论文摘要
目前,水体富营养化越来越严重。据统计世界上40%、我国65%的湖泊和水库已发生不同程度的富营养化。水体富营养化的重要控制因素是磷,而人工湿地中的填料对磷的吸附、过滤等物化作用是其最主要的除磷途径之一,因此填料的选择等研究在应用人工湿地除磷上具有重大意义。本文选取煤渣、红壤、石灰石、天然蛭石和河沙五种填料,进行单一填料的静态吸附试验、复合填料的动态柱状试验以及复合填料床的构建效果研究试验。其目的是考察五种单一填料对磷的理论吸附能力,比较不同组合填料的除磷能力,构建新型的三级潜流湿地,为组合人工湿地提供了一种新的思路。静态吸附试验结果表明：①五种供选填料在本试验条件下,煤渣对磷的吸附量最大,红壤次之,石灰石、天然蛭石和河沙的吸附能力较小。其中煤渣、红壤和石灰石用Langmuir方程和Freundlich方程拟合实验数据的相关系数都较好,而河沙用Langmuir方程拟合实验数据较好,天然蛭石用Freundlich方程拟合实验数据较好。②吸附质的量与pH值的大小直接影响着填料的吸附能力。动态柱状试验结果表明：①三种填料组合方式中,天然蛭石—红壤—石灰石复合基质除磷效果最好,总磷平均去除率高达83%,无机正磷酸盐去除率达85%,出水浓度达到了污水综合排放中的Ⅰ类标准（GB8978-1996）。②pH值与出水总磷浓度呈对数相关,相关性较高。③复合基质的除磷机制主要是吸附净化,容易达到吸附饱和。当填料达到吸附饱和后除磷作用明显降低,需更换填料或再生。本实验采用落干二周后,各柱除磷率均有回升,柱1去除率从60%上升到80%。复合填料床构建研究试验结果表明：①本试验构建的四个三级潜流湿地中,在水力负荷为1m3/m2.d的条件下,2号系统整体的除磷效果最好,总磷的平均去除率高达95.61%,且除氮和有机物能力也较强,有机物去除率为84.49%,总氮的去除率为61.29%,出水水质基本达到一级排放标准。如果将其作为人工湿地系统的一个单元,则可以大大提高湿地系统的处理效率。②有植物系统去污效果较无植物系统去污效果好,有植物系统对磷的去除率高于无植物系统3%左右,有机物和氮的去除率高于无植物系统9%左右；每个系统的A池种植植物不同,结果表明：种植美人蕉的池子比风车草和二者混种的池子的去污效果都好。2号系统的A池去污效果较其它系统的A池的好,对磷的去除率要高于其它系统A池的20%左右,氮的去除率高于其它系统A池的10%左右,有机物的去除率高于其它系统A池的4%-12%。③不同系统的B池的除磷效果比较：蛭石：红壤河沙混合体：石灰石的比例为1：2：1的系统（2号系统）除磷效果最好。不同系统C池的除磷效果比较：蛭石：煤渣：石灰石的比例为1：3：1的系统（1号系统）除磷效果最佳。在实际应用中,针对不同的湿地和不同的处理要求,我们要综合考虑填料的性质、湿地植物的生态价值和景观价值等因素,以实现湿地污水处理系统的最大效益。