普通與精制無紡布對富營養(yǎng)化河水中TN?TP的去除效果

李驊 吳夢婷 吳文澤 李金梅 李曉玲 蔣建勛 王海

摘要[目的]研究不同材質(zhì)無紡布材料對富營養(yǎng)化河水中污染物的去除效果。[方法]研究了普通無紡布（普紡）和精制無紡布（精紡）處理對富營養(yǎng)化河水總氮（TN）與總磷（TP）的去除效果。[結(jié)果]隨著處理時間的延長，2種處理下水體中TN、TP含量均逐漸降低，并趨于穩(wěn)定。試驗期間，普紡處理對TN、TP的去除率為41.39%與39.27%，而精紡處理對TN、TP的去除率為52.98%與68.68%，均顯著高于對照（污染自然降解）處理。[結(jié)論]吸附材料精紡對富營養(yǎng)水體具有較好的處理效果，可以用于富營養(yǎng)水體治理。

關(guān)鍵詞富營養(yǎng)化；吸附；去除率；無紡布

中圖分類號X522文獻標(biāo)識碼

A文章編號0517-6611（2017）08-0055-03

Removal Effect of Ordinary Nonwoven Fabric and Refined Nonwoven Fabric on Eutrophic River Water

LI Hua，WU Mengting，WU Wenze，WANG Hai* et al（School of Life Sciences，Shaoxing University，Shaoxing，Zhejiang 312000）

Abstract[Objective]To study the removal effect of pollutants in eutrophic river water by different materials nonwoven.[Method]Total nitrogen （TN） and total phosphorus （TP） removal rate in eutrophication water was studied by ordinary nonwoven and refined nonwoven.[Result]The contents of TN and TP of water in the two treatments were reduced，and stable with the extension of processing time.During the experiment，removal rates of TN and TP with the common nonwoven fabric and refined nonwoven fabric were 41.39% and 41.39%，52.98% and 68.68%，respectively，which were significantly higher than the control （natural pollution degradation）.[Conclusion]Refined nonwoven fabric can be used in eutrophication water treatment and will have a good removal effect.

Key wordsEutrophication；Adsorption；Removal rate；Nonwoven fabric

近年來，隨著居民生活水平的不斷提高，產(chǎn)生了大量的生活污水[1]。同時，農(nóng)藥、化肥的濫用也形成了大量農(nóng)田面源污染[2]。生活污水、農(nóng)田面源污水包含大量氮、磷等營養(yǎng)元素[3]，如果大量排入水中不斷富集會導(dǎo)致河水的富營養(yǎng)化，對水生態(tài)環(huán)境造成極大破壞。研究表明，水體富營養(yǎng)化會引起藻類大量蔓生，使水中溶解氧降低，進而導(dǎo)致水生生物大量死亡，水質(zhì)進一步惡化等[4]。富營養(yǎng)化水體中還含有硝酸鹽和亞硝酸鹽，如果作為人畜飲用水源，存在安全隱患[5]。我國是世界上嚴(yán)重缺水的國家和地區(qū)之一，人均水資源稀少[6]，并且近年來我國河水富營養(yǎng)問題越來越嚴(yán)重，因此，解決水體富營養(yǎng)化對我國水資源的保護與利用顯得尤為迫切。

