水體富營(yíng)養化及其導致的藍藻水華是目前我國眾多湖泊和水庫面臨的重要環(huán)境問(wèn)題隊大量藍藻漂浮于水面，隨風(fēng)漂移到岸邊，腐爛后污染水質(zhì)，散發(fā)嗅味，污染周邊環(huán)境。為了緩解藍藻水華對水環(huán)境的影響，將藍藻漿打撈出湖泊，再通過(guò)混凝沉淀(或氣浮)進(jìn)行藻水分離，上清廢水排入湖泊，濃縮后的藻泥經(jīng)脫水后處置利用。若打撈的藍藻漿已經(jīng)開(kāi)始腐爛，藻細胞內的藻液將釋放到水中，藻水分離后的廢水中將會(huì )含有大量有機污染物(蛋白質(zhì)、多糖、腐殖酸等)P1、總氮、總磷以及藻毒素等，直接排入水體將對水環(huán)境造成較大的污染，威脅供水安全。

　　為了處理藻水分禽廢水，本文建立了一套AO曝氣生物濾池+紫外催化氧化+物化沉淀工藝，去除廢水中的有機物、氮、磷以及藻毒素等，并優(yōu)化了工藝參數。

　　一、實(shí)驗部分

　　1.1 水樣準備

　　從無(wú)錫太湖梅梁湖取藍藻漿，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的自然腐爛，投加PAC和PAM進(jìn)行混凝沉淀，取上層清液備用。廢水的COD為250mg/L，TN、TP和藻毒素的質(zhì)量濃度分別為400mg/L、2.58mg/L和1.69μg/L。

　　1.2 實(shí)驗裝置

　　工藝流程包括AO曝氣生物濾池、紫外催化氧化及物化沉淀。實(shí)驗裝置由厭氧生物過(guò)濾柱、好氧生物過(guò)濾柱、紫外催化氧化裝置、進(jìn)水泵、回流泵及空氣泵組成，如圖1所示。

　　厭氧生物過(guò)濾柱用有機玻璃制作，內徑9cm，高度120cm。柱內填充陶粒，粒徑3〜5_，填充高度60cm。厭氧生物過(guò)濾柱用有機玻璃制作，內徑9cm，高度295cm。柱內填充陶粒，粒徑3〜5mm，填充高度180cm。柱內填料底部設置微孔曝氣頭。

　　紫外催化氧化裝置用有機玻璃制作，長(cháng)度55cm，直徑15cm，內部裝有套有石英管的紫外燈管，紫外燈管的功率為30W，配備型號為12WZ-8揚程為10m的全自動(dòng)增壓泵。

　　進(jìn)水泵及回流泵用型號為BT100-1J的恒流蠕動(dòng)泵?？諝饫跤眯吞枮長(cháng)P-40、最大水深為2.8m的充氧氣泵。

　　1.3 實(shí)驗方法

　　實(shí)驗的進(jìn)水流量為2L/h，厭氧生物過(guò)濾柱水力停留時(shí)間為1.91h，柱內溶解氧濃度控制在2〜3mg/L，用HC1和NaHC03調節水樣pH為7.0〜7.5。好氧生物過(guò)濾柱水力停留時(shí)間為5.73h，柱內溶解氧濃度控制在0.5mg/L以下，pH控制在7.0〜8.0。硝化液回流比為100%〜200%。待裝置穩定運行后，測定裝置對COD、TN等主要污染物的去除效果。

　　取AO曝氣生物濾池的出水充滿(mǎn)紫外催化氧化裝置，啟動(dòng)循環(huán)泵，光照射T時(shí)間后放出水樣，搖勻測定藻毒素濃度。改變光照射時(shí)間分別為〇.17、0.5、l、2、5min，重復上述實(shí)驗。

　　用六聯(lián)攪拌器進(jìn)行混凝沉淀除磷實(shí)驗，取AO曝氣生物濾池出水1000mL六份分別加入六個(gè)燒杯中，分別投加PAC為10、20、40、60、80、100mg/L，啟動(dòng)六聯(lián)攪拌器，300r/min攪拌lmin，50r/min攪拌15min，然后靜置沉淀30min。沉淀后取上清液經(jīng)0.45濾膜過(guò)濾后測定TP含量。

