生物質焦對富營養化園林水體的去污性能研究

宋曉汪,宋彩梅

(深圳市廣萬達環保科技有限公司，廣東 深圳 518100)

1 引言

生物質焦因其強大的吸附性、抗氧化性和高度穩定性等特征，被廣泛應用于水體凈化。生物質焦作為無污染、低能耗的水質凈化載體，在日后的污染治理和生態修復中發揮著重要作用[1]。生物質焦對污水中有機物的去除機理主要包括有外擴散、內擴散、吸附、水解、內反應、生物降解、外反擴散[2]。生物質焦的主要優勢在于生物質焦吸附提高了炭粒周圍有機物濃度，有利于生物降解[3]。基于此，為探討生物質焦對富營養化水體中有機污染物的去除效果，本試驗研究了2種不同用量的生物質焦(1 L水中分別投放10 g和20 g的生物質焦)對富營養化園林水體中N、P等營養元素的去除效果，旨在為實際工程應用中生物質焦的適合用量提供參考。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

生物質焦購自清遠和記低碳農業科技有限公司。

2.2 試驗用水

試驗用水為人工配制富營養化園林水體，水質初始指標值見表1。

表1 試驗用水初始值

2.3 試驗方案

在高為20 cm，直徑為10 cm的玻璃瓶中裝入1 L試驗用水，試驗共設有3組處理，每個處理3個平行，第1組為CK對照，第2組為10 g生物質焦，第3組為20 g生物質焦。在實驗室內進行，周期為15 d，每隔3 d監測一次指標。試驗期間因水分蒸發、蒸騰或取樣導致水量減少，所以每天通過補充去離子水來保持水量不變。

3 結果與分析

3.1 TN、NH4+-N、NO2--N的去除效果

由圖1、圖2和圖3可知，在污水中投放生物質焦對水中TN、NH4+-N、NO2--N均有明顯去除效果，并表現出較為明顯的變化趨勢，在TN和NH4+-N的去除中，10 g處理和20 g處理的變化趨勢一致，但20 g處理的去除效果要比10 g處理的更為明顯，TN去除率分別可達49.6%、42.3%，NH4+-N去除率分別可達49.7%、42.8%，可以看出20 g處理的TN去除率與NH4+-N去除率相似，而對于水中NO2--N的去除效果差異不明顯，其去除率分別為60.6%(10 g)、63.6(20 g)。經過15d的測定結果表明，在污水中投放20 g生物質焦的凈化效果較佳，其最終水中TN、NH4+-N及NO2--N所殘留的含量分別為1.904 mg/L、0.71 mg/L和0.012 mg/L。

圖1 不同處理對TN的去除效果

3.2 TP的去除效果

由圖4可知，隨著時間的推移，2組生物質焦處理對水中TP均有去除效果，且表現為前期下降趨勢較快，后期較為平緩，可能是生物質焦在吸附一定量之后，會逐漸處于飽和狀態，由此造成去除污染物的能力下降。在試驗水中10 g處理的TP含量由3.86mg/L降

圖2 不同處理對NH4+-N的去除效果

圖3 不同處理對NO2--N的去除效果

低至3.11 mg/L，20 g處理的TP含量降低至2.70 mg/L，10 g生物質焦、20 g生物質焦對TP的去除率分別為17.7%、28.6%。經過15d的測定結果表明：在污水中投放20 g生物質焦的凈化效果較佳，其最終TP在水中所殘留的含量為2.70 mg/L。

圖4 不同處理對TP的去除效果

3.3 COD的去除效果

由圖5可知，在試驗期內，2組生物質焦處理均能有效去除水中COD，隨著時間的增加下降趨勢明顯，而CK對照中COD含量表現出或降或升的現象，下降趨勢不明顯，在試驗水中10 g處理的COD含量由137.40 mg/L降低至83.91 mg/L，20 g處理的TP含量降低至71.48 mg/L，10 g生物質焦、20 g生物質焦對COD的去除率分別為38.9%、47%。經過15d的測定結果表明：在污水中投放20 g生物質焦的凈化效果較佳，其最終COD在水中所殘留的含量為83.91 mg/L。

3.4 對其他水質指標的影響

由圖6可知，隨著試驗時間的推移，三組處理水中的DO含量均呈現上升的現象，其中CK對照上升的趨勢較為快速，10 g生物質焦次之。水中DO含量的增加，有利于水中微生物對污染物的消解作用。

圖5 不同處理對COD的去除效果

由圖7可知，三組處理在試驗中均呈現出隨時間而增高的趨勢，特別在后期pH值上升較快，在試驗結束時，三組處理的pH值差異性不大，在8.37～8.40之間。由圖5～8可知，不同用量的生物質焦對于去除水中的色素均有明顯的效果，在試驗前期下降較快，而后期下降趨勢較為平穩，其中，投放10 g和20 g的色度值變化趨勢一致，但之間的去除效果差異不明顯，而CK對照在試驗過程中色度值一直保持較微妙的變化。

圖6 不同處理對DO的影響

圖7 不同處理對pH值的影響

圖8 不同處理對色度值的去除效果

4 結論

從本研究中可以得出，在富營養化園林水體中投放生物質焦有效去除水體中的營養元素，其中，在每升污水中投放20 g生物質焦比投放10 g去除水中污染物的效果更為明顯，對污水中TN、TP、COD、NH4+-N、NO2--N、色素的去除率分別可達49.6%、28.6%、47%、49.7%、63.6%、63.8%，而對去除水中色素的效果較好。