不同基質(zhì)填料對(duì)人工濕地運(yùn)行效果研究

焦義利，黃偉，王國強(qiáng)

(沈陽建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110168)

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不同基質(zhì)填料對(duì)人工濕地運(yùn)行效果研究

焦義利，黃偉，王國強(qiáng)

(沈陽建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110168)

摘要：針對(duì)人工濕地基質(zhì)堵塞的問題，本實(shí)驗(yàn)以煤矸石、礫石、無煙煤、沸石四種填料系統(tǒng)為研究對(duì)象，分析各系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的處理效果以及水頭損失和孔隙率變化情況。結(jié)果明沸石對(duì)氨氮和COD的去除效果最好，分別可達(dá)97.3%和83.7%；無煙煤對(duì)TP的去除效果最好為93.6%。

關(guān)鍵詞：人工濕地；處理效果；基質(zhì)堵塞；水頭損失；孔隙率

人工濕地作為一種新型的污水處理方法，具有適用面廣、可以小型化和分散化建設(shè)的特點(diǎn)，是處理我國農(nóng)村污水、小城鎮(zhèn)污水的最佳工藝[1]。但人工濕地在運(yùn)行一段時(shí)間以后，往往會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象[2]。人工濕地在處理污水的過程中，污染物主要是通過填料-微生物-植物組成的生態(tài)系統(tǒng)得到降解或者截留。被截留的污染物有的在微生物的分解作用下轉(zhuǎn)變成其他形態(tài)或代謝成微生物組織[3]，有的被植物作為養(yǎng)料吸收變成植物組織，有的是難降解有機(jī)物以及顆粒粒徑較大的無機(jī)物繼續(xù)殘留在填料孔隙中。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)方案

本實(shí)驗(yàn)采用直徑19cm、高度1.3m的柱形有機(jī)玻璃裝置，共4套。系統(tǒng)分別填充4種不同種類的填料，基質(zhì)有效高度為1.2m。裝置在垂直方向自上至下每隔15cm設(shè)一個(gè)取樣口和測(cè)壓孔，測(cè)壓孔用來反映系統(tǒng)不同深度處的水頭損失的變化情況；進(jìn)水利用蠕動(dòng)泵提供動(dòng)能，通過流量計(jì)來調(diào)節(jié)進(jìn)水流量，利用布水管進(jìn)行均勻布水。

1.2進(jìn)水水質(zhì)

試驗(yàn)用水為稀釋后的校園污水，具體水質(zhì)情況為SS：20.10±3.32mg/L；CODCr：55.20±4.36mg/L；TP：1.05±0.22mg/L；氨氮：8.56±1.64mg/L。

1.3實(shí)驗(yàn)材料

填料基質(zhì)分為四種，依次是：沸石、無煙煤、煤矸石、礫石。每一種基質(zhì)有三種粒徑規(guī)格，粒徑從小到大依次為：3-5mm、5-8mm、8-12mm。

2數(shù)據(jù)分析

不同粒徑下各基質(zhì)對(duì)污染物去除效果的影響。

(1)粒徑對(duì)氨氮去除效果的影響

圖1　不同粒徑下各基質(zhì)系統(tǒng)對(duì)氨氮去除率日變化圖

氨氮的去除主要是微生物的硝化和反硝化作用，另外還有基質(zhì)、植物根系的吸附作用[6]；沸石、無煙煤、礫石、煤矸石四種基質(zhì)在不同基質(zhì)粒徑下的處理效果如圖1所示，其中沸石對(duì)于氨氮的去除效果最好。不同粒徑的沸石對(duì)氨氮的處理效果分別為97.2%，96.7%，91.4%；不同粒徑的礫石對(duì)氨氮的處理效果分別為60.3%，57.4%，51.2%；不同粒徑的煤矸石對(duì)氨氮的處理效果分別為76.4%，71.2%，65.4%；不同粒徑的無煙煤對(duì)氨氮的處理效果分別為51.3%，48.2%，44.3%。

(2)粒徑對(duì)COD去除的影響

COD是表征生活污水受有機(jī)物污染程度的重要指標(biāo)。有機(jī)物則會(huì)通過植物根系生物膜的吸附和生物降解作用去除[7]在基質(zhì)粒徑為3-5mm時(shí)，無煙煤、沸石、煤矸石、礫石四種基質(zhì)中，沸石對(duì)COD的處理效果最好。沸石對(duì)COD的去除率高達(dá)83.7%；無煙煤對(duì)COD的去除為82.4%，略小于無煙煤的去除效果；煤矸石對(duì)COD的去除率為70.1%；沸石對(duì)COD的去除率為80.3%；煤矸石對(duì)COD的去除率為64.2%；礫石對(duì)COD的去除率為59.8%。在基質(zhì)粒徑為8-12mm時(shí)，無煙煤對(duì)COD的去除率為78.3%；沸石對(duì)COD的去除率為79.8%；煤矸石對(duì)COD的去除率為60.1%；礫石對(duì)COD的去除率為55.7%。分析得出，隨著基質(zhì)粒徑的增大沸石、無煙煤、礫石、煤矸石對(duì)COD的處理效果也是逐漸降低的；其中，沸石對(duì)COD的處理效果最好，礫石系統(tǒng)的處理效果最差。

(3)粒徑對(duì)總p的影響

沸石對(duì)TP的去除是物理吸附和化學(xué)反應(yīng)雙重作用的結(jié)果[8]，在基質(zhì)粒徑為3-5mm時(shí)，無煙煤、沸石、煤矸石、礫石四種基質(zhì)中，無煙煤對(duì)總P的處理效果最好。煤矸石對(duì)TP的去除率為39.6%；礫石對(duì)TP的去除率為40.1%。隨著基質(zhì)粒徑的增大沸石、無煙煤、礫石、煤矸石對(duì)TP的處理效果也是逐漸降低的；其中，無煙煤對(duì)TP的處理效果最好，其次為沸石系統(tǒng)，礫石系統(tǒng)的處理效果最差。

3小結(jié)

3.1沸石對(duì)氨氮和COD的去除效果最好，分別可達(dá)97.3%和83.7%；無煙煤對(duì)TP的去除效果最好93.6%；煤矸石和礫石對(duì)污染物的處理效果一般。

3.2粒徑越小，各系統(tǒng)對(duì)污染物的處理效果越好，但隨著粒徑的減小系統(tǒng)水頭損失變大，容易發(fā)生堵塞。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔奇龍.起端曝氣對(duì)延緩人工濕地堵塞的影響研究[D].華中科技大學(xué),2012.

[2]唐曉丹.垂直流人工濕地基質(zhì)堵塞過程的發(fā)生機(jī)理[D].華南農(nóng)業(yè)大學(xué),2012.

[3]趙文喜,陶磊,劉紅磊.人工濕地堵塞機(jī)理及防堵措施淺析及研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2013,38(8):-16.

作者簡介：焦義利(1991-)，沈陽建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，碩士，研究方向：污水處理。

中圖分類號(hào)：X524

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-1602(2016)14-0035-01