不同基質填料對人工濕地運行效果研究

焦義利，黃偉，王國強

(沈陽建筑大學市政與環境工程學院，遼寧 沈陽 110168)

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不同基質填料對人工濕地運行效果研究

焦義利，黃偉，王國強

(沈陽建筑大學市政與環境工程學院，遼寧 沈陽 110168)

摘要：針對人工濕地基質堵塞的問題，本實驗以煤矸石、礫石、無煙煤、沸石四種填料系統為研究對象，分析各系統在運行過程中的處理效果以及水頭損失和孔隙率變化情況。結果明沸石對氨氮和COD的去除效果最好，分別可達97.3%和83.7%；無煙煤對TP的去除效果最好為93.6%。

關鍵詞：人工濕地；處理效果；基質堵塞；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的特點，是處理我國農村污水、小城鎮污水的最佳工藝[1]。但人工濕地在運行一段時間以后，往往會出現堵塞現象[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-植物組成的生態系統得到降解或者截留。被截留的污染物有的在微生物的分解作用下轉變成其他形態或代謝成微生物組織[3]，有的被植物作為養料吸收變成植物組織，有的是難降解有機物以及顆粒粒徑較大的無機物繼續殘留在填料孔隙中。

1實驗部分

1.1實驗方案

本實驗采用直徑19cm、高度1.3m的柱形有機玻璃裝置，共4套。系統分別填充4種不同種類的填料，基質有效高度為1.2m。裝置在垂直方向自上至下每隔15cm設一個取樣口和測壓孔，測壓孔用來反映系統不同深度處的水頭損失的變化情況；進水利用蠕動泵提供動能，通過流量計來調節進水流量，利用布水管進行均勻布水。

1.2進水水質

試驗用水為稀釋后的校園污水，具體水質情況為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實驗材料

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

2數據分析

不同粒徑下各基質對污染物去除效果的影響。

(1)粒徑對氨氮去除效果的影響

圖1　不同粒徑下各基質系統對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、植物根系的吸附作用[6]；沸石、無煙煤、礫石、煤矸石四種基質在不同基質粒徑下的處理效果如圖1所示，其中沸石對于氨氮的去除效果最好。不同粒徑的沸石對氨氮的處理效果分別為97.2%，96.7%，91.4%；不同粒徑的礫石對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氨氮的處理效果分別為51.3%，48.2%，44.3%。

(2)粒徑對COD去除的影響

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

(3)粒徑對總p的影響

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

3小結

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

3.2粒徑越小，各系統對污染物的處理效果越好，但隨著粒徑的減小系統水頭損失變大，容易發生堵塞。

參考文獻：

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

[2]唐曉丹.垂直流人工濕地基質堵塞過程的發生機理[D].華南農業大學,2012.

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

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

中圖分類號：X524

文獻標志碼：A

文章編號：1671-1602(2016)14-0035-01