人工湿地填料强化除磷研究_刘志寅

人工湿地填料强化除磷研究刘志寅，尤朝阳*，张丹，肖晓强(南京工业大学环境学院，江苏南京210009)摘要填料吸附法是人工湿地去除农村生活污水中磷素的主要方式。对不同类型填料及其组合在吸附除磷方面进行讨论，认为合成填料在单一填料中除磷效果最优，其次是工业废料、天然填料;而组合填料明显好于单一填料。建议在人工湿地填料的选用中，应根据水质特点和填料特性选择不同填料组合强化除磷。关键词人工湿地;填料;除磷中图分类号X703．1文献标识码A文章编号0517－6611(2011)17－10367－03StudyonPhosphorusRemovalbySubstratesinConstructedWetlandLIUZhi-yinetal(CollegeofEnvironment，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing，Jiangsu210009)AbstractPhosphorusremovalbysubstrates＇adsorptioninconstructedwetlandswaswidelyacceptedasthemostsignificantway．Thispaperdiscussedthevarioussubstratesandtheircombinationintermsofphosphorusremovalbyadsorption．Itisconsideredthatmodifiedandsynthe-sizedsubstratesweresuperiorindustrysolidwastesandindustrysolidwastesweresuperiornaturalsubstrates．Whilethecombinedsubstrateswerebetterthansingleonesobviously．Itsuggestedthatweshouldchoosethedifferentsubstratesandtheircombinationtoremovephosphorusaccordingtothecharactersofwaterqualityandsubstrates．KeywordsConstructedwetland;Substrates;Phosphorusremoval基金项目江苏省环境科学研究院重点实验室开放基金项目(KF2010001);江苏省建设厅研究基金项目(JS2008JH05);江苏省环保厅重点科技示范项目(2009023);南京工业大学青年教师基金重点项目。作者简介刘志寅(1986－)，男，河北衡水人，硕士研究生，研究方向:污水处理。*通讯作者，副教授，博士，硕士生导师，从事污水处理方面的研究，E-mail:youzhaoyang@163．com。收稿日期2011-03-07大量农村生活污水排入河流中，引起水体富营养化，而磷则是水体富营养化的主要因素。因此，污水除磷对于控制水体富营养化具有重要意义。目前，尤其是在农村，人工湿地应用较为广泛。人工湿地对磷污染物的去除是通过微生物累积、植物的吸收和填料的物理化学作用协同完成的。大量研究发现，植物与微生物吸收的磷相对较少，而人工湿地填料是除磷的主要途径［1－7］。湿地填料又称基质或滤料，一般由土壤、细沙、砾石和灰渣等构成。结合国内外研究成果，笔者总结了填料在除磷方面的研究。1填料除磷的机理填料通过沉淀、吸附和过滤等作用去除污染物，因此往往被认为是湿地中磷的最终沉淀池。除磷可分为物理去除和化学沉淀去除两大过程。1．1物理作用填料物理除磷主要是指湿地系统中吸附在悬浮固体颗粒物上的磷通过沉积、截留等作用随悬浮固体颗粒物存储于湿地内部的过程［5］。1．2化学作用一般认为，人工湿地系统对磷的去除途径主要是通过填料的吸附、沉淀作用完成的。吸附作用分专性吸附和非专性吸附。由于填料表面存在电荷和电势，吸附水体中带负电的磷酸盐，此为非专性吸附。磷酸根离子置代铁铝氧化物表面金属原子配位壳中的－OH或－OH2配位基，同时发生电子转移并共享电子对而被吸附在胶体表面上，即为专性吸附。在碱性或者中性环境中，磷酸根离子易被填料中Ca2+、Mg2+等吸附，而在酸性环境中易被Al3+、Fe3+等吸附［2］。磷素被吸附后经过反应最终生成稳定的沉淀物，如Ca10-P、Fe-P和Al-P等，从而去除磷污染物［8］。2填料除磷的研究国内外人工湿地已运用了多种填料，结果发现不同填料及其组合对磷的净化能力存在明显差异。2．1天然填料天然填料是目前人工湿地运用最广泛的填料，如碎石、沸石、石灰石、页岩、砾石和土壤等。李旭东等对沸石、砾石和土壤填料进行了对比试验研究，结果在相同进水水质和水力停留时间为1d的运行条件下，沸石、砾石和土壤对磷的最大吸附量分