　　1.4 測試指標及分析方法

　　主要測試指標包括COD、TN、TP及藻毒素濃度。其中COD分析采用重鉻酸鉀法;TN分析采用過(guò)硫酸鉀氧化-紫外分光光度法;TP分析采用鉬酸銨分光光度法。上述各項指標分析方法均參照水和廢水監測分析方法

　　藻毒素濃度采用美國B(niǎo)eacon公司生產(chǎn)的96孔檢測試劑盒在450nm波長(cháng)下讀板檢測

　　1.5 系統的掛膜與啟動(dòng)

　　從揚州某污水處理廠(chǎng)取活性污泥進(jìn)行生物濾料的接種%將活性污泥倒入裝有陶粒填料的過(guò)濾柱中，靜置2〜3d，然后將活性污泥排出。向好氧和厭氧生物過(guò)濾柱內注入生活污水，同時(shí)向厭氧生物過(guò)濾內投加140mL質(zhì)量濃度為300mg/L的硝酸鉀。好氧生物過(guò)濾柱曝氣，保持溶解氧質(zhì)量濃度為3mg/L以上，厭氧柱投加硫代硫酸鈉控制溶解氧小于0.5mg/L。每天放空過(guò)濾柱并重新充入生活污水。取好氧生物過(guò)濾柱水樣測定COD，取厭氧生物過(guò)濾柱水樣測定TN。過(guò)濾柱對COD、TN的去除效果見(jiàn)圖2、圖3。由圖2可知，反應器中的生物膜適應良好，生活污水COD易被降解，從進(jìn)水的200mg/L左右下降到50mg/L以下，去除率基本穩定在85%左右，半個(gè)月后柱內填料逐漸變黃，濾料表面出現生物絮體。由圖3可知，反硝化菌生長(cháng)適應良好，投加的硝酸鹽易被去除，從進(jìn)水的90mg/L左右下降至40mg/L左右，TN去除率基本穩定在42%左右，半個(gè)月后柱內填料逐漸變黑，濾料表面出現生物絮體。綜上所述，判斷掛膜成功。

　　二、結果與討論

　　2.1 COD去除效果

　　AO曝氣生物濾池在進(jìn)水流量為2L/h，厭氧生物過(guò)濾柱水力停留時(shí)間為1.91h，好氧生物過(guò)濾柱水力停留時(shí)間為5.73h，硝化液回流比為100%的工況下穩定運行時(shí)，AO曝氣生物濾池對COD的去除效果如圖4所示。由圖4可知(0—26d)，隨著(zhù)運行時(shí)間的延長(cháng)，反應器中的生物膜逐漸適應藻水分離廢水，出水COD趨于穩定，當進(jìn)水COD在250mg/L左右時(shí)，出水COD在46〜50mg/L左右，去除率達到80%左右。因需要補充碳源進(jìn)行脫氮，將進(jìn)水的COD提升至2000mg/L左右(27—46d)，從圖4中還可以看出，出水COD依舊在46〜50mg/L左右，出水水質(zhì)達到城鎮污水排放一級A標準。

　　2.2 TN去除效果

　　曝氣生物濾池在進(jìn)水流量為2L/h，厭氧生物過(guò)濾柱水力停留時(shí)間為1.91h，好氧生物過(guò)濾柱水力停留時(shí)間為5.73h，硝化液回流比為100%的工況下穩定運行時(shí)，AO曝氣生物濾池對TN的去除效果如圖5前26天所示。當進(jìn)水的TN質(zhì)量濃度為400mg/L左右時(shí)，出水TN的質(zhì)量濃度為300mg/L左右，去除率只有25%左右，未達到預計的去除效果。其原因是廢水中的碳源遠遠不能滿(mǎn)足脫氮要求為了提高TN的去除效果，投加無(wú)水乙酸鈉提高C/N比至8左右，讓反硝化菌有充足的碳源進(jìn)行反硝化；除此之外，將回流比由1:1提升至1:2，從而提高反硝化的效率。調節上述參數后，脫氮效果有明顯提高，如圖5的后17天所示，出水TN質(zhì)量濃度下降至200mg/L左右，TN去除率達到50%左右。后續將會(huì )嘗試物理化學(xué)的方法進(jìn)一步脫氮使得出水TN達到相應的排放標準。

