《人工湿地基质脱氮除磷效果的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
摘要人工湿地系统作为一种生态处理方法，具有投资少、运行费用低、能耗低等优点，已在污水处理中得劲了广泛的应用。其中，基质对氮和磷的去除起重要作用。因此本课题重点研究不同基质的吸附性能、去污能力，寻求净化效果好的基质。本文选取沸石、红泥、炉渣、陶瓷滤料、水洗砂、钢渣和页岩7种基质作为吸附荆，进行脱氮除磷试验，研究其在不同条件下的吸附性能和吸附机理，为以后的研究及工程应用提供试验和理论依据。以静态试验为主，得到以下主要结论：1．沸石、红泥、水洗砂和炉渣4种基质对氨氮的吸附量顺序依次为沸石>红泥>炉渣>水洗砂。沸石去除氨氮的途径以离子交换为主，物理吸附作用很小；炉渣的离子交换作用和物理吸附作用效果相当。从氨氮的解吸率来看，沸石的解吸率最小，红泥次之，炉渣和水洗砂的解吸率较大。在试验条件下，Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能很好地描述沸石和红泥两种基质的氨氮吸附过程，红泷用Langrnuir?亨程比Freundlich方程的拟合程度更好，沸石相反。综合评价，沸石更适合作为人工湿地污水去除氨氮的基质材料。2．在溶液磷(P)浓度为5～150mg／L条件下，Langrnuir$瑟Freundlich等温吸附方程均能很好地描述陶瓷滤料和红泥两耪基质的磷素吸附过程，陶瓷滤料用Langmuir力-程L匕Freundlich方程的拟合程度更好，红泥相反。4种基质对磷素的吸附量顺序依次为红泥>陶瓷滤料>炉渣>水洗砂。从磷索的解吸率来看，4种基质释磷大,NIr葭序依次为炉渣>水洗砂>陶瓷滤料>红泥，水洗砂和炉渣吸附磷素焉的解吸率较高，其它瓶秘基质磷素解吸的比例很低。综合评价，陶瓷滤料更适合作为人工湿地污水除磷的基质。3。对于沸石、陶瓷滤料、炉渣3种基质，不溺吸附时闻下，沸石对氨氮的吸附效果最好，陶瓷滤料对总磷的吸附效果最好；进水浓度对沸石吸附氨氮的影响较大，其氨氮吸附量随进水浓度的增大而增大，进水浓度对炉渣和陶瓷滤料吸附氨氮及炉渣吸附总磷影响不大；3种基质对氨氮和总磷的吸附整均是随吸附剂量的增加丽降低，要达到较好的去污效果，应根据试验结果考虑基质投入量；pH值对沸石吸附氨氮影响显著，pH值6～7范围内吸附效果最好，pH值8～12NJ碱性条件有利于基质对总磷的吸附；30V～40V的温度范围内，不剩于基质脱氮除磷，可见人工湿地在较高温度环境下运行时，基质对系统脱氮除磷的作用较小。4．在组合基质的静态吸附试验中，确定1：2的沸石和陶瓷滤料基质为最佳的一组基质组合。关键词：人工温地；基质；脱氮除磷；氨氮；磷素；吸附效果 StudyontheeffectofnitrogenandphosphorusremovalbysubstratesineonstruetedweftandMajor：PlantNutritionCandidate：CHENLiliSupervisor：Prof．ZHAOTongkeProf．LIUJianlingAbstractConstructedwetlandsystemasanecologicalapproach，withlessinvestment，lowoperatingcosts，lowerenergyconsumption，hasbeenwidelyusedinsewagetreatment．Substrateshaveanimportantpartofremovingnitrogenandphosphorusfromwastewater。Therefore，theproblemstudiedmostlycapabilities，mechanismofremovingcontamination，inordertoseekthesubstratewithgoodeffectofremovingcontamination。Sevensubstratestypes，suchaszeolite，redmud，slag，ceramicfilter,waterwashingsand，steelslagandshale，wereusedassorbentsinnitrogenandphosphortlsremovalteststofindouttheiradsorptioncapacityandprinciplesasbasictheoriesinthefollowingtests+Staticexperimentsweremainlycarriedout．Themainresultsweresummarizedasfollowing：1．Theorderofthefoursubstratesofzeolite，redmud，waterwashingsandandslagadsorptioncapacitytoammonianitrogenwasfollowedthatzeolite>redmud>slag>waterwashingsand。Theionexchangefunctionwasthemainwayofremovingammonianitrogenbyzeolite，andzeolitehadtheworstphysicaladsorptionability,whereasslaghadalmostthesamephysicaladsorptionandionexchangecapacities．Seenfromtheammonianitrogendesorptionrate，thezeolitewasthesmallest，followedbytheredmud，andtheothertwosubstratesdesorptioncapacitywereveryhi曲．BothLangmuirandFreundlichisothermaladsorptionequationcouldwelldescribetheammonianitrogenadsorptionprocessofzeoliteandredmudsubstratesundertheexperimentalconditions．Fortheredmud，theregressionlevelusedwithLangmuirequationwasbetterthanthatofFreundlichequation，itwasoppositeforthezeolite．Tosomeextent，thezeolitewasamoresuitablesubstrateforremovingammonianitrogeninconstructedwetlandsewage，2．BothLangmuirandFreundlichisothermaladsorptionequationcouldwelldescribethephosphateadsorptionprocessofceramicfilterandredmudsubstratesundertheconditionsofphosphorus《P)concentrationfor5-150mg／L。Fortheceramicfilter,theregressionlevelusedwithLangrnuirequationwasbetterthanthatofFreundlichequation，itwasoppositefortheredmud．Thephosphorusadsorptioncapacityorderofthefoursubstrateswasfollowedthatredmud>ceramicfilter>slag>waterwashingsand。Seenfrom thephosphorusdesorptionrate，theordersand>ceramicfilter>redmud。Thedesorptionwasfollowedthatslag>waterwashingrateofwaterwashingsandandslagafteradsorbingphosphoruswashi曲er,butphosphorusdesorptionproportionofothertwosubstrateswasverylow．Comprehensiveevaluation，theceramicfilterwasmoresuitablefor曲osphorusremovalinconstructedwetland．3．Forzeolite，ceramicfilterandfumaceslag，whenatdifferenttimezeolitehadabestabsorptioncapacitytoammc·nianitrogen，andceramicfilterhadastrongabsorptioneffecttototalphosphorus．弧econcentrationofsewagehadabiggereffectonabsorptionofzeolitetoammonianitrogen，andabsorptionamountincreasedwithconcentrationofsewageincreasing,whileithadlittleeffectonabsorptionofblastfurnaceslagtoammonianitrogenandtotalphosphorus，andceramicfiltertoammonianitrogen．Thothreesubstratesabsorptionamounttoammonianitrogenandtotalphosphorusdecreasedwithadsorbentamountincreasing．Toachieveabetterabsorptioncapacity,testsresultscouldbeconsideredbasedonsubstrateinputs．ThepHvaluehadasignificanteffectonzeoliteabsorptiontoammonianitrogen，andithadabestabsorptioneffectwhenpHwasat6—7，whereaswhenpHwasat8-12(alkalineconditions)，thesubstrateshadastrongabsorptiontototalphosphorus．Whentemperaturewasat30℃～40℃，thesubstrateshadalowremovingofnitrogenandphosphOruS．SoconstructedwetlandathJlghtemperatureenvironments’hadlessimportantinremovingofnitrogenandphosphorus。4．Instaticadsorptiontestofcombinationalsubstrates，thezeolitesandceramicfiltercompoundedwithratioofl：2wasconfirmedtobebestsubstrates．Keywords：Constructedwetland；Substrate；Removalofnitrogenandphosphorus；Ammonianitrogen；Phosphorus；Adsorptioneffect 人工湿地基质脱氮除磷效果研究1引言水是生命之源，它滋润万物、哺育生命、创造文明，是地球上一切生命赖以生存、人类的生活和生产必不可少的基本物质。水资源是基础自然资源，是生态环境的控制因素之一；同时，又是战略性的经济资源，是一个国家综合国力的有机组成部分。水资源的可持续利用是经济和社会可持续发展的重要保证【1-3]。1．1我国水资源和水环境的基本状况1．1．1我国的水资源状况我国的水资源总储量平均每年达28084．52亿立方米，居世界第六位。但人均年占有量仅为2300亿立方米，为世界平均值的l／4，排在世界第128位【4j。我国水资源不仅总量缺乏，而且时空分布也很不均匀。从水资源的时间分布来看，年际、年内变化很大；从水资源的空间分布来看，南北差异较大。由于我国降雨分布由东南向西北递减的总趋势，形成南方水多、北方水少的局面。长江以南的南方地区河川径流量约占全国总径流量的83％，而北方地区的河川径流量仅占全国总径流量的17％；全国水资源的地区分布与人口、土地资源配置也很不匹配【5J。城市严重缺水制约经济的发展，影响人们的正常生活。统计资料表明，在80年代，全国缺水的城市236座，缺水总量1200万m3／d：90年代初，缺水城市增加到300座，总缺水量为1600万m3／d；截止2000年，全国共有450座城市缺水，缺水总量高达2000万m3／d【6J。同时，我国水资源浪费也比较严重，单位国民生产总值的耗水量是美国的15倍"j。1．1．2我国的水环境状况我国水污染现状是“局部有所改善，整体仍在恶化”。{2006年中国环境状况公报》显示，国家环境监测网七大水系197条河流的408个地表水监测断面中，I～III类、Ⅳ～V类和劣V类水质的断面比例分别为46％、28％和26％；其中珠江、长江水质良好，松花江、淮河、黄河中度污染，辽河、海河重度污染。在监测的27个国控湖库中，绝大多数都存在中度或重度富营养化问题。资料表明，造成水污染加剧的主要原因是工业废水和城镇生活污水的排放。工业废水经过近年来的治理已得到很大程度的改善，但是生活污水的排放却有增无减。2001年，全国工业和城镇生活污水排放总量为428．4亿吨，比上年增加3．2％，其中工业污水排放量200．7亿吨，比上年增加3．5％；城镇生活污水排放量227．7亿吨，比上年增加3．0％；污水中COD排放总量为1，370万吨，其中生活污水COD排放总量780万吨，已超过COD排放总量的50％18j。随着社会、经济的不断发展，污水的排放量将会逐渐增大，水质将会更加复杂，这就迫切需要我们开发研究污水治理技术。 河北农业大学硕士学位(毕业)论文1．2人工湿地在污水处理中的应用人工湿堍污水处理蓉统的应用始予20世纪70年代裙，其作为一种掰兴酶污水处理工艺，已在污水处理中得到了广泛的应用【9。引。目前，美国、加拿大已有300多个人工湿地污水处理系统，欧洲有500多个，其规模小自40m2，：走至1000多公顷。我国自“六五”开始开展了人工湿地小试、孛试到实．露规模的试验，取褥了人工湿地工艺特链、技术要．蔑及工程参数等研究成栗强引。我国中小城镇众多，人口密集，资金和技术有限，发展大型污水处理厂困难较大。因此，人工湿地在我国有着广阔的应用前景私4q引。1．2．1人工湿地污水处理系统概述1．2．1。1人工湿地的概念人工湿地(ConstructedWetland，简称CW)是由人工建造和监督控制的与自然温地相类似的入工生态系统，是在一定长宽比铡的洼地中，按一定的坡凌，人为地填充选定级配的石、砂、±壤等一种或几种填料(称为人工湿地基质)，在基质表层选择性地种植一些根系发达、成活率高、抗水性强、生长周期长、处理效果好、美观而又具有一定经济价值的水生植物(如芦苇、菖蒲等)，形成一个独特的集基质、檀物和微生物于一体觞污水生态处理系统‘17。捌。人工湿地是与沼泽地类似的地面，充分利用了基质．微生物．植物这个复合生态系统的物理、化学和生物三重协同作用，通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水酶高效净似2戗2H。研究秘建立人工湿地生态系统是对自然湿地生态系统匏适度替充，也是对其功能退化的恢复性建设。作为一种新型的污水处理技术，人工湿地已被广泛用来处理各种污水，如城市生活污水、工业污水、城市暴雨径流、富营养化湖泊水等i22，2懿，并取得了良好的效果。1．2。l。2人工湿速的特点‘”与天然湿地相比，人工湿地处理系统一般具有以下特征：(1)面积较小，大多在100m2～lOha左右；(2)生物种类较少，有些人工湿地可能只肖几种甚至一种人工魏拣的植物；(3)水体较污浊或含有不同程度的污染物；(4)一般都其有排灌系统；(5)离都枣、社区或工矿区较近。1．2．1．3人工湿地的类型撒据植物的存在状态，人工湿地主要可戋|j分为浮水植物人工湿地、浮叶植物入工湿地、挺水植物人工漫蟪和沉水植物人工湿地。这种分类方法体现了起主要去除作用的物质的特征，是当翦较多学者普遍认可的一种分类方法‘24。51。为了获得更好的水质，不间类型人工湿地可以结合使用，也可以和传统污水处理方法(如氧化塘、砂滤等)联合使用。(1)浮水植物系统此系统中水生植物漂浮于水面；根系呈淹没状态；水萍叶子较小，根系较少或无根系。一些池塘系统可以通过有效地接种浮游水生植物达到楚理污水酶舀盼。常见的巴被大规模应2 人工湿地基质脱氮除磷效果研究闵翦檀物毒风信子和浮萍。浮水植物系统的自净功蘸不同予兼氧塘，因先该系统光合搀焉放出的氧气都在水砥上(它不同于生长在水躐下的浮游藻类)，有效地减少了空气中氧气的扩散。因而浮水植物系统是缺氧的，它的有氧活动主要局限于根部。大多数生长水域内，水生植物通常处于缺氧状态，耗氧程度取决予有枕负葑率。浮水植物系统的自净功能是通过三种主要途径实现的：通过寄居在悬浮在水体中植物根系上的和池底泥沙中的混合兼氧微生物的新陈代谢；对污水中固体和内部产生大量生物的沉积截留；现存植物对营养的吸收及螽期的收割。浮游水生穗物系统对于减少BOD，和悬浮固体总量尤其有效。通过反硝化作用能有效地去除硝酸盐中的氮。如果这些植物能定期收割，总氮和总磷就连续去除。浮水檀物系统有一些潜在的缺点，这些缺点制约了它的广泛应用。壹予这些系统的植物为一种或少数几种，易受到如在一个短时期内部分或全部植物死亡这样灾害性事件的损害。如果浮水橇物系统中水面上的植物消失了，那么在新植物长成前的前几周以至几个月内它的自净功能都将受到严重的损害。浮水撞物系统豹第二个潜在问题来自鞭去除营养物和维持植物最佳生长率褥进行的收割。这些植物含水量超过95％，收割后需要干化，干化后的植物仍需处理。(2)沉水植物系统此系统水生植物完全淹没予承中。系统中承的浊度不能太高，孬则会影响棱物的光合修硼。因此，该系统适于处理二级出水。(3)挺水植物系统从工程设诗酶受度出发，按照系统布水方式或水在系统中的流动状态的不同，+该系统分为三种类型：地表流湿地(SurfaceFlowWetlands，缩写为SFW)、潜流湿地(SubsurfaceFlowWetlands，缩写为SSFW)、垂蠢流湿地(VerticalFlowWetlands，缩写为VFW)[26,27]。地表流漫地系统也称水厦湿地系统。在地表滚漫地系统中，污水在湿地的表蘧流动，水位较．．浅，多在0．1-4)．9m之间。这种系统与自然湿地最为接近，污水中的大部分有机污染物的去除是依靠生长在檬物东下部分的茎、秆上的生物膜来完成的。这种湿地系统的优点怒投资低，不需要砂砾等物质作基质；缺点是处理效率低，卫生条件差，在我国北方～些地区由于冬季气候寒冷两不能正常运行。该类型的湿地在美国、加拿大、新西兰、瑞典等国有较多分布[28,29]。潜流湿墙系统也称渗滤湿地系统。在潜流湿地系统中，污水在浸地床的内部流动。一方面可充分剩用基质表面生长的生物膜、丰鬻的根系以及表层±季n基质的截罄等作用，提高其处理效果和处理能力：另一方面由于水流在地寝下流动，故具有保温性能好、处理效果受气候影响小、卫生条件较姆等优点，是目前研究和应爝较多的一种湿地处理系统，尤其适合={艺方地区的气候特点。假这种处理系统的投资要比表面流系统高些，对氮、磷的去除效果不如地表流湿地系统好[27,28,30】。垂直流湿地系统中的水流综合了地表流湿地系统和潜流湿地系统的特性，水流在憝质床中基本呈由土向下胸垂直流，水流流经床体后被铺设在密求端底部的集水管收集丽撵出处理系统。这种系统的基建要求较高，较易滋生蚊蝇，目前研究的不[27,28]。(4)浮叶植物系统浮喇‘植物(FloatingLeavedPlant)人王湿地的求生撼扬叶子生长在水嚣，丽根部在水底土壤中，在该类型人：】二湿地中，氨氮的去除主要通过挥发和附着在茎、叶上的微生物作用得以去除。人工湿地按布水方式不同可以分为推流式、同流式、阶梯进水式和综合式几种。布水系统的3 河北农业大学硕士学位(毕业)论文设计最主要原则是保证均匀布水，为了达到这一目的，可通过埋藏在基质中的管材来达到。上层管材傲布水用，下层管材傲集水用，在管材上通过打我来实瑷毒水彝集承，建议最大孔题不超避管长的10％，基质中的砾石层可以强化在深度和宽度上的均匀布水【3ll。湿地底层应保证有一较小的坡度，使得污水可在滠地中很好的流动，防止出现死角。1．2。l。4人工湿地的组成人工湿地由基质、水生植物、微生物三部分组成，他们相互联系，豆为因果。(1)基质人工湿地中懿基质又称填料、滤料，强翦广泛应用魄人工湿地主要以±壤、缨沙、粗砂、砾石、碎瓦片或灰渣为基质。基质一方面为植物和微生物提供生长介质，另一方面通过沉淀、过滤和吸酣等作用直接去除污染物。自由表面流湿地多以自然土壤为基质，水平潜流和垂直潜流湿地基质爨选择蔽特征污染物的不霹愿不同，阉时也会考虑便于取材、经济适用等因素。一般来说，采用潜流人工湿地处理以SS、COD幂I]BOD为特征污染物的污水时，根据水力停留时间、占地面积和出永水质等限制因素，可以选用士壤、细沙、粗砂、砾石、碎瓦片或灰渣中的一种或凡种为基质。以除磷为西的的人工湿地最好选择飞灰或页岩为基质，其次是铝砜士、石灰石翱膨润土，泡沸石和油页岩对磷的吸附能力较差【32。引。(2)水生植物水生植物在人工湿地系统中的作用十分重要。湿地净化污水过程中，水生植物作用可以归纳为三个方面：直接吸收污水中可利用的营养物质，并可吸附、富集重金属及一些有毒有害的物质；为根嚣的好氧微生物输送氧气；增强和维持介质的水力传输》翻。水生植物包括挺水植物、沉水植物和浮水撞物。大型挺水植物在人工湿地系统中主要起固定床体表面、提供良好的过滤条件、防止湿地被淤泥淤塞、为微生物提供良好的根区环境以及冬季运行支撑冰丽的作用。这种类型的植物对N、P等营养物质的吸收只在水量处理能力较小的自由表面流人工湿遗中起重要作用。人工湿地中的植物一般应具有处理性能好、成活率嘉、抗水能力强且具有一定美学和经济价值。常周的挺水植物主要有芦苇、灯心草、香蒲等【361。人工湿地中种植的许多植物对污染物都具有吸收、代谢、累积作用，对Al、Fe、转a、Cd、Co、B、Cu、Mn、P、Pb、V、Zn均有富集作用，一般植物的长势越好、密度越大，净化水质能力越强【3¨。(3)微生物微生物是人工滠地净亿污承豹主要“执行者”，它们把有机质作为丰富的能源，将其转纯为营养物质和能量。污水中大部分有机物可在好氧区被好氧微生物氧化分鳃。人工湿地在处理污水之前，各类微生物的数量与自然湿地基本相同。但随着污水不断进入人工湿地系统，某些微生物的数鳖将逐渐增加，并在一定时问内达到簸大值且趋予稳定。人工湿地中的优势菌属主要有稷单胞杆菌属、产碱样菌属秘黄杼菌属。这些优势菌属均为快速生长的微生物，其体内大多含有降解质粒，是分解有机污染物的主体微生物种群。人工湿地系统中的微生物主要去除污水中的有机质和氮，某些罐降辩豹有机物质鞠有毒耪质需要运鬻微生物的诱发变异特性，瑶弯戮纯适宜吸收帮消化这些有机物质和有毒物质的优势细菌，进行降解。常见的微生物有放线菌、磷细菌、硫细菌、距硝化细菌、硝化细菌等，它们在分解有机物质、脱氮除磷的过程中发挥着重要作用p引。4 人工漫地基质脱氮除磷效票研究l+2．2人工湿地技术的功麓和影响因素1．2．2．1人工湿地的功能人工湿地技术除了本身净化污水的作用之外，还能发挥很多的社会价值。具体功能体现在如下几个方面：(1)去除污染物、净诧永质：去除污染物、净佬本质是滠遗最重要也是最显著的作用。实践研究表明，人工湿地对污水的处理效果非常理想，优子传统的污水处理工艺。(2)生物多样性：湿地由于其生态环境独特，因此具有生物物种丰富的特点。人工湿地系统中其青程当丰富的植物资源。同时，在湿遗系统中，逸存在着种类丰富的微生物以及一些比较简单的原生动物，它们与植物一起构成了人工湿地复杂的生态系统。(3)自然生产能力：在各种生态系统中，混地系统具有最高的初级生产力，其生产力甚至超过最集约的农业系统。污求中含有丰富的营养嚣素，使得人工湿地中的生物量远远超过自然湿地系统。由于有生物多样性，湿地系统内往往有着丰富的泥炭、木材等资源。(4)调节局部小气候和物质循环：湿地在植物、动物、微生物生理活动中，促进着各种营养物质魄循臻。同时，温遣也怒全球氮、硫、甲烷等物质循环憋重簧控制因子。另努，大型人工湿地本身还可以调节局部地域的小气候。(5)减缓旱涝灾害：湿地对防止洪涝灾害有很大作用。近年来由于不合理的土地开发和人类活动的于挽，造成了漫缝的严重退化，从而造成了严重的洪涝灾害。(6)景观效益和研究效益：优美的环境总会给人以美的享受，尤其是在当今自然环境遭到破坏的情况下。人工湿地因其不同的构造方式、植物搭配方式等创造了一个个优美的小环境，给入以轻松愉悦酌耪李孛享受。经过精心设计的人工湿地还可为人们提供一个良好的供人稍进行散步、锻炼等活动的场所，促进当地旅游业的发展【391。1．2．2．2人工漩地技术的影响因素入工湿地对污水的净化效果受多种因素麓影响，主要包摄：湿地类型、水生植物、分质基质、水力负荷、停留时间、气候、季节、周围环境等因素。其中，湿地类型、水生植物和介质基质都属于人工湿地自身系统的特征范畴，定义为自身因素；而把水力负荷、停留时间定义为运行参数因素：把气候、季节、周豳环境等不霹控因素和人为调控措施等定义为环境因素{捌。影响人1：湿地处理效果的自身因素主要有湿地床体类型、水生植物的选择、介质基质的选用等。湿地床体类型不同，床体结构就不同，进而对渗透流速和湿地的净化能力产生影响。如前所述，植物对湿地功能戆发挥起重要佧髑，因此选撵适宣的檀物对湿地的运行管理都起蕾非常重要的作用。主要应考虑耐污性、生长适应性、观赏性及经济性等，并尽可能增加湿地系统的生物多样性以提高箕综合处理能力。对～定特征晌污水，不同的基质种类、基质单独或联合使用对处理效果都会造成较大的影响。(1)湿地床体类型人：l：湿圭也的床体有许多类型，常觅的有碎石床，卵石床，碎石(卵石>、土壤混合床，石(卵石)沙土混合床等【40j。不问的床体结构，形成不同的渗透能力和净化机理，对人工湿她的净化与处理能力有明显影响。(2>求生植物5 河北农业大学硕士学位(毕业)论文水生植物在人工湿地系统中的作用十分重要。因此木同地区的湿地，处理的污染物不同，预期处理效果不同，在对摭物的选择上也存在着较大的差异。