表流人工濕地 -聚砜膜組合工藝處理含油污水效能研究*

楊 旭，劉 碩，陳曉紅，馬大龍

(哈爾濱師范大學(xué))

0 引言

含油污水是一種危害比較大的污染源，嚴(yán)重危害人體健康和水環(huán)境，近年來受到了廣泛的關(guān)注.目前主要的處理方法有物理化學(xué)處理方法(自然浮上法、離心分離法、粗粒化法、吸附法、過濾法、膜分離法、混凝—氣浮法、混凝—沉降法等)、生物化學(xué)處理方法(好氧生化法和厭氧發(fā)酵法兩大類).各種處理方法都有其適用范圍和優(yōu)缺點.傳統(tǒng)的處理方法有的分離效率不高，有的由于添加過多化學(xué)藥劑使物料二次污染，還有的能耗過高，費用高昂［1-3］.因此，人們不斷研究新的分離方法來彌補這些不足.該研究根據(jù)人工濕地與聚砜(PSF)膜的特點［4-5］，擬構(gòu)建人工濕地-聚砜(PSF)膜的組合工藝來處理含油污水，以便發(fā)揮二者的優(yōu)點.為此，該研究采用了表流人工濕地-聚砜(PSF)膜組合工藝進(jìn)行了含油污水的處理實驗研究，考察該工藝的處理效果并確定該技術(shù)的可行性，

1 材料與方法

1.1 試驗裝置

在該研究中人工濕地采用的是表流人工濕地結(jié)構(gòu)，濕地結(jié)構(gòu)尺寸為長2.0 m，寬0.8 m，高1.0 m，濕地系統(tǒng)內(nèi)基質(zhì)為土壤，厚度為0.70 m，土壤層以上水深0.15 m.系統(tǒng)內(nèi)種植蘆葦，種植密度為18株 /m2，表流人工濕地前后設(shè)有集水槽，濕地出水進(jìn)入集水槽，再經(jīng)過泵抽吸經(jīng)過聚砜(PSF)膜進(jìn)一步處理.

1.2 裝置運行

人工濕地系統(tǒng)進(jìn)水采用間歇性進(jìn)水方式.每運行12 h，間歇12 h再進(jìn)水，每月檢測3～4次.

1.3 含油污水的配制與檢測

把1 g原油、3 g十二烷基磺酸鈉加500 mL去離子水放在燒杯中，用磁力攪拌器在2000 r/min 80℃ 下攪拌8 h，使之充分分散.水中含油量檢測采用紫外分光光度法.COD采用重鉻酸鉀法檢測，總氮采用過硫酸鉀氧化—紫外分光光度法檢測，氨氮采用納氏試劑分光光度法檢測，總磷采用鉬銻抗分光光度法檢測.

2 結(jié)果與討論

該實驗在運行監(jiān)測期間，表流人工濕地 -PSF膜工藝對含油污水具有較好的處理效果.如表1所示，出水含油量、COD、總氮、氨氮和總磷等指標(biāo)都低于進(jìn)水.根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)，進(jìn)水含油污水的平均含油量、平均COD含量、平均總氮含量、平均氨氮含量、平均總磷的含量分別為Ⅰ類，劣Ⅴ類，劣Ⅴ類，Ⅲ類，Ⅱ類.出水含油污水的平均含油量、平均COD含量、平均總氮含量、平均氨氮含量、平均總磷的含量分別達(dá)到Ⅰ類，Ⅲ類，Ⅲ類，Ⅲ類，Ⅱ類.

表1 進(jìn)出水水質(zhì)及去除率(平均值)

系統(tǒng)對污水中含油污染物的去除是通過在濕地系統(tǒng)中的沉積、過濾、天然衰減、微生物代謝及濕地植物的吸附，而PSF膜主要起截留作用.圖1表明了運行期間表流人工濕地-PSF膜進(jìn)出水中含油量濃度與含油量去除效率變化情況.由圖1可以看出，表流人工濕地 -PSF膜對含油污水的含油量具有較好的處理效果，系統(tǒng)運行期間，平均去除率為53.51%.

圖1 進(jìn)出水含油量與去除率

在人工濕地中，污水中不溶性有機物通過濕地基質(zhì)的截留作用去除，進(jìn)而被微生物加以利用;污水中可溶性有機物則通過基質(zhì)與植物表面生物膜的吸附，吸收及生物代謝作用而被降解去除.PSF膜則主要通過截留作用去除污水中有機物，圖2表明了運行期間表流人工濕地 -PSF膜進(jìn)出水中COD濃度與COD去除效率變化情況.由圖2可以看出，表流人工濕地 -PSF膜對含油污水中的COD具有較好的處理效果，系統(tǒng)運行期間，平均去除率為55.82%.

圖2 進(jìn)出水COD含量與去除率

人工濕地系統(tǒng)對污水中的TN去除主要是通過水生植物的吸收和微生物的硝化、反硝化脫氮和氮的揮發(fā)的方式去除.圖3表明了運行期間表流人工濕地-PSF膜進(jìn)出水中TN濃度與TN去除效率變化情況.由圖3可以看出，表流人工濕地-PSF膜對含油污水中的TN具有較好的處理效果，系統(tǒng)運行期間，平均去除率為49.70%.

圖3 進(jìn)出水TN含量與去除率

人工濕地系統(tǒng)對污水中的磷的去除主要通過微生物正常的同化、植物的吸收、聚磷菌的攝取、基質(zhì)的物理化學(xué)等幾方面起作用.其中最主要的是基質(zhì)對污水中磷的吸附作用及其納磷容量［1］.圖4表明了運行期間表流人工濕地 -PSF膜進(jìn)出水中TP濃度與TP去除效率變化情況.由圖4可以看出，表流人工濕地 -PSF膜對含油污水中的TP具有較好的處理效果，系統(tǒng)運行期間，平均去除率為61.67%.

圖4 進(jìn)出水TP含量與去除率

3 結(jié)論

實驗研究表流人工濕地 -PSF膜組合工藝處理含油污水效能，結(jié)果表明經(jīng)過該系統(tǒng)處理后，含油污水的含油量、COD、總氮、氨氮、總磷去除 率 分 別 為 53.51%，55.82%， 49.70%，54.70%，61.67%，表流人工濕地 -PSF膜對含油污水具有較好的處理效果.因此，表流人工濕地-PSF膜處理工藝是一個較好的含油污水凈化工藝.另外，對于表流人工濕地 -PSF膜組合工藝的凈化機理，有待于今后將進(jìn)一步深入研究.

［1］ 羅魁元，聶艷秋.含油廢水的綜合處理法及其應(yīng)用.中國給水排水，2003，19(9):63-64.

［2］ 王學(xué)彬.含油廢水及其處理技術(shù)的研究進(jìn)展.化工時刊，2008，22(11):63-68.

［3］ 張文林，李春利，侯凱湖.含油廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展.化工進(jìn)展，2005，24(11):1239-1243.

［4］ 趙慶，關(guān)衛(wèi)省，馬麗艷，等.超濾法處理含油廢水的試驗.長安大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2006，26(5):115-118.

［5］ Braeckevelt M，Reiche N，Trapp S，et al.Chlorobenzene removal efficiencies and removal processes in a pilot-scale constructed wetland treating contaminated groundwater.Ecological engineering，2011，37:903-913.