印染廢水的植物修復及在線監(jiān)測技術研究

王琦峰 邵 波 梅 瑜 張飛前 周湘婷

（1浙江大學 能源工程設計研究院，浙江 杭州310027；2浙江樹人大學 生物與環(huán)境工程學院，浙江 杭州310015）

1 前言

隨著印染工藝的發(fā)展，新型染料和助劑等難生物降解的有機物進入印染廢水，增加了印染廢水的處理難度。其COD濃度也由原來的數(shù)百mg／L上升到2000～3000mg／L，從而使原有的生物處理系統(tǒng)COD去除率從70%下降到50%左右，甚至更低。印染行業(yè)迫切需要一些低成本、高效的廢水處理技術［1－6］。

目前，國內(nèi)外對于印染廢水的處理大多集中在高級氧化、強化絮凝、膜分離及活性炭吸附等方面，以去除常規(guī)處理出水中殘存的污染物質(zhì)。

楊克蓮等采用納米TiO2多孔微粒陽光降解技術對活性藍染料進行降解發(fā)現(xiàn)，在陽光下1～2h后，CODCr去除率達到84.6%［7］；涂代惠等采用膜光催化技術對印染廢水進行處理發(fā)現(xiàn)，COD、色度和陰離子表面活性劑去除率分別為68.4%、89.1%和87.45%［8］。潘碌亭等［9］采用具有催化氧化耦合作用的絮凝劑COF對COD、色度、SS的平均去除率分別為70%、90%和85%。范大和等［10］處理絲綢印染廢水發(fā)現(xiàn)，在pH值為5.0～6.0、兩性殼聚糖絮凝劑的質(zhì)量濃度為90mg／L時，廢水的COD去除率可達76.8%。許佩瑤等［11］以FeCl3和硅酸鈉溶液為主要原料，在不同堿化度、不同硅鐵體積比的條件下制備出一系列聚鐵硅絮凝劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)堿化度為1.0，Si／Fe體積比為1∶30時，對印染廢水的絮凝效果最好。但這些方法運行成本較大，且容易造成二次污染。

目前水生植物修復技術，因其低廉的投資管理費用、穩(wěn)定的凈化效果、種類繁多而潛力巨大、無二次污染等優(yōu)點而日益引起關注。植物修復技術利用植物自身與周圍微生物、環(huán)境共同作用來處理土壤或受污染水體。目前國內(nèi)外學者對植物修復富營養(yǎng)化水體進行了諸多研究，并取得了一定的成就，篩選出了一些優(yōu)勢種?，F(xiàn)在國際上公認的淡水水生修復植物有：寬葉香蒲、蘆葦、苦草、鳳眼蓮、軟水草和狐尾草［12－14］，經(jīng)驗證明它們對水中的營養(yǎng)物質(zhì)和污染物都具有很好的吸收作用。但是對于空心蓮子草進行水體凈化效果的研究則少見報道。

水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)是20世紀70年代發(fā)展起來的，在美國、英國、日本、荷蘭等國已有相當規(guī)模的應用，并被納入網(wǎng)絡化的“環(huán)境評價體系”和“自然災害防御體系”。在我國則起步較晚，作為連續(xù)性監(jiān)測工具的水質(zhì)在線監(jiān)測儀器承擔著提供準確監(jiān)測數(shù)據(jù)和監(jiān)測報告的責任，在環(huán)境監(jiān)測工作中發(fā)揮著越來越重要的作用。

采用空心蓮子草植物對印染廢水進行修復，研究凈化效果，并利用在線監(jiān)測技術對植物修復前后的印染廢水中總磷、氨氮、COD、總有機碳指標進行測定，旨在為推進在線監(jiān)測技術和植物在印染廢水修復中的應用提供理論依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 實驗材料

供試驗空心蓮子草采集于杭州西溪濕地，采用模擬室外環(huán)境的方法培養(yǎng)，選取單株、高度大體相當?shù)南嗤|(zhì)量的空心蓮子草，在同樣的條件下培養(yǎng)。

2.2 儀器與試劑

測定儀器：DLW－3000水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)（杭州鼎利環(huán)保有限公司）、ET1020A型總有機碳（TOC）分析儀（美國通用公司）。

試劑均采用優(yōu)級純或分析純。

2.3 測定內(nèi)容與方法

選取新市興浴服飾廠印染廢水，稀釋倍數(shù)為100、200、300、400、500倍配制成不同濃度的污染水體。使用曝氣機，每組水樣每天曝氣8h后進行數(shù)據(jù)測定。采用對比實驗組。每種濃度的污水處理重復3組，各處理另設1個無植物的空白對照。每隔一天測一次水質(zhì)情況，利用在線監(jiān)測儀測定水質(zhì)的COD、TOC、總磷和氨氮。

3 結(jié)果與分析

3.1 在線監(jiān)測COD的變化

化學需氧量COD是作為衡量水體受污染程度的一個重要綜合指標。對于污染嚴重的水質(zhì)而言，化學需氧量值就高，水質(zhì)越清澈，化學需氧量的值就越低。各水樣中COD值數(shù)據(jù)變化如表1和圖1所示。

從表1和圖1中可以看出，隨著培養(yǎng)天數(shù)的增多，COD值不斷下降。

表1 各水樣的COD值數(shù)據(jù)變化Table 1 Variation of COD values for different water samples mg／L

3.2 在線監(jiān)測TOC的變化

總有機碳是水中有機物所含碳的總量，所以能完全反映有機物對水體的污染程度。它是比化學需氧量（COD）和生物需氧量（BOD5）更能確切表示水中有機污染物的綜合指標。各水樣TOC值數(shù)據(jù)變化如表2、圖2所示。

圖1 各水樣COD值變化曲線Figure 1.Variation of COD values fordifferent water samples.

表2 各水樣TOC值數(shù)據(jù)變化Table 2 Variation of TOC values for different water samples mg／L

圖2 各水樣TOC值變化曲線Figure 2.Variation of TOC values for different water samples.

由表2和圖2可知，隨著時間的推移，TOC值呈下降趨勢。去除率在48.52%～76.14%范圍變化。

3.3 在線監(jiān)測氨氮的變化

氨氮是水體中的營養(yǎng)素，是主要耗氧污染物。水中的氨氮主要來源于含氮有機物受微生物作用的分解產(chǎn)物，焦化合成氨等工業(yè)廢水，以及農(nóng)田排水等。氨氮含量較高時，對魚類呈現(xiàn)毒害作用，對人體也有不同程度的危害。氨氮是水質(zhì)主要指標之一。各水樣氨氮的濃度值隨時間的變化趨勢如表3、圖3所示。

表3 各水樣氨氮的濃度值Table 3 Concentrations of ammonia－nitrogen indifferent water samples mg／L

圖3 各水樣氨氮濃度變化Figure 3.Variation of ammonia－nitrogen concentrations for different water samples.

由表3、圖3可知，隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加，氨氮的濃度有下降的趨勢。去除率在47.12%～64.24%范圍變化。

4 結(jié)語

根據(jù)實驗結(jié)果可知，空心蓮子草對水質(zhì)凈化具有一定影響，隨時間的增加，去除率逐漸增大。從上表中可以清楚看出，利用植物修復印染廢水和在線監(jiān)測儀器能夠很好地對水質(zhì)進行測定，水體中的TOC，氨氮、COD均明顯下降。

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