天然藻類對廢水中TOC的去除效率研究

鄒繼穎，劉 輝，李 東，陳 意

(吉林化工學院資源與環境工程學院，吉林吉林132022)

中國是一個發展中國家，目前廢水處理率較低，水體污染嚴重.廢水處理法中，國外利用藻類比較廣泛［1］.開發利用藻類，特別是固定化藻類處理廢水，不但可以凈化污水，改善環境，而且可以回收貴重、稀有金屬或生產優質的藻類食品、飼料、肥料等資源，具有重要的社會和經濟效益［2］.20世紀80年代以來，國內外對進一步發揮藻類凈化污水的潛力進行了大量的試驗性研究，藻類凈化污水的機理研究更加深入，藻類吸收并去除氮、磷營養物的動力型模型及與環境因子的相關模型相繼建立并完善［3］.當今，在國外利用藻類處理廢水得到進一步創新［4］，這些都為藻類應用于污水處理打下了良好的基礎［5］.利用藻類處理廢水［6］，技術簡單經濟而且高效.本文將應用天然藻類［7］，對不同廢水中TOC的去除效率研究分析，為藻類的利用提供科學依據.以期為進一步研究廢水的藻類處理工藝奠定了基礎.

1 實驗儀器與試劑

1.1 實驗儀器

實驗中用到的儀器有:LRH-250-GⅡ微電腦控制光照培養箱、DXZ智能型人工氣候箱、Nikon E600多功能生物顯微鏡(Lovibond公司)、Tube Test LR(0～500 mg/L)、手提式不銹鋼滅菌鍋、TOC分析儀(Sievers-InnovOx Laboratory Total Organic Carbon(TOC)Analyzer).

1.2 實驗試劑

培養藻類選用D1和SE培養基［8］.TOC測定采用燃燒氧化-非分散紅外吸收法用TOC(總有機碳)分析儀［9-11］.

2 實驗方法

2.1 藻類培養

用D1、SE培養基培養硅藻和綠藻，所用藻種采自于松花江龍潭大橋上游50 m處江水(水溫6℃).含藻類江水與培養基溶液110比例放入100 mL培養瓶中，由于室溫過低，培養時放入光照培養箱中，調節晝夜溫度25/20℃，光照比12 12，培養7 ～15 d.

2.2 藻類對廢水的處理方法

將化工廢水、造紙廢水和生活污水放入3個(3組平行樣)250 mL錐形瓶中，將培養瓶中硅藻(綠藻)離心分離，將硅藻(綠藻)的藻胞放入各錐形瓶中，然后放入光照培養箱中培養.分別在1、2、4、7、10 d 時取 50 mL 放入離心管中于 2000 轉離心，取上清液過濾在50 mL小燒杯中，取20 mL上清液進行TOC測定.比較不同時間不同濃度硅藻、綠藻對TOC的去除效率.

3 結果與討論

3.1 校準曲線的繪制

由圖1可以看出，實際濃度與檢測濃度呈線性關系，相關性R2=0.998 1較好，能夠作為校準曲線來用.校準曲線能夠通過檢測濃度算出水樣的實際濃度，去除儀器檢測誤差，使水樣檢測值更接近于真實數值.

圖1 TOC校準曲線

3.2 藻類性造紙廢水的處理

酸性造紙廢水原樣經TOC檢測儀測得TOC值為443.6 mg/L，硅藻、綠藻放入酸性造紙廢水原樣中1 d后變成褐色，藻類死亡.稀釋5倍后能夠存活.堿性造紙廢水原樣經TOC檢測儀測得TOC值為997.4 mg/L，硅藻、綠藻放入堿性造紙廢水原樣中1天后變成褐色，藻類死亡，經檢測水樣pH為14，堿性過高藻類無法存活，稀釋20倍后才能夠存活.將酸性造紙廢水和堿性造紙廢水分別稀釋，稀釋倍數見表1，加入藻類培養，測定硅藻、綠藻對造紙廢水的處理.

表1 硅藻、綠藻對造紙廢水的處理結果比較

通過實驗可知，酸性造紙廢水濃度過高硅藻并不能存活，稀釋5倍，能夠存活但去除效率不高，7天去除效率只有30.2%;濃度太低去除效率也不高，7天去除效率為31.5%;而稀釋10倍、20倍，較高一點，去除效率為 36.8%、38.4%.由此可知硅藻、綠藻并不適合單獨處理高濃度酸性造紙廢水，因為處理高濃度廢水不符合污水綜合排放標準中TOC最高允許排放濃度20 mg/L［12-13］.

在高濃度酸性造紙廢水中，綠藻對TOC去除效率不高，對廢水中TOC的去除效率與濃度成反比，對低濃度 TOC廢水去除效率較高，達到37.9%、39.0%，處理后廢水達到污水綜合排放標準，能夠直接排放.