　　2.3 藻毒素去除效果

　　經(jīng)AO曝氣生物濾池處理后，出水藻毒素濃度為1.58pg/L左右，說(shuō)明AO生物作用對藻毒素的降解去除效果較差。取出水在0.17、0.5、1、2、5min5個(gè)光照時(shí)間下，藻毒素質(zhì)量濃度下降至1.26、0.98、0.84、0.64、0.37μg/L，去除率分別為20.25%、37.97%、46.83%、59.49%、76.58%，結果見(jiàn)圖6。

　　藻毒素在本質(zhì)上屬于有機物的一種，紫外燈的催化氧化會(huì )激發(fā)產(chǎn)生單線(xiàn)態(tài)的氮，單線(xiàn)態(tài)的氮具有強氧化性，能夠將藻毒素中的環(huán)狀結構打開(kāi)引發(fā)鏈式反應。

　　為了進(jìn)一步探明紫外光催化氧化時(shí)間與藻毒素降解速率之間的關(guān)系，本實(shí)驗對上述數據進(jìn)行分析擬合得到一條降解曲線(xiàn)，如圖7所示。藻毒素在前1min內快速被降解，去除率約為50%左右，降解的速度約為0.74μg/(L•min)。隨著(zhù)時(shí)間的推移，降解速率逐漸下降并趨于穩定，最終出水藻毒素濃度趨于穩定。由此可見(jiàn)紫外燈光對藻毒素具有降解作用，且隨著(zhù)光照時(shí)間的增長(cháng)，藻毒素降解速率逐漸降低并趨于穩定。由此得出結論，紫外催化最佳氧化時(shí)間為5min左右。

　　2.4 TP去除效果

　　水中的磷大多以游離態(tài)磷酸根離子的形式存在，在金屬鹽的混凝沉淀作用下得到有效去除。

　　經(jīng)AO曝氣生物濾池處理后，出水TP質(zhì)量濃度為2.38mg/L左右。根據投加量和配置藥劑的濃度，通過(guò)計算得到化學(xué)除磷的投加系數β(采用金屬元素的投加量與進(jìn)水中磷元素的物質(zhì)的量比)與反應后TP質(zhì)量濃度的關(guān)系圖如圖7所示，隨著(zhù)投加系數的增加，TP質(zhì)量濃度不斷降低，當投加系數盧約為3時(shí)，去除效率最高，當β達到8以后，TP的去除率趨于穩定，出水濃度穩定在0.39mg/L左右，去除率達到80%左右。

　　三、結論

　　1)采用AO曝氣生物濾池+紫外催化氧化+物化沉淀工藝處理藻水分離廢水，廢水經(jīng)AO曝氣生物濾池后可以有效去除COD、TN等，再通過(guò)紫外催化氧化去除廢水中的藻毒素，最后通過(guò)物化沉淀去除TP。

　　2)在厭氧生物過(guò)濾柱水力停留時(shí)間為1.91h，好氧生物過(guò)濾柱水力停留時(shí)間為5.73h，回流比為200%，紫外催化氧化時(shí)間為5min，PAC投加量為100mg/L的工況下，平均進(jìn)水COD=250mg/L、p(TN)=400mg/L、p(TP)=2.58mg/L、p(藻毒素)=1.69μg/L的去除率能分別達到81.17%、55.33%、84.88%、76.58%，出水COD降到50mg/L以下，TP降至0.39mg/L，TN降到200mg/L以下，藻毒素降至0.37μg/L，出水呈無(wú)色透明且沒(méi)有嗅味。除TN外，其余達到城鎮污水一級A排放標準。

　　3)此套工藝既降低了廢水中的污染物濃度，減輕了嗅味，又減輕了水環(huán)境負擔，有利于水環(huán)境的修復。該工藝技術(shù)精煉，設備結構簡(jiǎn)單易管理，水質(zhì)處理效果穩定。（ >

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