印染废水的植物修复及在线监测技术研究

王琦峰 邵 波 梅 瑜 张飞前 周湘婷

（1浙江大学 能源工程设计研究院，浙江 杭州310027；2浙江树人大学 生物与环境工程学院，浙江 杭州310015）

1 前言

随着印染工艺的发展，新型染料和助剂等难生物降解的有机物进入印染废水，增加了印染废水的处理难度。其COD浓度也由原来的数百mg／L上升到2000～3000mg／L，从而使原有的生物处理系统COD去除率从70%下降到50%左右，甚至更低。印染行业迫切需要一些低成本、高效的废水处理技术［1－6］。

目前，国内外对于印染废水的处理大多集中在高级氧化、强化絮凝、膜分离及活性炭吸附等方面，以去除常规处理出水中残存的污染物质。

杨克莲等采用纳米TiO2多孔微粒阳光降解技术对活性蓝染料进行降解发现，在阳光下1～2h后，CODCr去除率达到84.6%［7］；涂代惠等采用膜光催化技术对印染废水进行处理发现，COD、色度和阴离子表面活性剂去除率分别为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剂COF对COD、色度、SS的平均去除率分别为70%、90%和85%。范大和等［10］处理丝绸印染废水发现，在pH值为5.0～6.0、两性壳聚糖絮凝剂的质量浓度为90mg／L时，废水的COD去除率可达76.8%。许佩瑶等［11］以FeCl3和硅酸钠溶液为主要原料，在不同碱化度、不同硅铁体积比的条件下制备出一系列聚铁硅絮凝剂，结果发现碱化度为1.0，Si／Fe体积比为1∶30时，对印染废水的絮凝效果最好。但这些方法运行成本较大，且容易造成二次污染。

目前水生植物修复技术，因其低廉的投资管理费用、稳定的净化效果、种类繁多而潜力巨大、无二次污染等优点而日益引起关注。植物修复技术利用植物自身与周围微生物、环境共同作用来处理土壤或受污染水体。目前国内外学者对植物修复富营养化水体进行了诸多研究，并取得了一定的成就，筛选出了一些优势种。现在国际上公认的淡水水生修复植物有：宽叶香蒲、芦苇、苦草、凤眼莲、软水草和狐尾草［12－14］，经验证明它们对水中的营养物质和污染物都具有很好的吸收作用。但是对于空心莲子草进行水体净化效果的研究则少见报道。

水质自动监测系统是20世纪70年代发展起来的，在美国、英国、日本、荷兰等国已有相当规模的应用，并被纳入网络化的“环境评价体系”和“自然灾害防御体系”。在我国则起步较晚，作为连续性监测工具的水质在线监测仪器承担着提供准确监测数据和监测报告的责任，在环境监测工作中发挥着越来越重要的作用。

采用空心莲子草植物对印染废水进行修复，研究净化效果，并利用在线监测技术对植物修复前后的印染废水中总磷、氨氮、COD、总有机碳指标进行测定，旨在为推进在线监测技术和植物在印染废水修复中的应用提供理论依据。

2 材料与方法

2.1 实验材料

供试验空心莲子草采集于杭州西溪湿地，采用模拟室外环境的方法培养，选取单株、高度大体相当的相同质量的空心莲子草，在同样的条件下培养。

2.2 仪器与试剂

测定仪器：DLW－3000水质在线监测系统（杭州鼎利环保有限公司）、ET1020A型总有机碳（TOC）分析仪（美国通用公司）。

试剂均采用优级纯或分析纯。

2.3 测定内容与方法

选取新市兴浴服饰厂印染废水，稀释倍数为100、200、300、400、500倍配制成不同浓度的污染水体。使用曝气机，每组水样每天曝气8h后进行数据测定。采用对比实验组。每种浓度的污水处理重复3组，各处理另设1个无植物的空白对照。每隔一天测一次水质情况，利用在线监测仪测定水质的COD、TOC、总磷和氨氮。

3 结果与分析

3.1 在线监测COD的变化

化学需氧量COD是作为衡量水体受污染程度的一个重要综合指标。对于污染严重的水质而言，化学需氧量值就高，水质越清澈，化学需氧量的值就越低。各水样中COD值数据变化如表1和图1所示。

从表1和图1中可以看出，随着培养天数的增多，COD值不断下降。

表1 各水样的COD值数据变化Table 1 Variation of COD values for different water samples mg／L

3.2 在线监测TOC的变化

总有机碳是水中有机物所含碳的总量，所以能完全反映有机物对水体的污染程度。它是比化学需氧量（COD）和生物需氧量（BOD5）更能确切表示水中有机污染物的综合指标。各水样TOC值数据变化如表2、图2所示。

图1 各水样COD值变化曲线Figure 1.Variation of COD values fordifferent water samples.

表2 各水样TOC值数据变化Table 2 Variation of TOC values for different water samples mg／L

图2 各水样TOC值变化曲线Figure 2.Variation of TOC values for different water samples.

由表2和图2可知，随着时间的推移，TOC值呈下降趋势。去除率在48.52%～76.14%范围变化。

3.3 在线监测氨氮的变化

氨氮是水体中的营养素，是主要耗氧污染物。水中的氨氮主要来源于含氮有机物受微生物作用的分解产物，焦化合成氨等工业废水，以及农田排水等。氨氮含量较高时，对鱼类呈现毒害作用，对人体也有不同程度的危害。氨氮是水质主要指标之一。各水样氨氮的浓度值随时间的变化趋势如表3、图3所示。

表3 各水样氨氮的浓度值Table 3 Concentrations of ammonia－nitrogen indifferent water samples mg／L

图3 各水样氨氮浓度变化Figure 3.Variation of ammonia－nitrogen concentrations for different water samples.

由表3、图3可知，随着培养天数的增加，氨氮的浓度有下降的趋势。去除率在47.12%～64.24%范围变化。

4 结语

根据实验结果可知，空心莲子草对水质净化具有一定影响，随时间的增加，去除率逐渐增大。从上表中可以清楚看出，利用植物修复印染废水和在线监测仪器能够很好地对水质进行测定，水体中的TOC，氨氮、COD均明显下降。

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