不同的植物种类以及同一植物体的不同生长期、不同部位的去污能力都存在差异。不同的槭物，根系的扩展深度及发达程度不同，从而会影响湿地中微生物和酶的空间分布。闷一种植物，在不爨的基瘊结构、环境因子等情况下，德物根系的扩展深度及发达程度也会奇所变化f4ll。因此，对于不同的植物，增大湿地植物根系的扩展空间，有利于提高人工湿地净化污水的有效空间，是增强人工湿地污水净化能力的一项重要措施。．(3>基质基质对氨氮的去除主要是物理吸附作用，对污染物的成功截留为后续植物吸收创造良好条件，是出水水质的重要保证。基质除了有一定的吸附、过滤的物理净化作用外，更重要的是为微生物提供了生存玮境和空间。人工湿遮污水净化技术对于污染物的去除作用有∞％以上是靠微生物去除的。所以基质的优劣将直接影响污染物的去除效果。入工湿地基质主要幽土壤、砂和卵石等组成。土壤往往被看成是高效的“活过滤器”，它的净化功能主要由下列要素组成：绿色植物擞系的吸收、转化、降解和生物合成作用；土壤中的细菌、真菌和放线菌等微生物的降解、转化和生物固定作用；土壤的有机、无机胶体及其复合体的吸收、络合和沉淀作用；土壤的离子交换作用；±壤和植物的视械阻留作用；土壤的气体扩散作爆。±壤的净化能力受气候和其他环境条l如的影响，在温暖的植物生长攀节，对生物可降髂的有机污染物，上述要素中前三项起主要作用；对无机盐类、营养元素和重金属等污染物，绿色植物根系和±壤的离子交换侔用超重要作用；对那些易挥发的或者可以转化为气态的污染物，气体扩数起主导{筝用。还有研究认为含有机质丰燕的基厦有助予吸附各种污染物，如含CaC03较多的石灰石有助于磷的去除14引。(4)湿地微生物种群研究表明，人工湿地基震中微生物种群在人工湿地污水净化过程中起着极其重要的作用，主要的生物化学反应大多是在微生物和酶的作用下进行的【431。因此，选择合适的微生物种群也是最大限度的发挥湿地作焉的重要方面。人工湿地中的微生物极其丰富，这为人工湿地污水处理系统提供了足够的分解者。研究发现，芦苇床系统根际±的细菌数量很大，且比较稳定，季节变化不大。微生物体内大多含有降解质粒，它们可以分解污水中的有机物，从而对污水中的主要特征污染物其有显著酶去除效梁酬。在人工瀑地工艺中，微生物的生长、繁殖郝直接关系到污水的处理效果。因此对硝化菌、反硝化菌、各种异养好氧菌与厌氧菌等的培养和强化十分重要。对人工湿地来说，污水净化系统内需要形成良好的妊氧区．兼氧送．缺氧区鹇微生态环境，这样整个系统才其有硝纯与爱硝讫麓力，才能达到同步脱氮除磷的效果。其中，硝化菌属于化能自养菌，不需要碳源，而反硝化细菌是异养菌，需要有碳源才能发挥其反硝化功能。运行参数的影晴包耩以下几个方压：(1)水力负荷：水力负荷增加，去除率下降。在一定条件下，可以通过试验求出某种污染物的去除率与水力负荷的相关方程式。(2)污染负荷：污染负荷取决予水力受穗及污染物浓度，污染负荷增加，将降低去除率。气候条件也影响污染负荷。6 人工湿遗基质脱氮除磷效果研究(3>停鬻时阅：箨黧时闻延长，可增加去除率，毽箨留对润增加到～定穗度后，去除率的增加将会下降。从总体处理效果出发，针对不同的污染物和具体条件，需选择一较佳的停留时间。(4)温度和pH值：温度对湿地系统的影响主要通过影响植物的生长和微生物的活性来进行。滠度对植物会产生很大麓影嚷，植物光合佟耀需要的能源来自太阳，植物生理活动的正常进行也必须在适当的环境中进行。同样，微生物对温度的要求更为严格。每种微生物都有适合自己生长的温度范围，温度过高或过低都不利于微生物的鬣常生长。因此，在我国北方寒冷地区，设计人工湿地系统时有必要把温度幸乍为重要蛉影响因素之一。pH值对人工湿地微生物去除氨氮有较明显的影响。Reddy等人发现在酸性和中性条件下，湿地植物根区附近的豫硝化细菌和硝化细菌活性增强，硝化作用占主导地位，而在碱性条件下氨挥发作用以及哥溶性正磷酸盐的化学沉淀作用占主导作用，从焉影响了湿地对氨氮的去除效果p卯。环境因素对人工湿地技术的影响：在不同季节和气候条件下，人工湿地对污染物的去除作用也不同，夏、欲两季阳光充足，檀物生长旺盛，根系发达，对污染物的吸收净化作用显著；两时，此阶段微生物魄活性较高，磷他、反磷化捺用旺盛，氨氮的去除效果较好。在冬季，檀物括萎，微生物活性降低，人工湿地对氨氮的去除率大大降低。污水中有毒物质浓度不同，对湿地植物耘微生物的影响也不同。有人研究了砷对植物的毒性，分别试验四_种砷化合物对植物的影响，结果显示当污水中砷含量不超过0．2mg／L时不会对湿地植物产生毒性【46J。植物体内砷的积累量也不同，根部砷的积累量随污水中砷浓度的升高而显著增加。该试验还发现单甲基砷酸的植物毒性是导致植物组织中～些必需的宏观和微观营养物质含量降低的原因。1。2．3人工瀑地的净化梳理入工湿堍对污水的净化机理十分复杂。人工瀣地成熟后，基质表面和植物根系中燕长了大量的微生物，污水流经时，悬浮物被基质及根系阻挡截留，有机质透过生物膜的吸驸及阀化、异纯作用而得以去除[47,48t。(1)物理沉积污水进入湿地，经过基质层及密集的植物茎叶和根系，其中的悬浮固体得到过滤，并沉积在基质层中。(2)化学反应污水中许多污染物可以通过化学沉淀、吸附、离子交换等化学反应过程得以去除。化学反应怒否显著取决于基矮的化学成分，例如，含CaC03较多的石灰石有助于磷的去除，含有枫物丰富的±壤有助予吸附备季中污染物。(3)生化反应生化反应是去除有机污染物的主要作用。根据1977年德国学者KickuthR．的根送法理论(RootZoneMethod，RZM)，生长在湿地中的挺水植物通过降}吸收和茎杆的运输作用，将空气中的02转运到根部，再经过植物的根部表面组织扩散，在根须周围形成好氧区，这样在植物根须周围就会有大量好氧微生物将有机物分解。在根须较少的地方将形成兼性区和厌氧区，发生兼性微生物和厌氧微生物降解有枧物的作崩。由于基渍中好氧区辩厌氧区同时存在，十分利于硝化和反硝化反应的进行，从而达到除氮的效果‘491。1．2．3．1悬浮物的去除污水中的悬浮物含有大量妻冬污染物质，如有橇物、氮磷、重金属帮瘸艨菌等，因此去除懋浮7 河北农业大学硕士学位(毕业)论文物可以提高污水的去除效率。通过过滤和沉淀，污水中可沉降性污染物被快速截留去除，‘而悬浮性固体则通过微生物生长、湿地介质表面吸附等机理去除。湿地对悬浮物的去除非常有效，悬浮固体出水值一般低于10mg／L。为防止在进水口附近发生堵塞，进水前必须设置预处理以降低总固体浓度，一般设置沉淀池即可。1．2．3．2有机物的去除人工湿地对有机物有较强的降解能力。人工湿地中有机物的去除是物理截留、沉淀和生物吸收降解等共同作用的结果。污水中的不溶性有机物通过湿地沉淀和过滤作用，从污水中截留下来而被微生物利用；可溶性有机物则通过植物根系生物膜的吸附、吸收和生物代谢降解过程被去除。有关研究结果表明，在进水浓度较低的条件下，人工湿地对BOD5的去除率可达850／旷95％，COD去除率达80％pA上，处理出水中BOD5的浓度在10mg／L左右，SSd,于20mg／L。污水中大部分有机物作为异养微生物的有机养分，最终转化为微生物体内细胞物质及C02、H20，新生的有机体最终通过基质的定期更换而从人工湿地系统中去除【50】。BOD的去除包括几个生物化学过程：好氧呼吸、厌氧消减和硫酸盐还原。约50％进水的BOD在处理床体前几米内即可除去，一般出水BOD浓度约为10mg／L。由于湿地特有的环境，形成了系统中好氧菌、兼性菌及厌氧菌的良好生存状态。尤其是土壤表层，微生物活性较高，对有机物的去除能力较强，但当表层土壤被淹没，就会阻止好氧循环，进而加强并平衡了好氧．厌氧循环，为微生物充分发挥作用提供了条件。1．2．3．3氮的去除污水中的氮主要以有机氮和氨氮形式存在，其最终的净化途径有3种：氨氮被湿地植物和微生物同化吸收，转化为有机物的一部分，通过定期收割植物使氮得到部分去除：氨氮在较高的pH值(pH>8)条件下向大气中挥发，除：rpH值的影响，气态氨挥发率也受水中氨氮、温度、风速、太阳辐射、水生植物和系统调节pH值的能力等因素影响：有机氮经氨化作用矿化氨氮，在好氧区经亚硝化、硝化作用分别转变为硝态氮和亚硝态氮，然后它们在缺氧和有机碳源的条件下，经反硝化作用被还原为氮气释放到大气中，达到最终脱氮的目的。3种氮的去除形式中，湿地植物、微生物的同化吸收和氨挥发去除的氮占很小一部分【5l，52J，植物对氮的吸收约是总氮的8‰16％【5引，不是脱氮的主要过程。污水中的氮主要通过微生物的氨化、硝化和反硝化作用来去除。根据KickuthR．的根区法理论，由于生长在湿地中的挺水植物对氧的输送、释放和扩散作用，将空气中的氧转运到根部，再经过植物根部的扩散，在植物根须周围环境中依次出现好氧区、兼氧区和厌氧区，这相当于许多串联的好氧一兼氧一厌氧单元，使得硝化和反硝化在系统中同时发生；植物输送氧至根区，在根茎部附近产生好氧环境，氨氮通过硝化反应被氧化成硝酸盐，再在离根茎部较远的厌氧区或兼氧区通过反硝化反应将硝酸盐还原成气态氮，从水中逸出【541。氨氮的去除是人工湿地技术的难点，提高氨氮的去除率需要增加水生植物的传氧能力。从现在的研究成果看，水生植物的传氧能力并不足以既去除高负荷的有机物，又产生硝化作用。因此，需要采取一定措施解决土壤中氧量不足的问题。通过预曝气对人工湿地硝化作用的影响研究表明，无预曝气条件下氨氮去除率为45％，而预曝气情况下氨氮去除率为51％，硝化作用较高但氮去除有限，可能是因为在反硝化中缺少适宜的碳源之故。应用三段芦苇床系统对水进行循环处理，BOD5和氨氮去除率分别达至1J99．1％、61％，处理水在循环中补充了部分溶解氧，显然曝气和水循环可以提高氨氮的去除率，但并不是十分理想的选择。 人工湿地基质脱氮除磷效果研究1．2．3．4磷的去除‘人工湿地对磷的去除是通过基质的吸收和过滤、植物吸收、微生物累积和物理化学作用等几方面的协同作用完成的㈣。磷和氮一样是生物的必需元素，但水体中磷又是富营养化的限制性元素，含量过高时又可造成藻类过度繁殖而呈富营养化状态。植物吸收无机磷和吸收无机氮一样，都是在吸收同化作用下，将无机磷变成植物体的组成部分，最后通过植物收割去除。国外研究表明通过植物收割对磷的去除作用是有限的f561。特别要注意的是收割法并不适用于温带与寒带，因为在收割季节(夏末秋初)正是污水浓度很高的时期；而在亚热带和热带收割法能起到一定作用，因为这里的植物可以常年生长并且全年污水浓度变化不大。微生物对磷的去除包括对磷的正常吸收和对磷的过量积累。由于人工湿地根区附近土壤中不同的含氧状态而相当于许多A．A—O处理单元，使某些细菌种类在厌氧条件下吸收低分子的有机物(如脂肪酸)，同时将细胞原生质中聚合磷酸盐异染粒的磷释放出来，提供必需的能量，又在好氧条件下，氧化所吸收的有机物，并提供能量，同时从污水中吸收超过其生长所需的磷，并以聚磷酸盐的形式成为微生物细胞的内含物而被贮存起来，因此人：【湿地有较高的除磷效果【4¨。物理化学作用包括基质对磷的吸附及基质与磷酸根离子的化学反应，这种作用对无机磷的去除因基质的不同而有差别。若基质中含有较多的铁、铝氧化物，有利于生成溶解度很低的磷酸铁或磷酸铝，使基质固磷能力大大增加；若以砾石为基质的湿地，砾石中的钙可以生成不溶性磷酸钙而从污水中沉淀，因而它是除磷效果较好的基质。在湿地系统中，起主要脱磷作用的是基质的吸附与沉淀作用。一些研究发现，基质吸附与沉淀作用去除的总磷可高达总去除量的90％以上p7I。总之，湿地去除磷的主要机理为土壤或颗粒介质的吸附、植物吸收和沉淀储存。迄今还没有资料表明对磷去除能力的准确估计。有人认为，植物吸收有限而且需要定期收割以防止磷的再释放，磷去除率在30％,-40％左右。1．2．4人工湿地基质去除氮磷的机理1．2．4．1基质对氮的去除在湿地系统中，基质对氮的去除起着不可忽视的作用。微生物的硝化和反硝化作用对氮的去除起主要作用，并且比表面积大的基质有利于生物膜的生长，因此比表面积大的基质更有利于氮的去除。此外，基质的其它物理性状也可能影响其对污水的除氮效果，其中最重要的因子之一是氧化还原电位15引，它反映基质发生氧化还原反应能力的大小。同时，基质的氧化还原电位还会影响植物或微生物生长代谢过程间接影响湿地的除氮效果。其次，基质的含水率对除氮效率也有影响，当土壤含水量大于田问持水量的60％时，就可能发生反硝化作用，含水率增加，反硝化作用增强。土壤处于饱水状态有利于反硝化作用的进行。此外，以相对粗糙的沉积物作为基质，污水较易渗透到基质中，从而使除氮的各种机理在基质内部充分发生【”】。研究发现沸石芦苇床在水力负荷0．6m／d的情况下，系统对各种形态的氮都有较好的去除能力，沸石对氨氮的吸附、离子交换作用是除氮的主要途径；在同样的进水水质和水力负荷下，沸石床在除氮方面明显优于砾石床m】。权新军等【6l】利用改性天然沸石处理富营养化水体的试验结果表明，天然沸石对氨氮的去除率最大可达82％：有研究表明，以蛭石作为人：[湿地基质，由于其表面所形成的高氨氮微环境，可在适宜条件下短期内成功挂膜，形成蛭石一吸附一生物转化系统，9 河北农业大学硕士学位(毕业)论文去除率可提高20％，在运行前期氨氮降解主要靠蛭石快速吸附作用[62-64】。1．2。4。2基质对磷的去除由于污水中磷的存在形态最常见的是磷酸盐(包括H2P04’、Hp04厶、P04孓)、聚磷酸盐和有机磷酸盐，基质对磷的去除作用包括基质的吸收和过滤等物理化学作用i65】。当污水流经湿地时，基质逶过一些物理的帮纯学的途径(如吸收、吸附、滤过、离子交换、络帮反应等)来净化除去污水中的氮、磷等营养物质【661。详述如下：首先，在固液混合体系中，固体对溶液中的溶质都有一定的吸附作用。污水流经人工湿地后，其中的磷通过扩散作用纛被吸附到基震表露，并可沿基质表瑟孔道进一步恕冀内部迁移。这种吸附作用有一部分是可逆的，当污水中磷的浓度较低时，就会有部分磷被重新释放到水中。因此，基质在某种程度上是作为一个“磷缓冲器”来调节污水中磷浓度的，那些吸附磷较少的基质也最容易释放磷冷门。其次，由于基质表面电荷和表丽电势的存在，使基质表面具有静电作用，故能吸附水中的一些离子i碱。因此，水体中带负电的磷酸盐受基质表面所带正电荷的吸引而被吸附到蒸质表面。第三，基震中大都含有丰蹇的铁、铝、钙、镁等溪性物质。污水中可溶性磷酸盐容易与基震中的Fd+、A13+、Ca2+等金属离子、金属氧化物和氛氧化物以及粘土矿物通过配位体交换作用发生吸附和沉淀反应，生成难溶性磷酸盐而固定下来[691。Ca2．易与溶液中的磷酸根离子发生反应，生成Ca-P沉淀。Reddy在研究中发现人工湿地中7‰8％的磷可能通过沉淀茅爨吸附反应两降勰，其中pH值起十分熏要的作用【66】。研究还发现，可溶性的无机磷化物很容易与土壤中的Fe”、AI”、Ca2十薅发生吸附和沉淀反应，其中土壤与Ca2+易于在碱性或酸性条件下发生反应，而与Fep、Alp主要在中性或酸性条件下发生反应。一般认为磷酸根离子主要通过配位体交换两被吸附停留在土壤的表面。LunderMadsen等【70】指出，当水tSpH值大于9．5时，磷酸根离子主要以HP042’存在，Ca2+和HP042+容易形成非晶体的磷酸钙沉淀，所生成的磷酸钙可迸一步转变成稳定的羟基磷酸钙沉淀(CadOH)(P04)3)。一般认为，有利于羟基磷酸钙形成的出值范围在lO。的l1．4之间，因此，当用氧化钙含量丰富的基质，如电炉渣、转炉渣等处理含磷污水时，出水的pH值往往偏高F1l。当水体处予中性或酸性条件下时，赠主要是F矿、A13十与磷酸裰离子之间的反应，分别形成磷酸铁和磷酸铝沉淀‘721。其中，铁磷酸盐在啦值大于6．2以后，溶鳃度降低，而铝磷酸盐由于是两性物质，在pH值为6．2～8．1之间时，其溶解度较低，当pH值大于9．0后，溶解度有所增加。与铁、铝、钙氧化物楣魄，有关镁氧化物除磷作瘸枧递酶研究较少。一般认为，与铁、铝氧化物相似，溶液中的磷黢根离子也可以通过配位体交换与M92+发生反应。因此，一些镁含量比较高的物质，如半燃烧的自云石、蛇纹石等，都有较好的除磷潜力17引。谬绅裕等【741在研究入工污本於分配翮循环中发现，加入系统中的磷主要存留在±壤中，留存在植物体和凋落叶中的很少。磷和基质之间的非生物作用是去除磷的主要机理之一，因此，选择合适的基质在很大程度上可以提高磷的净化效果。对此，国内外学者作了大量的研究：工作。Drizo掣751分析了7种不隔基霰对磷的去除能力，发现飞灰和页岩对磷有最大的吸附能力，泡锑石帮溜页岩的吸附髓力较差，综合比较7种基质的各种性能，页岩最适合作为潜流型湿地系统的基质。成水平等‘761研究发现，以花岗岩和粘性土壤为主要介质的人工湿地对污水中磷的去除率达90％以上。逐有研究表明莲壹流煤灰渣人工湿地系统对污水中无枫磷也有较好盼去除效果，其去除率达到730／『^7。‘o／／o[77]。10 人工湿地基质脱氮除磷效果研究由上述机理可知：人工湿地污水处理系统中，基质对污染物的去除发挥着重要作用‘7锚明，是出水水质的重要保证。因此，本课题将人工湿地的基质作为主要研究对象。1．3人工湿地及其基质的研究进展1．3．1国外人工湿地的研究进展1．3．1．1国外人工湿地的研究现状1953年，德国MaxPlanck研究所的Dr．KatheSeidel博士在研究中发现芦苇能够去除污水中大量的有机和无机物质，随后开发／出Max．PlanckInstituteProcess系统。人工湿地的概念最初是由德国的Seidel[81】及其合作者于1966年建立芦苇床湿地处理生活污水时提出的。KickuthR．于1972年提出了“根区理论”，该理论认为生长在湿地中的挺水植物通过叶吸收和根茎的运输作用，将空气中的氧转运到根部，再经过植物的根部表面组织扩散。这样使根系周围的微环境依次呈现好氧、厌氧和缺氧状态，十分有利于污水的硝化和反硝化作用以及微生物对磷的积累作用，最后通过湿地基质的定期更换和湿地植物的定期收割将污染物从系统中去除竭引。该理论的提出掀起了人工湿地研究和应用的“热潮”，标志着人工湿地作为一种独具特色的新型污水处理技术正式进入污水处理领域。与此同时，美国的国家空间技术实验室研究开发了“厌氧微生物和芦苇处理污水”复合系统。此后，人工湿地污水处理技术不断完善，并于20世纪80、90年代在欧洲、美国、加拿大、日本等地得到了广泛的应用。丹麦1997年有芦苇床湿地134个，至2002年，英国有人工湿地628个，其中用做三级处理的水平流人工湿地为463个。法国现有芦苇床湿地200多个，德国Einsdo艇直流湿地系统建立于1996年，面积800m2，日处理水量35m2【83J。美国在1988年至1993年问建立了几百个人工湿地。在亚洲，人工湿地也有许多研究和应用。比较典型的是日本渡良濑蓄水池人工湿地。该蓄水池是一座人工挖掘的平原水库，在供水和调洪方面有重要作用，但由于近年来上游生活污水将大量氮、磷营养物质带入水体，致使渡良濑蓄水池出现富营养化问题。为保护蓄水池的水质，自1993年起日本在蓄水池一侧滞洪洼地上建立了芦苇湿地，将蓄水池的水引到芦苇湿地系统，通过吸附、沉淀及植物吸收作用去除水中的氮、磷，达到自然净化水体的目的【83]。自由表面流湿地在欧洲发展缓慢，而北美自由表面流湿地是主要处理湿地。其中200座湿地处理系统有2／3是自由表面流湿地，其中一半又是自然湿地。人：工自由表面流湿地通常较小，60％小于10公顷。自然湿地水力负荷小于人工湿地。湿地水深范围5～90cm，3叫0cm较普及。最常用的预处理是兼性或氧化塘。地下潜流系统在欧洲应用较多。在丹麦、德国、英国每个国家都至少有200个系统在运行。此技术还在快速发展，特别在一些东欧国家，绝大多数系统种植芦苇，也有种植其他湿地植物。在德国大多数介质是土壤，但几乎所有土壤系统都会遇到表面短流问题。因此，英国和北美绝大多数采用砾石床。有些砾石床也会发生堵塞，主要是预处理不够。目前人类正在投入大量精力以改良人：工：湿地技术。潜流系统的处理效率可通过选择竖流系统，采用间歇负荷和合理选用介质获得提高。还可引入一些传统处理技术的理论，如回流。此外，不仅对竖流系统，对所有人工湿地系统都需深入研究以改良和优化工程设计参数，还需对系统的 河叠艺农救大学硬士学位(肇韭)论文长期运行能力期管毽闷题进行研究。人工浸趣不仅可以羽予城审纛赣秘王逝废水的二缎处瑗，还可篱于蒜缀憝瑾中鹩精处溪窝对农图衽流鹩处Nt20l。1．3．I，2鳗熊入工湿撼的运行效暴裰撼对1溯座瓣流系统釉弼廉自由永西系统的运行数据统计，缡果魏下：SS．两辩人工瀑遮眷疆数有效去除SS。用于离缀楚瑷对，蠢7J(<20mg葱，瘸予二缓楚瑷瓣，较高餐遴常<20mg／L，浓度较蒜时往缝是瞻予系统中开放水瑙的浮游植物所致。BOD：避水由于不阑箍理麓标交纯很大，出水小予20mg／L在戮种湿熄孛都容易达赘。～艘潜滚系统B◇玲平均遂隶Il碡擞g毽，平均蠹承17mg／L。表蘑流萘统平均进瘩霹lmg／L，平均密承llmg／L。P：许多巍由表瓣流瀑地主溪盈标在予滁p，褥潜流蓉统羽予除去转∞耨SS。及两种系统静运行霹戳菠浃囊绝太多数表蕊流系缎P蹴寒《mg／L，露潜流系统飕蠢变纯。人工灌遗除p主要楚出予暖附、络翱及与＆、Al、Fe釉土壤颗粒麴沉淀疑波及溉炭积巢，其中潍炭积累是最霹持续魄工艺。N：A工澄逮魏腱氮梳理主要是鞘纯和反鞲纯。磷傀搿嚣鬣或畿接扶大气扩教至水孛或流淀袭蕊，蠛由植物鬏释放。裁诧攀蹩脱氮的限潮步骤。陵炊，澄她的设计，浮水的类型、组成也影瓣脱氮。N也聊驳被獠兹暇收或合成懋钫薅。潜漉系统巾脱氮效率凌30％--,40％之阅，衰瑟滚系统《低负祷)六予50％。1．3．2国杰入王湿地的磷究避潺我黧对人工湿她熊研究较娩，壹到“七五”鲷阉才有了～定藏模，援主要怒枫理性酶研究，大致落藉发达邈家十余年，应餍上也褶对迟缓，痰鹰实铡较少。首铡采用人工浸遣处壤污承戆骚究始子1988年～1990年在=|鬏窳昌平进行鹣鸯患承磁流人工浸魄。处理量秀500t／d的生灌污水秘工她废求，占量逊2融，承力爨特4。7crodd，承力傍瞽瓣闫为4。3d，黔0D熊蔫为59kgBODyha·d。1990年了是，鬻家拜徐总褥华南垮绦掰在深鞲淀造熬裔混凌入王潼她工程(蟊处理污承3100t>，占遗8400m2，处理3l∞t／d的城镇综合污水，处邂效巢疑妊辫蔗引。华中农业大学攀寄科簿采用人工攘拟芦苇臻处理生活污承，对蒸净纯祝理进行了研究。缀祟表曦，芦苇嘏簖具有较赢麴氧化述原电势，为妊氧微生物熬活动截遗了条昝。芦苇康浅鬏辩擞生物的数趱与污染物去除率之游霄爨显瀚捆关谯。污水中有机锈透过芦苇臻内各糟微垒物协隧作用霭去除；Nil，-N主要是通避硝能鄹反硝纯连续反藏去除；总大肠耔菌静去豫，～方瑟原生动物静摅食终耀稻某黧敖线蕴产生靛拮撬作溺；另～方嚣是营养、滠度、蛳篷麴影嗡。SSSnP04-P辫去豫主要遴过沉淀、过滤、暇酣、隧结等瑾纯佟灞蜜现。芦苇臻的优势蔼属：假单胞菝褐、产碱秆麓属、黄抒菌瘸，蹶生动物以臀形虫爝多测。成都豢活承公黩是震示人工涩遗系统处理污承囊工慧的黻承为主体黪环境辩学公羼。鑫瓞人互湿地祭统中缝理污承懿主要工苞过瓣有：沃氧溉淀池、人工灞地塘床系统、游惫塘系统、戏水池瑷及连接各个工穿麴求瀛潍塑翻自然承沟镰部分。从获氧沉淀池到戏永漓可隧清辩翘看到污承在蠢工窿逐渐变渍酌过程。霹醴充分髂瑰“嚣水”变成“潘承”的过程。涟水公陵久工湿姥蟾床系统对承中懿备耪污染物溪净化效栗赵嘴曼添。印侵在誊鑫水期翱东激较低、多数人工栽培植物生12 人工湿地基质脱氮除磷效果研究长情况不旺的条件下，都可有效地去除水中的多种污染物，对这些污染物质去除率达85％以上。成都市活水公园人工湿地塘床系统的建立是将人工湿地处理污水工艺与城市园林艺术相结合的一次大胆而成功的尝试，也是在净化受污染的地表河流水体及充分利用和节约淡水资源方面迈出了一步，为人工湿地处理污水工艺的应用开拓了更广泛的领域瞄¨。中国环境科研院刘文祥在1994年6月～1995年8月，采用由漂浮植物、沉水植物、挺水植物及草滤带组成的人工湿地对控制农田径流污染进行了研究。该人工湿地占地1257m2，利用低洼弃耕地改造而成。设计停留时间1～5d。处理结果：平均去除率TN为35．5％，TP为24．4％，TDP为9．8％，SS为49．9％，COD。，为6．4％，总投资2．3万元，运行时，仅需一般性的管理，运行费用极少瞵引。中国科学院采用人工湿地系统处理酸性废水，面积130m2，流量0．5m3／h，运行两个月表明：pH值由2．6升-至lJ6．1，铜离子的去除率99．8％，锰离子的去除率70．9％，年运行费5万元～10万元pUJ。1．3．3人工湿地基质的应用及研究进展基质在人工湿地污染物的去除中起着重要作用。广泛应用的人工湿地基质主要有砂粒、沙子、土壤、石块等，但这些基质对氮磷的去除率不高，因此近年来，国内外对人工湿地基质的选择进行了一些研究。聂发辉等【89】研究发现，蛭石对氨氮的去除效果较好。王宜明【90】利用碎石床和碎石土壤床做人工湿地基质处理生活污水试验，结果表明碎石土壤床有较好的除磷效果，但氨氮的去除率仅为42％。姚凤云对天然沸石去除自来水中的氨氮进行了试验研究咿1|。徐国兴等人p2J研究了天然沸石用于蒸馏水生产中除氨。孙家寿等人【93j利用天然沸石复合剂吸附处理含磷污水，研究天然沸石复合剂的制备并用于含磷污水的吸附处理。成水平等人【76J利用花岗岩、砂和土壤混合基质处理城镇污水，出水水质达到国家地面水质量I、II类水质标准，但氨氮浓度略高于III类水。吉林大学的权新军等人【6l】利用改性天然沸石为基质处理富营养化水体的实验结果表明，对氨氮的去除最大达82％。同济大学的徐丽花等人【94】研究了沸石、沸石．石灰石、石灰石3种基质净化污水的能力，结果表明沸石、沸石．石灰石人工湿地有良好的氨氮去除效果。此外徐丽花等人还采用沸石和砾石作为人工湿地基质，比较了它们的去污能力，实验结果表明：沸石床的除氮效果明显好于砾石床，而沸石床的除磷效果仅为砾石床的l／5。尹连庆等人【95】利用粉煤灰为基质构建人工湿地系统，研究了其对生活污水的净化能力，并和欧洲某砾石基质湿地处理效果进行了比较，结果表明：粉煤灰人工湿地系统对COD、SS、NH4+、TP均有良好的处理效果，其中氨氮的去除效果明显好于砾石基质湿地的处理效果。崔理华等人【77J利用煤灰渣人工土壤为基质组成垂直流人工湿地系统处理化粪池出水，总磷的去除率可达75％～92％。华南农业大学的刘远金等人【96J利用天然沸石对鱼塘水及生活污水的氮磷去除效应进行了研究，结果表明：沸石有降低总氮、氨氮、总磷的作用，但沸石对含氮磷较高的污水处理效果较差。赵小蓉等人【97】对累托石处理氨氮污水进行了试验性研究，试验证明：累托石作为一种新型的人工湿地基质，对氨氮有一定的离子交换作用。蒋建国等人【98J利用沸石吸附去除垃圾渗滤液中的氨氮，小试研究结果表明：当沸石粒径为30～16目时，氨氮去除率达到了78．