焦義利，黃偉，王國強

(沈陽建筑大學市政與環(huán)境工程學院，遼寧 沈陽 110168)

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不同基質(zhì)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(huán)境工程學院，遼寧 沈陽 110168)

摘要：針對人工濕地基質(zhì)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(tǒng)為研究對象，分析各系統(tǒng)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(jié)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(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的特點，是處理我國農(nóng)村污水、小城鎮(zhèn)污水的最佳工藝[1]。但人工濕地在運行一段時間以后，往往會出現(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，有的是難降解有機物以及顆粒粒徑較大的無機物繼續(xù)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(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設一個取樣口和測壓孔，測壓孔用來反映系統(tǒng)不同深度處的水頭損失的變化情況；進水利用蠕動泵提供動能，通過流量計來調(diào)節(jié)進水流量，利用布水管進行均勻布水。

1.2進水水質(zhì)

試驗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實驗材料

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(zhì)系統(tǒng)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(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(zhì)粒徑為3-5mm時，無煙煤、沸石、煤矸石、礫石四種基質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(tǒng)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(jié)果[8]，在基質(zhì)粒徑為3-5mm時，無煙煤、沸石、煤矸石、礫石四種基質(zhì)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(zhì)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(tǒng)，礫石系統(tǒng)的處理效果最差。

3小結(jié)

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(tǒng)對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：

[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(zhì)堵塞過程的發(fā)生機理[D].華南農(nóng)業(yè)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(huán)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(huán)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