表流人工湿地 -聚砜膜组合工艺处理含油污水效能研究*

杨 旭，刘 硕，陈晓红，马大龙

(哈尔滨师范大学)

0 引言

含油污水是一种危害比较大的污染源，严重危害人体健康和水环境，近年来受到了广泛的关注.目前主要的处理方法有物理化学处理方法(自然浮上法、离心分离法、粗粒化法、吸附法、过滤法、膜分离法、混凝—气浮法、混凝—沉降法等)、生物化学处理方法(好氧生化法和厌氧发酵法两大类).各种处理方法都有其适用范围和优缺点.传统的处理方法有的分离效率不高，有的由于添加过多化学药剂使物料二次污染，还有的能耗过高，费用高昂［1-3］.因此，人们不断研究新的分离方法来弥补这些不足.该研究根据人工湿地与聚砜(PSF)膜的特点［4-5］，拟构建人工湿地-聚砜(PSF)膜的组合工艺来处理含油污水，以便发挥二者的优点.为此，该研究采用了表流人工湿地-聚砜(PSF)膜组合工艺进行了含油污水的处理实验研究，考察该工艺的处理效果并确定该技术的可行性，

1 材料与方法

1.1 试验装置

在该研究中人工湿地采用的是表流人工湿地结构，湿地结构尺寸为长2.0 m，宽0.8 m，高1.0 m，湿地系统内基质为土壤，厚度为0.70 m，土壤层以上水深0.15 m.系统内种植芦苇，种植密度为18株 /m2，表流人工湿地前后设有集水槽，湿地出水进入集水槽，再经过泵抽吸经过聚砜(PSF)膜进一步处理.

1.2 装置运行

人工湿地系统进水采用间歇性进水方式.每运行12 h，间歇12 h再进水，每月检测3～4次.

1.3 含油污水的配制与检测

把1 g原油、3 g十二烷基磺酸钠加500 mL去离子水放在烧杯中，用磁力搅拌器在2000 r/min 80℃ 下搅拌8 h，使之充分分散.水中含油量检测采用紫外分光光度法.COD采用重铬酸钾法检测，总氮采用过硫酸钾氧化—紫外分光光度法检测，氨氮采用纳氏试剂分光光度法检测，总磷采用钼锑抗分光光度法检测.

2 结果与讨论

该实验在运行监测期间，表流人工湿地 -PSF膜工艺对含油污水具有较好的处理效果.如表1所示，出水含油量、COD、总氮、氨氮和总磷等指标都低于进水.根据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)，进水含油污水的平均含油量、平均COD含量、平均总氮含量、平均氨氮含量、平均总磷的含量分别为Ⅰ类，劣Ⅴ类，劣Ⅴ类，Ⅲ类，Ⅱ类.出水含油污水的平均含油量、平均COD含量、平均总氮含量、平均氨氮含量、平均总磷的含量分别达到Ⅰ类，Ⅲ类，Ⅲ类，Ⅲ类，Ⅱ类.

表1 进出水水质及去除率(平均值)

系统对污水中含油污染物的去除是通过在湿地系统中的沉积、过滤、天然衰减、微生物代谢及湿地植物的吸附，而PSF膜主要起截留作用.图1表明了运行期间表流人工湿地-PSF膜进出水中含油量浓度与含油量去除效率变化情况.由图1可以看出，表流人工湿地 -PSF膜对含油污水的含油量具有较好的处理效果，系统运行期间，平均去除率为53.51%.

图1 进出水含油量与去除率

在人工湿地中，污水中不溶性有机物通过湿地基质的截留作用去除，进而被微生物加以利用;污水中可溶性有机物则通过基质与植物表面生物膜的吸附，吸收及生物代谢作用而被降解去除.PSF膜则主要通过截留作用去除污水中有机物，图2表明了运行期间表流人工湿地 -PSF膜进出水中COD浓度与COD去除效率变化情况.由图2可以看出，表流人工湿地 -PSF膜对含油污水中的COD具有较好的处理效果，系统运行期间，平均去除率为55.82%.

图2 进出水COD含量与去除率

人工湿地系统对污水中的TN去除主要是通过水生植物的吸收和微生物的硝化、反硝化脱氮和氮的挥发的方式去除.图3表明了运行期间表流人工湿地-PSF膜进出水中TN浓度与TN去除效率变化情况.由图3可以看出，表流人工湿地-PSF膜对含油污水中的TN具有较好的处理效果，系统运行期间，平均去除率为49.70%.

图3 进出水TN含量与去除率

人工湿地系统对污水中的磷的去除主要通过微生物正常的同化、植物的吸收、聚磷菌的摄取、基质的物理化学等几方面起作用.其中最主要的是基质对污水中磷的吸附作用及其纳磷容量［1］.图4表明了运行期间表流人工湿地 -PSF膜进出水中TP浓度与TP去除效率变化情况.由图4可以看出，表流人工湿地 -PSF膜对含油污水中的TP具有较好的处理效果，系统运行期间，平均去除率为61.67%.

图4 进出水TP含量与去除率

3 结论

实验研究表流人工湿地 -PSF膜组合工艺处理含油污水效能，结果表明经过该系统处理后，含油污水的含油量、COD、总氮、氨氮、总磷去除 率 分 别 为 53.51%，55.82%， 49.70%，54.70%，61.67%，表流人工湿地 -PSF膜对含油污水具有较好的处理效果.因此，表流人工湿地-PSF膜处理工艺是一个较好的含油污水净化工艺.另外，对于表流人工湿地 -PSF膜组合工艺的净化机理，有待于今后将进一步深入研究.

［1］ 罗魁元，聂艳秋.含油废水的综合处理法及其应用.中国给水排水，2003，19(9):63-64.

［2］ 王学彬.含油废水及其处理技术的研究进展.化工时刊，2008，22(11):63-68.

［3］ 张文林，李春利，侯凯湖.含油废水处理技术研究进展.化工进展，2005，24(11):1239-1243.

［4］ 赵庆，关卫省，马丽艳，等.超滤法处理含油废水的试验.长安大学学报:自然科学版，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.