5％。Koon等人【99J利用Clinoptil01ite沸石作为基质从生活污水中去除氮，研究了污水处理厂利用沸石去除氮和磷的离子交换能力。结果表明：该沸石能有效去除生活污水中的氮，但对磷酸盐的去除效果较差，低于60％。Cinambelli-等)k．【1删研究了利用Phoilipsite沸石从城市污水中13 河北农业大学硕士学位(毕业)论文去除氨氮，结果表明：出水中的氨氮浓度低于有关排放标准。此外，他们还发现，Phoilipsite沸石所吸附的NH4+几乎可以完全被NaCl洗脱下来，沸石得以再生。同样，Gaspard等人‘1叫研究了利用沸石作为基质去除低浓度的氨，结果发现，氨的去除率可以达到70％，但与理论交换容量相比，氨的交换量非常小。在天然沸石中，Clinoptilolite沸石得到了最广泛的应用研究并且被有效地用于城市污水去除氨。1．3．4．人工湿地基质土体的建造、操作与管理人工湿地基质不同的建造、操作和管理措施对污水有不同的净化效果。(1)基质的选择与级配研究发现，不同的基质对人工湿地的去污效果影响很大，比如，土壤的去污功能不如砾石【1021。(2)水流类型不同的水流类型也会对处理效果产生影响。水平流人工湿地系统因其简易、造价低、运行能耗省，已得到广泛的应用。但其输氧能力差，不利于氮的去除，所以垂直流湿地系统又得到了重视。垂直流系统还有稳定性好的优点，分析原因是：垂直流系统中微生物数量多；系统受温度影响小：营养物易于留在系统的基质中【103】。水平流系统和垂直流系统各有优点，许多学者将两者组合使用，并取得了良好的效果。如将垂直流系统放在组合系统前端，输氧率高，处理效果较好，同时可以通过反硝化去除总氮；将水平流放在前端，先去除部分TSS，有效：地防止了堵塞【肼】。(3)基质土体的面积、形状、温度以及污水在基质中的滞留时间和运行方式[1051人工湿地污水处理系统有四种不同的进水方式[106]：推流式、回流式、阶梯进水式、综合式。其中，阶梯进水可避免处理基质土体前部堵塞，使植物长势均匀，有利于后部的硝化脱氮作用；回流式可对进水进行一定的稀释，增加水中的溶解氧并减少出水中可能出现的臭味。出水回流还可促进基质中的硝化和反硝化作用，采用低扬程水泵，通过水力喷射或跌水等方式进行充氧；综合式一方面设置出水回流，另一方面将进水分布至基质的中部，以减轻基质前端的负荷。同时，人工湿地污水处理系统有四种不同的运行组合：单一式、串联式、并联式和综合式。(4)管理措施人工湿地运行过程中，采取一些措施也可以提高基质对污水的处理效果。例如，Davies发现在水体中加入一定量的明矾【A12(S04)3】：．会使磷的去除率显著升高，主要原因是AI”与P043结合生成TAIP04沉淀‘10刀，更容易被基质截留。最近AIlIl等发现FeCl3固化磷酸根的效果优于明矾【1081。还有研究发现，人为升高湿地中的BOD：N03-N之比(如添加秸秆或甲醇)，氮的去除率大幅度提升，从30％左右上升到80％一90％左右。原因是比值太低时不利于反硝化的进行，当比值上升到2、3时，反硝化率达最大值。也可以直接用C：N来表示氮的去除率。Bakdl09】研究发现C：N>5j1时，反硝化率最高。1．3．5基质土体的理化性状14人：】J湿地基质的所有理化性状都可能影响到其对污水的净化效果。同时，基质支撑着人工湿 人工漫地基溪脱氮除磷效采研究媳动植物与微生物麴生命过程，基质的任何性状发生改变都可能影响到生物的生长发育及其对环境的作用，进而影响净化效果llml。氧化还原电位Eh是最重要的影响因子之一l玎H。人：l二湿地的一个重要特征是存在好氧与厌氧界面，从两使基质内熬＆变幅麓达1000mV(-300mV～700mY)，丽旱地±体的融通常只在4∞mV～700mV范围内变化[441。因此湿地基质能发生比旱地土体多得多的氧化还原反应，如有机化合物的降解反应，金属氧化物的还原反应，硝化．反硝化反应，产沼反应等flll】。基质中无机磷等元素的有效性与溶解状态也明显受礁商低豹影响fll2】。基质的魏还会通过影响植物或微生物生长和代谢来间接影响湿地的去污效果。酸碱度pH值的升降影响养分的有效状态和金属对生物的毒性。人工湿地基质粒径的分毒对湿地中的空隙体积和水流模式有决定性作髑，分层镶设的基矮每层应力求均匀，如果大小颗粒掺杂会减小基质孔隙率，影响水流分布，改变水力学状态，影响基麓的渗透性髓，进而影响去除效果。粒径较大的基质可以有效防正堵塞的发生，但是粒径过大会缭短水力停蜜对闻，影响净化效果，所以需要在保证净化效果和防止堵塞二者之间选择一个最佳平衡点Ⅲ31。1．3．6围前基质的使用情况尽蘸应用较多的基厦有±壤、舞石、塑料、炉渣、陶瓷、活性炭、皇然岩石与矿物奉毒料等。同时，很多学者致力于研究现有基质的表面改性，以期获得更佳的处理效果。每种基质都有其特点，价格也各不相同，应根据污水水质和经济分析结论选择基质，以充分发挥基质的作用。但所肖基质都应满足以下要求1114】：(1)质轻，松散容量小，有足够的机械强度；(2)比表面积大，孔隙率离，属多孔惰往载体；(3>不禽有害于人体健康和妨碍工业生产的有害物质，化学稳定性良好；(4)水头损失小，形状系数好，吸附能力强；(5)承力负荷高，工作周期长，产水鼙大，产水水质好。单一基质处理效果可能有限，考虑到基质的易得性和成本等，特别是各种基质之闽存在着互补效应，将一些除磷效果好和除氮效果好的基质组合在～起，能大大提高人工湿地处理污水的能力；一些基质之间还存在着协嗣效应，两种或几种基质组合在～起，比革个应用时除氮磷效栗更好。王瑾Ins]用砂孑、粉煤灰、活性炭、陶粒、石块(多孔大石块及多孔小石)以及卵石作为基质，将其中的5种进行任意组合，结果显示：多孔大石、粉煤灰、大陶粒、多：flA,石和大石块组合的除氨氮效柒最理想。鲁铌等[116]采溺粗砂、粉煤灰、细煤渣、活性炭和空心砖粉块作为基质，并按适当的比例搭配处理低浓度生活污水时发现，粉煤灰和细煤渣搭配使用能去除70％的COD；粉煤灰和空。tl,砖粉块配合使用的综合效果比较好，能去除89％的NH4+-N；fn81％的TP。另外，一些基质虽然有较好的除磷效果，但由予璎化性矮或污永pH俊等原因不熊单独使用，需要凡种基质进行组合。袁东海等⋯7J建议用沙子和钢渣组合来去除磷，这样可以解决钢渣由于碱性强不利于植物生长的缺点。有关组合基质人工湿地的去污效果及影响因素的研究，将是今后人工湿地研究的一个重要方向。 河北农业大学硕士学位(毕业)论文为了综合发挥各基质的优势，基质级配尤为重要，对于有效去除各种污染物，避免堵塞和提高运行属絮十分关键u矧。人工湿地作为一种生态处理系统已广泛应用于各种污水处理与生态修复，但目前仍存在着一些问题，如氮氮难以高效去除，其去除率多不超过60％琶海玫q；基质饱和吸附后，去除率明显下降。针对这些问题，通过查阅文献资料发现：(1)沸石具有很大的比表面积，仅次于活性炭，因此沸石具有很强的吸附性能。天然沸石是一种含水的钙、钠以及钡、钾的铝硅酸盐矿物，利用其离子交换的性质，可有效去除污水哮l的氨氮，通过选择性吸附去除污水中小分子鸯枧物，还可同时利用以上两个性质去除污水中的重金属离子。研究表明天然沸石对氨氮和磷酸盐都有较好的处理效果㈦】。薛玉等瞄1针对滇池水体富营养化与藻类大量繁殖的情况，构建了以沸石为基质、停留时间短、占地蟊积小的强优复合沸石漫地系统。现场中试表明，该系统对离负荷暴惑径漉污染物中的氨氮可快速稳定地去除，平均去除率达到85％以上。(2)炉渣是钢铁冶炼过程中产生的圈体废弃物，主要由CaO、FeO、MgO、MnO、Si02、Fe203、P205、Cr205、A1203等氧化物组成，具有缀多优良特·|生，其中所含有的每种成分(尤其是A1、Si)均可以利用。国内外众多研究表明，炉渣中包含大量的能吸附可溶性无机磷酸盐的钙，磷的吸附不仅与钙有关，还与暴褥在炉渣表面的其他成分如Al、Mg、Fe、Mn和镌等有关。褶关研究结果表明，炉渣用于污水处理不会产生有害成分，不会产生二次污染。邓鹱希等研究表明【12引，炉渣有较高的吸附活性，能够有效去除污水中的磷。(3)红泥是氧化锅厂的副产物，一般生产1t氧化铝可产生1．0t-1．4t红泥，因其富含铁、锅、硅、钙、钛等金属氧化物丽具有较好的吸附特性，可减少营养元素流失瓣∞'l黔l。(4)钢渣主要由钙、铁、硅、镁和少量的镪、锰、磷等的氧化物组成，还含有少量游离氧化钙以及金属铁、氟磷灰石等。钢渣对磷的去除主要包括物理吸附和化学吸附，其中化学吸附比较彻底，生成的羟基钙磷灰石、磷酸铝等物质亦眈较稳定地结合在钢渣上。时建锋等入的试验结果表明拜蒯，钢渣对磷的吸附平衡时间较长，吸附速率较快，其吸磷量可达0，05mgTP／g。(5)水洗砂作为传统的人工湿地基质在实际工程中得到了’广泛的应用。白晓龙等对沙子、砾石、珍珠岩3种基质对生活污水中氨氮懿去除效果进行了研究f豫71，结果表明，沙子对污承中氨氮酶去除效果最好，珍珠岩次之，砾石最差。(6)页岩成分复杂，除糕土矿物外，还含有许多碎屑矿物(如石英、长石、云母等)和自生矿物(如铁、锅、锰的氧化物与氢氧化物等)。郭本华等对不同基质人工湿地的除磷效果研究表明【128]，在由沸石、页岩陶粒、碎石3群基质和芦苇构建的4个潜流湿地单元中，对总磷的去除率页崧陶粒>沸石。(7)陶瓷滤料由于其微孔丰富，表面粳糙，比表颈积大，使用寿命长，耐腐蚀，吸附能力好，颗粒均匀，密度适宜，不易板结，因此截污能力强，挂膜效率高，利予微生物生长，可有效去除水中霄规物、悬浮物及氮磷等。(1)沸石’沸石的性质：沸石(zeolite)是多：f1J的硅铝酸盐的总称。沸石的一般化学式为A。B。02p．H20，结构式为A(x／c0[(A102)x(Si02)y】n(嚣20)，荚中A为Ca、Na、K、Ba、Sr等鬻离子，愁为Al帮Si，P为阳离子化合价，m为阳离子数，n为水分子数，x)tjAI原予数，y为Si原子数，(y／x)通常在1—5之间，(x+y)是单位晶胞中四面体的个数。易被金属盐溶液中的阳离子代换而影响晶格的极性进而改变其吸附性溪‘硷鲥。沸石的晶体结构是由硅(铝)氧隧恧体连成的三维格架，格絮中有各；}孛大小不同的空穴和通道，具有很大的开放性。16 人工漫地基质脱氮除磷效果轿究沸石的去污规瑾吸附作用：在沸石晶体内部有很多大小均一的孔穴和通道，体积占晶体总体积的50％以上，里面存在很多水分，经加热除去水分子，形成一个内表面很大的孔穴，内部结构好象疏松多孔的海绩傣。沸石具有色散力和静电力馋耀，因而具有很强的吸驸性。只有分子直径小于沸石孔穴通道直径的物质才能被吸附，而大于此直径的物质则被排除在外，说明沸石对分子的吸附具有选择作用。离子交换作用：沸石不仅具有吸附力，丽且还具有离子交换能力。本样中的铵离子是阳离子，它的直径小于沸石孔穴通道的崮径，容易进入孔穴与沸石晶格中的阳离子如K+、Na+、Ca2+等发生交换并将K+、N矿、Ca2+置换下来。水样中铵离子与沸石中阳离子之间发生交换，使水样中的铵离子减少n潮。化学反应：沸石qTi拘Ca2+、Fe2+、M92+、A13+等离子可以与污水中的磷酸根离子发生化学反应生成沉淀，从而达到去除污水中磷的目的。(2)炉渣炉渣的性质：炉渣是钢铁冶炼过程中产生的固体废弃物。炉渣中存在各种价态的铁、钙、镁以及铝等金耩离子，使溶解性磷酸根与金属离子生成沉淀。并且炉渣的细小多孔性构造为吸附创造了条件。因此，炉渣可成为良姆的除磷基质。炉渣的去污机理：炉渣对磷酸盐的去除主要是炉渣中的铁、钙、镁以及铝等金属离子或其络合物与磷酸根生成沉淀所致。(3)红泥’红泥的性质：红泥是呈灰色和暗红色的粉状物，颜色会随含铁量的不同发生变化。它是一种暴有较大内表面积的多孔结构，其比燕2．7~2．9gJcm3，含水量86．01％89．97％，饱和度94．4％99。1％，持水量79。03％～93．23％，粒径0。075,-,0。005mln的趱径含羹在90％左右，孔隙比2．53～2．95E131]。红泥的主要矿物为文石和方解石，含量为60％～65％；其次是蛋白石、三水铝石、针铁石；还寄少量的钛矿物、菱铁矿、天然碱、水玻璃、铝酸钠和火碱。在这壁矿物中，文石、方解石和菱铁矿既是骨架，又有一定的胶结作用；两针铁矿、三水铝石、蛋自石、水玻璃起胶结作用和填充作用。红泥酶去污枫理：红泥对磷酸盐的去除主要楚红泥中的铁、钙、铝等盒属离子或其络合物与磷酸根生成沉淀所致。另外，在一定条件下，红泥还可以用作污水处理的絮凝竞lJ和吸附剂。(4)钢渣钢渣的性质：镶渣怒炼钢过程中排出戆固体废物，箕密度一般为3．1～3．6g／cm3，I；L表面积约为O．32m2／g，具有良好的过滤性能。钢渣含有丰富的钙、硅，主要成分有CaO、Si02、A1203、Fe203、FeO、MgO、P205。钢渣的矿物组成与其化学成分有关，特别是取决于钢渣的碱度CaO与Si02、P205含燕比。在钢渣的矿物组成中，硅酸二钙和硅酸三钙麓含整都沈较高，霹以保存较嵩的活性，在水中溶解使水溶液呈现较强的碱性。钢渣的机械强度高，可承受较大水力冲击，减少水力磨损，密度大利于后续的网液分离。镪渣的去污枫趱：钢渣作为吸辫翔处理污水，萁作焉枫理是～个十分复杂弱物理化学过程[1321。化学吸附作用：钢渣吸附由其多孔性和比表而积决定，眈表面积越大，吸附效果越好。静电17 酒毒艺农媳大学矮±学位(肇韭)论文_iiiii[iiiiiii[ii1[][■■■■o_■■■_■■■■■■●_■■■■■■●■■■■●_■●■■■■■■■■_●●■●■■■■■■■_●■■■-■■■■■■■●■一吸嚣童过擞，镪渣表嚣因带受电蒋褥对溶液孛熬陛离子产生静逛吸瓣；表瑟聚合馋闵，绷渣颗粒表嚣的硅、锯、铁豹戴纯妨装蘑离子黎聚整不饱秘，在水漆液申进行窳解形成基霭麓够与金鼹黼离予生成袭嚣配链配合物；陋离予交换，溶液摊值较低隧，重金属离予与钢渣表礴吸附的譬发熏阳离子交抉作臻褥被暇澍在镳渣衰嚣。滋淀箨鬟：镶瀵溶液经试黢骑努嘈强瓣碱性，缱金慧离子可部分影戚氢氧纯物帮辩酸薤酶流淀。这种氢氧化物秘砷酸盐沉淀的形成对。于金耩燕子朝砷元索(特别是五徐砷)的去除是j塾常有铡熬。≤S>承洗砂瘩洗砂魏蛙震：求洗骖颗粒海匀，不褪色，砂粒矮撼硬，不容鬓粉化，颗粒晶莹赛《透。承洗移中禽誉多神矿物质，懿铁、镁、锻、钙等。拳浇砂的去污橇遵：水洗砂蠲予大王澎遮基藏其骞分蠢广泛、成零低、强度嵩、不棼堵塞等优点。其去污桃理～楚表蕊吸黻作用，=楚其含肖酶钙W生成不溶性磷酸钙而发生沉淀。(《；)页崧页澍的牲矮：葵岩怒蠹糖±耪囊经莲实侔鬻、麓拳佟灞、薰结熬捧臻藤形成。减分复杂，除粘主矿物外(辩蹇岭石、蒙脱嚣、水云’露、瓣来石等)岁}，还禽有许多碎嬲矿貔(如石英、长石、云姆等)嬲基生矿物(如铁、铝翻锰的辍馥：物与氮氧德物等)。员豢熬去污瓿理：页辫不毂爨有较大熬魄表礤积，微生物爨予接簇，褥鱼食骞丰富麓铁、锫元素，葵物理啜辩、化学暇黼和生物吸辩均较高，对磷豹净化效柒饿予其它基威，而且效果稳定。(7)陶瓷滤料粪瓷滤糕的性矮：羯瓷滤料燕跌稿±为主要生产原料，掺耱～窥￡芝镄熬糕合裁、成魏荆、秃税肾辩经配辩、税槭加工成球、离温烧潮、筛分等～系捌工艺趣工褥成缒爨球粒状榜辩。其表压多微孔，比裹露积大，适合各粪微生物豹生长，东箕表禚麓形成稳定豹、商活性醣生物膜。滤秘瑟空隙分布均匀，壤粳密度适中，0．95～1。09／cm3，粒径缀瑟好(3～5联擞，K60<一l。25；垂6mltl，K60。<1．38)，翁污熬力强。离瓷滤料淹度大、耐摩擦，物理健学稳定性菇，寿瀹长，被广泛应、翊予番耪工韭污水处理。晦瓷滤辩酶去污稳理：辫瓷滤料徽魏丰富，表嚣辍糙，魄袭蘑积大，吸附巍力好。挂膜效率菇，剃予徽生物生长繁殖，可有效去除承中有枫物、悬浮物及氮磷等。其瓣磷酸盐酶去除主藜是其紫静铁、钙、镁戮及镪等金属离子减英络台物与磷酸根生成流淀擀致。1．4人工温地在污水处理中的优势和不足1．4，1人工瀑缝在污水处理孛的我势(1)建设成零{氐据统诗，～羧入王滠缝污水楚莲祭缀戆投资毙鬻蠖的二缀污求照瑷厂的低。对我匿澄建成蠛迸在建的常麟二级污永处理厂的投资进行分橇，裁磁流入王澎缝的投资遴遁低予常规=级污水处理设施(袭1)1134]。 人工湿地基质脱氮除磷效果研究表1人工湿地污水处理系统与其他污水处理系统比较Tab．1Thecomparisonofconstructedwetlandsewagetreatmentsyetemandothersewagetreatmentsyetem(2)运行管理成本低一无需专职人员管理、无电耗及药耗高昂的运行费用常常是中小城镇开展污水处理的限制条件。由于人工湿地基本上不需要机电设备，故维护上只是清理渠道及管理作物，一般人员完全可以承担[341，只需个别专业人员定期检查。人工湿地基本上不耗能，也不需要投药，这是其他处理方法无法与之相比的。而且其他污水处理工艺的能耗不仅是经济问题，同时也是环境问题，因为耗能过程中产生的C02、S02等气体会污染大气环境。(3)对污水的处理效率高人工湿地的研究数据表明，人工湿地处理污水的效果优于传统的污水处理工艺岭引。一般对污水中BOD5的去除率在85％一95％之间，COD去除率可达80％以上，处理污水中BOD5的浓度在10mg／L左右、SS浓度小于20mg／L，对N的去除率可达60％，对P的去除率可达90％以上，对农药类、细菌总数等去除率在90％以上。由于湿地类型、基质和植物的选取、气候、污染物浓度等方面的差异，污染物的去除率有一定的波动范剧”5l。人工湿地污水处理系统对N、P等指标的去除效果是常规二级处理所不及的。(4)绿化环境功能人工湿地同自然湿地一样，栽种有大量的水生植物，对环境起到了绿化的功能。成规模的人工湿地不但迅速增加了绿地面积、消除城市热岛效应，还能为人们提供一个优美的新型的城市生态景观【136J。北京中关村生命科学园国际公开竞标中，俞孔坚设计的方案荣获第一名并中标，该方案最突出的特色就是将人工湿地引入到现代城市景观设计之中。(5)可缓冲水力负荷和污染负荷的冲击【20】人工湿地具有较强的耐冲击能力。有研究表明，在复合式人工湿地、推流式人工湿地和潜流式人工湿地中增加污染负荷和延长水力停留时间都能有效提高污染物的去除效率[137,138】。1．4．2人工湿地在污水处理中的不足(1)占地面积大，进水负荷较小人工湿地的净化效果与污水在湿地中流动的时间和空间充足与否有着很大的相关关系。其次，当系统中的基质与植物纳污达到饱和程度时需要用备用池来交替运行。另外，为防止淤积，往往建造预处理池对污水进行先期处理。所以，人工湿地占地面积与其他污水处理厂相比占地仍较多【m】，一般认为相当于传统污水处理厂的2～3倍左右。其中，表面流湿地由于水力负荷小，需19 河北农业大学硕士学位(毕业)论文要较大的占地面积H40t。因此，人工湿地系统的选址问题要考虑到环境、经济效益综合最优化、觌摸化的因素，尤其在空置±地比较少的大城市。一般将工程选垃在索郊区域，这样不但不占用宝贵的市区土地资源，而且还可以减轻风沙等对市区环境的影响。由于受到土地面积需求的限制，特别是在城市地区，许多学者致力于研究提高人工湿地处理效果的方法，以提高人工湿地迸水负荷，从两减少占地面积。(2)易堵塞，运行周期较短人工湿地能有效地去除污水中的有机物、悬浮物、重金属、病原体等污染物质。但是随着时闻的推移，部分营养物矮会逐渐积累，湿地孛的微生物穗应地繁殖。如果维护不当，便很容易产生淤积、堵塞现象，使水力传导性、湿地处理效果和运行寿命降低。人工湿地堵塞后，目前还没有很好的恢复对策。国外流行的做法是让堵塞后的床体经过几个星期的停床休整来部分恢复渗透性，墓孬轮铼期的长短取决于天气条件。但是还是有缀多学者认为堵塞翔题是可以得到有效熊决盼。他们认为人工湿地污水处理系统趋于成熟稳定质，堵塞速率会逐渐降低【14¨。(3)受气候条件限制较大人工湿地栽神的植物类型恰当与否，惠接关系着系统处理污水的效率和经济效益。而植物类型的选取受到气候条件的限制。以我国北方城市哈尔滨为例，哈尔滨属于中温带大陆性季风气候，多年平均气温在2，5℃~4．3。C之间，豳季分明。冬季气候寒冷，气温低，此种气候条件不适合美人蕉等热带植物的正常生长和处理污水功能的正零发挥，只熊选取溢带或部分亚热带棱物作为诤污植物。此外，冬季地表水结冰，抑制了水的流动。所以表面流湿地在哈尔滨等北方城市的冬季是不可行的，只宣采用潜流湿地ll42|。(4)达到稳定状态所需时间较长人工湿地主要是依靠植物、微生物和基质的净化作用达到对污水进行处理的耳的，其中植物的净化作用最为显著。然而植物生长都有一个周期要求，而且湿地的处理效率一般在植物生长比较成熟繁茂的阶段达到最高，丽一般檀物生长到成熟期至少需要5～6个月，且据有关数据，当上下表面植物密度增大时，人工湿地系统处理效率提高，在到达其最优效率时，需2～3个生长周期，所以入工湿地需建成几年后才能到达完全稳定的运行。深堋市环境科学研究所设计的“洪湖公园人工漫地系统水葳净化工程”在运行开始阶段(约6个月)处于不稳定状态。系统运行约半年以后，污染物去除效果才好。这表明人工湿地生态系统需经过约半年的时间才能达到稳定状态¨4引。(5)基质的选择单～人工湿地基质的选择比较单一，造成了氮、磷的去除率较低。因此必须选择巍型、廉价、商效的綦质或混合基质来取代传统的人工：湿地基质。近来有报道用沸石和蛭石作人工湿地基质处理污水，并取得了较好的效果，这为基质的选择指明了方向，即粘土矿物以其储量丰富、徐格低廉、吸附容量大、容易再生的特点将在作为人工湿地基质方蕊极具竞争力。采用混合基质作为人工漫地基质时，应做～定的条件试验，确定各组分的最佳配比，既要保证合理的渗透速率，又要保证最佳的处瑾效果。传统久工湿地对氮的去除率不高，圜此追切需要寻找一种去氮效莱好的基质作为人工湿地的基质。综合分析，人工湿地污水处理系统的优势占据着主要层面。其巨大的社会、经济和环境效益促使许多国家都在积极地克服困难，不断地去磷究与应用。20 人工湿地基质脱氮除磷效果研究1．5问题的提出和研究意义1．5．1问题的提出目前，水污染已经成为世界最严重的环境问题，引起了全世界人们的关注。因此，保护好水环境是保障工农业生产和城市经济可持续发展的基础。然而，近年来，随着我国社会经济的高速发展和城镇化进程的加快，我国城镇水环境污染问题己日益突出，全国绝大多数城镇的水体受到了不同程度的污染，总体上呈持续恶化的趋势。城镇水环境问题已成为制约我国区域社会经济可持续发展和城市协调发展的重大瓶颈[144,145】。水环境污染的一个重要方面是生活污水的污染【1461。由于大量的生活污水未经处理直接排入水体，致使许多水体呈现富营养化状态，我国的许多湖泊、近海已受到富营养化的严重威胁。对我国67个主要湖泊水质和富营养化现状的调查和评价结果显示：大约有近20％的湖泊水质较好(II～III类)，有80％以上的湖泊受到污染(IV～劣V类)，说明当前我国湖泊水质污染的问题十分严峻。67个主要湖泊中，属贫营养湖泊数量为零，属中营养的湖泊为18个，占调查湖泊总数的26．9％，占调查湖泊总面积的37．6％；属富营养型的湖泊为49个，占调查湖泊数量的73．1％，占调查湖泊总面积的62．4％；从湖泊数量上来看，有近3／4的湖泊已达到富营养程度，表明当前我国湖泊富营养化问题十分突出1147l。富营养化主要指水体接纳了过量的氮、磷等营养性物质。因此，去除生活污水中的氮、磷是非常必要的。我国最新颁布的城镇污水处理厂污染物排放标准(GBl8918．2002)对新建及已建污水处理厂提出了更高的要求，污水脱氮除磷技术在我国的发展前景将更加广削148’1491。目前，我国绝大部分城市污水厂均采用传统的二级活性污泥处理工艺。这种工艺氮、磷去除率不高，且工程投资高，能耗大，运行管理要求高，对控制大城市的水环境污染起到了关键作用。然而由于我国经济发展水平不高，能源短缺，许多地方，尤其是中小城市和乡村缺乏具有一定操作管理和技术水平的人员，致使一批污水处理厂不能正常运行，’不能达到预期的环境目标，难以在中小城市和经济不发达的地区推广-[150-152】。同时，我国的乡镇企业迅猛发展，也对当地造成了严重的环境污染。因此，我国迫切需要开发投资少，占地小，运行费用低，高效、低耗的污水处理技术。1．5．2研究意义污水中的氮磷营养盐进入相对封闭的水域后，在阳光的照射下，极易导致水体富营养化【1531。目前，我国几乎所有的湖泊和水域都存在着不同程度的富营养化问题，而且大部分地区还相当严重。其中，农村水体富营养化正在成为我国农村经济社会协调发展、国家生态安全和人畜饮水安全中的突出问题。对于水体富营养化这一亟待解决的难题，国内外都在积极地开展研究。我国农村水污染呈现间歇分散排放、成分复杂、有机物含量高、处理率低等特点，对于广大的农村地区，由于经济实力及技术手段的欠缺，一味地采用城市污水处理体系显然是不现实的。总体看来，农村污水处理技术相对匮乏，设备不完备，尤其是缺乏经济适用型的集成技术。因此，针对农村地区的资源与环境条件，研究开发推广切实可行、冈地制宜的低成本污水处理技术及其体系显得尤为迫切。2l 河北农业大学硕士学位(毕业)论文人工湿地污水处理技术与传统的污水处理工艺相比，具有处理效果好、运转维护管理方便、工程基建和运转费用低，具有环境美学价值等优点[135,154】。研究数据表明，入王湿壤处理污永的效果是显著的，在进水浓度较低的情况下，一般对污水中BOD的去除率在85'扣95％之间，COD去除率可达80％以上，对N的去除率可达60％，对P的去除率可达90％以上，对农药类和细菌总数等的去除率在购％以上，对重金羼如Fe、Cu、Pb、Zn、Mn等的去除率也很高，大都在粥％以上f1"‘157J。而城市污水厂对氮、磷的去除率往往仅能达到200／'0,-．40％，但其投资和运行费用一般仅为转统的二级污水厂的1／10—1／2H弱j。国内外研究实践表明，人工湿地鲑理污水系统的建设和运赞成本低廉，并且易于维护。其建设成本(吨污水投资>和运营成本(吨污水处理费)约为传统污水处理厂成本的1／10～1／5左右，从而能够节约大量的资金，经济效益十分显著【l"】。这些优点使得广大中小城镇采用人工湿地处理污水成为可能。人工湿地中基质对氮和磷盼去除是人工湿地处理污水的重要因素，因此研究基矮的性畿、去污机理，对人工湿地系统的发展和对水环境的保护、社会经济的可持续发展意义重大。1．6主要研究内容及技术路线近年来，人工湿地污水处理系统以其离效、低耗、低运行成本已经在污水处理中得到了广泛的应用，并取得了较好的效果。基质是湿魏的填料与载体，簇质的选择对于入二[湿撼污水处理系统的处理效果有重要意义。在人工湿地内部填充多孔、比表藕积大的基质，可以改善人工湿地的水力学性能，为微生物提供更大的附着面积，增强系统对污染物的去除能力。本研究采用静态吸附试验和室内分析相结合的方法，按下述技术路线主要探讨了以下几个方蕊的闻题：(1)通过基质的初步筛选试验，考察基质的去污效果，初步筛选出脱氮除磷效果好的基质。