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      人工湿地填料去污机制与影响因素

      发布时间:2019-08-12     浏览次数:8887

      研究表明人工湿地填料对污染物的作用主要包括物理过滤、专性或非专性吸附、离子交换、鳌合作用及沉降反应等。填料对污水中不同污染物有不同的去除机制,下文着重讨论填料对于氮磷营养元素去除的机制和影响因素。


      (一)填料脱氮机制与影响因素

      人工湿地中存在多种脱氮机制,其中通过微生物代谢的硝化一反硝化是主要途径,填料的存在为微生物提供附着生长的重要场所,对污水的处理效果起到不可替代的作用。通常认为填料对氨氮的去除主要是通过填料的吸附、离子交换作用实现的,是快速可逆过程。而许多用于湿地的填料由于松散、比表面积大,有利于空气中的氧气进人,为附着于植物根系和填料表面的硝化细菌提供氧气,进行硝化作用同时,一些孔隙率大的填料由于含水率高,且湿地在运行时,填料往往处于饱水厌氧环境,利于反硝化作用脱氮。

      填料的含水率、比表面积、不均匀系数、粒径大小等各种理化性质都可能影响污水的脱氮效率。其中氧化还原电位是影响脱氮的重要的影响因素之一,反映填料发生氧化还原反应能力大小,会通过影响植物或微生物生长代谢过程间接影响湿地的除氮效率。溶解氧条件对硝化细菌和反硝化细菌数量的影响较为显著,研究了不同基质潜流式人工湿地系统内硝化细菌和反硝化细菌的空间分布,结果表明,表层溶解氧含量高,硝化细菌密度大,低层溶解氧低,反硝化细菌密度大,这种硝化、反硝化细菌数量的不同分布特点有利于人工湿地中形成上、下分层的硝化与反硝化区,促进了氮的去除。除此之外,而填料的类型和填充方式也是影响人工湿地脱氮效率的重要因素。

      )填料除磷机制与影响因素

      当污水流经人工湿地时,填料通过一系列物理和化学的途径去除污水中的、营养元素。

      其中物理去除主要指填料对磷的吸附,过滤拦截而沉淀的过程化学除磷指填料成分与磷发生化学反应,生产沉淀去除,被认为是湿地除磷的主要机理。

      影响填料除磷效果因素有很多,例如填料的类型、氧化还原电位、填料的、填料本身化学特性等,其中主要取决于填料和填料本身化学特性。国内外研究均发现,填料中含有大量钙、铁、铝离子对磷的去除能力较强。为中性的情况下,引起磷吸附沉淀的主要元素是铁和铝当较高时,引起磷沉淀主要元素是钙。用石英砂、石灰、水泥和铝粉等材料自制填料,实验研究发现自制填料在不管在磷浓度较低与较高时,吸附率都很高,原因是自制填料金属矿物成分含量高、比表面积大。研究钙、铁、镁、铝和磷的吸附关系,最后总结出富含钙、铁铝质的填料去除污水中磷能力较强,而硅质含量高的填料净化能力较差。

      等研究发现沙子除磷主要决定因素是钙含量,尤其是在偏碱性污水中,但在酸性污水中,铁、铝含量对沉淀反应更为重要。等也发现基质中氧化铁铝含量与磷吸附量有显著相关关系。除此之外填料除磷还受到污水的温度、溶解氧、磷负荷、水力条件、填料组合等众多因素的影响。

      由前文可知填料的各种理化都会对污染物的去除效果产生影响,本文对粒径大小、比表面积、含水率、孔隙率、不均匀系数等填料常见理化性质对污染物去除效果的影响进行了归纳见表,为湿地填料的选择提供一定指导。当然,除了填料的理化性质,填料的填充方式,填料的组合等众多因素都会对湿地污染物去除产生影响,在此无法一一做详细介绍。


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