人工湿地对来自金属加工厂的复杂模型污水的深度处理：各种金属元素在石菖蒲和风车草内的生物富集和转移因素外文翻译资料

英语原文共 8 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

人工湿地对来自金属加工厂的复杂模型污水的深度处理：各种金属元素在石菖蒲和风车草内的生物富集和转移因素

• Satoshi Soda^{a, ,} ,
• Takeshi Hamada^a,
• Yuriko Yamaoka^a,
• Michihiko Ike^a,
• Hiroyuki Nakazato^b,
• Yasuo Saeki^b,
• Toshiki Kasamatsu^b,
• Yasumasa Sakurai^c

摘要

直通式人工湿（CW）地提供了一种对来自金属加工厂的复杂模型污水的深度处理方法。主要的CW系统（长20米，宽46米，进深0.3米）内种植了一些水生植物如石菖蒲，风车草，黄菖蒲，千屈菜，狗尾草，过江藤和马蹄莲。从2007年8月至11月，平均来说，经物理化学处理后的废水，主要CW系统总的有机碳的浓度从5.7降低到1.2毫克/升，总氮从23.2降低至19.0毫克/升，铵态氮从6.8降低到4.0毫克/升。此外，Fe浓度从60降低至33微克/升，铜从77降低至40微克/升，锆由5.3降低至1.5微克/升，银从43降低至14微克/升，锡从54降低至16微克/升，金从5.8降低至3.2微克/升。对于量化和金属积累的评估，石菖蒲和风车草在实验室CW系统（长10米，宽1.25米times;2道，深度0.3米）分别培养3个月。实验室CW系统对大多数金属清除效率较低，很可能是因为与主CW系统相比，种植密度低和水力停留时间短。这类金属，如锰，镍，铜，锌，铟，钐，金，铅，铋在这两种植物体内的生物富集系数（BCF）为10³至10⁴。一般来说，在水中的高浓度的金属在植物内也呈现高的浓度。这两种挺水植物的生物富集系数（BCF）比 10⁴高的通常表现为铁，但比10³低的通常表现为银。对于积累金属，一般根系比根，茎，叶具有更高的金属含量。对石菖蒲来说，从根、茎到叶，大多数金属的易位因子（TF）为10^-2-10⁰,在石菖蒲的叶子中既没有检测出铅也没有检测出锆。对石菖蒲来说，从根、茎到叶，大多数金属的易位因子（TF）分别为10^-1-10¹，10^-3-10⁰和10^-2-10⁰。锰，镍，锆，铅和铋在叶或茎中未被检出，但有些在石菖蒲的根部被发现。

关键词：人工湿地 金属 挺水植物 生物富集系数 易位因素

1.简介

工业废水中的金属通常用物理化学方法如吸附，沉淀，离子交换，和膜过滤除去。人工湿地系统的提出，提供一种低成本，低维护的替代或用于从大量的废水中除去低浓度的金属的三级处理步骤。其实，金属采矿业酸性矿井水已经通过人工湿地处理（Dunbabin和鲍默，1992年）。然而，很少有报道，酸性矿山废水人工湿地应用到其他工业废水。一个香蒲CW体系被用来处理从斯普林代尔，宾夕法尼亚州的电力站排出的含有铁、锰、钴、镍和煤燃烧副产品浸出液（Ye等，2001）。Bacho冶金工厂在圣多美，阿根廷构建小规模的CW种植各种浮动和浸入植物以评估处理含有铬，镍和铁废水的可行性（哈达等人，2006年，缅因州等，2006年，缅因州等人，2007年，卢卡等，2011）。宝山钢铁股份有限公司对CW /超滤/反渗透工艺的预处理方法的可行性进行了研究，以减少他们的淡水消耗量（Huang等，2011）。

Dowa Hightech公司的金属加工厂也建造了一个直通式CW滤池来深度处理电镀工艺中产生的镍、钯、锡、锌等重金属。银和金通常用于在印刷电路板上布线。作为透明导电涂层的氧化铟锡含有In和Sn。金属加工废水处理是利用物理化学过程，以满足日本均匀排放标准（铅及其化合物0.1毫克/升，六价铬0.5毫克/升，镉及其化合物0.1毫克/升。处理过的铜5毫克/升;锌2毫克/升;可溶性铁10毫克/升;可溶性锰10毫克/升;铬2毫克/升，在这之后的废水进一步用CW系统处理实现更高水质。各种水生植物，如石菖蒲，风车草，黄菖蒲，千屈菜，狗尾草，过江藤和马蹄莲等被种植于CW系统中。然而，对水生植物的吸收能力我们知之甚少。

在这项研究中，对主CW系统吸收金属加工厂废水中金属的能力进行了研究。此外，主CW系统中两个主要的挺水植物，在一个小的实验室CW系统内栽培。种植3个月后，将这些植物分为根、茎、叶。分析织物组织中主要和次要的金属如铬，锰，铁，镍，铜，锌，锆，银，铟，锡，​​金，铅和铋，以评估金属积聚的程度。