(2)采用静态吸附试验翻室内分析鞠结合的方法，对筛选出的基矮进行进一步的静态吸附试验，研究基质对氮磷的吸附景、吸附动力学、等湿吸附等特性，分析基质的吸附特征。(3)采用静态吸附试验和室内分析相结合的方法，研究不同因素对基质去污效果的影响，从而明确基旗脱氮除磷静影嘀因子。(4)采用室内试验和室内分析楣结合的方法，研究组合基质对污染物的去除能力，以期确定最佳的基质组合。本研究的技术路线图示如下： 人工湿地基质脱氮除磷效果研究23 河北农业大学硕士学位(毕业)论文2材料与方法2．1氮磷高效去除效果的基质筛选2．1．1供试材料本试验选择沸石、炉渣、红泥、钢渣、水洗砂、爽装和陶瓷滤料7种基质进行初步筛选试验。红泥取自氧化铝厂，其它6种基质购自北京开碧源贸易有限责任公司。上述基质均经去离子水浸泡冲洗后在80。C烘箱中烘干，研磨过65霸筛备用。2．1．2试验水质为确保水质的稳定，本试验采用人工配制污水。仪含氮的污水：由分析纯硫酸铵配制，质量浓度分别为lO、25、50、80、100、200、250rag／L：仅含磷的污水：由分析纯磷酸二氢钾配制，质量浓度分别为5、lO、15、30、50、80、120、150mg／L。2．1．3试验方法2．1．3。l氨氮试验(1)吸附动力学试验准确称取上述处理厩基质各lg于100mL塑料离一tL,管中，加入氨氮质量浓度为50mg／L(以N计，下同)的硫酸铵溶液50mL，震于温度为(25+1)℃、转速为140,-,150r／min的’隰温振荡器中振荡。取样时间设定为5、10、30、60、90、120、150、180min。振荡平衡后静置过滤，测定滤液中残余的氨氮。每个取样时间重复测定3次。最终通过初始氨氮质量浓度减去残余氨氮质量浓度计算基质的氨氮吸附曩，绘制基质氨氮吸附动力学蟪线‘159，1删。吸附量的计算如下(下阀)：(Co-Ct)×Vq，≮赢丽其中：ql为t时刻基质的氨氮吸附量(mg／kg)；Co为初始氨氮质量浓度(mg／L)；Ct为t时刻上清液氨氮质量浓度(mg／L)；V为溶液体积(mL)；m为基质质量(g)；0．001为将g换算成堍静系数。(2)等温吸附试验准确称取3份(平行试验)在105。C条件下干燥2h的上述基质各lg于100mL塑料离一tL,管中，分别加入氨氮质量浓度为0、10、25、50、80、100、200、250mg／L的硫酸铵溶液50mL，置予温度为(25士1)℃、转速为140～150r／rain的恒温振荡器中连续振荡。6h后静置过滤，测定滤液中氨氮质量浓度。根据氨氮质量浓度变化，计算相同质量基质在不同氨氮质量浓度下的氨氮吸附餐(mg／kg)。以溶液平衡质量浓度弱基质平簿吸附量作基质氨氮吸附等溢线。(3)等温解吸试验24 人工湿地基质脱氮除磷效果研究取经等温吸附试验后的3份(平行试验)上述基质各1g于100mL塑料离心管中，用10mL无水乙醇悬浮洗涤，离心后弃去上清液。加入0．02mol／L的CaCl2溶液50mL，连续振荡24h后静置过滤，测定滤液中氨氮质量浓度，计算氨氮解吸量，绘制氨氮解吸特征刚1611。Q=警，k(％)=鑫其中：Q为解吸量(mg瓜g)，C为滤液氨氮质量浓度(mg／L)，m为基质质量(g)；k为解吸率(％)，q。为t时刻基质的氨氮吸附量(mg／kg)。2．1．3．2磷素试验(1)吸附动力学试验准确称取3份(平行试验)上述处理后基质各1g于100mL塑料离心管中，加入由0．02mol／LKCI溶液配制的磷素质量浓度为10mg／L(以P计，下同)的KH2P04溶液50mL，置于温度为(25士1)℃、转速140-150r／min的恒温振荡器中连续振荡。振荡时间设定为10、30、60、90、120、150、180、240、300min。振荡平衡后用0．4511m滤膜过滤，测定滤液中磷素浓度。(2)等温吸附试验准确称取3份(平行试验)在105。C条件下干燥2h的上述基质各1g于100mL塑料离心管中，分别加入由O．02mol／LKCl溶液配制的磷素质量浓度分别为0、5、10、15、30、50、80、120、150mg／L的KH2P04溶液50mL，置于温度为(25士1)℃、转速为140-150r／min的恒温振荡器中连续振荡。24h后用O．45lam滤膜过滤，测定滤液中磷素浓度。计算相同质量基质在不同磷素浓度下的磷素吸附量(mg／kg)，然后绘制基质磷素吸附等温线。(3)等温解吸试验同氨氮试验，不同的是振荡后用0．45lam滤膜过滤后再测定。计算方法同氨氮试验。2．1．3．3测试分析方法氨氮质量浓度采用纳氏试剂比色法测定，磷素浓度的测定采用钼锑抗分光光度法‘1621。吸附量为吸附平衡时单位质量基质吸附氨氮或磷素的质量，mg／kg。2．2基质静态吸附氮磷效应分析2．2．1供试材料供试基质：沸石、炉渣、红泥、水洗砂、陶瓷滤料。红泥取自氧化铝厂，其它4种基质购白北京开碧源贸易有限责任公司。上述基质均经去离子水浸泡冲洗后在806C烘箱中烘干，研磨过35目筛备用。2．2．2试验水质仅含氮的污水：由分析纯硫酸铵配制，质量浓度分别为10、25、50、80、100、200、250mg／L,仅含磷的污水：由分析纯磷酸二氢钾配制，质量浓度分别为5、10、15、30、50、80、100、120、150mg／L。25 河北农业大学硕士学位(毕业)论文2．2．3试验方法同2．1．3。2．3基质脱氮除磷影响因素研究2．3．1供试材料供试基质：沸石、陶瓷滤料、炉渣，3种基质购自北京开碧源贸易有限责任公司。上述基质均经自来水浸泡冲洗后自然风干备用，粒径2~4ll'lm。2．3．2试验水质试验所用污水由自来水、磷酸二氢钾、硫酸铵、葡萄糖和蛋白胨(以上药晶均为分析纯试剂)配制而成。北京地区农村生活污水氨氮浓度一般在10～30mg／L左右，总磷(TP)浓度一般在1“擞影L左在。因毙，试验所配污水的浓度范匿：氨氮是12--30搬g允，TP是2~6mg／L。2．3．3试验方法2．3．3．1试验过程取一定量基成予500mL三恁簸中，加入500mL一定浓度的污水，在恒温振荡器中振荡一定时间，过滤，测定滤液中氨氮和TP含量，由试验结果求得基质对氨氮和TP的吸附量。分别改变反应条件中的吸附时间、进水浓度、吸附剂量、pH值和温度，分析这些条件对蒺+矮吸酣氨氮和TP效果的影嚷。2．3．3．2测试分析方法氨氮的测定采用纳氏试剂比色法，Tp的测定采用过硫酸钾消解法，pH值的测定采用玻璃电极法‘抛】。2．4组合基质脱氮除磷效果研究2．4。1供试材料供试基蒺：沸石、陶瓷滤料、炉渣，3种基质购惫j￡京开碧源贸易有限责任公司。上述基震均经自来水浸泡冲洗后自然风干备用，粒径2—4mm。2．4。2试验水质仅含氮的污水：由分褫纯硫酸铵配制，质量浓度为18。26mg／L：仅含磷的污水：由分析纯磷酸二氢钾冁制，质量浓度为4。76mete。 人工湿地基质脱氮除磷效果研究2．4．3试验方法2．4．3．1试验过程取～定量基质于500mL三角瓶中，加入500mL一定浓度的污水，在恒温振荡器中振荡2h，过滤，测定滤液中氨氮和11P含蹩，由试验结果求得基质对氨氮和TP的吸附量。改变3种基质的组合方式，分析组合基蕨对氨氮和仲‘的吸附效梁。基质组合方式见表2。2．4．3．2测试分析方法氨氮的测定采用纳氏试剂比色法，TP的测定采用过硫酸钾消解法【m】。表2纂矮戆缝合}艺铡Tab．2Thecombinationpropoaionofconstructedwetlandofsubstrates沸石：炉渣沸蠢：炉渣沸石：陶瓷滤料炉渣：陶瓷滤料40：2030：3020：4040：2030：3020：4040：2030：30炉渣：陶瓷滤瓣20：霹孬l：2注：单～基质称熏t蔓J609．2．5数据计算及统计分析采mMicrosoftExcel200351]SPSS17．0统计软件进行数据处理和统计分析。27lc_、Ill々‘l如b玉hb热k 河北农业大学硕士学位(毕业)论文3结果与分析3．1氮磷高效去除效果的基质筛选3．1．1不同基质对氨氮的吸附效果3。1．1。1基矮对氨氦的吸附动力学根据基质的吸附动力学曲线(图1)显示，沸石和红泥在120～150min对水体中氨氮的吸附量达到平稳的较高值，其他基质的吸附情况相似，沸石对水体氨氮豹吸附量最高，红泥次之，二者对氨氮的吸附能力均显著高于其他基质。案曼翊釜餐+水洗砂+页岩叫卜·陶瓷滤料+沸石+红泥小炉渣+钢渣25002000150010005000O“50100158200时间(mill)图1吸附时间对供试基质氨氦吸附效果的影nf目(25"c)Fig，tTheeffectofammonianitrogenadsorptionoftimeinsubstratesinexperiment(25℃)3。l。l。2基质对氨氮的等温吸附由图2可以看出，沸石对氨氮的吸附量随着氨氮初始质量浓度的增大不断增加，在氨氮质量浓度为200mg／L时达最大吸附量，随后吸附量降低，其它6种基质的吸附量相似。总体来看，沸石对水体氨氮的吸附量最高，红泥次之，沸石对氮氮豹吸附能力显著高于其他基质。3．1+1．3基质对氨氮的等温解吸曲线结粟表鞠(图3)，沸石和红混对氨氮静解吸率楚予相对稳定昀低值，说明相对其健蒸质而畜，二赣最不易对氨氮产生较大的解吸。陶瓷滤料和炉渣在氮氮初始质量浓度为80mg／L和100mg／L时的解吸率较大。28 人工漫遗基矮脱氮除磷效果研究萱型螫摹§争蝥溪50一l-0150200Ⅶ3c100、面3c1112基质的氨氮吸附等温线(25℃)Fig+2Isothermaladsorptioncurvesofammonianitrogeninsubstrates(258C)+承洗砂+页岩+陶瓷滤料*沸石牛红淀斗炉渣斗钢渣；一扒。2⋯二N1需1502：R3：圈3基矮的氮氮瓣吸率Fig．3Thedesorptionrateofammonianitrogeninsubstrates3．1．2不同基质对磷素的吸附效果3．1。2。1基质磷素吸附动力学由图4可知，级泥和陶瓷滤料在120～150min对水体中磷的吸附量达到平稳的较高值，其他基质在第150rain时对永体中磷的吸附量基本达到平稳的较高值，勉泥吸附量最高，陶瓷滤籽次29蝴渤蝴湖。渤蝴约於轮5≤塘 河北农业大学硕士学位(毕业)论文之，二者对磷的吸附能力均显著高于其他基质。+水洗砂+页岩+·陶瓷滤料*沸露+红泥书炉渣斗钢渣霉錾醛；～一-?／／对。rA／k入。。。∥蒸蚤Z沁。．睡建拶s。＼5。3c时间Cram}图4吸附时间对供试基质磷素吸附效果的影响(25℃)Fig．4Theeffectofphosphorusadsorptionoftimeinsubstratesinexperiment(25℃)3．1．2。2基质磷素吸附等温线根据试验结果绘制基质磷素等温吸附曲线(1茎15)，结果显示，在磷素初始质量浓度小于40mg／L时，7种基质的磷素吸附燕随着磷素初始质量浓度的增大呈现出先升高后降低的趋势；在磷索初始质量浓度大于40mg／L时，表现出栩圆的规律。综合考察，陶瓷滤料对磷素的吸附量最大，红泥次之，二者对磷的吸附能力均盥著高于其他基质。+水洗砂+页岩—-一陶瓷滤料*沸石牛红泥牛炉渣斗钢渣10008∞600∞盖400g蚓莲200督G．200．4001料⋯⋯⋯。NH图5基质的磷素吸附等温线(2S℃)筠∞踮姆∞笳o∞翡∞ 人工湿地基质脱氮除磷效果研究Fig．5Isothermaladsorptioncurv,e$ofphosphorusinsubstmtes(25℃)3．1．2．3基质磷素等温解吸曲线由图6可知，红泥和陶瓷滤料对磷的解吸率处于稳定的低值，说明相对其他基质而言，二者不易对磷产生较大的解吸。沸石的解吸率在磷素初始质量浓度为50mg／L时波动较大。+水洗砂+页岩+陶瓷滤料+沸石+红泥+炉渣+钢渣1000500O装斟．500签琏．1000．1500．2000。√全-匕kj!c；⋯◆100l心l《图6基质磷素的等温解吸曲线Fig．6Thedesorptionrateofphosphorusinsubstrates(1)沸石去除氨氮的效果很好，红泥对氨氮和磷都有较好的去除能力，陶瓷滤料去除磷的效果好，适合除磷，这3种基质可作为高效去除基质继续开展研究：(2)炉渣和水洗砂对氨氮和磷的去除效果都并非最好，因成本低、颗粒性质优势，试验中仍继续观察；(3)钢渣去污效果较差，页岩有较好的磷素吸附能力，但解吸率较大，后续试验不再使用。3．2基质静态吸附氮磷效应分析3．2．1基质对氨氮的吸附效果3．2．1．1基质氨氮吸附动力学结果显示，4种基质对氨氮的吸附量大小依次为沸石>红泥>炉渣>水洗砂(图7)。炉渣和水洗砂对氨氮的吸附具有相似的变化趋势，说明两者对氨氮的吸附特征基本一致，150min前，二者的吸附量变化不大，150min后则明显增加。在整个振荡培养过程中，沸石对氨氮的吸附量显著高于其它3种基质。除180min红泥对氨氮的吸附量与炉渣无显著差异外，其余均有显著差异， 河北农业大学硕士学位(毕业)论文红泥对氨氮的吸附量与水洗砂达显著水平。水洗砂和炉渣在30、60、120、150min时的氨氮吸附量差异达到显著水平。说明沸石和红泥对氨氮的吸附辘力较强。沸石对氨氮的吸附量在90min之前增加较快，90min后趋于平缓，在180min时达到最大吸附量1444。87mg／kg，表现出“吸附速率快、缓慢平衡”的特点，可能是由于开始时沸石结构孔道上的吸附交换位置是空的，随着溶液中氨氮质量浓度麓秀离，NH4+快速占据了孑L道中鲶吸附位置，使其吸跗量璞知快，嚣恁由于吸附交换位置被逐渐占据，其对氨氮吸附量逐渐趋于平缓。红泥在30min时的氨氮吸附量明显降低，可能是由于红泥孔道上结合的不稳定氨氮先释放到溶液中，然后再吸附溶液中的氨氮。30min后，红泥对氨氮麓吸附量随时闻的增拥壁现出先增加后降低的趋势。综合分轿，器翦人工湿地中广泛采用的水洗砂氨氮去除效果较差，如果采用高效脱氮基质，则可提高湿地脱氮效果，并延长使用寿命，因此可考虑红泥和沸石混合使用。萼羹鼙+沸石+红泥+水洗砂*炉渣O50100150200时间(min)豳7供试基震氦氮斡蔽隧魂力掌鍪线(25℃)F弛7Ammonianitrogensolutionkineticcurvesofsubstratesinexperiment(25℃)3．2．1．2基质氨氮吸附等温线根据4种基质氨氮等温吸附试验结果绘剖其等滠吸附曲线(圈8)。结果表明，沸石对氨氮的吸附量表现出随着氨氮质量浓度的增加而增加的趋势，造成这种变化的原因是由于在较高初始浓度下产生了较大的浓度梯度压。沸石在不同氨氮浓度溶液中氨氮吸附量的差异达显著永平，说明其对氨氮的吸附能力较强。水洗砂除250mg愿与10～200mg龙间氨氮吸附量有嫒著差异外，其余均无显著差异。相同浓度处理沸石和红游的氨氮吸附蹩显著高于水洗砂和炉渣，且沸石的氨氮暇耐量显著高予红洮，水洗砂和炉渣之间除10mg／L和25mg／L闻有显著差异外，其余均无湿著差异。在相阍氨氮初始质掇浓度下，沸石的吸附曲线上升较快，平衡浓度低。在氨氮初始质量浓度为250mg／L时，沸石对氨氮的吸附燕达到最大僮。在氮氮藏量浓度小于200mg／L情况下，炉渣帮水洗砂具有相似的吸附趋势，随着氨氮质量浓度的增加，其对氨氮的吸附量先升高后降低之后又略有升高，且曲线上升缓慢，吸附量增量不大。在氨氮质量浓度大于200mg／L时二者均表现出负吸附现象，32∞∞∞∞∞∞黪∞§642O8642 人工滠逸基矮脱氮除磷效果研究’说骥二砻不宜处理离浓度污承。在氨氮质量浓度200mgm范围内，红泥墨现出先增加后降低之后又增加的趋势。单位质量基质去除氨氮效果以沸石最高，达到3964．12mg／kg，红泥次之，为1346．72mg／kg。因此，在构建人工湿地时，依据污水中氨氮质量浓度大小，优先考虑氨氮吸附能力强的沸石或红泥，或者在普通基质中!添加上述基震，配割成复合型基震，以增强处理效果。O．1000+沸石+红淀+水洗砂+炉渣：s。渤，5。200＼潞3。平衡质量浓度(m肌)瞬8供试基质鬣氮的吸附等溢线(25。C)Fig-8Isothermaladsorptioncurvesofammonianitrogeninsubstratesinexperiment(25℃)3．2．1．3基质氨氮解吸特征基质饱和吸附后氨氮释敖特征是人工温遗基质选择的重要依据之一，函为很多基质虽然宥较强的氨氮吸附能力，但解吸率相对比较大，容易逡成二次污染。解吸率可以表征基质释放氨氮的风险，解吸率越大其释放氨氮的风险也就越大。对上述4种基质饱和吸附后氨氮的解吸特征进行分析(瞬9)e研究发现，水洗砂帮炉渣的解吸率较大，红混次之，沸石的解吸率最小。沸石、红泥、水洗砂和炉渣的平均解吸率分别为15．36％、31．21％、57．．12％和55．02％。因此在选择水洗砂和炉渣作为人工湿地脱氮基质时应当注意其氨氮解吸可能带来的二次污染风险。沸石对氨氮的吸辫量最大，解吸率最小，英处理氨氮浓度不是很高的污永一般不会造成氨氮的二次污染。3．2．1．3基质去除氨氮的主要途径4种基质的吸附量与解吸量见图10。基质对氨氮的吸附包括离子交换作用和物理吸附作用。物理吸附主要由基壤表瑟骑静电力纛l毛缨力等产生；离予交换是基质内部阳离子与N羟4÷交换静化学过程‘16L163‘1661，离子吸附较为稳剐。沸石对氨氮的解吸量远小于吸附墼，说明沸石主要以离子交换作用去除水中的氨氮，物理吸附作用相对很小。红泥的解吸量随着氮氮初始质髓浓度的增加两增加，其离子交换作用大予物理吸附作淄。承洗砂的勰吸遂较大，尤其在较高氨氯初始质量浓度条件下，解吸量远大于吸附量。炉渣的解吸量与吸附量相当，说明它的物理吸附作用和离子交换作用相当。4种基质的解吸麓顺序依次为水洗砂>炉渣>红泥>沸石。33蝴咖5432，^∞《∞g一删釜螫 河北农业大学硕士学位(毕业)论文2502∞150l灏50喜。擎．50饕．100．150．200．250，3004500，、4000警3500曲g3000稠25∞藿2000墓1500栅1000詈50。0．500+沸石+红泥+承洗砂牛炉渣；基茎◆=，；50衡鼹璧浓凄(m班)凄0洳鳓200-'T＼<：瓤图9供试基质的氨氮解吸率Fig。9Thedesorptionrateofammonianitrogeninsubstratesinexperiment沸石溶液氨氮质量浓度(mg，L) 人工澄地基震脱氮除磷效果研究1600龟1400甍1200需looo基800饕600盎400莲200督O．2∞400耄200∞鑫。譬．200呻挈蔷椭莲《一600，800600儡500鼍400氢裟筵100鑫。莲-100整．200—300荭泥水洗砂溶液氨氮质量浓度(mg／L)圈吸附量目解吸量·一一．豳．j．勰亘．遵．厦|．豳．縻一一．豳．j．勰冒．暄．陷．豳．隧．0．28．522．144．675．598．1194．026：薹．溶液氨氮质量浓度(rag／L)炉渣拦吸附鲞蠢解吸量溶液中氨氮浓度(mg／L)图lO供试基矮氨氮的吸附量及解吸量Fig．10Ammonianitrogenadsorptioncapacityanddesorptioncapacityinsubstratesinexperiment35 河北农业大学硕士学位(毕业)论文3．2．1．4基质的等瀛吸附方程惺涅条件下固体表甄发生的吸辫现象，采雳Langmuir和Freundlich方程来表征英表面吸辫量和介质中溶质平衡浓度之间的关系。Langmuir模型方程为盖2袁十i孤1，忝C为纵坐标，c为横坐标；1n—Freundlich模型方程为In111=等+1nk，Inm为纵坐标，Inc为横坐标。其中，c为吸附后磷素的平衡浓度，rag／L；m为吸附量，mg／kg：X。为最大吸附量，mg／kg：KL，n，k为模型常数。对4种基质试验数据分别进行Langmuir和Freundlich方程拟合可知，本试验中只有沸石和缀泥所得的结果符合Langmuir和Freundl!ich等温吸附方程，其Langmuir和Freundlich两种等温吸附方程的回归参数见表3。由相关系数可以看出，红泥更适合用Langmuir方程拟合，沸石较适合月Fretmdlich方程拟合。从Langmuir方程的最大吸附量X。值可以看出，沸石和红泥的理论饱和吸附量分别为5000．00mg／kg、270．27mg／kg。裳3供试基矮氨舞蔽辫等溢线方鼗及相关参数Tab．3TheFreundlichandLangmuiradsorptionisothermsofammonianitrogeninsubstratesinexperiments3．2．2基质对磷素的吸附效果3．2．2．1基质磷素吸附动力学4种试验基质对磷素的吸附量随吸附时间的变仡规律如图11所示。从吸附的整个过程来看，4种基质对磷素的吸附量大小顺序依次为红泥>陶瓷滤料>炉渣>水洗砂，且陶瓷滤料和红泥对磷素的吸附曲线相似，说明两者对磷素的吸附特征基本一致。在整个振荡培养过程中，红泥对磷索的吸附量最著高于炉渣和水洗砂。除lO、30、60和300min红泥对磷素的吸附量与陶瓷滤料有显著差异外，其余均无显著差募。水洗砂翻炉渣在30、150、300min时魄磷素吸附羹差异达到显著水平。水洗砂对磷素的吸附速率较快，在试验的第四次取样(90min)时，水洗砂磷素的吸附量已达到最大量24．9m璐g。在60min之前，除级泥对磷素的吸附薰在第30rain较第10rain略有降低钋，其它3釉基质对磷素的吸附量随时间的增加两增加，60min后各基质对磷素的吸附量隧时间的增加呈现出先降低后增加的趋势。基质对磷的去除是～个长期过程，前期磷的去除归因子快速吸酣、表面沉降以及初步的矿康元素溶解及缱后的沉淀反应瑟钾j。振荡培养240min时陶瓷滤料、红泥、炉渣对磷素的吸附量均达到最大值，分别为95。0、91焱35．3mg／kg。相比而畜，在10mg／L的磷素溶液中，陶瓷滤料和红泥对磷素的吸附容量和吸附速率较大，这对基质除磷是有剃的。值得提出的是，在150min时，水洗砂对磷素的吸酣量明显下降，可麓是振荡作用破坏了其自身结构，使最初吸附于其表面的磷索煎新释放于溶液中，这种现象有待进一步研究。综合分析，目前人工湿地中广泛采用的水洗砂除磷效果较差，如果采用高效除磷基质，则可提高湿地除36 人工湿圭l煞基质脱氮除磷效果磷究磷效果，荠延长使翔寿命，因此可考虑红泥|零瑟陶瓷滤料混合使用。Q誊面萋+陶瓷滤料+红泥+水洗砂*炉渣．_√庐弋晦√入：．y-杉--7#蕊攀彭众．!一⋯∞V2鼹25§二3j吸附时间(min)图11供试爨质磷溪的趿刚动力学曲线(25"{2)Fig．1IPhosphorussorptionkineticcurvesofsubstratesusedinexperiments(25℃)3．2．2。2基质磷素吸驸等涅线根据等温吸附试验结果，绘制了4种基质的等温吸附曲线(图12)。结果表明，陶瓷滤料和红泥两种基质对磷素的吸附量总体上表现为随着磷紊浓度的增加而增加的规律；水洗砂和炉渣贝Ⅱ具有棚似的吸附趋势，随着磷素浓度的增加，磷素吸附量先赂有升高藤后呈下降趋势。陶瓷滤料和缎泥在不同磷素浓度溶液中磷素吸附量的差异达显著水平，说明二者对磷索的吸附能力较强。水洗砂除150mg／L与0--120mg／L问磷索吸附量有翌著差异外，其余均无显著差异。摆阉浓度处理30，80—100掇黟／L闻4种基质对磷素吸附量的差异均达到显著水平，其余浓度处理陶瓷滤料和红泥的磷素吸附量均显著高于水洗砂和炉渣，且陶瓷滤料和红泥之间、水洗砂和炉渣之间无显著差异。4种鐾质对磷素的吸附整大小顺序为陶瓷滤料>红泥>炉渣>水洗砂。在磷素浓度小于15mg／L以及等于150mg龙情况下，红泥对磷素的吸附鳖大予陶瓷滤料，其健磷豢含量范围时，则表现为陶瓷滤料对磷素的吸附量大于红泥，说明处理低磷含量污水，红泥的除磷效栗要驽予陶瓷滤料r在处瑾高磷含量污永时，陶瓷滤料的除磷效果剿要好于红混。在磷素浓度力120mg／L时，陶瓷滤料对磷素的吸附量达到最大值706．5mg／kg，红泥在150rng／t时吸附量达到最大值712．9mg／kg。水洗砂基本上处于负吸附状态，可能是水洗砂表面结合有不稳定的磷，在吸附阶段首先释放本身的磷素，然后再吸附溶液中的磷素‘缀。因此，在构建入工湿地除磷时，依据污水中磷素的浓度大小，优先考虑磷索吸附能力强的陶瓷滤料或红泥，或者在普通基质中添加上述基质，配制成复合型基质，以增强处理效果。37为∞麴∞柏船O麓蚰∞ 河北农业大学硕士学位(毕业)论文800600耋400＼b0赫200蝥督0-200—400+陶瓷陶粒+红泥+水洗砂*炉渣◆1．-----f．．了．!一2。、Ⅳ晶、t轰＼≮tt平餐质量浓度(mg／L)图12供试基质磷累吸附等温线(25℃)F跨12Isothe糯aladsorptionC?31"vesofphosphorusinsubstratesinexperiments(25"C)3．2．2-3基质磷素解吸特征基质饱和吸附后磷紊的解吸特征是人工湿地基质选择的重要依据之一，因为很多基质虽然有较强的磷素吸附畿力，但解吸率相对e|二较大，容易造成二二次污染s解吸率可以表征基质释放磷素的风险，解吸率越大其释放磷索的风险也就越大。对上述4种饱和基质磷素解吸特征进行了研究，其吸附量及交换容薰如图13所示。由圈可知，炉渣对磷素的勰吸量最大，各基质解吸顺序大小依次为炉渣>水洗砂>陶瓷滤料>红泥。在选择炉渣作为人工湿地基质时应当注意其磷素解吸的风险。陶瓷滤料对磷素的吸附容量较大，处理磷素含量不是很高的污水一般不会造成磷素的二次污染。红泥对磷素的解吸风险最低，健由予英遥透性较差，容易造成人工湿地堵塞，腰酷选择其作为人互湿地基质漪可以考虑和～些吸附能力强且通透性较好的基质混合使用，实现工业副产物的资源化利用。3．2．2．3基质的等温吸附方程对4种基质试验数据分别遴行Langmuir和Freundlich方程拟合可熊，本试验中只有陶瓷滤料和红泥所得的结果符合Langmuir和Fnmndlich等温吸附方程，其Langmuir和Freundlich两种等温吸附方程的回归参数见表4。由相关系数可以看出，陶瓷滤料更适合期Langmuir方程拟合，缎泥较适合用Freundlich方程拟合。从L￡mgmuir方程的最大吸附量X。值可以看出，陶瓷滤料和缓泥的理论饱和吸附量分别为833．33mg／kg、909．09mg／kg。表4供试基蒺磷素吸附等溢簦线方程及裾美参数Tab．4TheFreundlichandLangmuiradsorptionisothermsofphosphorusinsubsffatesinexperiments基质Langmuir模型Freundlich模型X。(mg／kg)KL(L／mg)R2(n=9)nkR2(n=9)38 入工湿地基质脱氮除磷效果研究陶瓷滤料a吸附蹙曩鳃吸量忿萱蓍墓型登奄《彗涮督饕越皿珊釜鏊儡《油墨珈唧螫整赵卿釜整；。