非离子表面活性剂在模拟人工湿地处理系统中的净化肖邦定

第23卷第4期1999年12月水生生物学报ACTAHYDROBIOLOGICA51卜nCAVol.23】灭c,NO.41999非离子表面活性剂在模拟人工湿地处理系统中的净化肖邦定胡凯刘剑彤丘昌强陈珠金(中国科学院水生生物研究所,武汉们0072)黄毅(湖南省常德市环境监测站,415000)REMOVALOFNON`IONICSURFACTANTSINSIMULATEDCONSTRUCTEDWETLANDTREATMENTSYSTEMiXaoBangidng,uHKia,iLuiJanotng,quhCangqiangandhCenhZujin(nIs万匆招of脚drobiolo舒,角ehCinesecAade四of及ienees肠han430072)HuangYi(反vironment再勿月itor认91弘l而nofhCangde曰印,415000)关键词模拟人工湿地处理系统,非离子表面活性剂,净化Key杯ordsSimulatedeons魄tedweUand比atmentsystem,No卜ioinesu成Icantst,称moval非离子表面活性剂(No洲omcsurfacantt,Nls)是近十余年来发展十分迅速的表面活性剂,1992年世界MS产量为281万t,占表面活性剂总量的36%.1990年我国NIS产量仅.42万t,至1995年已达25万.tll2〕。NIS已成为环境中量大面广的一类有机污染物.本文利用模拟人工湿地处理系统对NIS的净化效果进行研究,以期找到一条有效调控MS对环境污染的途径,为城市污水人工湿地处理系统的设计和运行管理提供科学依据。模拟系统Ll污水输送储存系统包括污水提升泵站、高位槽兼作沉淀池(1.0x.082x.076m)和稳流装置沮6x.02x.02m)。污水泵人高位槽后连续自流人稳流装置,然后通过U形虹吸管流人进水溢流槽,再进人人工湿地处理系统(1.80x.058x.045m)(图1).按设计水力负荷要求,调节恒水头虹吸稳流装置输出的污水流量至设定值,使污水恒流量输人至模拟系统进行净化与利用。1.2模拟人工湿地处理系统分别在两个塑料模拟池下层装人350kg直径.06一1.2cm的碎石,层高约20cm;上层铺2c0m厚的由黄沙和塘泥(比例:21)混合制成的人工土。l池表土堆成垄,垄面宽34cm,其上均匀种植水芹菜;两边挖沟,沟面宽12cm,沟深scm,布水方式按垄沟渗滤型;11池表土平整,其上生有杂草,未人工种植植物,布水方式如一般湿地的漫灌渗滤型.出水经碎石层自溢流槽流出。*本研究得到国家“八五”科技攻关专题“复合生态系统处理城市污水技术”的资助1999刁4一30收到;1999刃7一12修回386水生生物学报23卷模拟人工湿地处理系统平面示意图Rg高位槽图lPleanidgalllraofsimluated2.稳流装置3进水溢流槽oCnS往UC妞d4.模拟单元weitand加ait刀einsysetm5.出水溢流槽.6污水提升泵站1.3试验设计对于人工湿地处理系统,人们普遍关心的问题之一是如何实现系统在冷季仍维撑正常运行.故动态模拟试验在冬季天然条件下进行,试验时间自1995年12月至19%年2月.气温范围为一1.2一巧.5℃,平均气温.78℃;水温范围为.02一巧.6℃,平均水温7.5℃。试验污水抽取自城市生活污水排水渠,其水质参数为:pH=.70,COD=24一120mg/L,MS二住02一0.56mg/L。每两天泵一次污水至高位槽,加人一定量的MS受试物ePergalo(工业级,浙江助剂总厂,乳白色膏状固体),混合均匀后连续自流进人模拟系统。进水流量设计为50mL/而n,系统水力负荷率约为25m/a,NIS平均负荷率约为0.69/m,·d,con平均负荷率约为4.59/m,·d。经1995年12月约一个月的连续运转后,在1996年1一2月,进行由低到高两个进水浓度系列试验,间隔一定时间取两池进、出水样测定NIS和COD。MS采用苦味酸钡络合萃取比色法3[],所得结果为苦味酸钡活性物质(BPAS)含量.以Tirton--x100为代表,作为MS定量的标准参比物质。2结果与讨论试验结果列于表1,2,结果表明:表1两种人工湿地处理系统对MS的净化效果Tab.1TeraitnentersulstofNISinwtocons。几Icetdweitand沈amtentsysetms日期(月.