不同基质填料对人工湿地运行效果研究

焦义利，黄伟，王国强

(沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁 沈阳 110168)



不同基质填料对人工湿地运行效果研究

焦义利，黄伟，王国强

(沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁 沈阳 110168)

摘要：针对人工湿地基质堵塞的问题，本实验以煤矸石、砾石、无烟煤、沸石四种填料系统为研究对象，分析各系统在运行过程中的处理效果以及水头损失和孔隙率变化情况。结果明沸石对氨氮和COD的去除效果最好，分别可达97.3%和83.7%；无烟煤对TP的去除效果最好为93.6%。

关键词：人工湿地；处理效果；基质堵塞；水头损失；孔隙率

人工湿地作为一种新型的污水处理方法，具有适用面广、可以小型化和分散化建设的特点，是处理我国农村污水、小城镇污水的最佳工艺[1]。但人工湿地在运行一段时间以后，往往会出现堵塞现象[2]。人工湿地在处理污水的过程中，污染物主要是通过填料-微生物-植物组成的生态系统得到降解或者截留。被截留的污染物有的在微生物的分解作用下转变成其他形态或代谢成微生物组织[3]，有的被植物作为养料吸收变成植物组织，有的是难降解有机物以及颗粒粒径较大的无机物继续残留在填料孔隙中。

1实验部分

1.1实验方案

本实验采用直径19cm、高度1.3m的柱形有机玻璃装置，共4套。系统分别填充4种不同种类的填料，基质有效高度为1.2m。装置在垂直方向自上至下每隔15cm设一个取样口和测压孔，测压孔用来反映系统不同深度处的水头损失的变化情况；进水利用蠕动泵提供动能，通过流量计来调节进水流量，利用布水管进行均匀布水。

1.2进水水质

试验用水为稀释后的校园污水，具体水质情况为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实验材料

填料基质分为四种，依次是：沸石、无烟煤、煤矸石、砾石。每一种基质有三种粒径规格，粒径从小到大依次为：3-5mm、5-8mm、8-12mm。

2数据分析

不同粒径下各基质对污染物去除效果的影响。

(1)粒径对氨氮去除效果的影响

图1　不同粒径下各基质系统对氨氮去除率日变化图

氨氮的去除主要是微生物的硝化和反硝化作用，另外还有基质、植物根系的吸附作用[6]；沸石、无烟煤、砾石、煤矸石四种基质在不同基质粒径下的处理效果如图1所示，其中沸石对于氨氮的去除效果最好。不同粒径的沸石对氨氮的处理效果分别为97.2%，96.7%，91.4%；不同粒径的砾石对氨氮的处理效果分别为60.3%，57.4%，51.2%；不同粒径的煤矸石对氨氮的处理效果分别为76.4%，71.2%，65.4%；不同粒径的无烟煤对氨氮的处理效果分别为51.3%，48.2%，44.3%。

(2)粒径对COD去除的影响

COD是表征生活污水受有机物污染程度的重要指标。有机物则会通过植物根系生物膜的吸附和生物降解作用去除[7]在基质粒径为3-5mm时，无烟煤、沸石、煤矸石、砾石四种基质中，沸石对COD的处理效果最好。沸石对COD的去除率高达83.7%；无烟煤对COD的去除为82.4%，略小于无烟煤的去除效果；煤矸石对COD的去除率为70.1%；沸石对COD的去除率为80.3%；煤矸石对COD的去除率为64.2%；砾石对COD的去除率为59.8%。在基质粒径为8-12mm时，无烟煤对COD的去除率为78.3%；沸石对COD的去除率为79.8%；煤矸石对COD的去除率为60.1%；砾石对COD的去除率为55.7%。分析得出，随着基质粒径的增大沸石、无烟煤、砾石、煤矸石对COD的处理效果也是逐渐降低的；其中，沸石对COD的处理效果最好，砾石系统的处理效果最差。

(3)粒径对总p的影响

沸石对TP的去除是物理吸附和化学反应双重作用的结果[8]，在基质粒径为3-5mm时，无烟煤、沸石、煤矸石、砾石四种基质中，无烟煤对总P的处理效果最好。煤矸石对TP的去除率为39.6%；砾石对TP的去除率为40.1%。随着基质粒径的增大沸石、无烟煤、砾石、煤矸石对TP的处理效果也是逐渐降低的；其中，无烟煤对TP的处理效果最好，其次为沸石系统，砾石系统的处理效果最差。

3小结

3.1沸石对氨氮和COD的去除效果最好，分别可达97.3%和83.7%；无烟煤对TP的去除效果最好93.6%；煤矸石和砾石对污染物的处理效果一般。

3.2粒径越小，各系统对污染物的处理效果越好，但随着粒径的减小系统水头损失变大，容易发生堵塞。

参考文献：

[1]龚奇龙.起端曝气对延缓人工湿地堵塞的影响研究[D].华中科技大学,2012.

[2]唐晓丹.垂直流人工湿地基质堵塞过程的发生机理[D].华南农业大学,2012.

[3]赵文喜,陶磊,刘红磊.人工湿地堵塞机理及防堵措施浅析及研究[J].环境科学与管理,2013,38(8):-16.

作者简介：焦义利(1991-)，沈阳建筑大学市政与环境工程学院，硕士，研究方向：污水处理。

中图分类号：X524

文献标志码：A

文章编号：1671-1602(2016)14-0035-01