艮阻。艮。阻。一。蠢．_。l。1．红泥溶液磷素质量浓度(mg／L)瓣吸附遂毯熬啜量：匿饕：霪雾；。网。图。图。图。国。一^11^^n⋯^m，⋯⋯⋯．．．水洗砂溶液磷素质量浓度(mg／L)霹吸附量黼解吸蓬溶液磷素质量浓度(mg／L)39∞∞m∞∞∞∞∞o∞8765432l，∞∞∞∞∞∞∞∞O∞8765432，●∞§∞瓣32，123 河北农业大学硕士学位(毕业)论文善耍薏型签3．2．3小结溶液磷素质量浓度(rag／L)图13供试蓦质磷素的吸附爨及解吸量Fig。13Phosphorusadsorptionanddcsorptioncapacityofsubstratesusedinexperiments从4种基质对氨氮的吸附试验得出如下结论：(1>4种基质对氨氮的吸附量依次为：沸石>红溅>炉渣>水洗砂。沸石对氨氮的吸附量显著．高于其它3种基质。除180min红泥对氨氮的吸附量与炉渣无显著差异外，其余均达显著水平。振荡培养180min时沸石达最大吸附量为1444．87mg／kg。红泥在30min时静氨氮吸附量明显降低，30min蜃，吸附量随时闻增加有先增加后降低的趋势。(2)相同氨氮初始质量浓度下，沸石的等温吸附曲线上升较快，平衡质量浓度低。沸石在不同氨氮质量浓度溶液中的吸附量均达显著水平。永洗砂除250mg／L与10～200mg／L闷的氨氮吸附量有显藩差异外，其余均无显著差异。楣尉质量浓度处理沸石和红泥的氨氮吸附量显著高于水洗砂和炉渣，沸石的吸附量显著高于红沉，水洗砂和炉渣之间除10mg／L和25m∥L间有显著差异外，其余均无显著差异。氨氮质量浓度大予200mg／L时，炉渣和水洗砂出现受吸射现象。单位质量基质去除氨氮效果以沸石最高，达到3964．12mg／kg，红泥次之，为1346。72mg／kg。(3)从饱和基质对氨氮的解吸撼来看，4种基质的解吸量大小顺序依次为水洗砂>炉渣>红混>沸石。因此，在选择基质对应考虑水洗砂和炉渣盼氨氮勰吸两造成的二次污染。(4)沸石去除氨氮的主要途径是离予交换作用，物理吸附作用相对很小。红泥的离子交换作用大于物理吸附作用。水洗砂对氨氮的解吸量远大于吸附量。(5)沸石和纽泥符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程，红漉更适合箱Langmuir方程摈合，而沸石较适合用Freundlich方程拟合。综合考虑，沸石对氨氮的吸附效果最好，红泥次之，二者均适合作为人工湿地系统中去除氨氮的綦质。健是红泥作为人工湿逮的基覆对易造成湿地堵塞，可以将其与吸附能力强且遥透性较好的基质混合使用，实现]：业副产物的资源化利用。从4种基质对磷素的吸附试验得出如下结论：O9的硒笱孙”m，巧 人工湿遗基矮脱氮除磷效果研究(1)4种基质对磷索的吸附量惑穴到小依次必：红泥>陶瓷滤料>炉渣>永洗砂，且陶瓷滤料和红泥的吸附动力学曲线比较相似；红泥对磷索的吸附量显著高于炉渣和水洗砂；除10、30、60和300min红泥的吸附量与陶瓷滤料有显著差异外，其余均无显著差异；振荡培养240min时陶瓷滤料、红泥、炉渣对磷素的吸驸鬣达最大僮。(2)等温吸附过程中，陶瓷滤料和红泥对磷素的吸附量表现出随着磷素浓度的增加而增加的趋势；陶瓷滤料和红泥在不同磷素浓度溶液中磷索吸附量的差异达显著水平；相同浓度处理30、80～100mg／L间4种基矮对磷素的吸附量达显著水平，其余浓度处理陶瓷滤料和红泥的吸驸量显著高于水洗砂和炉渣，陶瓷滤料和红泥之间、水洗砂和炉渣之间无显著差异。低磷含量(《15mg／L)污水，红泥的除磷效果好于陶瓷滤料，高磷含量(>15mg／L)污水，陶瓷滤料的除磷效果剐好于级泥。水洗砂帮炉渣具有相似的吸附特征，随着磷素浓度的增加，吸附量先略有丹高嚣后呈下降趋势。(3)从饱和基质对磷素的解吸量来看，4种蒸质释磷量大小依次为炉渣>永洗砂>陶瓷滤料>红泥。(4)陶瓷滤料和红泥符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程，陶瓷滤料更适合用Langmuir方程拟合，而红泥较适合用Freundlich方程拟合。(5)综合考虑，陶瓷滤料和红混的吸附除磷效果最好，更适合作入工湿地的基矮。但是红泥作为人工湿地基质时易造成湿地堵塞，可将其与吸附能力强且通透性好的基质混合使用，增强去污效柒，实现工激副产物的瓷源化利用。3．3基质脱氮除磷影响因素研究3．3。1吸附时闻对吸附效果的影响氨氮进水浓度为17．71mg，L，卯进水浓度为5．35mg／L，三种吸附剂量均为50g，转速200r／min，潺度25。C。振荡时闻设定为10、30、∞、90、120、150、180min。考察不豳时闻下，各基震对氨氮和TP的吸附效果。不同吸附时间后氨氮、TP的比水浓度见裘5、表6。氨氮、TP的吸附量随时闻交化觅图14、图15。3．3．1。l吸附时闯对氨氮吸驸效果的影嗨由液5可知，沸石的氨氮出水浓度在前90min内迅速降低，之后又有所增加，在第180min时达最低值；炉渣的氨氮出水浓度在整个吸附过程中处于不稳定状态；陶瓷滤料的氨氮出水浓度在翦120min有降低的趋势，但降低幅度很小，在第90min黠有最低值。表5不同吸附时间后氨氮的出水浓度忡∥L)Tab+5Eft]uentconcentrationsofammonianitrogeninthedifferentadsorptiontime(mg／L)41 河北农业大学硕士学位(毕业)论文由图14可知，沸石对氨氮的吸附量在前90rain迅速增加，第120rain时有所降低，之后又略有增加，在第180min的吸附量最大，为138．69mg／kg。炉渣和陶瓷滤料对氨氮的吸附瞧线相似，说明两者对氨氮的吸附特征基本一致。二二者对氨氮的吸附量亦在前90min迅速增加，陶瓷滤料在第90min时达到最大吸附量17．02mg／kg。这是由于吸附平衡所需的时间与基质的表面积及颗粒大小有关，颗粒越小、表瑟积越大，吸附平衡所需的时阀越短，陶瓷滤料呈球状，表面积大，其吸驸平衡的时间就较短。总的来说，沸石对氨氮的吸附量最大，明显高予炉渣和陶瓷滤料，是因为沸石对水中氨氮的吸附作用主要以离子交换吸附为主，沸石具有多孔穴结构的硅铝酸盐，每个硅原子的周围毒4个氧原子(锅原子)，分占四面体蠹孵个角，硅原子处于四蘑体中心，形成硅铝酸盐嚣架结构孔道和孔穴，骨架外的金属离子可被NH4+所交换【l储J。零垂督+沸石+炉渣+陶瓷滤料050100时间(rain)2∞图14不同吸附时间对基质吸附氨氮的影晌Fig．14Effectofadsorptiontimeofsubstratesusedonammonianitrogenadsorption3。3。l，2吸附时闯难四吸澍效巢的影嚷由表6可知，沸石、炉渣、陶瓷滤料这三种基质的TP出水浓度均不稳定，10-30minN都有升高的趋势，60min后呈现出先降低后升高之后又降低的趋势。三者均是在第150min时达到最低值。表6不同吸附对阍爨骨的出水浓发(mg／DTab．6E铘uentconcentrationsot’totalphosphorusinthedifferentadsorptiontime(mg／L)基质吸附时阏(min)10306090120150180沸石炉渣5．034．895265．1l5．105．074+664．3l4．954．394．254．134．494。22陶瓷滤料4．744．984．803．883．943．563·80_______-_-_____-___--_-___-__-____l____-一_____●-___-----___---___-●_____--___--______--____-____-____一根据试验结栗得出三种基质对骨的啜辩曲线(圈15)。研究表明，三种基质对砰的吸附量随时间增长有所增加，陶瓷滤料对TP的吸附效果最好，炉渣次之，沸石的吸附效果最差。陶瓷滤料和炉渣在120min后，吸附量增幅较小，趋于平稳，姜应和等[169]的研究结果显示，当污水中磷的滚度降低到一定程度后，溶液中磷酸棂离子减少，与基质表谣碰撞的桃会减少，故隧着吸附反应的进彳亍，磷的去除率虽有进一步增高，但递增的速率趋缓。沸石对TP的吸附量波动较大。42∞孵加∞瓣∞褥弛O 入工湿邀基质脱氮除磷效果研究沸石、炉渣、陶瓷滤料对秘的吸附量均在150rain对达最大值，分别为11。01mg／kg、12。16mg,'kg、17．89mg／kg。综合考察三种基质对氨氮和硬’的平衡吸附时间，取两小时为适宜的吸附时闻，本文后续试验均采耀两小时力振荡培养时间。奄善蟊蠢+沸石+炉渣+陶瓷滤料050100150200时间(min)圈15不同吸附时间对基质吸附11P的影响F睡15EffectofadsorptiontimeofsubstratesusedonTPadsorption3．3．2进水浓度对吸附效果的影响振荡时问为两小时，三种吸附剂量均为50g，转速200r／min，温度25。C。氨氮进水浓度分别为4．61、8．83、17．40、29．94、42．92、51．88、59．62mg／L，TP进水浓度分别为2．47、2．76、5．41、9．32、lO，43、12，53、14。70mg／L。3．3．2．1进水浓度对氨氮吸附效果的影响由表7u-7垒[1，三稀基质的氨氮出水浓度都是随着进水浓度的增翔而不断增大。其中沸石的出水效果最好，其次楚炉渣，陶瓷滤料的出水效果最差。一表7氨氮的进出水浓度(m∥L)Tab。7Inletandoutletwaterconcentrationofammonianitrogen(mg／L)__-_-___●_____-____-__-__--_●_--l_-__●__IIIII_----__-_______●-____-__-_l_____-———————————————一基矮⋯～垄查鎏垦塑型竺4．618．8317．4029．9442．9251．8859．62沸石1．683．745．056．608．3712。9617。10炉渣4．358．9915．5923．12陶瓷滤料5．0810．3117。4027．4536，1145．6855．67________●__l-____l______●____-l-_______-__-●______-_-__-_-_-___一一一-__一_不同进水浓度时基质的吸附曲线表明(图16)，沸石对氨氮的吸附量随进水浓度的增加而增加，其吸附效果最好，与文献‘1701天然蛭石的吸附氨氮结果相吻合。分析其原因，沸石对氨氮的去除以离子交换作耀和化学吸附为主，溶液中氨氮浓度愈大，可供交换的氨氮愈多，溶液本身与43加绣№麓心掩86428 河北农业大学硕士学位(毕业)论文沸石表面的浓度羞愈大，向沸石内部迁移并进行交换的动力愈大。炉渣和陶瓷滤料在较低迸水浓凌下搬现负吸烈现象，是由于在达到吸附和沉淀平衡之蓠，嵩浓度的污水能导致氨氮的去除，瑟低浓度的进水则导致氨氮的释放，=者自身的氨氮先释放到溶液中，然后再吸附溶液中的氨氮。二者对氨氮的吸附量处于较低水平，进水浓度大于17．40mg／L时吸附量随迸水浓度的增加里先增加后降低憨趋势。萼塑螫+沸磊+炉渣+陶瓷滤料进水浓度(mg／L)隧16不同进水浓度供试基质对氨氮吸附的影响．Fig．16Effectofinfluentconcentrationofsubstratesusedonammonianitrogenadsorption3．3．2．2进水浓度对TP吸附效采的影响炉渣和陶瓷滤料的仰出水浓度都是隧着进水浓度的增加两增大，比较两言陶瓷滤料的出水浓度较低。沸石除进水浓度10．43mg／Lt对，出水浓度明显降低外，总体上仍保持随着进水浓度的增加而增大的趋势。表8TP的进出水浓度(mg／L)Tab．8InSetandoutletwaterconcentrationoftotalphosphorus(mg／L)不同进承浓度爵(图17)，炉渣对联，的吸附量变化不大。在进水浓度，j、予9。32mg／L对，沸石和陶瓷滤料对TP有相似的吸附趋势，但是在进水浓度大于9．32mg／L时，陶瓷滤料对TP的吸附餐表现溢先降低后增加的趋势，沸石则呈现稳定增加的趋势。在进水浓度为14．70mg／L时，陶瓷滤料和沸石的吸附量达最大值，分别为22。34mg／kg、46。53mg／kge炉渣在进水浓度为12。53mg／L时有最大吸附量，7．01mg／kg。由此可见，在达到吸附平衡之前，高浓度的含磷污水能导致磷的去除。但是，高磷浓度的污水容易导致基质过快达到吸附饱和，缩短湿地的使翊年限，因而O钻钓∞粥笛笳蛉国5巧 人工滠地基质浚氮除磷效果研究在实际应用中应注意控制污瘩磷浓度f17l】。装邑瑙莲蓉+沸石+炉渣+陶瓷滤料0246810121416进水浓度(mg／L)图17不同进水浓度供试基质对TP趿附的影响Fig。17EffectofinfluentconcentrationofsubstratesusedOilTPadsorption3．3．3吸附剂量对吸附效果的影响振荡时间为两小时，氨氮进水浓度为17．06mg／L，Tp进水浓度为4．90mg／L，转速200r／min，湓度25℃。吸附剂量分别为lO、30、50、70、90幂tll10go3，3．3。l吸附弃|』量对氨氮吸附效果懿影响由表9n弼ll，炉渣的氨氮出水浓度随着吸附剂量的增加呈现出先降低后增加之后又降低的趋势；沸石和陶瓷滤料的氨氮出水浓度变化处于不稳定状态，且沸石的出水浓度最低。裘9氨氯的出水滚度(m∥L)Tab．9Effluentconcentrationsofammonianitrogen(mg／L)基质吸鼹荆鬟《妨沸蠢9．203．464．994．562．753．00炉渣14．2212。92315．0715，03t3．4512．98陶瓷滤料13．9313．6416．75617．3615．8216．31不溺吸附裁量下(蚕18)，仍然为沸石对氨氮静吸附量最大，妒渣次之，陶瓷滤料最小，要达到相同的吸附效果，沸石用量最少。三种基质的吸附壤都是随着吸附剂燕的增加而逐濒降低，说明过多的基质投入对吸附没有贡献，因此应结合试验结果来确定基质用鼙。45∞稻∞於∞於加於m，O 河北农业大学硕士学位(毕业)论文———__—————————————--—————————-———一-——————————_————-_————-———---———__————●-————_———一鬟邑咖l莲督450400—◆一沸石+炉渣+陶瓷滤料吸附剂量(曲O图18吸附剂量对供试基质氨氮去除效果的影响F．ig·18EffectofadsorbentdosageofsubstratesusedonNI-14。。‘-Nadsorption3．3．3．2吸附剂量对TP吸附效果的影响由表10可以看出，沸石的出水浓度随吸附剂量的增加而不断降低(吸附剂量为10g除外)；炉渣和陶瓷滤料的出水浓度变化处于不稳定状态，陶瓷滤料的出水浓度最低。表10TP的出水浓度(rag／L)Tab．10Effluentconcentrationsoftotalphosphorus(mg／L)不同吸附剂量下(图19)，三种基质对TP的吸附表现出相同的变化趋势。陶瓷滤料对TP的吸附量最大，沸石和炉渣的吸附量相差不大。三种基质在小于30g时吸附量随吸附剂用量的增大而降低地很快，之后吸附量变化不大。O"如笱加：。m，5 人工澄地基矮脱氮除磷效果研究誉登翊莲登020406089l∞吸附剂量(曲蚕19啜附测量对镞试基臻帮去除效暴豹彰晌Fig．19EffectofadsorbentdosageofsubstratesusedonTPadsorption3．3。4pH值对吸附效果的影响振荡时阀为琵夺时，三瓣吸辫荆量均为50g，氨氮进承浓发为18．2mglL，TP进承浓度为4。9lmg／L，转速200r／min，温度25℃。pH值设定为2、4、6、7、8、10、12。3．3．4．1pH值对氨氮吸附效果的影响表1l显示，蠲值小予7时，沸石的氨氮如永浓发暖显低于pH值大予7时的出水浓度，姐值为6时的氨氮出水浓度最低，可见酸性溶液有利于沸石的吸附，pH值在6q范阑内的去除效果最好；陶瓷滤料的氨氮出水浓度都偏离，但在pH值l乱12时的氨氮出水浓度较其它pH值时的出水浓度小；炉渣在p}|值10-12时的氨氮出水浓度最低，碱性溶液较利于其吸附氮氮。表11氨氮的出水浓度(mg／L)Tab．11Effluentconcentrationsofammonianitrogen(rag／L)溶液pH值对氨的存在形式有较大影响，当pH值小于7时，溶液中存在的主要是NH4+，但其含量随pH值的增大不断减少；当pH值大于9时，NH4+在溶液中的含量少于NH3；当pH值大予1l瞳，氨在溶液中主要以NH，的形式存在【172]。图20显示了各种基质在不同pH值时对氨氮吸附量的影响，沸石对氨氮的吸附量随着pH值的增大先增大后降低，pH值小予7时，沸石对氨氮的吸附量明显高于pH值大于7时的吸附量，pH傻为6时魄吸附肇最大，为143，14mg／kg。说明酸性有利予沸石吸附氨氮，在斌值6~7范围47舱於∞菸加b豫5o 河北农业大学硕士学位(毕业)论文内去除效果最好，此时基质吸附溶液中氨氮以离子交换为主，这与王雅萍等‘1731和孙大志等‘160]的研究结果一致，Rozic等n娴也有同样能研究结果。张冬娜等【1741对沸瑟示硝值范围6．0～7．3沸石对氨氮去除率最高。炉渣和陶瓷滤料在碱性溶液中较有利于吸附氮氮，二者分别在pH值10和12时吸附篷最大，为44．58mg／kg、40．44mg／kg。镒芑童删茭蝥+沸蠢+炉渣+陶瓷滤艇O246．8t01214pH值。烫20pH僮对供斌基羧氨氮吸附效暴麓影瞬Fig．20EffectofpHofsubstratesusedonammonianitrogenadsorption3．3A2pH值对TP吸附效果的影响由表12可知，在碱·陵条件下，三摹枣基矮的即出水浓度均低于酸性条件，说明碱性条件利于垤‘的去除；pH值在12时，三种基质的TP出水浓度最低，出水效果最好。表{2静的窭承滚度(mg／L)Tab。I2EffluentconcentrationsoftotalphosphOl'aS(mg／L)在固液体系中，溶液的pH值会影响基质表面的化学特征，引起基质表面吸附位数量、形态帮电荷分布的交纯，从掰影瞧蓥质对磷的吸附螫【l巧l。由图8可以看出，沸石、炉渣、陶瓷滤料对TP的吸附趋势大体上是一致的。在碱性条件下，三者对TP的吸附效果好于酸性条件下的吸附效果。当pH<8时，对TP的吸附量较低，而当pH>8时吸附量鼹著增大，pH值12时的吸附量最大。分板其原因，一方瑟，溶液的l澄值对金属离子活性的影嚷。在酸性条件下，F矿、Alj+与污水中的磷酸根离子结合形成稳定的化合物；在碱性条件下，Ca”与磷酸根离子结合形成Ca-P沉淀。试验中后者成为除磷能力的决定性因素。另一方面，试验中可能有少量微生物存在，在酸性条件下，微生物吸收有桃酸，放出磷以ADP形式存在，进一步将ADP转换成ATP并吸收磷。在碱性条件下，主要以混凝沉淀为主。可见，碱性条件更有利于供试基质对磷的吸附。48繇∞勰∞鼬∞∞簿o 人工湿地基质脱氮除磷效果研究謦彗删釜蓉+沸石+炉渣+陶瓷滤料八—厂。i卜澎∥6s-。·2t．pH值图2lpH值对供试基质TP吸附效果的影响Fig．21EffectofpHofsubstratesusedonTPadsorption3．3．5温度对吸附效果的影响振荡时间为两小时，三种吸附剂量均为50g，氨氮进水浓度为17．34mg／L，TP进水浓度为4．66mg／L，转速200r／min，温度25。C。温度设定为20"C、30。C、40"0。3．3．5．1温度对氨氮吸附效果的影响由表13可知，沸石、炉渣、陶瓷滤料三种基质的氨氮出水浓度都随着温度的升高而逐渐升高；在20。C时的出水浓度最低。·．表13氨氮的出水浓度(mg／L)Tab．13Effluentconcentrationsofammonianitrogen(mg／L)根据试验结果绘制温度对基质吸附氨氮的影响图(IN22)。结果表明，沸石、炉渣、陶瓷滤料这3种基质的氨氮吸附量都是随着温度的升高而降低。吸附是放热过程，低温有利于吸附，升温有利于脱附。20*C一30"C的温度范围内变化幅度较小，30V一40。CN度范围内变化明显，可见，在30。C-40。C范围内温度对这3种基质吸附氨氮的影响较大，高温不利于氨氮的吸附。49∞如轴如加mOm加 河北农业大学硕士学位(毕业)论文善塑螫+沸葛—}一炉渣+陶瓷滤料湛度(℃)网22温度对供试基璇氨氮暇附效粜的影响Fig．22EffectoftemperatureofsubstratesusedOnammonianitrogenadsorption3．3．5．2温度对TP吸附效果的影响由表14可知，三种基质的伸出水浓度都是随着温度的升高呈现出先降低后略有回升的趋势。308C时的出水浓度最低。表14Tp的出水浓度(mg／L)Tab。14Effluentconcentrationsoftotalphosphorus鼬鳓图23显示，三种基质的TP吸附量随着温度的升高有先升高后降低的趋势，温度30℃时的吸附量最大，i既N30'c有利于三种基质的TP的吸附，温度太高或太低都不是TP吸附的最佳条件。50∞∞∞舳鳓蚰簿o∞ 人工瀣遗基矮脱氮除磷效果研究I__--_-__-I___-l_________-__-_‘-_l___--_____一IillililllllIIIIIIII__l__㈣-_l______________-l。_⋯。。。3．3．6小结萋篓毯+沸石+炉渣+陶瓷滤料051015202530354045瀛凄(℃)圉23温度对供试基质TP吸附效果的影响Fig。23EffectoftemperatureofsubstratesusedOn羊Padsorption本节主要研究在不同吸附时间、进水浓度、吸附剂量、pH值及温度条件下，三种基质对氨氮和秘吸》咎效果豹影响，考察了三静基质酶吸辩类型。试验结果表明：(1)三釉基质对氨氮的吸附量在前90min迅速增加，陶瓷滤料和沸石分别在90min、180min达到最大吸附量，对TP的吸附在150rain时达最大；沸石对氨氮的吸附效果最好，陶瓷滤料对TP的吸驸效果最好。(2)进水浓度对沸石吸附氨氮影响较大，吸附量随进水浓度的增大丽增大，炉渣和陶瓷滤料对氨氮的吸附处于较低水平，且在低进水浓度下出现负吸附现象；不同进水浓度时，炉渣对TP的吸附量变化不大，进水浓度为l‘|．70糙g愿时，陶瓷滤辩和沸石对秘的吸附达最大菹；进水浓度对炉渣和陶瓷滤料吸附氨氮及炉渣吸附TP影响不大。(3)在本实验条件下，三种基质对氨氮的吸附量都是随着吸附剂量的增加而降低，要达到栩闼的吸时效果，沸石用蹩最少；三者对豫的吸附有栩嗣静趋势。(4)pH值对沸石吸附氨氮影响显著，酸性有利于沸石吸附氨氮，pH值6~7范围内去除效果最好，炉渣和陶瓷滤料在pH值1051112时到达最大吸附量。对TP的吸附，碱性条件下的吸附效果优于酸性条件，pH>8时的吸驸壁显著增大，烬值12黠有最大吸附量，蕾l馕8～12赡碱蠛条件更有利于磷的吸附。．(5)在30℃-_40。C的温度范阐内，温度对这三种基质吸附氮磷的影响很大，可见用这三种基质作为人工湿地基震时不嶷在较高温度环境下进行。5l2O8642O 河北农业大学硕士学位(毕业)论文3．4组合基质脱氮除磷效果研究3．4．1组合基质对氨氮的吸附效果由试验结果绘制组合基质的氨氮吸辩盈图(圈24)。结果表明，单一基渍对氨氮的吸附量沸石>炉渣>陶瓷滤料；沸石与炉渣的三种组合方式中，氨氮吸附量以沸石与炉渣2：l型最高，显著高于其它两种组合，1：l型次之，l：2最差，三者的吸附效果均没有单一沸石的吸附效果好；沸石与陶瓷滤料的三种缀合方式中有丽样的结论，三者的氨氮吸附量达显著差异；炉渣和陶瓷滤料三种组合的氨氮吸附效果均没有炉渣的吸附效果好；在组合基质中沸石与炉渣2：l型去除效果犀好，沸石与陶瓷滤料2：l型次之。镒芑S斓盏蝥6789101112基囊类型图24单一基矮及继食基蒺的氨氮辍附量一Fig。24Theammonianitrogenadsorptioncapacityofsinglesubstrateandcombinedsubstrates1掳石2．炉瀵3+陶瓷滤料4。沸石：炉渣215—沸石：炉渣116-沸石：炉渣127-沸石：陶瓷滤料21S．滂嚣：褒瓷滤攀}119-沸焉：愆瓷滤糕1210一炉渣：晦瓷游摹萼2111一炉渣：陶瓷滤料1112一妒渣：睫瓷滤辩123．4．2组合基质对"的吸附效果嘲图25可知，单一基质对种的吸附量陶瓷滤料>炉渣>沸石：沸石与炉渣的三种组合方式中，疆吸附量以沸石与炉渣l：l型最高，2：l型次之，l：2型最差，吸附量差异不显著，三蒜对TP的吸附效果均好于单一炉渣对TP的吸附效果，吸附登分别提高了23．75％、34．86％、12．64％，说明组合基质提高了吸附能力；沸石与陶瓷滤料的三种缀合方式中陶瓷滤料多的组合吸附效果好，随着陶瓷滤料的增多吸附量逐渐增加，l：2型的沸磊和陶瓷滤料对硬韵吸附量显著离子其它两辫组合；炉渣和陶瓷滤料三种组合的吸附效果仍是陶瓷滤料多的组合吸附效果好，炉渣与陶瓷滤料l：2型吸附效果最好，2：l型次之，1：l型最差，妒渣与陶瓷滤料组合阏样提高了单独使用炉渣52∞勰瓣踮∞o 人工湿遗基厦脱氮除磷效果研究傲基矮的吸附效果。l234567基质类型1125单一基震及组含基质的"吸聪量Fig．25Thetotalphosphorusadsorptioncapacityofsinglesubstrateandcombinedsubstratesl-涝嚣2-炉渣3-晦瓷游鹳4一沸葛：炉潇215·湃石：炉渣116一沸匿：炉渣127I渗磊：鬻瓷滤粳218-沸石：陶瓷滤料119-沸石：陶瓷滤料1210一炉渣：陶瓷滤料211I-炉渣：陶瓷滤料1112．炉满：陶瓷滤料12通过比较发现，2：l型的沸石和炉渣去除氨氮的效果最好，明显优予其它的基质组合，但是其对TP的去除效果最差；I：2型的炉渣和陶瓷滤料对TP的吸附效果是最好的，但其氨氮吸附效果最低；1：2型的沸石和陶瓷滤料这一组合综合了沸石去除氨氮效果好和陶瓷滤料去除TP效果好的优点，对氨氮$IITP的吸附效果爨不是最高，僵都较好，因此确定l：2型的沸石和陶瓷滤料为最佳的一组基质组合。3。4。3，j、。结l：2型的沸石和陶瓷滤料组合综合了沸石去除氨氮效果好和陶瓷滤料去除TP效果好的优点，因此确定l：2型的沸石和陶瓷滤辩为最娃的基质组合。9876S4321O(暑芒罅日一螂莲督 河北农业大学硕士学位(毕业)论文4讨论i鼗常，吸附是盘快速吸附和缓慢吸附露个过程构成。