目前已有的解決河水富營養(yǎng)化問題的方法中普遍存在去除率低、副產(chǎn)物污染、投資高和耗時久等缺點[3-5]，因此尋找快捷有效的去除方法成為研究熱點。近年來，有學(xué)者利用吸附材料無紡布去除污染物，結(jié)果表明，無紡布對營養(yǎng)物及微生物有良好的吸附能力，對污染物有較好的去除能力[7-9]。紹興地區(qū)的紡織行業(yè)發(fā)達，可獲得大量廉價的透氣性、吸濕性和透光性較好的無紡布材料，該材料兼具可循環(huán)利用與回收等優(yōu)點，適宜紹興富營養(yǎng)化河水的治理研究。筆者通過研究不同材質(zhì)無紡布材料對富營養(yǎng)化河水污染物的去除效果，以期為解決河道富營養(yǎng)化治理提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗選擇紹興文理學(xué)院南山校內(nèi)河流水體為研究對象。由于校園附近居民生活污水的影響，加上河水循環(huán)不暢導(dǎo)致水體水質(zhì)不斷下降。試驗前不同時間段取樣6次（每月取樣1次），并在紹興文理學(xué)院環(huán)境科學(xué)實驗室測定水體各項基本指標(biāo)。河道水體總氮（TN）量均值為（53.40±2.80） mg/L，總磷（TP）含量均值為（0.63±0.04） mg/L，化學(xué)需氧量（COD）均值為（210.70±12.10） mg/L，五日生化需氧量（BOD5）均值為（120.00±16.70） mg/L，平均pH為6.90±0.40，屬于富營養(yǎng)化水體。

試驗選擇2種吸附材料，即普通無紡布材料（簡稱“普紡”，厚0.5 cm）與精制無紡布材料（簡稱“精紡”，厚1.1 cm），由浙江博覽生態(tài)紡織科技有限公司提供。

1.2試驗設(shè)計

試驗分為2個階段：第1階段將無紡材料分別剪成5 cm ×10 cm、5 cm ×30 cm、10 cm ×30 cm、10 cm ×50 cm、30 cm×50 cm 5個尺寸，比較不同吸附面積對污染物的去除效果（富營養(yǎng)河水5 L，試驗持續(xù)12 d，設(shè)置普紡、精紡2個處理）；第2階段，在第1階段吸附面積選擇的基礎(chǔ)上，比較不同處理對富營養(yǎng)化水體污染的去除效果[富營養(yǎng)河水49 L，試驗持續(xù)35 d，設(shè)置對照處理（CK，污染自然降解）、普紡、精紡3個處理]。每7 d取樣1次，所有試驗處理均重復(fù)5次。

1.3測定項目與方法

試驗水樣TN、TP等均在紹興文理學(xué)院環(huán)境科學(xué)實驗室完成測定。TN含量采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定[10]，TP含量采用過硫酸鹽氧化法測定[10]。

1.4計算與統(tǒng)計分析污染去除率用下式計算：

y=（Ci-C0）/C0×100%

式中，C0 為初始濃度，Ci為取樣濃度。所有指標(biāo)均測定重復(fù)6次，數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，用統(tǒng)計軟件SPSS 16.0統(tǒng)計分析。

2結(jié)果與分析

2.1材料吸附面積對河水去污能力的影響由表1可知，不同面積吸附材料具有不同的去污能力。其中，普紡對TP、TN的去除率分別為9.2%～28.9%、11.9%～29.1%，而精紡對TP、TN的去除率分別為14.1%～33.2%、13.1%～34.9%。10 cm×50 cm與30 cm×50 cm的吸附面積均表現(xiàn)出較好的去污效果，并優(yōu)于其他面積吸附材料的去除率，但是從節(jié)約材料的角度分析，10 cm×50 cm的吸附面積去污效果最佳。第2 階段，采用該吸附面積開展試驗（按照處理污水量添加7倍的吸附材料量）。

2.2吸附材料對富營養(yǎng)化河水中TN的去除效果

由圖1可見，與CK相比，隨著處理時間的延長，2種吸附材料對水體TN含量的影響均表現(xiàn)出先降低后穩(wěn)定的趨勢，其中精紡處理比普紡處理下降幅度更大。從圖2可見，隨著處理時間的延長，2種材料對水體TN的去除率表現(xiàn)出先升高后略下降的趨勢，而精紡處理TN的去除率大于普紡處理，這表明精紡處理比普紡處理可以去除水體中更多的TN，這可能是由于精紡材料較厚，比普紡處理具有更好的吸附容量，并且無紡布還可以作為載體促進微生物的形成及生長[7-8]來去除TN。但是隨著處理時間的延長（超過28 d），水體TN含量稍微升高（圖1），這可能是由于吸附達到極限，如果進一步延長處理時間，部分吸附的污染物質(zhì)會慢慢釋放進入水體。因此，在富營養(yǎng)河水處理過程中，要根據(jù)河水的水質(zhì)情況，定期（約30 d）更換吸附材料才能保證較好的處理效果。