硅藻、綠藻對酸性造紙廢水中TOC的處理效率差距不是很大，都在25% ～40%之間，處理效率都不是很高，硅藻對TOC濃度高的酸性造紙廢水處理能力高一些，而綠藻對低濃度酸性造紙廢水處理能力高一些.總體來說硅藻對酸性造紙廢水的處理效果更好.

由實驗可知藻類的生存與水中pH值影響較大，pH過大藻類無法生存，導致死亡.硅藻對堿性造紙廢水中TOC去除效率隨著培養天數的增加，去除效率逐漸提高，7 d去除效率為 39.6%、40.1%.綠藻不適合處理高濃度的堿性造紙廢水，特別是pH值過高的廢水.對于原水樣稀釋20倍、40倍后隨著培養天數的增加，去除效率逐漸提高，廢水TOC去除效率為36.4%、33.4%，只有稀釋40倍處理后達到排放標準，稀釋20倍處理后不達標.

硅藻對堿性造紙廢水中TOC的去除效率高于綠藻，因為硅藻的最適生長環境為pH值為8［14］，所以硅藻能夠更好的處理弱堿性的廢水.而綠藻不適合生長于堿性的環境中，所以處理效果不如硅藻.

3.3 藻類對化工廢水的處理

化工廢水原水樣經TOC檢測儀測得TOC值為92.6 mg/L，接種藻類后，一天硅藻、綠藻都沒有死亡，將化工廢水稀釋1倍、2倍、4倍，TOC的濃度分別為 92.6、50.7、29.4 mg/L，分別加入硅藻、綠藻進行培養，其結果如下.

隨著培養天數的增加，去除效率逐漸提高.濃度越高，綠藻對TOC的去除效率就越高，去除效率達60%，對于TOC濃度在30 mg/L的廢水出去效率只有48.3%.對于處理的高濃度廢水效果不顯著.

硅藻對化工廢水處理效果與濃度有一定的關系，隨著培養天數的增加，去除效率逐漸提高，對于50 mg/L和90 mg/L的廢水去除效率相同，達58.7%，相對于TOC低濃度的廢水去除效率較低.硅藻、綠藻對化工廢水7 d去除效率比較，見圖2.

圖2 硅藻、綠藻對工業廢水去除效率比較

由圖2可以看出，綠藻對化工廢水中TOC去除效率要比硅藻好些，去除效率7天能夠達到60%.綠藻、硅藻對TOC高濃度工業廢水處理效果要比低濃度的處理效果好.如果延長培養時間，硅藻、綠藻處理化工廢水能夠達到更好的效果.

3.4 藻類對生活污水的處理

生活污水原水樣經TOC檢測儀測得TOC值為42.7 mg/L，接種藻類后，一天硅藻、綠藻都沒有死亡，藻類都有活性.將生活污水稀釋1倍、2倍，TOC 的濃度分別為 41.1、22.6 mg/L，分別加入硅藻、綠藻進行培養，其結果如下.

綠藻對生活污水中TOC濃度隨著培養天數增加，去除效率逐漸提高，7 d去除效率較好，均超過60%，處理后原生活污水稀釋1倍，2倍都達到污水排放標準，處理后濃度都小于20 mg/L.通過圖3可以看出綠藻對濃度高的生活污水處理效率比濃度低的要更顯著，去除效率為66.7%，低濃度的為61.1%.隨著培養天數的增加，去除效率逐漸提高，硅藻對高濃度TOC生活污水去除效率較好.所以硅藻能夠應用處理生活污水，見圖3.

圖3 硅藻、綠藻對生活污水的去除效率比較

由圖3可以看出對于生活污水中TOC的去除效率綠藻處理得更好，濃度高的和濃度低的生活污水綠藻的去除效率都要比硅藻高.兩種藻類處理TOC濃度高的生活污水，去除效率都要比低濃度要高.生活污水中營養成分較高，化學污染較少，比較適合藻類生存，所以用藻類處理生活污水效果好.

4 結 論

研究表明，天然藻類中硅藻、綠藻對不同廢水水樣中總有機碳TOC均有一定的去除效率.不同的廢水水樣，不同的濃度，硅藻、綠藻對TOC 7 d去除效率各不相同.綠藻對生活污水中的TOC去除效率最好，去除效率為66.7%，其次是化工廢水，去除效率為61.7%.而綠藻對酸性、堿性造紙廢水的去除效率較低，都低于40%;硅藻處理化工廢水和生活污水的效果較好，去除效率為58.7%、59.6%.處理酸性、堿性造紙廢水的去除效率較低，但高于綠藻處理后的去除效率.綠藻處理化工廢水、生活污水效果好于硅藻，硅藻處理酸性、堿性造紙廢水的去除效率好于綠藻.

對于生活污水，化工廢水中TOC的處理可以應用天然藻類中硅藻和綠藻，能夠實際應用硅藻、綠藻作為氧化塘對城鎮生活污水，化工廢水進行處理.天然藻類中硅藻、綠藻在廢水處理方面具有一定的價值和意義.

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