工业废水被认为是水环境中微塑料(MPs)的重要来源之一,尤其是来自纺织、塑料制品和日化行业的废水。然而,目前对于工业废水处理厂全流程中MPs的赋存特征、迁移转化规律和最终归宿,仍缺乏系统的定量研究。更为关键的是,许多工业废水厂在末端设有超滤(UF)和反渗透(RO)等深度膜处理单元。这些膜在处理常规污染物的同时,必然会截留MPs。截留的MPs在膜面如何累积?它们对膜污染到底有多大的独立贡献?厘清这些问题,对于科学评估工业废水中MPs的环境风险,以及指导抗污染膜的运行维护,都具有重要价值。
本研究选取了一座处理印染、电子等多种工业废水的园区综合污水厂,在各主要处理单元进行时间加权瞬时采样。水样经30% H₂O₂消解和密度分离后,采用孔径为10μm的银膜过滤,然后通过显微傅里叶变换红外光谱或激光红外成像系统,对滤膜上的每一个MP颗粒进行尺寸、形态和聚合物类型的鉴定。结果表明,厂区进水中的MP浓度高达820个/L,主要以聚酯、聚酰胺等合成纤维为主。初级处理(格栅+初沉)可去除约60%的大尺寸MP。生化处理段(A2O)的去除机制主要是活性污泥的网捕和裹挟,可将MP浓度进一步削减约70%。二沉池出水中MP浓度已降至约100个/L。
深度处理段是去除MP的最后一道屏障。UF膜出水中的MP浓度骤降至约5个/L,RO膜出水则未检出MP(<1个/L)。这表明RO膜实现了对MP的近乎绝对截留。对UF和RO膜面的污染层进行解剖分析,在其中检测到了明显的MP。在UF膜的滤饼层中,MP主要以纤维束形态嵌在有机-无机复合污染物中,其丰度占污染层颗粒物总数的比例约为3%。在RO膜面,MP主要以极细的碎片形式存在。通过将人工合成的、不含其他干扰的MP悬浊液单独进行膜过滤实验,定量测定了MP造成的膜通量衰减。结果表明,在实际浓度下,MP自身对膜通量衰减的直接贡献率很小(通常<5%),它主要是通过与微生物代谢产物和钙镁垢层交织混杂,间接加剧了污染层的致密化。该研究首次给出了工业废水厂中MP全流程分布的清晰画像,并澄清了其在膜污染中的贡献角色。
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