高COD浓度污水与洁净底泥作用的实验研究

　　河流对来自陆上的有机污染，主要通过固相吸附及沉降作用，从而使得在底泥中赋存了大量的有机污染物。由于污染物自身的结构特性和赋存条件的特殊性，它们的存在周期可能会达到十几年或者是几十年，使得河流底泥成为河流有机物主要的潜在污染源之一。即使在外在的污染源消失了很长一段时期，底泥也会在一定的水力条件和底栖生物的扰动情况下，长期稳定地放出污染物；而这种释放会在一定的人为因素的条件下严重影响河流的水质，如河道的疏浚、水工建筑、渔业生产而造成的河流生态系统的变化、

城市用水水源地的选择与建设、通航情况等，此时很容易因底泥的冲刷悬浮造成二次污染??〔1,2〕?。水环境中底泥对来自水相的污染物具有吸附作用，其将显著影响污染物的归趋，而这种作用方式将更多地体现在污染河段的污染向下游洁净河段的迁移??〔3〕?，本文将研究高COD浓度污水洁净底泥的吸附特性。

??1　材料与方法
　　1.1　实验材料及制备?

　　底泥样品分别采自南京玄武湖北区西岸和秦淮河南京城内北段定淮门桥下100m河段，无锡古运河化肥桥下200m处，其中两个河道的污染严重，湖泊污染较轻，采样时均避开排污口。底泥的基本性状列于表1。所采底泥为水底沉积物的表层（0~5cm），样品取回后大部分底泥样做新鲜样处理，吸除渗出水份，另一部分在搪瓷盘中于阴凉处风干，趁半干状态把它轻轻压碎，去掉大的植物残体，放在厚纸上摊开。风干后的样品过1mm金属筛，以去掉1mm以上的沙砾。?

　　　　　　　　　　　　　　　　　　表1　底泥的基本性质?


　　　　底泥来源　　　　　　水量?/（%）　　　　pH　　　　　有机质含量?/（%）
　　　　玄武湖　　　　　　　　62.51　　　　　　6.93　　　　　　　3.26
　　　　古运河　　　　　　　　80.85　　　　　　6.75　　　　　　　14.29　
　　　　秦淮河　　　　　　　　72.54　　　　　　6.82　　　　　　　13.03


　　1.2　实验方法?
　　1.2.1　制备洁净底泥和高COD浓度污水　　洁净底泥的制备：用风干的玄武湖底泥100g加水搅拌，静置沉淀，吸去上覆水体，重复3次。将处理的底泥用电热箱80℃加热干燥24h，粉碎过1mm筛，高压灭菌制得。
　
　　高COD浓度污水水样的制备：分取秦淮河、古运河湿底泥各500g，加水5000mL，连续搅拌30min，静置2h，吸取上层清水体，一部分水样高压灭菌处理制的灭菌污水，供吸附实验使用，一部分未灭菌，做高COD水样的浓度衰减实验。?

　　1.2.2　吸附实验　　准确称取每种洁净底泥1?00g于100mL烧杯中，每种底泥6份，共12份。加蒸馏水100?0mL，配制质量比为干底泥：污水=1∶100的系统，塑料薄膜密封，连续磁力搅拌。分别在0h、0?5h、1h、2h、5h、10h，取一份样品3600rpm离心15min分离上清液，过0?45μm滤膜，测量水相COD浓度。

　　第二部分，准确称取每种洁净底泥2?00g，配制质量比为干底泥：污水=2∶100的系统，其它步骤相同，重复上述实验。

　　1.2.3　高COD水样的浓度衰减　　将25mL高COD水样注入小试剂瓶，封闭，25℃下避光培养。两种高COD水样各6份，一共12份。分别在0h、5h、10h、24h、28h、96h取一份，3600rpm离心15min分离上清液，过0?45μm滤膜，测量水相COD浓度。

　　1.3　样品测量

　　由于在环境监测和水质管理中，COD（COD??Mn?）是一个重要的指标，测量准确方便，且可以较好的反映底泥污染对上覆水水质的影响，所以选择测量COD浓度作为污染指标，测试方法参见文献〔4〕。

　　2　结果与分析
　　2.1　污水的底泥吸附?
　　
　　古运河和秦淮河底泥制备污水的洁净底泥吸附结果如图1、图2所示。
　　图1　古运河高COD浓度污水与洁净底泥作用?
　　图2　秦淮河高COD浓度污水与洁净底泥作用?
　　图1、图2显示，随着底泥的加入，高COD浓度水样的COD浓度下降，在起始段，0~2h下降最为迅速，固液比例为2∶100的秦淮河系统从15?61mg/L下降到12?66mg/L，1∶100的秦淮河底泥系统从15?61mg/L，下降到13?70mg/L；2∶100的古运河系统从17?47mg/L下降到14?54mg/L，1∶100的秦淮河底泥系统从17?47mg/L下降到16?14mg/L。2h以后的下降很少。可以认为在起始0~2h阶段，水相中的有机污染物在底泥颗粒表面快速吸附，而以后的时间短下降较缓慢，这可能是污染物向底泥颗粒内部渗透扩散的结果，这体现了污染物向颗粒内部的扩散是连续且缓慢的一个过程。

　　在实验中，底泥与高COD浓度水样的混合比例提高后，水相COD浓度将相应地下降，这在图1和图2中很明显地体现出来。在固液比例为1∶100吸附系统中，2h时，秦淮河系统的水相COD浓度较原始浓度下降191mg/L，而对于2∶100系统则下降2?95mg/L；对于古运河系统，相同时刻的水相COD浓度较原始浓度下降的量为前者1?33mg/L，后者2?93mg/L。这些说明固相量的增加可显著提高水相有机污染物的吸附去除率，但对于不同来源的污水，其去除率随固相量的增加是很不相同的，并非按照同一比例增加。所以污水的性质显著影响底泥的有机污染物吸附量。

　　2.2　无底泥作用的COD水样的浓度衰减?

　　图3　高COD水样随时间的变化规律?
　　图3所示未灭菌的制备污水的有机污染物的自然降解，高COD浓度水样在无底泥作用下，COD浓度随时间的增加具有下降的趋势，秦淮河底泥水样COD浓度在起始时刻为17?47mg/L，经过24h下降为1685mg/L，96h后下降到15?52mg/L；古运河底泥制得的水样在起始时刻为15?61mg/L，经过24h下降为1492mg/L，96h后下降到13?38mg/L。可以看出，污水中的有机污染物的生物降解呈现持续降解的特点，由于其作用缓慢，其在开始的阶段，对水相有机污染物的减少远没有底泥吸附所起的作用大；但是随着时间的延长，特别是超过了2d后，其作用即已明显体现出来，此时在建立水质模型时需考虑降解作用的影响。

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