沸石颗粒表面的物嚣吸附、表萄阳离子与NH4十的交换属快速吸附过程，而NH4+向沸石空隙内部运动及与内部阳离子发生交换作用、内部阳离子向液相扩散则属于缓慢吸附过程。NH4+在沸石空隙中的迁移扩散过程为沸石吸附氨氮的速率控制步骤【"6J。本研究中沸石对氨氮的吸酣量有“吸附速率快、缓慢平衡”的特点，这与王浩l弱3】等关于沸石对氨氮的吸附有快速和缓慢两个过程的研究结果相一致。YuqiuWang等采用天然斜发沸石吸附去除垃圾渗滤液中氨氮的研究表明其最大吸附量为1740mg／kg["”，本试验所用沸石对氨氮的最大吸附量为3964。12mg／kg，表明试验所用沸石具有缀好的氨氮吸黔戆力。在吸附过程中会出现负吸附现象，金相灿等的研究中，陶粒、土壤和蛭石3种基质均有负吸附现象t1611；刘波等F司对基质磷素吸附特性的研究中也发现，土壤对磷吸附量在1．5h时比0．5h时还低；本实验孛终泥在30min对的氨氮吸附量明显降低，可缝是由于红泥皇身结合的不稳定氨氮释放到溶液中。氨氮质鬣浓度大于200mg／L时，炉渣和水洗砂的等温吸附均出现负吸附现象，可能由予初始浓度太高不利于二者对氨氮的吸附；也可能是由于振荡破坏了基质自身的结构，使最初吸附于基矮表巍的氮期磷重新释放予溶液中，这种现象有待进一步研究。纯红泥浸出液的pH值在11．5—12。0之间，其强碱性!必定会导致投加红泥后土壤pH值升高，过高的pH值(>l1)不仅会影响植物的生长，也会抑制微生物活性，从而间接地影响磷的去除效果。因此，需要确定缎泥的最佳投放毙侧，这有待进一步磷究。另外，由予红泥颗粒较缨，近似土壤，孔隙率及渗透系数等参数不利于单独用作基碰，在利用原状红泥的同时，利用造粒技术探索研制颗粒状红泥基质是红泥利用的一条新途径。人工湿地基质吸隧饱和蜃便不释发挥作用，在一定程度上会限制入WI湿地的应翊；另外，在实际应用中，吸附饱和的基质多被丢弃，对其处理不当会造成二次污染。刘玉亮等[178]选择质量比为3：7的NaCI+NaOH混合液作为斜发沸石的再生剂可进行3次再生重复使用，有效寿命可达140h以上。袁俊生【"9】采用两种洗脱剂(氯化钠溶液秘氧化钙乳液)进行洗脱结果谖明，钙型沸石也有很好的除氨能力，氨回收率可达到95．6％。张曦等080]通过250mg／L的HCI溶液和NaCl对氨氮解吸的效果比较，发现HCl溶液好予NaCl溶液，解吸量最高可达到60％。因此，人工湿地基质吸附饱和盛的再生处理问题成为基质研究的重点。因单一基质对污染物的吸附效果有限，所以开发新型高效的复合基质势在必行。但研究表明：可能怒混合基质结构或成分抑制吸附作用，或是氨氮和磷酸盐竞争基质t的吸附点位所致，混合基质吸附量不如基质单独作用时大，基F沸石>蛭石>陶粒>粉煤灰¨引j。李怀正等Il冽对，L种经济型人工湿地基质除污效能进行分析，结果鼎示对氨氮的去除效果：砂子>煤渣>瓜子片>高炉渣>砾石>钢渣，餐是钢渣和媒渣的谶水碱性最高。本试验中，l：2的沸石和陶瓷滤料这一基质组合综合了沸石去除氨氮效果好和陶瓷滤料去除TP效果好的优点，这与其它研究结果略有不同。本研究以基质的静态吸附试验为主，目的是考察各种基质对氮磷吸附能力的大小及其影响因素，确定各种基质的吸附类型。静态吸附试验只能提供初步的可行性数据，不麓模拟动态系统。原水中含有多种溶解质，在吸附过程中它们之间相互干扰，同时基质动态吸附过程中除了吸附作用，还存在其它作用。因此，进行人工湿地基质动态吸附试验是。卜．一步工作的重点。 人工湿地基质脱氮除磷效果研究5结论l，沸石、红泥、水洗砂和炉渣4种基质对氨氮的吸附量顺序依次为沸石>红泥>炉渣>水洗砂。沸石去除氨氮的途径以离子交换为主，物理吸附作用很小；炉渣的离子交换作用和物理吸附俸耀效梁相当。从氨氮的解吸率来看，沸石的解吸率最小，红泥次之，炉渣和永洗砂的解吸率较大。在实验条件下，Langmuir和Freundlieh等温吸附方程均能很好地描述沸石和红泥两种基质的氨氮吸附过程，红泥用LangmuirjY程比Freundlieh方程的拟合程度更好，沸石相反。综合评价，沸石更适合诈为入工湿遗污东去除氨氮酶基震材料。2．在溶液磷(P)浓度为5～150mg／L条件下，Langmuir和Freundlieh等温吸附方程均能很好地描述陶瓷滤料和红泥两种基质的磷素吸附过程，陶瓷滤料用Langmuir方程L匕Freundlieh方程的拟合程度更好，红泥穗爱。4种基质对磷素酶吸附量颁||睾依次为红混>陶瓷滤料>炉渣>水洗砂。从磷素的解吸率来看，4种基质释磷大小顺序依次为炉渣>水洗砂>陶瓷滤料>红泥，水洗砂和炉渣吸附磷素后的解吸率较高，其它两种基质磷素解吸的比例很低。综合评价，陶瓷滤料更适合作为人工湿地污水除磷盼基矮。3．对于沸石、陶瓷滤料、炉渣3种基质，不同吸附时间下，沸石对氨氮的吸附效果最好，陶瓷滤料对TP的吸附效果最好；进水浓度对沸石吸附氨氮的影响较大，其氨氮吸附量随进水浓度的增大两增大，进承浓度对炉渣和陶瓷滤料吸附氨氮及炉渣吸附静影嘛不大；三种基质对氨氮相硬r的吸附蹩均是随吸附剂量的增加而降低，要达到较好的去污效果，应根据试验结果考虑基质投入量；pH值对沸石吸附氨氮影响显著，pH值6—7范围内吸附效果最好，pH值8～12的碱性条件有利于基质对’豫鳃吸附；30"C--40"C豹瀑度范基内，不利于基痰脱氮除磷，可见人工湿遗在较高温度环境下运行时，基质对系统脱氮除磷的作用较小。4．在组合基质的静态吸附实验中，确定l：2的沸石和陶瓷滤料基质为最佳的一组基质缀合。55 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河北农业大学硕士学位(毕业)论文在读期间发表的学术论文l、陈丽旃，赵霹辩，张成军，李鹏，李薪荣，董著征+不同人工湿地基康对磷的吸附性麓研究【强农韭环境科学学报，2012，31(3)：587-592．2、陈丽飘张成军，李鹏，李薪装，董若征，赵同科．入工湿地不潞基质对氨氮翡吸附特性研究p】。生态环境学报，2012，210)：518—523。3、陈丽丽，赵麓科，张戒军，李鹏，李巍荣，董若征。不露因素对入工湿地基震脱氮除磷效渠的影噙翻．环境工程学报，待刊． 人工温遣基旋脱氮除磷效果研究姓名：性别：出生墨期：籍贯：政治面貌：最后学使：毕业院校：经历：陈丽丽女1983年01月20基河=：l艺省邢台市临城县中共党员硕士作者简历河北农业大学资源与环境科学学院2004—2007年，河北农业大学资源与环境科学学院资源环境与城乡规划管理专业(大学专科)：2007—2009年，2009—2012年，河北农业大学资源与环境科学学院农业资源与环境专业(大学本科)；河j艺农业大学资源与环境科学学院植物营养专业(硕士研究生)。硕士期间参与科研项目：农业部资源环境保护财政项目“华=l￡地区大中城市郊区农业生产区域地下水硝酸盐检测与评价”；IPNI中国项目“北京市菜田土壤养分优化管理研究与示范” 河北农业大学硕士学位(毕业)论文致谢三年的研究生生活转瞬即逝，圈怒这三年的学业生活，我心中洋溢藩太多酶感动，因为在我的学习和生活中有许多的老师、同学、朋友以及家人给予的关怀与帮助，在论文即将完成之际，向所有指导和帮助过我的老师、同学和朋友表示深深地谢意。蓄先衷心感谢我的导师赵圈科磷究员，本文是在嚣师的悉心指导下完成酶，在赵老师麴指引下，本人的专业理论知识、科研工作能：力、专业思维能力以及写作水平等都有了较大提高。我不仅学会了如何才能做好学问，更为重要的是深刻地领会到了做人的道理，赵老师严谨的治学态度、谦和的人格魅力以及独特懿见解令我终生难忘。在此谨彝赵老师表示最崇高的敬意秘最衷心酶感谢。本文属于北京市农林科学院申请的北京市自然科学基金项目，全部研究工作在=|b京市农林科学院植物营养与资源研究所进行，因此感谢北京市农林秘学院张藏军副研究贯、李鹏副研究曼、李新荣副研究员、安志装副研究员、杜连风副研究员、李顺江副研究员等在试验过程中给予的无私的帮助和指导，使得实验能够正确、准时、顺利的完成；同时还瑟感谢北京市农林科学院的刘宝存魇长、邹国元副所长以及各位老烀在工作和学习方西提供的诸多支持和帮助。感谢河北农业大学资源与环境科学学院的刘建玲教授、薛世川教授、廖文华副教授、彭正萍教授、马文奇教授、方藤研究员、周大迈研究员、孙志梅教授等在论文立题中提出的宝贵意见和在学习上给予魄莫大帮助。感谢北裘市农林科学院的邹国元剩所长和彭正薄教授在吾忙之中不辞辛劳，对论文给予的斧正。感谢我的老公蓬若征，同学周冉、张阔、王西志、李向文、敦惠宁等平时在学习、实验以及生活中给予戆支持、关心和帮助；同时还要感谢实验室赵丽平老师，师冤马茂亭，师妹由橇，师妹李东洁，实验员郑晓玉和郑云霞，学弟鼯龙凯、张朋月、刘帅，学妹贾学燕等在实验过程中给予的帮助。感谢河北农业大学资源与环境科学学院提供的优越的学习环境。最后还要感谢我的父母和家人在学习上和精神上给予的奠大支持与鼓励，他们是促使我不断前进的动力。在论文完成之际，再次向三年来在学习过程中给予我无私謦助和鼓励的各位老师、朋友、阿学表示最诚挚的感谢。陈露丽2012年5月 隔瓣农业部环境保护科研监测所中国农业生态环境保护协会2012主力、 农业环境科学学报第3l卷第3朝(总第199翱2012-03—20出版--___—_—_——-__--—_㈣_—_—___———____—__———_㈣一_—__—-——_—_——__————㈣-——_㈣_——●__——__㈣_●____———__———__—一目次污染生态Cd对不同晶种水稻微量元素累积特性及其相关性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯李军粱吉哲羽侯俊韩晓茸黄元舫芦俊俊赵曦(441)不同浓度镉胁迫下水稻冠层光谱特征及其预测评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯仲晓春戴其根何理陈京都孙成明高辉张洪程郑超(448)不同釉类重金属胁迫对嚣攀}I小麦产量及构成毽寨的影蟪⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯聂艘委黄绍敏张拳清郭牛串张巧萍(455)镉和苯并【a】芘胁迫对小麦幼苗生理指标的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯徐苏男张利红陈忠林(464)苏打盐碱胁迫对甜高梁许片结构及抗性指标的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯戴凌燕张立军阮燕晔樊余娟胡凯(468)水分朔铅交互胁迫对国槐幼萤生理生化特性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯张青曩透鑫筇期初汉涛髑荚蓉(476)Pb胁迫对欧美杂交杨(脚“啪delwidesxPopulusnigra)生物量分配格局及其pb富集特性的影响⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯康丽郜吴福忠何拯华徐振锋翅洋扬万勤杨玉莲(484)土壤环境0，浓密舞嵩对麦函±壤氨氯纯缨藏、氨戴纯吉蘸裙硝纯细蓠数量酌影响．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯馕文黄益宗李明顺于方嚷钟敏离子强度和磷酸盐对铁铝矿物及士壤吸附A8(V)的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯芙萍萍曾希柏聚嚣烯酸盐慰重金满污染矿区本缝檀株垒长程±壤性囊懿影嚷⋯⋯⋯⋯蒋费纬AmarilisdeVarennes湛江水稻生产环境及其稻米中cd的安全性评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯张法英周鸿凯吕建慧陈雄斌吉称蹰部±壤砷的形态分布及其与土壤僚质的关系研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯枣露芬王冬稳汤洁万苏卞建民纳米FeO／Fe，04复合体系对溶液中PCB77的降解研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯王寅陈倩倩富雌酸对石灰往辫士中磷吸附一群吸及其对锌次缀吸附确￥吸的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯田畚蓑介晓磊越世亮有机无机肥料配合施用对设施番茄产量、品质及士壤硝态氮淋失的影响跨立华郝晓伟(491)李笺芳白玲玉(498)宋袜黄胜君(504)伍金洪饭志谦(510)褰冬艳盖盂(516)司友斌司雄元(523)剜芳纯党领(530)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯都小瀚高律蔓玉军黄绍文唐继伟金继运(538)生物有机肥对大豆红冠腐瘸及土壤酶活性的影响⋯⋯⋯⋯张静扬江舟胡伟任爽杨举李华兴朱懿(548)基于缓释肥的侧条施肥技术对永稻产量和氮素流失的影响，⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯张爱乎裁汝亮糖世跨张晴雯李友宏耱秘c(555)一株新的多黼灵高效降解菌的筛选与降解特性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯置呈玉李明菇曲迪拳成龙崔俊涛胡耀辉兰玉军(563)水体环境富营养诧浅承湖泊藏藻的种群结构和多样经研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯稍庆郭亮邢、鹏余多慰(570)以生活污水巾油脂为复合碳源的4挚炷菌株箨选与降解效搴研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯李文君郭贾侯思琰簧强富譬荣(580)不同人工湿地基质对磷的吸附性能研究⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·-陈丽铺赵同科张成军李鹏李新荣董若a(587)动态条锌下竞聚糖稳定续米铁去除永臻中￡《V1)静研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯歇兵金朝珲邓春生张燕荣玉婉珊(593) 农业环境科学学报2012，31(3)：587～592JournalofAgro—EnvironmentScience不同人工湿地基质对磷的吸附性能研究陈丽丽t一，赵同科p，张成军2，李鹏2，李新荣2，董若征1(1．河北农业大学资源与环境科学学院，河I￡保定071000；2．={￡京枣农林科学院植物营养与资源研究所，=Il：京100097)摘要：通过基质磷索吸附动力学、等温吸附以及基质饱和吸附后磷素解吸实验，研究陶瓷滤料、红泥、永洗砂、炉渣4种入工温遣基质净化磷索的效果，评价其基质磷索饱和吸附赡磷素解吸可煞造成的二次污染风险。结果表明，在溶液磷(P)浓度为5-150mg‘L-t条件下，Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能很好地描述陶瓷滤料和纽泥两种基质的磷素吸附过稷，陶瓷滤料用Langmuir方程比Freuedlich方程的拟合程度要好，红泥则樱反。4转基质对磷索的吸附摄顺序依次为红泥>嬲瓷滤料>炉渣>水洗砂。从磷索的解吸率来看，4种基质释磷顺序依次为炉渣>水洗砂>陶瓷滤料>红泥，水洗砂和炉潦吸附磷素后的解吸率较高，其他两种基质磷素粲吸鳇毙铡裎低。综合评价，陶瓷滤料鼹适会佟海人王温她瓣水豫磷的基质。关键谰：人工湿地；基质；磷素；吸附；解吸孛翟分类号：X703．1文献标志鹅：矗文章缡号：1672—2043(2012)03-0587--06PhosphorusAdsorptionPropertiesofDifferentSubstratesinConstructedWetlandCHENLi-lil0ZHAOTong-keZ．'ZHANGChe秘一珏n2，IJPen92,LIXin-ron92,DONGRuo-zhen91(1．CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences，AgriculturalUniversityofHebei，Baoding071000，China；2．InstituteofPlantNutritionResources，BeijiagAcademyofAgriculturalandForestrySciences，Beijing100097，China)Abstract：Constructedwetlandsarewidelyusedtopurifywastewaterinsomedevelopingcountries．Asfiltersubstratesinsuchwetland，thesesubstratesplayvitalroleonremovalofpollutantsfromwastewater．SelectingsuitablesubstratesisoneoftheeffectivewaystoimprovetheperformanceofconstructedwetlandOntreatingwastewater．Thepurificationeffectofthefourdifferentsubstrates(ceramicfilter，redmud，wa—terwashingsandandslag)forphosphorusinaconstructedwetlandwasstudiedbysubstratephosphorusadsorptiondynamics，isothermalad-sorptionandphosphorusdesorptionafterbeingsaturatedadsorption．ThepossiblesecondarypoHufionriskcausedbyphosphorusdesorptionafterbeingsaturatedadsorptionbysubs缸ateswasalsoevaluated．Theresultsshowedthatbothl_angmuirandFreundlichisothermaladsorp-tionequationcouldwelldescribethephosphateadsorptionprocessofceramicfilterandredmudsubstratesundertheconditionsofphespho-ms(P)concentrationfor5～150mg·L一．F0rtheceramicfilter，theregressionlevelusedwithLangmuirequationwasbetterthanthatofFre-undliehequation，itWasoppositefortheredmud．Thephosphorusadsorptioncapacityorderofthefoursubstrateswasfo珏owedthatredmud>ceramicfilter>slag>waterwashingsand．Seenfromthephosphorusdesorptionrate，theorderWasfollowedthatslag>waterwashingsand>ce-ramiefilter>redmud．Thedesorptionrateofwaterwashingsandandslagafteradsorbingphosphoruswashigher,butthephosphorusdesorp-tionproportionoftheothertwosubstrateswasverylow．Comprehensiveevaluation，theceramicfilterwagmoresuitableforphosphorusre-movatinconstructedwetland．Keywords：constructedwetland；substrate；phosphorus；adsorption；desorption人工漫缝是一种利雳基质、微生物、植物阕的协霹作用来处理废水的方法，因具有处理救果好、运转维护收稿日期：20ll—lo-18基金璎狙：农鼗部资源黪境保轳舞孝竣璎毽“挚j象缝嚣大巾城索郊送农业生产区域地下水硝酸盐检测与评价”；IPNI中国项嗣“北京枣菜嚣主壤养分挽亿管理辫究与承莲”作者简介：陈耐黼(1983～)，女，河北邢台人，在读硕士，主要从搴水环境方面的研究。E-mail：ehentili850120@126，Corn4通讯佟者：赵淹韩E-mail：tkzhao@126．coin管瑾方便、工程基建积运转费用低等优点g喇被广泛应用于污水处理系统，20世纪70年代开始引入我图并应用予污水处理。基质是人工涅地的重要组成部分，基质吸附对湿地中磷的去除发挥蓑重要的作用13-51。目前，人工湿地常用的基质容易饱和，限制了人工漫缝技术的推广应角鹣。开发吸附麓力较强酶蒸震或者利用无二次污染的吸附能力较强的工业副产物作为人工温地基质，是提高湿地除磷能力的首选措施诱。谶 588陈丽丽等：不同人工湿地基质对磷的吸附性能研究2012年3月内外许多学者利用Langmuir和Freundlich等温吸附方程研究了多种天然矿物、工业副产物吸附净化水体中磷素的效果和机理，认为因地制宜选择合适的材料作基质，是提高人工湿地净化能力的关键措施p141。近年来，对通透性好、比表面积大、吸附能力较强的多孑L材料(如土壤、砂粒、砾石、火山渣、炉灰渣等)作为人工湿地基质除磷研究已有报道[15117】，为人工湿地基质材料的选择提供了较大的选择范围。红泥是氧化铝厂的副产物，一般生产1t氧化铝可产生1．0～1．4t红泥，因其富含钦、铝、硅、钙、钛等金属氧化物而具备较好的吸附特性，可减少营养元素流失fl¨91。国内关于红泥作为人工湿地基质吸附除磷的研究报道较少，爱尔兰的ZhaoYaqian等㈣已做了相关研究。陶瓷滤料是用多种陶瓷粉末组合并经特殊活化处理后造粒而成，其是一种高效能低成本的水处理滤料。炉渣是冶炼过程中产生的弃渣，因其组成以硅、铝、钙、镁的氧化物为主而有较好的吸附作用。水洗砂成本低廉且具有一定的吸附作用。本文以陶瓷滤料、红泥、水洗砂、炉渣4种人工湿地基质作为研究对象，研究其对磷素的吸附量、吸附动力学、磷素解吸量等特性，为选择合适的人工湿地基质提供理论依据，为工业副产物在环保领域的有效利用提供借鉴。1材料与方法1．1实验材料基质材料陶瓷滤料、水洗砂、炉渣购自北京开碧源贸易有限责任公司，红泥取自氧化铝厂。上述基质均经去离子水浸泡冲洗后在80℃烘箱中烘干，研磨过35目筛备用d供试磷源采用分析纯KH2PO如1．2实验方法1．2．1湿地基质磷素吸附动力学实验准确称取3份(平行实验)上述基质各1g于100mL塑料离心管中，加入由0．02mol·LdKCl溶液配制的磷素浓度为10nlg·L-1(以P计，下同)的KH：,PO。溶液50mL，置于温度为(25±L)℃、转速140-150r·mind的恒温振荡器中连续振荡。振荡时间设定为10、30,60,90、120、150、180,240、300min。振荡平衡后用0．45Izm滤膜过滤悬浮液，测定滤液中磷素浓度，根据磷素浓度变化，计算基质磷素吸附量，绘制基质磷素吸附动力学特征曲线。吸附量的计算如下(下同)：。二(crc,)xWq广mxO．001-～‘式中：q。为t时刻基质对磷素的吸附量(mg'k：94)；Co为磷素初始浓度(mg·L。1)；c‘为t时刻上清液磷素浓度(rag·L。)；V为溶液体积(mE)；m为基质质量(g)；0．001为将g换算成kg的系数。1．2．2湿地基质磷素等温吸附实验准确称取3份(平行实验)在105℃条件下干燥2h的上述基质各1g于100mL塑料离心管中，分别加入由0．02mol·L。1KCl溶液配制的磷素浓度分别为0、5、10、15、30、50、80、100、120、150mg·L-1的KH2P04溶液50mL，置于温度为(25+1)oC、转速为140—150r·min。1的恒温振荡器中连续振荡。24h吸附实验后用0．45Ixm滤膜过滤悬浮液，测定滤液中磷素浓度。计算相同质量基质在不同磷素浓度下吸附磷素的量(mg·kg‘1)，然后绘制基质磷素吸附等温曲线。1．2．3湿地基质磷素饱和吸附后等温解吸实验取经等温吸附实验后的3份(平行实验)上述基质各1g于100mL塑料离心管中，用10mL无水乙醇悬浮洗涤，离心后弃去上清液。加入0．02mol·L_1的CaCl2溶液50mL，置于温度为(25+1)oC、转速为140—150r·min。1的恒温振荡器中连续振荡。24h后用0．45Ixm滤膜过滤，测定滤液中磷素浓度，按下式计算磷素解吸量，取其平均值，绘制磷素解吸特征图。VQ=丽Cx50，||}(％)=轰缶‘式中：Q为解吸量(rag·kgq)；C为滤液磷素浓度(rag·L-1)；m为基质质量(g)；0．OOl为将g换算成蛞的系数，k为解吸率(％)；q。为t时刻基质对磷素的吸附量(mg·kg-1)。1．2．4测定方法磷素浓度的测定采用钼锑抗分光光度法田】。对超过测量范围的磷溶液先进行稀释，测定稀释后磷素浓度，通过倍数因子得到水样磷素浓度。吸附量为吸附平衡时单位质量基质吸附溶液中磷素的质量。’1．2．5数据处理与分析平均值和标准误采用基于Windows的Excel软件处理分析；方差分析采用SPSS17．0软件计算；多重比较采用Duncan新复极差试验法(DMRT法，P=0．05o2结果与讨论2．1基质磷素吸附动力学4种实验基质对磷素的吸附量随吸附时间的变化规律如图l所示。从吸附的整个过程来看，4种基质对磷素的吸附量大小依次为红泥>陶瓷滤料>炉渣> 第3l卷第3期农业环境科学报水洗砂，且羯瓷滤料稿绕泥对磷素的吸附睦线榛叛，说明瓶者对磷素的吸附特征基本一致。在整个振荡培养过程中，红泥对磷素的吸附量显著高于炉渣和水洗砂。除lO、30、60、300rain红泥对磷素的吸黠量与陶瓷滤料有显著差异外，其余均无显著差异。水洗砂和炉渣在30、150、300min时的磷素吸酣量达弼显著水平。水洗砂对磷素的吸附速率较快，在实验过程中第4次取样(90min)时，水洗砂磷素的吸附登已达到最大量24。9mg·kg～。在60rain之前，除红泥对磷素的吸附量在第30min较第10min略有降低外，其他3种基覆对磷素的吸附量随时阗的延长嚣增加，60min后各基质对磷素的吸附量随时间的延长呈现出先降低后增加的趋势。