微表層油膜漂浮物對富營養(yǎng)水體水質(zhì)指標的影響

包蓉　劉本洪

摘要：以油膜為富營養(yǎng)水體微表層漂浮物的代表，通過反應器模擬富營養(yǎng)水體微表層油膜先覆蓋后去除的過程，分析了水體溶解氧、pH、電導率以及氮磷等的變化，探討了微表層油膜漂浮物對富營養(yǎng)水體水質(zhì)的影響。結(jié)果表明：相較于對照組水體微表層油膜一直覆蓋的狀態(tài)，實驗組水體微表層油膜的覆蓋一去除過程對水體溶解氧的影響最大，會使溶解氧先下降后上升，對水體總氮（TN）和高錳酸鹽指數(shù)（CODM）的實際去除率較高，分別達到32.8%、16.3%，這說明微表層油膜漂浮物的覆蓋一去除過程可有效改善富營養(yǎng)水體水質(zhì)，是未來一種值得嘗試的方法。

關(guān)鍵詞：富營養(yǎng)水體；微表層；漂浮物；油膜；溶解氧

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）08-0043-03

1.研究背景

微表層這個概念來自海洋，是指處于氣一液界面之間的薄層，由于其所處的獨特位置，因而具有特殊的物理、化學和生物特性，可視為一個特殊的微生態(tài)系統(tǒng)。研究表明：海洋和河口的微表層對重金屬、營養(yǎng)鹽及有機物等有一定的富集作用，對污水治理有著極為重要的作用。目前，對于水面微表層研究較多的是海洋和河口，很少有研究內(nèi)陸河流微表層對水體的影響，亦未見研究微表層中的漂浮物對內(nèi)陸富營養(yǎng)水體的影響。以水面油膜為漂浮物代表，研究富營養(yǎng)水體微表層漂浮物對水體水質(zhì)的影響，通過微表層漂浮物的覆蓋一去除，以及對富營養(yǎng)水體溶解氧、pH值、氮、磷營養(yǎng)鹽及有機物的測定，衡量表面漂浮物（油膜）的去除對富營養(yǎng)水體的影響，為處理富營養(yǎng)水體提供數(shù)據(jù)支撐。

2.材料與方法

2.1實驗水樣

實驗水樣取自四川省成都市府河、南河匯合后的下游，四川大學望江校區(qū)東大門正對的錦江河段。實驗水體的基本性質(zhì)見表1。

2.2實驗材料

實驗中反應器的形狀類似矩形，尺寸為300 mm×100 mm×400 mm，在反應器長邊的三等分點處分別設(shè)置兩個隔板，使反應器下部相通上部隔開，隔板長350mm。反應器的材料為無色透明的有機玻璃（即聚甲基丙烯酸甲酯，英文縮寫為PMMA），有機玻璃間的粘合劑為氯仿（即三氯甲烷）。圖1為反應器的示意圖。實驗中采用植物油模擬水體表面油膜。實驗中所用增溫棒為JEB0佳寶魚缸加熱棒，型號為2010防爆，電壓為220/240 V，頻率為50 Hz/60 Hz，長度210 mm，功率50W。

2.3實驗方法

向反應器中加入10.5 L的實驗水樣，每個隔間水量為3.5 L，加熱棒放置在中間隔間的下部，設(shè)置溫度為32℃。

（1）富營養(yǎng)水體微表層油膜覆蓋期，向?qū)嶒灲M（EG）和對照組（CK）中各加入25.0 mL的植物油。每天定時測定水體中心位置水面以下8 cm處水樣的溶解氧、pH值、電導率。連續(xù)觀測7 d后，用移液管取水體中心位置水面以下8 cm處水樣350 mL至燒杯用于水質(zhì)指標的分析，檢測項目和方法見表2。

（2）富營養(yǎng)水體微表層油膜去除期，將已經(jīng)被油膜覆蓋7 d后的實驗組（EG）用傾倒法去除其表面的油膜；對照組不作任何處理，表面仍被油膜覆蓋。每天定時測定水體中心位置水面以下8 cm處水樣的溶解氧、pH值、電導率。連續(xù)觀測7 d后，用移液管在水體中心位置水面以下8 cm處移取水樣350 mL至燒杯用于水質(zhì)指標的分析，檢測項目和方法見表2。

2.4統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)用spss進行分析。

3.結(jié)果與分析

3.1溶解氧的變化及分析

由圖2可以看出：實驗組和對照組的溶解氧變化趨勢相似，均為先下降后上升。但用spss分別分析實驗組和對照組油膜覆蓋期以及油膜去除期實驗數(shù)據(jù)，在油膜覆蓋期，因Sig.（雙側(cè)）大于0.05，故對照組和實驗組的溶解氧無顯著差異；在油膜去除期，因Sig.（雙側(cè)）小于0.05，故對照組和實驗組的溶解氧有顯著差異，說明富營養(yǎng)水體油膜去除對水體的溶解氧有顯著影響，具體見表3。

