泡曝氣池OD680很快在一周內(nèi),從0.03下降到0.03,并保持在一個較低的水平,并表明,微氣泡曝氣能有效去除藻類和抑制藻類繁殖,和普通曝氣系統(tǒng)保持在一個模擬的藻密度在黑臭的水形成高濃度水平。在之前的研究中，我們小組發(fā)現(xiàn)微泡對銅綠假單胞菌的生長有顯著的抑制作用純水設(shè)備，在與微泡通氣72h后海藻液密度下降了88%。同時，電子顯微鏡也破壞了藻細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。需要說明的是，在本實驗中對處理過的海藻液進(jìn)行了靜態(tài)培養(yǎng)，使受損和沉淀的海藻無法獲得足夠的光進(jìn)行自我修復(fù)，加速了海藻的死亡。但在本實驗中，由于整個日照周期(上午8點至晚上7點)持續(xù)間歇性曝氣，使藻類獲得足夠的光進(jìn)行自我修復(fù)，降低了死亡率
微泡曝氣對海藻去除有顯著影響，濁度也有所降低。兩種設(shè)備的水透明度變化如表2所示。由于水深較淺，測試的透明度每隔5厘米。在實驗的中后期，微泡曝氣裝置的透明度有了很大的提高，可以清晰的看到池底，而普通曝氣裝置中水的透明度基本沒有變化。實驗結(jié)束時，由于水質(zhì)指標(biāo)的改善，兩種設(shè)備的水體基本沒有黑臭。實驗室純水設(shè)備
2.2水溫和溶解氧
水溫和溶解氧也是影響水體黑臭和藻類繁殖的兩個重要水質(zhì)指標(biāo)。因此，在運行過程中，對水溫和溶解氧進(jìn)行全天監(jiān)測，監(jiān)測時間從10點到21點15分，監(jiān)測深度在水面以下10cm，曝氣前后進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)控日設(shè)備運行時間為10:00 - 20:00。監(jiān)視數(shù)據(jù)如圖3所示。
由于微氣泡曝氣需要水泵循環(huán)，水溫會升高。10點,內(nèi)部設(shè)備的溫度26℃,開始后曝氣裝置,微氣泡裝置內(nèi)水溫上升波動,曝氣設(shè)備開放15分鐘內(nèi)水溫上升,停止運行后,下午8點水溫上升到34℃,然后,曝氣后已經(jīng)停止下降水溫度;普通曝氣裝置內(nèi)的水溫保持在26℃左右。一般來說,水溫34℃時藻類增長速度高于26℃,在藻類密度和微氣泡裝置顯示出下降的趨勢,可見,溫度不是兩種曝氣方式藻類去除和控制效果差異的原因。
而水溫較高不利于溶解氣體越多,但溶解氧的濃度在微氣泡設(shè)備總是高于普通曝氣設(shè)備,曝氣 后停止波動很小,平均濃度的溶氧曝氣裝置在15分鐘后曝氣已經(jīng)停止下降?？紤]到微氣泡曝氣本身僅為平均曝氣量的十分之一左右，因此可以推測，在實際的黑臭河曝氣中，采用微氣泡曝氣法可以大大減小氣泡體積。
2.3停止運行后水質(zhì)變化
運行期結(jié)束后，持續(xù)監(jiān)測了8d兩裝置內(nèi)的水質(zhì)變化情況（OD680、濁度和透明度），OD680和濁度數(shù)據(jù)如圖4所示，透明度數(shù)據(jù)列于表2。在停止曝氣后，由于沒有了曝氣引起的水面攪動和持續(xù)通入的溶解氧，普通曝氣裝置內(nèi)水中藻類迅速繁殖，形成水華，OD680和濁度大幅上升，水質(zhì)迅速劣化；而微氣泡曝氣裝置內(nèi)水中藻類繁殖速度非常緩慢，僅在水面四周貼近水槽的部位發(fā)現(xiàn)了少量的藻類，并在上層水中觀察到肉眼可見的浮游動物成群出現(xiàn)。研究表明，浮游生物對藻類繁殖有控制作用，這可能是停止微氣泡曝氣后，藻密度OD680增長緩慢的因素之一，但是微氣泡曝氣促進(jìn)浮游生物大量繁殖的原因尚需進(jìn)一步研究。
3結(jié)論
（1）與普通曝氣方式相比，微氣泡曝氣可以顯著降低該模擬黑臭水體的藻細(xì)胞濃度和濁度，從而提高透明度。
（2）在結(jié)束曝氣處理后，雖然水中仍有營養(yǎng)物質(zhì)存在，但微氣泡系統(tǒng)內(nèi)水質(zhì)可以保持一段時間，而普通曝氣系統(tǒng)內(nèi)水質(zhì)會迅速惡化。
（3）試驗?zāi)┢谟^察到微氣泡曝氣系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)了大量浮游生物，表明微氣泡曝氣可以改善水體生態(tài)系統(tǒng)。更多環(huán)保純水處理設(shè)備資訊請關(guān)注皙全蘭州水處理設(shè)備網(wǎng)。
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