强化生态浮床对珠江水中氮污染物去除研究*

孙连鹏，冯 晨，刘 阳，金 辉

(1.中山大学环境科学与工程学院，广东 广州 510275;2.广东省惠州市环境科学研究所，广东 惠州 516001)

随着近年来河流污染的加剧，人们逐渐认识到单纯的截污治理等方法难以彻底的解决目前所面临的河流污染问题，尤其是已经受到严重污染、生态环境受到严重损害的河流，必须采用生态的、生物的等其他方法对河流进行直接的治理(修复)。生态浮床技术是运用无土栽培技术的原理，把高等水生(陆生)植物以浮床作为载体种植到受污染水体中，通过植物、微生物等之间的相互作用，协同去除水中的污染物[1]。近年来该项技术已经得到一定的应用，并且在封闭性水体，如水库、湖泊等的治理中取得了较好的效果，并得到了许多研究者的认可[2～5]，但该技术在流动水体，如河流等的应用中仍存在一定的问题。河流的流动特性使得浮床对水体的有效处理时间相对较短，同时由于经济等方面的因素，不能无限制的扩大浮床在河流中的覆盖长度(面积)，因此，污染物质的去除效率相对较低。为改善单一浮床去除效率低这一问题，需采用其他技术手段进行强化和辅助以提高系统在相对较短的时间内对污染物的去除率。刘阳等人的研究发现在浮床去除氮污染物的过程中，反硝化反应是主要的限制因素，有效的去除水中的硝酸盐和亚硝酸盐氮，将会大幅度提高氮污染物的去除[6]。因此，本研究采用固定化反硝化菌对美人蕉浮床进行强化，以提高浮床系统对河流中氮污染物的去除效率。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 浮床美人蕉 于中山大学东校区园林中心挑选一定量的红花美人蕉幼苗，高度约为10～20 cm。将洗净根的美人蕉固定在塑料泡沫板上，进行水栽培养。

1.1.3 模型 实验所采用的模型水槽为自制PVC材料，尺寸为1.2 m×1.2 m×0.8 m。

1.2 方法

1.2.2 固定化反硝化菌制备 将取自广州市猎德污水厂二沉池内的新鲜活性污泥，在厌氧培养箱中培养驯化为反硝化污泥后，采用海藻酸钠—氯化钙包埋法[8], 并添加活性炭作为添加剂来增加小球的机械强度和传质性能制成固定化小球。

2 结果与讨论

2.1 最佳固定化条件的确定

表1 固定化反硝化菌小球制作的因素水平表

通过分析正交试验，最终确定最佳包埋条件为：活性炭浓度10%，海藻酸钠浓度3%，包菌量2∶1，氯化钙浓度2%。并按此条件进行固定化强化浮床实验的研究。

2.2 固定化反硝化菌强化生态浮床的脱氮效果

表2 各系统的脱氮效果

图1 去除效果

图2 去除效果

图3 去除效果

图4 TN去除效果

2.2.3 总氮的去除效果及转化规律 5 d内各系统对TN的去除效果见图4所示。由图4可以看出，固定化反硝化菌强化的浮床系统对TN的去除效率非常稳定，尤其在后期去除效率的增加比单独浮床系统和空白系统更为显著。单独浮床系统对TN的去除曲线在84 h时已经趋于平缓，而投加固定化反硝化菌小球的浮床系统对TN的去除曲线在84 h时仍有较大幅度的降低。这主要是由于固定化反硝化小球的加入消除了反硝化反应的限制，使得总氮能够被持续的去除。经过5 d的处理，固定化强化浮床系统的TN去除率为50.9%，浮床系统为33.7%，而空白实验为23.8%，固定化强化浮床系统的TN去除率比单独浮床系统提高了17.25%。这与其它研究者[4,14～16]所获得的总氮去除效果略有不同，这主要是由于不同的反应条件、参数等造成的。对于浮床系统来说，TN的去除率与水样的氮素组成，采用的浮床植物，系统的处理时间等都有直接的关系。图4的结果表明在相同的条件下，固定化反硝化小球的加入会明显提高浮床系统对总氮的去除效果。

3 结论

参考文献：

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