基质对磷的丢除是一个长期过程，前期磷的去除归因于快速吸附、表面沉降以及初步的矿质元索溶解及随后的沉淀反应阎。振荡培养240min时陶瓷滤料、红泥、炉渣对磷素的吸附量均达到最大值，分别为95．0、91．8、35-3mg·kg～。相比而言，在10n塔·01的磷素溶液中，陶瓷滤料和红泥对磷素的吸附容量襁吸附速率较大，这对基质除磷是有利的。值得提出的是，在150rain时，水洗砂对磷素的吸附量明显下降，霹施是振荡作掰破坏了其翻身结构，使最初吸附于其表面的磷素重新释放于溶液中，这种现象有待迸一步研究。综合分析，目前人工湿地孛广泛采用的水洗砂除磷效果较差，如果采用高效除磷基质，则可提高湿地除磷效果，并延长使用寿命。因此，可考虑红泥瓤水淡砂混合使用。二庐沁／吣渤氐摹举多≮．?瑚驴一3：固1供试基质磷素的吸附动力学IlIlj线(25℃)Figure1Phosphorussorptionkinetictulleofsubstratesusedinexperiments(25℃)2．2供试基质磷素吸驸筹温线根据等温吸附实验结果，绘制了4种基质的等温吸附麓线(圈2)0．”、j7研究发现，陶瓷滤料和红泥两种基质对磷素的吸掰争量总体上表现为随着磷素浓度增糯雨增加的规律；‘玉卑鋈删莲謦彩篡，，鲰矿介靴弋：：。圈2供漩基震磷素等瀑吸赡曲线(25℃)Figure2Isothermaladsorptioncurvesofphosphorusinsubstratesinexperiments(25℃)水洗砂秘炉渣则具有租戳盼吸附趋势，随着磷素浓度的增加，磷素吸附量先略有升高而后呈下降趋势。陶瓷滤料和红泥在不同磷素浓度溶液中磷素吸附量的差异达显著水平，说明二者对磷素的吸附能力较强。水洗砂除150mg·L。与0—120mg·L。问磷素吸附蛩有箍著差异外，其余均无显著差筹。相同浓度处理30mg·L。和80～100mg-L_间4种基质对磷素吸附量的差异均达到显著水平，其余浓度处理蹿瓷滤料积红泥的磷素吸附量均显著高于水洗砂和炉渣，且陶瓷滤料和红泥之间、水洗砂和炉渣之翔无显著差异。4种基质对磷素的吸附量大小族序为陶瓷滤料>红泥>炉渣>水洗砂。在磷素浓度小于15mg·p以及等于150mg·L-1情况下，红混对磷素的吸附量大于陶瓷滤料，其他磷索含量范围时，则表现为陶瓷滤料对磷素的吸附量大于红泥，说明处理低磷含量污水，缀泥的除磷效果要好予晦瓷滤料，在处理高磷含量污水时，陶瓷滤料的除磷效果则要好于红泥。在磷素浓度为120nag·L_1时，陶瓷滤料对磷素的吸附量达到最大值7澌。5嘴·kg～，红泥在150mg·L-I时吸附量达刭最大值712．9mg·kg-1。水洗砂基本上处予负吸附状态，爵篱是永洗砂表面结合有不稳定酶磷，在吸附阶段首先释放本身的磷素，然后褥吸附溶液巾的磷素鞠。因此，在构建人工湿地除磷时，依据污水中磷素的浓度大小，应优先考虑磷素吸尉能力强的陶瓷滤料或红泥，或者在普通基质中添加上述基质，配制成复合型基曩，以增强处理效果。2．3基质磷素解吸特征。基质饱和吸附后磷素的解吸特征是人工湿地基质选择的重要依据之一，殴为很多基质虽然有较强的磷素吸附能力，但解吸率相对比较大，容易造成二次污染。勰吸率可以表征基凑释放磷素的风险，解吸率∞潞∞繇∞簿O笛∞国≮警蛐透赣麓搽 590陈丽丽等：不同人工湿地基质对磷的吸附性能研究2012年3月越大其释放磷素的风险也就越大。对上述4种饱和基质的磷素解吸特征进行了研究，其吸附量及解吸量如图3所示。由图3可知，炉渣对磷素的解吸量最大，各基质解吸量大小依次为炉渣>水洗砂>陶瓷滤料>红泥。在选择炉渣作为人工湿地基质时应当注意其磷素解吸的风险。陶瓷滤料对磷素的吸附量较大，处理磷素含’乙平墨嘲签齄赵蛔整督量不是很高的污水一般不会造成磷素的二次污染。红泥对磷素的解吸风险最低，但由于其通透性较差，容易造成人工湿地堵塞，所以选择其作为人工湿地基质时可以考虑和一些吸附能力强且通透性较好的基质混合使用，实现工业副产物的资源化利用。2．4各基质的等温吸附方程．对于恒温条件下固体表面发生的吸附现象，可采-。一．I．糖。i。I0．13．27．on．325．643．269．589．7106．2135．7．^^^壬．．hT’k生“c】k，T--I圈3供试基质磷素的吸附量及解吸量Figure3．Phosphomsadsorptionanddesorptioncapacityofsubstratesusedinexperiments∞∞∞∞加∞∞∞o∞8．7654321l∞∞∞∞∞∞加∞o∞876S432lk÷∞m／稠签琏越哪莲签猢瑚啪om，瑚|善一娜姗渤猢啪姗∞os}；k÷∞Ⅲ／卿螫琏隧棚鏊签k÷暑ⅡI、哪瞽琏越哪袈餐 第31卷第3期农业环境科学报591用Langmuir和Freundlich方程来表征其表面吸附量和介质中溶质平衡浓度之间的关系。Langmuir模型方程为告=’乏+瓦靠(告为纵坐标，c为横坐标)Freundlich模型方程为lnm=．1n__cc+l以(1nm为纵坐标，lnc为横坐标)式中：C为吸附后磷素的平衡浓度，mg·L。1；m为吸附量，mg·堍～；k为最大吸附量，mg·kg。；KL，n，k为模型常数。对4种基质的实验数据分别进行Langmuir和Freundlich方程拟合可知，本实验中只有陶瓷滤料和红泥所得的结果符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程，其等温吸附方程的回归参数见表1。由相关系数可以看出，陶瓷滤料更适合用Langmuir方程拟合，红泥较适合甩Freundlich方程拟合。从Langmuir方程的最大吸附量X。值可以看出，陶瓷滤料和红泥的理论饱和吸附量分别为833．33、909．09mg·kg～。表1供试基质磷素吸附等温曲线方程及相关参数Table1．TheFreundlichandLangmuiradsorptionisothermsofphosphomsinsubstratesinexperiments基质Langmuir模型Freundlieh模型Xdmg·kg-1KdL·rag-1R2(，l-9)nkR2(凡=9)陶瓷滤料833．330．04230．98771．6643．850．9748红泥·909．090．01950．8611．8347．22O．97633结论(1)4种基质对磷素的吸附量由大到小依次为红泥>陶瓷滤料>炉渣>水洗砂，且陶瓷滤料和红泥的吸附动力学曲线比较相似；红泥对磷素的吸附量显著高于炉渣和水洗砂；除10,30、60、300min红泥的吸附量与陶瓷滤料有显著差异外，其余均无显著差异；振荡培养240min时陶瓷滤料、红泥、炉渣对磷素的吸附量达最大值。(2)等温吸附过程中，陶瓷滤料和红泥对磷素的吸附量表现出随着磷素浓度的增加而增加的趋势；陶瓷滤料和红泥在不同磷素浓度溶液中磷素吸附量的差异达显著水平；相同浓度处理30mg·L。1和80～100IIlg·L_1间4种基质对磷素的吸附量达显著水平，其余浓度处理陶瓷滤料和红泥的吸附量显著高于水洗砂和炉渣，陶瓷滤料和红泥之间、水洗砂和炉渣之间无显著差异。对于低磷含量(<15mg·p)污水，红泥的除磷效果好于陶瓷滤料，对于高磷含量(>15mg·L-I)污水，陶瓷滤料的除磷效果则好于红泥。水洗砂和炉渣具有相似的吸附特征，随着磷素浓度的增加，吸附量先略有升高而后呈下降趋势。(3)从饱和基质对磷素的解吸量来看，4种基质释磷量大小依次为炉渣>水洗砂>陶瓷滤料>红泥。(4)陶瓷滤料和红泥符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程，陶瓷滤料更适合用Langmuir方程拟合，而红泥较适合用Freundlich方程拟合。(5)综合考虑，陶瓷滤料和红泥的吸附除磷效果最好，更适合用作人工湿地的基质。但是红泥作为人工湿地基质时易造成湿地堵塞，可将其与吸附能力强且通透性好的基质混合使用，增强去污效果，实现工业副产物的资源化利用。·‘参考文献：【l】赵玉华，邢国印，赵杰．人工湿地填料对氮磷的静态吸附筛选实验【J】．辽宁化工，2009，38(11)：773—776．ZHAOYu—hua，XINGGuo-yin，ZHAOJie．Staticadsorptionexperi-mentsofthefilledmaterialsinconstructedwetlandfornitrogenandphosphorus[J]．LiaoningChemicalIndustry,2009，38(11)：773-776．【2】2朱彤，许振成，胡康萍，等．人工湿地污水处理系统应用研究叨．环境科学研究，1991，4(5)：17—22．ZHUTong，XUZhen—cheng，HUKang-ping,eta1．Appliedresearchofconstructedwetlandwastewatertreatmentsystem叨．ResearchofEnvi-ronmentalScience，1991，4(5)：17—22．【3】刘波，陈玉成，王莉玮，等．4种人工湿地填料对磷的吸附特性分析叨．环境工程学报，2010，4(1)：48--49．LIUBo，CHENYu—cheng，WANG“一wei，eta1．Phosphorusadsorptioncharacteristicsoffoursubstratesin-constructedwetland[J]．ChineseJournalofEnvironmentalEngineering,2010，4(1)：48棚．【4】袁东海，景丽洁，张孟群，等．几种人工湿地基质净化磷素的机理【J】．中国环境科学，2004，24(5)：614—617．YUANDong-hai，JINGLi-jie，ZHANGMeng-qun，eta1．MechanismofphosphoIllspurificationinsomekindsofsubstratesconstructedwedandsystems[J]．ChinaEnvironmental&ience，2004，24(5)：614-617．15】徐祖信，谢海林，叶建锋，等j模拟煤灰渣垂直潜流人工湿地的除磷性能分析[J】．环境污染与防治，2007，29(4)：241—243．XUZu—xin，XIEHai—lin，YEJian-feng,ef／羽．Feasibilityofphosphorusremovalbycoalashinaverticalflowconstructedwetlandsystem[J1．EnvironmentalPollution&Control，2007，29(4)：241—243．【6】李晓东，师晓春，晁雷，等．高炉矿渣基质人工湿地除磷特性研究阴．气象与环境学报，2009，25(1)：45_48．LIXiao-dong，SHIXiao—ehun，CHAOLei，eta1．Phosphorusremovalefficiencyofblot—furnaceslagsubstratein【eomtructedwetland叨．．。JournalofMeteorologyandEdvironment，2009，25(1)：45棚．【7】韩晓丽，海热提，丁文明．灰漠土人工湿地基质对磷的吸附性能研究明．北京化工大学学报，2008，35(6)：80_83． 592骧麟溪等：不霹人王湿地基曩对磷的吸瓣性能硪究杓12．华3秀HANXiao-li，HAlRe越轧DINGWen-ming．PerformanceofphosphorusadsorptionOnthegraydesertsoilusedas&constricted++”ettandst南一strate[J]．删ofne蓼ingUm黜rs渺矽ChemicalTeehnolo,秽,2008，35强)：80-83．【8l袭寒海，景瑟溜，嘉±榉，等。弛秘人工瀑恕基艨净怨辚漆浮熟糅貔戆努攒疆。嚣缝辩学，2005，辐fi》：51-55．YUANDong-hai，嚣黼U-jie,GAOShi-xiang,etal。AnalysisOntheremovalefficiency建phosphorusin翱醒黔substratesusedincoastractedwetlandsysterm[J]+EnvironmentScience，2005，26(1)：5l《5。[9lAadreaSBrooks,MdissaNRozenwatd,b颦DG蕊磊鲰eta1．PhO$--phorusremovalbywollastonite：Aconstructedwedaadsubstrate[J]，E-e幽瓣蠢融藏嗨2000,15：121-132．f10]赵壤壤，秦鬻，裹璞．凡种人工激熄基壤慰臻豢的缎辫掺掰溪究疆。醛凌秘攀与蓑囊≮2006,29(6)：84-86．’’ZHAOGui-yu，QrNQin,ZHOU簦Phosphorusadsorption垮somesubstmtesinconstructedWetland孽呶聪蹬lEnvironmenta／Science蓬Technology,2006，29(6)：84-8黩fii]Johans80nkC,u*￡afssonj歌Phosphateremovalusingbhstfurnaceslagsandopoka-meehanisms[J]．WaterResearch，1999}34(1)：259—265．【12]Sak鹾e'can裁蠛a1．Phosphateadsorptioncharacteristicsofsoiis,lagsandzeolitetobeused瓣拯蠢霸嫩incomuueted辩e酬s谬em4J]．嚣啪rResearch，1998，32(2)：393-399，f131Zhu文JenssenP琏Mhlum≮eta1．Phosphorussorptionanddaemiealeharaeteristiosofli#weightaggregates-potentialfiltermediaintreatmentwetlands溺。WaterScienceandTec／mo／o费,，1997，35(5》：l鹞一l锵。【141GrayGA,SchwabA敦张龋叠端搭_《】【i憋&氧矗海疆hi彝pH,hi垂。￡3|～ciumeoal—eombu《onwastematerials[J]．Wca：erAir孙稃Pdlation。1993，69：309-320．，f15l搓爨肇，朱夕骖，貉整黢，等。熊静入王瀑逡熬骥耱豹裰辩糁褥疆巍爨寝曼嚣骧糕学擎攘，2007，26(3)：894-898，CUILi-hua,ZHUXi-zhen．LUOShi-mlng,etal。Thecharacteristic醴馥妫彗lo￡榭sadsorplionondifferentsubstratesusedinconstructed泓laad[J]．J0umdofAgro-EnvironmentScience，2007，26(3)：894-898，【l餐谭洪薪，熊臻，瀑戆填辩鹃爨骥隧褥凌疑渗蕊天王漫遗藩潢效象错究翻。农照玮境辩学攀缀，2005，24(2)：353—356．TANHong-xin,ZHOUQi．Characterizationofadsorptiononphospho-黼instuffingsanditsremovalinsubstratuminwetland[J]．彝urnd矽Agro-E船vironmem&i￡nce，2005，24(2)：353-356．【l霹糍玉渡，黧嫜，赵立辫，簿．天羔瀑建壤耩稷辩氮磷骥髓辩究翻。鑫蘸建筑王程掌爨学摄，2006,23(2)：》ll，CUIYu—bo，DONGChart，ZHAOLi-hui,裁a1．TheperformancestudyonadsorptionofthefilledmaterialineonsU姒etedwettan逢J]。．妇xat够JilinArchltecturdandCivilEng妇eringInstitute，2006，23(2)：7-11，}t8】SummersR楚etal。Bauxiteresidue(Redblud)inere灌ses彝髂j豳瞄retentioninsandysoilcatchmentsinWesternAustralia[J]．FertilizerResearch,1993，34：85≤醛+【l嗣紧蔗英，凳薤宗，嫩庆窘。簿．券溅辩±壤凑索释漱髂彩臻潮．袭救环壤辩攀擘撬麴游，26(1》：286-289；UANGYu母婚HUANGYi-zong,ZHUYong-guan,et韪1．F．fleet罐redmadonphosphorus(P)reteaseinsoil[霹．螽嘲癌Agro-EnvirOn-粼瓣&／ence，2007，26(1){286-289，[201ZhaoY镰7&aoX毽Babatunde．矗氆Useof&wateredalumsludgeaSn’{ihsubstrateintreatmentreedbedreceivingagriculturalwastewater：Long-termtrial[J]．《融诧s瓣辩$Technology,2009，100(2)：644-648．鏊{l淫家臻凌稼护慧瓣．承瓣褒瘩鼗灏分耩方法网．4舨．1B窳：中瓣环囊辩学港舨襄，2002：246-248。StateEnvironmentalProtectionAdministration。Waterandwastewalermonitoringandanalysismethods[M]+verzion4，Beijing：ChinaEnd—ronmentalSciencePress，2002：246-248．[22tBrooks是S，Rozcnwald馥N，C-eohring￡魏穗al，Phosphorousremovalbywollastonite：矗constructedwedsadsubstrate[J]，Ecological聊一needng,2000,lS(2)：t21-132． 生态环境学报(原《生态环境》)第21卷第3期2012年3月18日院士论坛农业科技发展态势与面向2020年的战略选择目次⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯赵其国，黄季煜(397)研究论文菌根类型对森林树木净初级生产力的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．石兆勇，刘德鸿，王发园，丁效东(404)植被根系及其土壤理化特征在高寒小嵩草草甸退化演：替过程中的变化⋯⋯王长庭，王根绪，刘伟，王启兰，向泽宇(409)海拔及细胞质背景对水稻测交群体遗传分化的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··张云，谭学林，文建成，谭亚玲(417)人工封育区沙化草地植被生态位研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯苏鹏飞，张克斌，王瑞斌，王晓，庞吉林，刘帅华(422)大兴安岭南部温带山杨天然次生林不同生长阶段生物：量及碳储量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯史山丹，赵鹏武，周梅。杨小丹(428)抑制薇甘菊生长的日本菟丝子化感物质研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．oo⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．李秋玲，肖辉林(434)秸秆还田配施化肥及微生物菌剂对水田土壤酶活性和微生物数量的影响蕉园土壤因子与香蕉枯萎病发病的相关性研究⋯·⋯⋯⋯⋯··⋯·‘钱海燕，杨滨娟，黄国勤，严玉平，樊哲文，方豫(440)⋯⋯··邓晓，李勤奋，侯宪文，武春媛，李光义，洪葵(446)京津冀城市高温的气候特征及城市化效应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一张国华，张江涛，金晓青，关彦华，王丽荣(455)城市居住区景观绿化格局改善热环境变化的遥感监测：分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··高凯，秦俊，胡永红(464)基于LMDI的中国二氧化硫排放区域变化的因素分解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·高彩玲，高歌，冯爱云(470)珠江三角洲城市雨水的化学组成及其成因探讨⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯·陶贞，高全洲(475)臭氧胁迫对水稻的光合损伤与施氮的缓解作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯罗克菊，朱建国，刘钢，唐昊冶，李春华，曾青(481)水稻对UV-B辐射响应的敏感性差异⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯何永关，湛方栋，高召华，祖艳群，李元(489)水文变异下东江流域枯水径流风险率分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯杜建，陈晓宏，陈栋为，陈志和(496)粤北2座饮用水源地水库的富营养化与浮游植物群落动态⋯·岳强，黄成，史元康，李红娟，许晓燕，谢文辉，陈燕飞(503)厦门近海沉积物中高分子有机质的来源初探⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯陈衍婷，赵金平，尹丽倩，陈进生，袁东星，胡恭任(509)人工湿地系统对含沼液畜禽废水净化效果试验研究⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一杨旭，李文哲，孙勇，王小伟(515)人工湿地不同基质对氨氮的吸附特性研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯陈丽丽，张成军，李鹏，李新荣，董若征，赵同科(518)城市污泥中重金属镉对苏云金杆菌发酵的影响机制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯常明，周顺桂，孙启宏，摆亚军，陈晨，倪晋仁(524)PBS降解过程对植物发芽和生理特性的影响研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯张敏，董珍珍，李成涛，邢永雷，陈瑜，宋吉青(531)苯并[a】芘对马氏珠母贝鳃组织抗氧化酶活性的影响⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯杨宝，刁晓平，张先勇，曾佳，周海龙(536)镉胁迫对续断菊SonchusasperL．Hill．根系分泌物的影响⋯⋯⋯⋯一秦丽，李元，祖艳群，何永美，王吉秀，陈建军(540)单一及复合重金属污染对土壤酶活性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯孟庆峰，杨劲松，姚荣江，余世鹏，张春银，吉荣龙(545)除草剂对尿素氮在土壤中转化的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯丁洪，郑祥洲，雷俊杰，张玉树，陈静蕊，李世清(551)阿维菌素在棉花和土壤中的消解规律研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯邓立刚，李增梅，赵善仓，郭长英，苑学霞，梁京芸(555)生物表面活性剂鼠李糖脂对PCBs污染土壤的修复作用研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯⋯⋯⋯·刘有势，马满英，施周(559)树脂D001负载纳米PdlFe双金属脱溴2，2’，4，4'-四溴联苯醚(BDE-47)的研究⋯⋯⋯⋯⋯．-．⋯⋯··梁贺升，陈少瑾(564)广州及周边地区森林土壤缸、se、Hg质量分数特征及污染评价⋯⋯⋯汪学金，孙芳芳，黎建力，左伟东，温达志(569)综述森林土壤氧化(吸收)甲烷研究进展⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯··邓湘雯，杨晶晶，陈槐，黄志宏，项文化，彭长辉(577)生态足迹核算方法及其应用研究进展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯尹科，王如松，姚亮，粱菁(584)观点制度嵌术．资源协同影响生态经济的效果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯孙兆刚(590)期刊基本参数：CN44—1661／X$1992}m$A4}198}zh}P}￥30．00宰1500}33*2012—03、 生态环境学壤2012，2l(3)：518—523EcologyandEnvirortmentalScienceshttrI：tlwww．jeesci。tomE-mail：editor@jeesci．cot弧人工湿地不同基质对氨氮的吸附特性研究陈丽骶1．2张成军1，李鹏1，李薪荣1，董若征2，赵褥科p1．北京市农林科学院植物蓠游与资源研究所，北京100097；2+河jE农救大学资源与环境辩学攀院，涎jt傈定071000摘黉：过爨氮是弓l发水体富营养化的蘩要原溺之一，氮的去除是控糊水俸寓营养他的关键，其中人工滋鲍中熬质对氨氮的去豫是人工涅避照理污求豹重要途径。遽遵基骏氨氮吸黪动力学、等瀑吸附以及基震锪翻吸附履氨氮鳃戬实验，研究沸_吾、红泥、水洗砂、炉渣4种入工湿地基质净化氨氮的效果，评价其饱和吸附后氨氮解吸可崩造成的二次污染风险及基质去除氨氮麴室要途径。结聚爰秘：4释基质黯氨氮夔鼗辫量鬏序穰次必沸香>荭滋>炉渣>承蕊砂；沸嚣去除氮氮骛途径潋离子交羧为主，物理吸附作用很小；炉渣的离子交换作用和物理吸附作角效果相当。从氨氮的解吸率来橱，沸石的解吸率最小，红泥次之，妒渣释隶洗涉骛解暖率较大。综合浮价，漤磊嚣遥合作秀人工漫蟪褥拳去除羹戴酶基囊。关键词：人工湿地；基艨；氨氮；吸附；解吸枣整分奏曝：XS2文献稼恚鹊：是文章绫芍：1674．