2 材料和方法

2.1 主CW系统

主CW系统曾被用于位于本庄市埼玉县的日本Dowa Hightech有限公司的金属加工厂。主CW系统为20米长，有46米宽（11.5米times;4道），0.3米深，1％的倾斜度times;4道，如图呈现。 1.首先，物理化学处理过的废水引到滴滤池。随着生物滤池，木屑和装在200多个塑料容器（60厘米长，40个厘米宽25厘米深）的米糠，接着水被引流至水生植物区域。各种水生植物被固定在典型的18-L锡罐。它们的根直接接触到水，无其他辅助材料。 500多罐水生植物在主CW系统内固定。滴滤池和水生植物区域的设计和布置不断改变以支持误差调查。附表中有主CW系统的数据表。平均进水流量91立方米/小时。在实验期间，水力停留时间（HRT）约为3小时。隔一小时对8月1日至11月30日的水样分析TOC，T-N和NH₄ -N。8月1日至11月30日对进出水水样进行分析，每日4-8次。

2.2 实验室CW

一个小实验室CW设置在主CW旁边。实验室CW为10米长，2.5米宽（1.25米times;2道），0.3米深，用0.3％的倾斜角，如图呈现。一种塑料不透水膜置于底部。进水流量约5立方米/小时，HRT为1.5小时。在每个泳道，石菖蒲和风车草（各12千克）分开种植。为了阐明在该组织中的金属含量对水质的影响，前者是从没有受任何金属污染的一个农场移植，后者是从主CW移植，因为没有足够的风车草。这两种挺水植物固定在塑料筐而且它们的根直接接触到水。主要和实验人工湿地出水经过氯消毒后排入利根川。在附录里提供了实验CW的照片。挺水植物是从2007年8月17日培养至11月12日获得。实验室CW的进出水水样分别取自8月的20，21，22，23，24，27，28，29，30和31日，9月的3，4，5，6，10，11，20，27日以及12月2，7和27日。附录里给出了每日气温和降水资料，这是从距离本庄早稻田大约20公里远处的自动气象数据采集系统（地区气象观测系统）站获得。台风9号（10 W）和20号（20 W）分别出现于关东地区2007年9月5到7日和10月27日。

2.3 分析方法

水样的pH值，水温和溶解氧（DO）是使用手持式感测器（堀场公司，京都U-21XD）测量；总有机碳（TOC），总氮（T-N）的测定使用TOC分析仪（岛津制作所，京都TOC-V CSN和TNM1），氨氮（NH₄ -N）用离子仪（堀场制作所公司，京都D-53铵探头502A）测量。金属分析，500毫升水样品加5ml硝酸混合，并浓缩至75毫升，加热过滤后，将样品用500微升标准钇溶液，稀释至100毫升，并使用感应等离子体原子发射光谱仪（ICP-AES SPS5100；精工纳米科技公司，千叶）进行光谱分析。

在实验CW 栽培3个月后，对挺水植物进行化学分析。为了进行化学分析，来自农场的石菖蒲和来自主CW的风车草于2007年8月被收割。该工厂使用自来水轻轻清洗组织，然后，石菖蒲分为根，茎和叶，风车草分为根，茎，叶。在105℃下干燥后，测定组织干重。在500℃下烧成灰后，对灰分重量进行测定。 1克每种植物组织的灰样品用20 ml盐酸，20ml硝酸和王水（10毫升硝酸和20ml盐酸）分别消化为锡，银和其他金属，随后使用ICP-AES测量。

2.4 生物富集系数和转运系数

BCF（生物浓缩因子，l/kg）计算公式为

其中：C_p是整个植物组织中的金属浓度（毫克/千克干重）；

C_w是水中的金属浓度（毫克/升）。

BCF值越大，意味着更好的植物富集能力。

易位因子（TF）计算公式为地上组织中的金属浓度（毫克/千克干重）除以根部组织中的金属浓度（毫克/千克干重）

其中，C_i是在地上组织中的金属浓度（毫克/千克干重）

C_r是在根部（毫克/千克干重）中的金属浓度。 TF值越大，意味着更高的易位能力。

3 结果

3.1 主CW水质

图3汇总了进水水质和主CW接收金属加工厂的物理化学处理过的废水流出物的出水水质。进水所含的各种金属，但通过通常的物理处理方法完全满足全国统一的污水排放标准。主CW系统显示TOC去除率非常显著，平均在80％以上， 总氮为18％，氨氮41％。在Cu和Zr（r = 0.81）以及Al和Zn（r = 0.78）之间的每日进水浓度中观察到轻微的正相关性（数据未显示）。主

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[148025]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word