在油膜覆蓋期，實驗組和對照組的溶解氧都迅速下降，從6.01 mg/I，降到接近0.00mg/L。在油膜去除期，實驗組和對照組的溶解氧都有所上升，實驗組的上升幅度明顯大于對照組。因為實驗組在去除表面油膜后，空氣中的氧氣可經(jīng)由微表層進入到水體中，水體的溶解氧升高。最后對照組溶解氧穩(wěn)定在0.30 mg/L左右，實驗組穩(wěn)定在1.50 mg/L左右，實驗組溶解氧含量明顯高于對照組，主要是因為，實驗組去除表面的油膜后，水體微表層又會形成一層新的膜，在一定程度上阻礙大氣富氧，影響水中溶解氧的進一步上升。因此，想要達到更好的處理效果，需要對水體微表層進行持續(xù)處理，使微表層處于“運動”狀態(tài)，比如：在水面設(shè)置推流裝置等，水體水質(zhì)會得到更好的改善。

3.2電導率、pH值的變化及分析

由圖3、圖4可以看出：在油膜覆蓋一去除過程中，實驗組和對照組的pH值基本沒有變化；電導率先小幅下降后上升，因為在油膜覆蓋期，水體擾動較小，水中顆粒物質(zhì)沉淀，使得電導率下降，去除油膜后，水體與外界進行物質(zhì)交換，水體擾動增加，沉積的顆粒物重新漂浮在水中，使得電導率上升。

3.3氮磷營養(yǎng)鹽及有機物的變化與分析

由表4可以看出：相比于對照組，實驗組中的總氮（TN）、高錳酸鹽指數(shù)（COD）分別減少了32.8%、16.3%；總磷（TP）含量基本不變。

實驗水體中總氮的初始濃度為3.48 mg/L，在地表水環(huán)境質(zhì)量標準中為V類水。氮的去除主要是靠微生物的硝化與反硝化作用。相比于對照組，實驗組中油膜的覆蓋與去除為微生物提供了良好的硝化與反硝化環(huán)境。在油膜覆蓋期，實驗組和對照組水體的微表層均被油膜覆蓋，水中溶解氧下降至接近0.00 mg/L，微生物進行厭氧反硝化反應，將水體中的氮轉(zhuǎn)化為氮氣從面除去水中的氮，實驗組中總氮由3.48 mg/L下降到2.63mg/L，下降了24.6%；在油膜去除期，實驗組水體微表層的油膜被除去，水體微表層穩(wěn)態(tài)被破壞，但后續(xù)實驗巾觀察到微表層重新出現(xiàn)新的油膜，因此，要想達到更好的處理效果，可對微表層進行持續(xù)處理，比如：在水面沒置推流裝置等。

實驗水體中總磷的初始濃度為0.20 mg/L，含量并不高，因此，整個實驗中，實驗組和對照組的變化基本相同，當水體微表層被油膜覆蓋時，水體擾動較小，使得磷酸鹽易結(jié)合其他顆粒而沉積，水中顆粒物減少，電導率小幅下降，總磷含量由0.20 mg/L下降到0.06 mg/L。在油膜去除期，總磷含量變化不大，主要是因為前期總磷含量較低，由0.06 mg/L下降到0.04 mg/L，變化任誤差范圍內(nèi)，可忽略不計。

實驗水體中CODM的初始濃度為7.92 mg/L，在地表水環(huán)境質(zhì)量標準中為Ⅳ類水。在經(jīng)過油膜覆蓋去除過程之后，實驗組中COD的濃度由7.92 mg/L下降至3.58 mg/L，下降了54.8%，相較于對照組，實際去除率為16.3%。主要是因為微表層油膜的覆蓋-去除過程相當于厭氧

好氧過程，為水中微生物提供了良好的生存環(huán)境，充分利用水體的自凈能力，達到降低COD的效果。

4.結(jié)論

水體微表層漂浮物的覆蓋一去除過程對水體溶解氧的影Ⅱ向最大，會使溶解氧先下降后上升，對水體總氮（TN）和高錳酸鹽指數(shù)（COD）的實際去除率較高，分別達到32.8%、16.3%。因此，利用微表層漂浮物的覆蓋

去除過程處理富營養(yǎng)水體可達到良好的處理效果，往最大程度上營造良好的水體處理環(huán)境，充分利用水體的自凈能力，得到治理富營養(yǎng)化水體的目的。