Treatment of waters contaminated by volatile organic compounds (chlorinated hydrocarbons, BTEX aromatics etc.) in constructed wetlands - process characterisation and treatment optimization

Abstract

Pflanzenkläranlagen (PKAs) stellen hinsichtlich ihres geringen Energiebedarfs eine Alternative zu den traditionellen Reinigungstechnologien dar. Jedoch gab es bisher viele Wissenslücken bei der Behandlung mit flüchtigen organischen Verbindungen kontaminierter Wässer. Deshalb bestand die Aufgabe dieser Arbeit, den Reinigungsprozess solch kontaminierter Wässer näher zu charakterisieren und zu optimieren. Hierfür wurden auch neue Varianten von PKAs – flotierende Wurzelmatten (FPRM) und Wurzelmattenfilter (PRMF) – in Pilotanlagen getestet. Die Reinigungsleistung der FPRM war für Benzol etwa gleich der PKA bzw. für Methyl-tertiärbutyl-ether (MTBE) sogar besser. Hinsichtlich des MTBEs spielte die Verflüchtigung in neu angelegten FPRMs eine bedeutende Rolle; diese verringerte sich jedoch mit der Entwicklung (zunehmendes Alter) der Wurzelmatten. Die Anwendung von PKAs ohne Bodenmaterial wie der FPRMs und PRMFs kann bei bestimmten Fällen zur Einsparung der Investitionskosten führen.

Constructed wetlands (CWs) are already applied to treat different kinds of wastewater, they are proved to be an alternative under distinctive conditions to traditional water treatment technologies concerning energy consumption. However, the treatment of water contaminated by volatile organic compounds (VOCs) was very limited. The aim of this work was to characterize and optimize the treatment process of water contaminated by VOCs in CWs. New variants of CWs - floating plant root mat (FPRM) and plant root mat filter (PRMF) were tested to treat benzene, methyl tert-butyl ether (MTBE) and chlorinated hydrocarbons in pilot scale. The FPRM showed similar treatment efficiencies as the planted CW for benzene but better for MTBE. Volatilization played an important role in MTBE removal in a new established FPRM. However, it decreased with the age of the root mat. In conclusion, PRMF and FPRM as variants of CWs without soil could be a cost competitive alternative for wastewater treatment.