Behavior of selected organic micropollutants in horizontal subsurface-flow constructed wetlands operating at high organic load

Abstract

Die vorliegende Dissertationsarbeit untersucht dasVerhalten von 11 ausgewählten, organischen Spurenstoffen (OMPs-organic micro pollutants) in realen kommunalen Abwässern,die in zwei horizontal durchströmten Bodenfiltern (bepflanzt und unbepflanzt) unter Bedingungen hoher organischer Fracht (über 6 g BSB5 m-2 d-1) behandelt werden. Die untersuchten OMPs traten in Konzentrationen von 1-100 μg L-1 auf. Die frachtbasierte Eliminierungseffizienz weist darauf hin, dass die verwendeten Schilfpflanzen einen positiven Einfluss auf die Entfernung der OMPs aus dem Abwasser haben. Die bepflanzte Anlage war der unbepflanzten in der Entfernung aller OMPs, außer für Koffein, überlegen. Für Koffein wurde in beiden Anlagen die gleiche Entfernungsrate von durchschnittlich 66% ermittelt. Diese lag bei den anderen OMPs unterhalb von 30%. Die OMPs wurden während der Sommermonate besser eliminiert als in der kalten Jahreszeit. Die Ergebnisse zeigen eine positive Korrelation zwischen der Abnahme der Pharmaka Naproxen und Diclofenac in den verschiedenen internen Bereichen der Bodenfiltersysteme und den jeweiligen Sulfid-Konzentrationen. Dieser Befund deutet darauf hin, dass die Entfernung der zwei Substanzen mit der Dynamik der wahrscheinlich in der bepflanzten Anlage vorkommenden sulfatreduzierenden Bakterien zusammenhängt. Auf Grundlage dieser Beobachtungen wurde Sulfid als ein Indikator für das Entfernungsverhalten von Naproxen und Diclofenac unter Betriebsbedingungen hoher organischer Fracht vorgeschlagen.

In this work the removal behavior of 11 selected organic micropollutants (OMPs) occurring in real municipal wastewater was studied in two (planted and unplanted) pilot-scale Horizontal Subsurface-Flow Constructed Wetlands (HSSFCWs) operating at high organic load (above 6 g BOD5 m-2 d-1). The studied OMPs occurred in the range of 1-100 μg L-1. Load-based treatment efficiencies indicate that plants play a role on the removal of the OMPs. The planted HSSFCW performed better than the unplanted for all OMPs except of caffeine which was similarly removed in both HSSFCWs (average efficiency of 66%). The average removal efficiency of the other OMPs was below 30%. OMPs were better removed in both wetland systems during the summer seasonpointing to the higher microbial activities in the wetlands. A positive correlation between the internal removal behavior of diclofenac and naproxen and sulfide concentrations was found.This finding suggests that the removal of these two compounds could be associated with the dynamics of sulfate-reducing bacteria probably present in the planted HSSFCW. Under the studied operating conditions of high load, sulfide was proposed as an indicator of the removal behavior of naproxen and diclofenac.