5906(蕊12≥03-05t8-06求体富营葵纯不锭；誉来一系戮筇境遗题，更直接影响到人类身体健康。嚣营养化的形成机制和控铡途径弓|起了繁界各蓬酶强燕关注，我鬻对求繇鞴的富营养化问题已开展了大量工作。氮是引发水体富营养讫晦主要元素之一。哥前楚理水中氨氮盼方法主要包捶欧脱、磷化与反磺化等【l】，但是这些方法具有运行成本高、处理工艺复杂等缺点。人工湿地技术予筠世纪70年代拜始褒我星攘广应用，具有高效率、低投资、低运转费、低能耗等优点【2。l。蒸凄在入工温遗系统孛发挥着重妥箨角，一鍪学者指出基质是制约湿地污水处理效果的最大不确定毪露素，成旁人工湿她除氮薛关键所在，选择合适的基质吸附氨氮可以提高激地系统的除氮效果【4】。因l琏：，价格低廉、吸附容鼓大、对环境无毒害箨】的吸附材料的开发应搦是目前人工湿地污水处理技术的研究重点[6-71。对基履的研究露熬已：缝广泛拜鼹，各种工业到产物、矿石等都弓|起了人们的关注，如沸石、粉煤灰、砾石、辫粒等被填充到人王漫蟪系统孛，太大提高了氮的去除效果【8】。蛭石以蒸储量丰富、价格骶廉、吸射容量大、对蚤境无毒无害盟容易再生等傀点，在污水处理方面有酱广阔的应用前景[9-10l。获2e整纪70年代开始有湃吾：鲢瑾污东方蕊翡报道，近lO年来，国内外在不同种类沸石处理含氨氮窿承、沸石的吸附容量、涛石离子交换平衡方程积魂力J学过程等方磷的研究更为深入【1l】。李煺东【12】等对沸石潜流湿地处理氨氮污水开展了相关研究。聂发辉餮瞎懿研究表骥蛭磊对氮氮酶暇戮量越过了广泛使用的沸石，但其吸附量受温度、pH等条件的限裁。沸石为沸石组矿物的总称【l引，它内部硅铝氧组戚的骨架审香穰多形状规刚翡空腔翻连接空腔瞬通道，具有_内轰殛大、多孔穴的特征秘较强题吸附与离子交换熊力fl引。红泥是氧化铝厂的尉产物，一般生产1t氧他铝霹产生1．0～I。4{红泥，野其富食铁、铝、硅、钙、钛等金属氧化物而具备较好的吸附特性，霹减少营养元素漉失咎孓撼。炉渣是冶炼过程中产生的弃渣，因其组成以硅、铝、钙、镁的氧他物势主{ll；鸯较好翡暖融谁蔫。在参考了众多嚣凌外文献研究及实际腹用的实例基础上，综合各种基震的实糟性、有效使用寿命、对污染物的净化效果等因索，本试验选撵沸石、红溅、炉渣等3樾l物嫒作为基藤，戳通常采甭的水洗移作为院较对象，分榭其氨氮吸辫特性，为选择合适缒人工湿她去豫氨氮的基质提供基础数据和理论依据。{材料与方法1．1供试材料基质材辩沸否、炉渣、求浚砂鞠自j襄京舞碧源贸易有限责任公司，红泥取自氧化铝厂。上述基戚穗经去离子永浸泡滞流薏在翮℃烘箱孛烘干，礤磨过35目筛备用。供试氮源采用分析纯O哪4)2S04。1．2供试方法1．2，1人工混地基质氨氮唆驸动力学实验准确称取上述鏊质各lg予100mL塑料离心管基金溪嚣：袭照帮蜜探环境黎护黠袭矮袋；tPNI中嚣壤嚣作者简介：陈耐丽(1983年生)，女，硕士研究生。主要从事水环境方面的研究。E-mail：chenlili850120@126．tom、‘遥嫠露者：赵嚣辩(19转年夔)，男；蕊宠虽，博±，生婺获事缒鼹与殍壤等方蘸蘸骚究。E．萎函l：珏G圣哟l筠瑚氆嫒藕舀辩：2011-12-26 陈丽丽等：人工湿地不同基质对氨氮的吸附特陛研究519中，加入氨氮质量浓度为50mg·LJ(以N计，下同)的硫酸铵溶液50mL，置于温度为(25士1)℃、转速为140～150r‘min。1的恒温振荡器中振荡。取样时间设定为5、10、30、60、90、120、150、180min。振荡平衡后静置过滤，测定滤液中残余的氨氮。每个取样时间重复测定3次。最终通过初始氨氮质量浓度减去残余氨氮质量浓度计算基质的氨氮吸附量，绘制基质氨氮吸附动力学特征曲线[17-18】。吸附量的计算如下(下同)：(Co—C,)xVq严—m_xO丽r．UUI其中：qt为t时刻基质的氨氮吸附量(mg·kg。。。)；C0为初始氨氮质量浓度(mg·L1)；Cf为t时刻上清液氨氮质量浓度(mg·L．1)；V为溶液体积(mL)；m为基质质量(g)；0．001为将g换算成埏的系数。1．2．2人工湿地基质等温吸附与解吸实验1．2．2．1等温吸附实验准确称取3份(平行实验)在105℃条件下干燥2h的上述基质各1g于100mL塑料离心管中，分别加入氨氮质量浓度为0、10、25、50、80、100、200、250mg·L。1的硫酸铵溶液50mL，置于温度为(254-1)℃、转速为140～150r·min"1的恒温振荡器中连续振荡。6h吸附实验后，静置过滤，测定滤液中氨氮质量浓度。根据氨氮质量浓度变化，计算相同质量基质在不同氨氮质量浓度下的氨氮吸附量(mg·kg-1)。以溶液平衡质量浓度和基质平衡吸附量作基质等温氨氮吸附曲线。1．2．2．2等温解吸实验取经等温吸附实验后的3份(平行实验)上述基质各1g于100mL塑料离心管中，用10mL无水乙醇悬浮洗涤，离心后弃去上清液。加入0．02mol·L．1的CaCl2溶液50mL，连续振荡24h后静置过滤，测定滤液中氨氮质量浓度，计算氨氮解吸量，取其平均值，绘制氨氮解吸特征图【191。Q=(Cx50)／(0．001X肌)，联％)=Q／I(口f×loo)其中：Q为解吸量(nag·kg-1)，C为滤液氨氮质量浓度(mg·L。1)，m为基质质量(g)；0．001为将g换算成埏的系数，k为解吸率(％)，qt为t时刻基质的氨氮吸附量(mg·kg‘1)o1．2．3测定方法氨氮质量浓度采用纳氏试剂比色法测定【20】。对超过测量范围的溶液首先进行稀释，测定稀释液的质量浓度，通过倍数因子得到水样氨氮质量浓度。吸附量为吸附平衡时单位质量基质吸附氨氮的质量，mg·kg-1。1．2．4数据处理与分析平均值和标准误采用基于Windows的Excel处理分析；方差分析采用SPSSV17．0软件计算；多重比较采用DUNCAN新复极差试验法(DMRT法，P=0．05)。2结果与分析2．1基质氨氮吸附动力学结果显示，4种基质对氨氮的吸附量由大到小依次为沸石>红泥>炉渣>水洗砂(图1)。炉渣和水洗砂对氨氮的吸附具有相似的变化趋势，说明两者对氨氮的吸附特征基本一致，150min前，二者的吸附量变化不大，150min后则明显增加。在整个振荡培养过程中，沸石对氨氮的吸附量显著高于其它—●一沸石—●卜虹泥—●r水洗秒—*一炉渣图1供试基质氨氮的吸附动力学曲线(25℃)Fig．1Ammonianitrogensorptionkineticcurveofsubstratesinexperiment(25℃)3种基质。除180min红泥对氨氮的吸附量与炉渣无显著差异外，其余均有显著差异，其与水洗砂达显著水平。水洗砂和炉渣在30、60、120、150min时的氨氮吸附量达到显著水平。说明沸石和红泥对氨氮的吸附能力较强。沸石对氨氮的吸附量在90min之前增加较快，90min后趋于平缓，在180min时达到最大吸附量l444．87mg·kg～，表现出“吸附速率快、缓慢平衡”的特点，可能是由于开始时沸石结构孔道上的吸附交换位置是空的，随着溶液中氨氮质量浓度的升高，NH4+快速占据了孔道中的吸附位置，使其吸附量增加快，而后由于吸附交换位置被逐渐占据，其对氨氮吸附量逐渐趋于平缓。红泥在30min时的氨氮吸附量明显降低，可能是由于红泥孔道上结合的不稳定氨氮先释放到溶液中，然后再吸附溶液中的氨氮。30min后，红泥对氨氮的吸附量随时间的增加呈现出先增加后降低的趋势。综合分析，目前人工湿地中广泛采用的水洗砂氨氮去除效果较差，如果采用高效脱氮基质，则可提高湿地脱氮效果，并延长使用寿命，因此可考虑红泥和水洗砂混合使用。2．2基质氨氮吸附等温线根据4种基质氨氮等温吸附实验结果绘制其等 520生态环境学报第21卷第3期(2012年3月)50004000，3000旦2000■差昏10000·1000+濡石—-一缸泥—●一水洗砂—x一炉渣图2供试基质氨氮的等温吸附曲线(25℃)Fig．2IsothermaladsorptionCU／'Veesofammonianitrogeninsubstratesinexperiment(25℃)温吸附曲线(图2)。研究表明，沸石对氨氮的吸附量表现出随着氨氮质量浓度的增加而增加的趋势，造成这种变化的原因是由于在较高初始浓度下产生了较大的浓度梯度压。沸石在不同氨氮浓度溶液中氨氮吸附量的差异达显著水平，说明其对氨氮的吸附能力较强。水洗砂除250mg·Ld与10～200mg·L．1间氨氮吸附量有显著差异外，其余均无显著差异。相同浓度处理沸石和红泥的氨氮吸附量显著高于水洗砂和炉渣，且沸石的氨氮吸附量显著高于红泥，水洗砂和炉渣之间除10和25mg·L。1间有显著差异外，其余均无显著差异。在相同氨氮初始质量浓度下，沸石的吸附曲线上升较快，平衡浓度低。在氨氮初始质量浓度为250mg·L。1时，沸石对氨氮的吸附量达到最大值。在氨氮质量浓度小于200mg‘L．1情况下，炉渣和水洗砂具有相似的吸附趋势，随着氨氮质量浓度的增加，其对氨氮的吸附量先升高后降低之后又略有升高，且曲线上升缓慢，吸附量增量不大。在氨氮质量浓度大于200mg·L。1时二者均表现出负吸附现象，说明二者不宜处理高浓度污水。在氨氮质量浓度200mg·L。1范围内，红泥呈现出先增加后降低之后又增加的趋势。单位质量基质去除氨氮效果以沸石最高，达到3964．12mg‘kg～，红泥次之，为1346．72mg·kfl。因此，在构建人工湿地时，依据污水中氨氮质量浓度大小，优先考虑氨氮吸附能力强的沸石或红泥，或者在普通基质中添加上述基质，配制成复合型基质，以增强处理效果。2．3基质氨氮解吸特征基质饱和吸附后氨氮释放特征是人工湿地基质选择的重要依据之一，因为很多基质虽然有较强的氨氮吸附能力，但解吸率相对比较大，容易造成二次污染。解吸率可以表征基质释放氨氮的风险，解吸率越大其释放氨氮的风险也就越大。对上述4种基质饱和吸附后氨氮的解吸特征进行分析(图3)。研究发现，水洗砂和炉渣的解吸率较大，红泥次之，沸石的解吸率最小。沸石、红泥、水洗砂和炉渣的平均解吸率分别为15．36％、31．21％、57．12％和55．02％。因此在选择水洗砂和炉渣作为人工湿地脱氮基质时应当注意其氨氮解吸可能带来的二次污染风险。沸石对氨氮的吸附量最大，解吸率最小，其处理氨氮浓度不是很高的污水一般不会造成氨氮的二次污染。-．a．--济石—-一虹混—●r水洗砂—*一炉蠹：若』翌；=：”平衡蕊量浓度托∞rp'0、(‘：二“图3供试基质的氨氮解暇率Fig．3Thedesorptionrateofammonianitrogeninsubstratesinexperiment2。4基质去除氨氮的主要途径4种基质的吸附量与解吸量见图4。基质对氨氮的吸附包括离子交换作用和物理吸附作用。物理吸附主要由基质表面的静电力和毛细力等产生；离子交换是基质内部阳离子与NIL,+交换的化学过程[19121-24】，离子吸附较为稳固。沸石对氨氮的解吸量远小于吸附量，说明沸石主要以离子交换作用去除水中的氨氮，物理吸附作用相对很小。红泥的解吸量随着氨氮初始质量浓度的增加而增加，其离子交换作用大于物理吸附作用。水洗砂的解吸量较大，尤其在较高氨氮初始质量浓度条件下，解吸量远大于吸附量。炉渣的解吸量与吸附量相当，说明它的物理吸附作用和离子交换作用相当。4种基质的解吸量顺序依次为水洗砂>炉渣>红泥>沸石。3讨论通常，吸附是由快速吸附和缓慢吸附2个过程构成。沸石颗粒表面的物理吸附、表面阳离子与NH4+的交换属快速吸附过程，而M‰+向沸石空隙内部运动及与内部阳离子发生交换作用、内部阳离子向液相扩散则属于缓慢吸附过程。NH4+在沸石空隙中的迁移扩散过程为沸石吸附氨氮的速率控制步骤【251。本研究中沸石对氨氮的吸附量有“吸附速率快、缓慢平衡”的特点，这与王浩等【2lJ的关于沸石对氨氮的吸附有快速和缓慢两个过程珊瑚mm轴。渤啪m瑚柳瑚莓群鞋 陈丽丽等：人工湿地不同基质对氨氮的吸附特性研究52l，500j3000星2500毒2000馨魁1500一董1000瞄S∞0．5∞4002∞t口目菩枷t喇●．400蕾．．600-800—一茎霉f◆600500，400鼍300日i200罐美⋯萋。掣·100-2∞．300图4供试者￡质氨氮的吸附量及解吸置Fig．4Ammonianitrogenadsorptioncapacityanddesorptioncapacityinsubs仃atesinexperiment的研究结果相一致。YuqiuWang等采用天然斜发沸石吸附去除垃圾渗滤液中氨氮的研究表明其最大吸附量为l740mg·kg。1【261，本实验所用沸石对氨氮的最大吸附量为3964．12mg·kg一，表明实验所用氨氮具有很好的氨氮吸附能力。红泥在30vain时的氨氮吸附量明显降低，可能是由于红泥自身结合的不稳定氨氮释放到溶液中，这与金相灿等u9】的结论相似。在相同氨氮初始质量浓度下，沸石的等温吸附曲线上升较快，平衡浓度低，张曦等彤刀对沸石吸附氨氮的研究亦有相同的研究结果。氨氮质量浓度大于200mg·L-1时，炉渣和水洗砂的等温吸附均出现负吸附现象，可能由于初始浓度太高不利于二者对氨氮的吸附，这种现象有待进一步研究。沸石对氨氮的解吸量远小于吸附量，这说明沸石去除氨氮的主要途径是离子交换作用，物理吸附作用相对很小，这与徐丽花等田】的研究结果一致。4结论(1)种基质对氨氮的吸附量依次为沸石>红泥>炉渣>水洗砂。沸石对氨氮的吸附量显著高于其它3种基质。除180mill红泥对氨氮的吸附量与炉渣无显著差异外，其余均达显著水平。振荡培养180rain时沸石达最大吸附量，1444．87mg·kg"1。红泥在30mill时的氨氮吸附量明显降低，30min后，吸附量随时间增加有先增加后降低的趋势。(2)相同氨氮初始质量浓度下，沸石的等温吸附曲线上升较快，平衡质量浓度低。沸石在不同氨氮质量浓度溶液中的吸附量均达显著水平。水洗砂除250mg·L。1与10～200mg·L．1间的氨氮吸附量有显著差异外，其余均无显著差异。相同质量浓度处理沸石和红泥的氨氮吸附量显著高于水洗砂和炉渣，沸石的吸附量显著高于红泥，水洗砂和炉渣之间除10和25mg·Ld间有显著差异外，其余均无显著差异。氨氮质量浓度大于200mg·L-1时，炉渣和水洗砂出现负吸附现象。单位质量基质去除氨氮效果以沸石最高，达到3964．12mg·kg-1，红泥次之，为1346．72mg·kg～。(3)从饱和基质对氨氮的解吸量来看，4种基质的解吸量由大到小依次为水洗砂>炉渣>红泥>沸石。因此，在选择基质时应考虑水洗砂和炉渣的氨氮解吸而造成的二次污染。(4)沸石去除氨氮的主要途径是离子交换作用，物理吸附作用相对很小。红泥的离子交换作用大于物理吸附作用。水洗砂对氨氮的解吸量远大于吸附量。综合考虑，沸石对氨氮的吸附效果最好，红泥次之，二者均适合作为人工湿地系统中去除氨氮的基质。但是红泥作为人工湿地的基质时易造成湿地堵塞，可以将其与吸附能力强且通透性较好的基质混合使用，实现工业副产物的资源化利用。 522生态环境学报第2l卷第3期(2012年3月)参考文献：【l】王雅萍刘云，董元华，等．斜发沸石对氨氮废水吸附性能的实验研究们．非金属矿，2007，30(6)：60-62．WANGYaping，LIUYun，DONGYuanhua,eta1．Adsorptionofammonianitrogenfromwastewaterbynaturalclinoptilolite∽．Non—MetallicMines，2007，30(6)：60·62．【2】赵玉华，邢国印，赵杰．人工湿地填料对氮磷的静态吸附筛选实验【J】辽宁化工，2009，38(11)：773．776．ZHAOYuhua,XINGGuoyin,ZHAOJie．StaticAdsorptionExperimentsoftheFilledMaterialsinConstructedWetlandforNitrogenandPhosphorus[J]．LiaoningChemicalIndustry,2009，38(11)：773-776．【3】朱彤，许振成，胡康萍，等．人工湿地污水处理系统应用研究m．环境科学研究，1991，4t[5)：17．22．ZHUTbng'XUZhencheng，HUKangping，eta1．Applied∞searchofconstructedwetlandwastewatertreatmentsystem明．ResearchofEnvironmentalScience，1991,4(5)：17-22．f4】徐丽花，周琪．不同填料人工湿地处理系统的净化能力研究【J】．上海环境科学，2002，21(10)：603．605．XULihua，ZHOUQi．Studyonpurificationabilityofartificialwetlandswithdifferentfillers嘲．ShanghaiEnvironmentalSciences，2002，21(10)：603-605．【5】吴晓戋胡日利，聂发辉，等．蛭石的NH4+吸附与Langmuir方程【J】．湘潭大学：自然科学学报，2004，26(3)：66—71．WUXiaofu,HUYueli，N1EFahui，eta1．AdsorptionofNH4+byvermicufitemineralsandLangmuirequation[J]．NaturalScienceJournalofXiangtanUniversity,2004，26(3)：66,71．【6】6聂发辉，吴晓芙，胡日利．人工湿地中蛭石填料净化污水中氨氮能力【J】城市环境与城市生态，2003，16(6)：280—282．NIEFahui，WUXiaofu，HUYueli．NI-h+-Nremovalcapacityofvermiculitestuffinginconstructedwetland【J】UrbanEnvironment&UrbanEcology,2003．16(6)：280-282．(7】卢少勇，桂萌，余刚，等．人工湿地中沸石和土壤的氮吸附与再生试验研究闭．农业工程学报，2006，22(11)：64-68．LUShaoyong，GUIMeng，YUGang，eta1．Nitrogenadsorptionandreactivationofzeoliteandsoilinconstructedwetland佣．TransactionsoftheCSAE，2006，22(11)：64-68．【8】胡日利，吴晓芙，聂发辉，等．天然蛭石对氨氮的吸附去除率的研究明．中南林学院学报，2004’24(1)：15—18．HUYueli，WUXiaofu,NIEFahui，eta1．Studyofremovalrateofammoniumbyvermiculiteadsorption闭．JournalofCentralSouthFo船-nyUniversity,2004，24(1)：15·18．【9】蒋引珊，董振亮．膨润土对干电池溶液中重金属离子的吸附作用【J】．应用化学，1995，12(6)：101．JIANGY'mshan,DONGZhenliang．TheadsorptionofheavymetallicIonsbybentoniteinthebatterysolution册．ChineseJournalofAppUedChemistry,1995，12(6)：101．【lo】李贞，何少先．利用硅藻土处理含镉废水机理的初步研究阴．环境污染治理技术与设备，1993，l⑩：64．LIZhetl，HEShanxian．Aprimarystudyonthemechanismoftreatingwastewatercontainingeadminnlwithdiatomite[J]．TechniquesandEquipmentforEnvironmentalPollutionControl，1993，1(6)：64．【11】赵丹，王曙光，栾兆坤．改性斜发沸石吸附水中氨氮的研究IJ】．环境化学，2003，22(1)：59-63．ZI-IAODan,WANGShuguang，LUANZhnokunStudyontheammoniaremovalfromwaterusingremodeledclinoptiloite明．EnvironmentalChemistry,2003．22(1)：59—63．【12】李旭东，周琪，张荣社，等．3种人工湿地脱氮除磷效果比较研究川．地学前沿，2005，12(4)：73．76．LIXudong，ZHOUQi，ZHANGRongshe，eta1．Acomparativestudyonnitrogenandphosphorusremovalperformanceforthreetypesofconstructedwetlands【J】．EarthScienceFrontiers，2005，12(4)：73—76．．【13】姜志新，谌竟清，宋正孝．离子交换分离工程【M】．天津：天津大学出版社，1992：2-3．JIANGZhixin，CHENjingqing，SONGZhengxiao．IonExchangeSeparationProject[M】．Tianjin：TianjinUniversityPress，1992：2—3．【14】袁俊生，郎宇琪，张林栋，等．沸石法工业污水氨氮治理技术研究明．环境污染治理技术与设备，2002，3(12)：60—63．YUANJunsheng，LANGYuqi，ZHANGLindong，eta1．ThestudyontreatmentofNil3．Nwastewaterbyclinoptilolite【J】．TechniguesandEquipmentforEnvironmentalPollutionControl，2002，3(12)：60—63．[15】SUMMERSRN，GUISENR，SMIRKDD．Bauxiteresidue(RedMumincreasesphosphorusretentioninsandysoilcatchmentsinWesternAustralia叨．FertilizerResearch,1993，34：85—94．【161梁玉英，黄益宗，朱永官，等．赤泥对土壤磷素释放的影响【J1．农业环境科学学报，2007，26(1)：286—289．LIANGVuying，HUANGYizong，ZHUYongguan，eta1．Effectofredmudonphosphorus(P)r；leaseinsoil们．JournalofAgricultureEnvironmentScience，2007，26(1)：286—289．[17】孙大志．氨氮在土壤中吸附，解吸的动力学与热力学研究【J】．北华大学学报：自然科学版，2007，8(6)：493-496．SUNDazhi．Ammoniaabsoqation／desorptionbehaviorandthermodynamicsinsoil[J]．JournalofBeihuaUniversity：NaturalScience，2007，8(6)：493-496．【18】孙大志，李绪谦，潘晓峰．氨氮在土壤中的吸附，解吸动力学行为的研究[J1．环境科学与技术，2007，30(8)：16—20．SUNDazhi，LIXuqian，PANXiaofeng．Ammoniaabsorption／desorptionbehaviorinsoilCJ]．EnvironmentalScienceandTechnology,2007，30(8)l：16-20．(191金相灿，贺凯，卢少勇，等．4种填料对氨氮的吸附效果【J】．湖泊科学，2008，20(4)：755·760．JINXiangcan,}IEKai。LUShaoyong，eta1．Adsorptioneffectofammoniabyfourfillings[J]．LakeScience，2008，20(4)：755—760．[20】国家环境保护总局．水和废水监测分析方法【M】．4版．北京：中国环境科学出版社，2002：279—280．StateEnvironmentalProtectionAdministration．WaterandWastewaterMonitoringandAnalysisMethods嗍．4thed．Beijing：ChinaEnvironmentalSciencePress，2002：246-248．【2l】王浩，陈吕军，温东辉．天然沸石对溶液中氨氮吸附特性的研究叨．生态环境，2006，15(2)：219·223．ⅥfANGHao．CHENLOjun,Ⅵ屯NDonghui．Characteristicsofammoniumadsorptionbynaturalzeoliteinsolution用．EcologyandEnvironment,2006，15(2)：219．223．【22】ROZICM，CEILIAN·ST壬}FANOⅥCS．Ammoniumealnitrogenremovalfromwaterbytreatmentwithclaysandzeolites川．WaterResearch,2000。34(14)：3675—3681．’『231BOOKERNA’COONEYEI．PriestleyAJ．Ammoniumremovalformsewageusingnatln'alAustralianzeolite[J]．WaterScienceandTechnology,1996，34(9)：1％24．f24】KCIMAROWSKIS，YUQ．AmmoniumionremovalformwastewaterAustraliannaturalzeofite：batchequilibriumandkineticstudies诩．EnvironmentalTechnology,1997．18(11)：1085一1097．【25】LEIL'LI)【，ZHANGX．Ammoniumremovalfromaqueoussolutionsusingmicrowavetreatednaturalchinesezeolite啪．SeparationandPurificationTechnology,2008，58(3)：359-366．[26】WANGYLILTS，XUz'吼a1．Ammoniaremovalfromlcachatesolutionusingnaturalchineseclinoptilolite[J]．JournalofHazardousMaterials，2006，136(3)：735—740．
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