日)进水NIS垄沟系统出水NIS去除率进水漫灌系统出水NIS去除率1.39l`033832462.7210.6612.806.6011.5110.6910.6211.0612.761.03一12.800.150.090,120.140.210.00一0.210.080.01一03099.510098.210099.699.299.599.198799.298.998.798.498.2一1000.120210.180.00一0.220.100.01一04998.710098.999899.999.099.496.698.699.299.098.398.602000301001007221917nùnonùnUnùnUO八U八11八含、..少工明了L工ǔ洲,`ó、曰,ù,`几了ù,产咬曰nUJ斗咤J护O-食1月产了一ù、óO声`U,.,了O户l月呼,山00八,八曰,、ù..-1......钾:xCU,山,、ú,ùO了,`孟U,、ùēUI,`,J,.几,.且,ù,.1山.1.1.01,汀.0ù10八,了6o000nùn八UO.1。..…llnUC八lInù0八U八曰0ǎ日,ù4`UI,二乙UC,Rù111-,二,`,`,石勺.且`3tz07,i.…,`,`,一,`变动范围平均值0.92一20.847.5599285894名夕94.9.14.038一1.9777夕一99刀038一1.9796.6一10098.934.8一98名0乃892.01.000.1188.4*为阴离子表面活性剂LAS的净化效果4期肖邦定等:非离子表面活性剂在模拟人工湿地处理系统中的净化387表2两种人工湿地处理系统对COD的去除效果Tab.2助movalresultsofCODintwoeons沈tedweUandtreatmentsystems日期(月.日)垄沟系统出水COD去除率(mg/L)去除率(%)1.1023.3n,4C,11`U工才了,r..……月斗`U工J了,,,尹,`nC八1.1,乙它.`,,él2l4`Un,l,乙气,了q..…11,乙,`,一2.10(%)40.069.990.043.894.993776847.383.0变化范围平均值进水COD(mg/L)38.846.562.049一661.2113.454.358.351,238一8一113.43.1一30740.0一94.9进水COD(mg/L)45.034乡60万49石74.0115.556.760.651.234.9一115一5漫灌系统出水COD(mg/L)21.715.523327.13.17.811.019.711.83.1一27.159.514名71060乡15刀51.855石61.545.495893.3飞80.667.577.045.4一95名69.8(l)即使在冬季,保持较高水力负荷率和污染物负荷率的模拟人工湿地处理系统对MS和COD的去除率仍达到令人满意的效果:垄沟渗滤型处理系统和漫灌渗滤型处理系统的MS去除率分别为99.2%和98.9%,COD去除率分别为71.0%和69.8%。两种系统比较,垄沟渗滤型处理系统去污效果似乎稍好一些,但无明显差异。(2)两系统的NIS去除率远高于COD去除率,显示出MS属于易被人工湿地处理系统净化的有机污染物。(3)在夏秋季,LAS在本试验垄沟渗滤型和漫灌渗滤型处理系统中的平均净化率分别为92.0%和88.4%,可见MS较LAS的处理效果更佳。(4)MS在人工湿地处理系统的净化过程主要包括土壤中有机、无机胶体及其复合体对NIS的吸收、络合等作用,吸附过程通常是表面活性剂在土壤中的主要迁移转化行为之一[’],污水中的Ms可被土壤吸附而去除。另一方面,Ms又较易被生物降解l5,`],土壤中大量的微生物能将被土壤吸附的Nls迅速生物氧化,从而使土壤的吸附能力得到恢复,也不会在土壤中发生累积残留而危害植物。可以说,在人工湿地处理系统中主要是吸附过程和生物降解共同作用使NIS得到有效的去除。(5)目前国内外城市污水中MS浓度远低于本试验浓度水平,因此,城市污水中的MS不会对城市污水人工湿地处理系统的正常运行产生不良影响。参考文献[l]【2」藕民伟.脂肪醇聚氧乙烯醚及乙氧基化技术.日用化学工业,1995,4:20一28王大全.中国化工学会精细化工专业委员会全国第五次工业表面活性剂学术交流会的总结.精细化工,1995,12:2一3钱锡兴等.水中痕量非离子表面活性剂的测定.分析化学,1987,15(2):97一100ToorDetal.AModelofrAinoincSuirUcatntSorpiton.nEl,iron.及1.eTchnol,1990,24:1013一1020Strul」sJ,etalTesitngsurfacatn伙ofrulitmatebi阅egardabillty.llCemo明here,1994,28(8):1503一1523J.法尔勃.日用制品中的表面活性剂一理论,生产技术和应用.北京中国石化出版社.1987,513一577,.,J、..J,..J,`..Jr..LF..Lù..Lf