2.3吸附材料對富營養(yǎng)化河水中TP的去除效果

由圖3可見，隨著處理時間的延長，2種吸附材料對TP含量的影響均表現(xiàn)出先降低后穩(wěn)定的趨勢，其中精紡處理的TP含量比普紡處理下降幅度更大，而CK的TP含量基本穩(wěn)定。由圖4可見，隨著處理時間的延長，2種材料對水體TP的去除率表現(xiàn)出先升高后略下降的趨勢，而精紡處理比普紡處理具有更高的TP去除率，這可能是精紡材料較厚，比普紡處理具有更好的吸附容量。然而，隨著處理時間的延長（超過28 d），水體TP含量卻開始稍微升高（圖3），這可能是吸附材料具有

一定的污染物吸附極限，如果延長處理時間，一些吸附的污染物質(zhì)會逐漸釋放進入水體。因此，在富營養(yǎng)河水處理過程中，要根據(jù)河水的水質(zhì)情況，定期（約30 d）更換吸附材料，以保證較好的處理效果。

3結(jié)論

通過2種吸附材料對富營養(yǎng)化河水中TN與TP的去除研究表明，與對照相比，普紡與精紡處理均可以降低富營養(yǎng)化河水中TN與TP的含量，其中精紡具有更高的凈化處理效率，可以用于富營養(yǎng)水體治理。但是要根據(jù)河水的水質(zhì)情況，定期更換吸附材料才能保證較好的處理效果?？傊瑹o紡布材料易于獲取，今后在河水富營養(yǎng)化處理中可以優(yōu)選精紡作為吸附材料用于污染治理。

參考文獻

[1]

劉平養(yǎng)，沈哲.基于生命周期的農(nóng)村生活污水處理的成本有效性研究：以浙江省白石鎮(zhèn)為例[J].資源科學(xué)，2014，36（12）：2604-2610.

[2] 張維理，冀宏杰，KOLBE H，等.中國農(nóng)業(yè)面源污染形勢估計及控制對策Ⅱ.歐美國家農(nóng)業(yè)面源污染狀況及控制[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004，37（7）：1018-1025.

[3] 金根東.我國湖泊富營養(yǎng)化研究現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2008（16）：334-336.

[4] 羅世田，毛艷麗.水體富營養(yǎng)化的危害及綜合防治對策[J].平頂山師專學(xué)報，2003，18（5）：46-48.

[5] 劉揚揚，靳鐵勝，楊瑞坤.淺析水體富營養(yǎng)化的危害及防治[J].中國水運，2011，11（5）：150-151.

[6] 聶素雙，王柏華，解帥帥.規(guī)?；匆聫S洗衣廢水水質(zhì)評價指標(biāo)研究[J].毛紡科技，2013，41（12）：42-46.

[7] 張玲玲，李昆，李兆華.無紡布人工浮島在改善富營養(yǎng)化水體水質(zhì)中的應(yīng)用[J].長江科學(xué)院學(xué)報，2012，29（9）：18-21，26.

[8] 稅永紅，楊冬潔，馮西寧，等.無紡布生物浮反應(yīng)器處理生活污水研究[J].水處理技術(shù)，2013，39（8）：102-105.

[9] 張俊新，劉長發(fā)，魏海峰，等.水力負荷對處理海水和養(yǎng)殖廢水的無紡布濾器性能的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2008，27（1）：323-326.

[10] 國家環(huán)保局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].4版.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.