29种湿地填料对氨氮的吸附解吸性能比较

为筛选出性能更好的人工湿地填料,采用等温吸附-解吸试验,测定了29种天然和非天然人工湿地填料的孔隙率、渗透系数及其对NH₃-N的吸附-解吸特性. 结果表明:锯末、瓷砖、鸡蛋壳、瓷砂陶粒、火山岩等材料的孔隙率较大,瓷砂陶粒、海绵铁、石灰石、页岩陶粒、砾石等材料的渗透系数较大;Freundlich和Langmuir等温吸附方程能较好地拟合各填料对NH₃-N的吸附特征,通过Langmuir等温吸附方程计算,对NH₃-N的理论饱和吸附量居前5位的填料依次是火山岩(1.700 0 mg/g)、瓷砂陶粒(1.620 0 mg/g)、生物炭(1.353 0 mg/g)、沸石(1.350 0 mg/g)、石榴石(1.190 0 mg/g). 吸附速率的变化与填料吸附NH₃-N的途径密切相关. 吸附饱和的生物炭、焦炭、大理黏土、沸石、磁铁矿、石英砂主要通过离子交换作用吸附NH₃-N,稳定性好,解吸率均小于20%;瓷砂陶粒和火山岩对NH₃-N的解吸率分别为24.50%和35.51%,既有物理吸附也有离子交换作用. 火山岩、瓷砂陶粒、生物炭、沸石对较高浓度NH₃-N的吸附效果较好. 研究显示,火山岩、生物炭、瓷砂陶粒、沸石等适合作为人工湿地中吸附NH₃-N的填料.      

几种人工湿地基质对磷素的吸附作用研究

从吸附动力学角度出发,研究了干渣、沸石、页岩陶粒和白云石四种基质对水体中磷素的吸附作用,结果表明,干渣对磷素的吸附量最大,其次是沸石和页岩陶粒,白云石对磷素的吸附量最小。作用48h后,干渣对磷素的吸附量分别是沸石、页岩陶粒和白云石的3.9倍、6.7倍和11倍。一级动力学方程、Elovich方程和双常数速率方程均能很好地描述人工湿地基质对磷素的等温吸附动力学特征,但从相关系数来看,Elovich方程的描述更为准确。四种基质对磷素的吸附速率依次为:干渣>页岩陶粒>沸石>白云石。     

人工湿地基质磷吸附特性与其物理化学性质的关系

对9种垂直流人工湿地基质进行了对磷的等温吸附试验.结果表明,在溶液磷浓度为100～500mg/L条件下,9种基质中以草炭的吸附量为最高,达到2439.56mg/kg;砾石的吸附量最低,仅为188.67mg/kg;其余基质表现出高炉渣土>高炉渣>煤灰渣土>耕层土>煤灰渣>中粗砂土>中粗砂的规律.供试基质的容重和密度与磷吸附量呈极显著性负相关关系;基质的颗粒直径D₈₀和不均匀系数K₈₀与磷吸附量呈显著性正相关关系.基质的CEC、有机质、有效Fe和交换性Al的含量与磷吸附量呈极显著性正相关关系;pH值与磷吸附量呈极显著性负相关关系.     

人工湿地基质对混合溶液中有机化合物的等温吸附行为

为了给工程实际应用提供科学依据,文章以煤渣、页岩陶粒、砾石、砂子为吸附剂,以苯、1,4-二氯苯、硝基苯和邻苯二甲酸二丁酯4种有机化合物为吸附质,考察了人工湿地基质对混合溶液中有机化合物的等温吸附行为。结果表明,供试基质对目标有机化合物的吸附等温线均属于Langmuir型;Freundlich方程比Langmuir方程能够更好地拟合实验结果;Langmuir方程的不同线性变换在数据拟合时表现出很大的差异性;供试基质对有机化合物的吸附具有明显的选择性,最好用混合基质来构建以去除有机化合物为目的的人工湿地。     

7种人工湿地填料对磷的吸附特性比较

研究了活性炭、牡蛎壳、蛭石、火山岩、煤渣、钢渣和河砂7种人工湿地填料对模拟废水中磷的去除效果。各材料对磷去除率大小为:钢渣>煤渣>牡蛎壳>活性炭>(沸石、火山岩、河砂)。同时对比研究了7种材料对实际生活废水中磷的去除效果,各材料对实际废水中磷的去除率低于对模拟废水中磷的去除率,其中钢渣的去除率最高。7种材料对模拟废水中磷的去除过程均符合准二级动力学关系。选择钢渣、煤渣和牡蛎壳作为人工湿地备选填料,研究不同初始磷浓度、不同粒径下钢渣、煤渣和牡蛎壳对磷去除效果,结果表明,钢渣、煤渣和牡蛎壳对磷的去除率随初始磷浓度和材料粒径的增大而减小。     

人工湿地基质渗滤特性及净化污水效果

以细沙、细沙和碎石质量比为1：1、1：2、2：1的三种组合，以及煤渣和壤土质量比为1：1的混合物共五种基质为供试对象，通过比较测定不同基质渗透性，选择渗透性较好的基质搭配填入人工湿地模型中，测定进出水水质，研究基质对系统净化污水的效果。结果表明，渗透性对人工湿地系统净化污水有一定影响。当基质渗透性较好、孔隙率较高时，污水总磷、氨氮、以及化学需氧量去除率较高；随时间延长，各指标去除率降低，其中总磷去除率与时间有较好的线性相关。     

人工湿地系统中填充基质对磷的吸附能力

人工湿地中填充基质对磷的吸附、沉淀作用是湿地系统的主要除磷机制,探明基质对磷的吸附能力对人工湿地系统设计至关重要. 分别利用吸附试验和柱吸附试验考察了宝钢钢渣、首钢钢渣、水淬渣和陶粒4种基质对磷的吸附能力,同时进行了浸出液毒性鉴别试验. 吸附试验表明,基质对磷的吸附符合Langmuir和Freundlich模型(R2为0.956～0.989),采用Langmuir模型预测的基质磷吸附量为2.274～3.637 mg/g. 在为期144 d的柱吸附试验中,填充宝钢钢渣和首钢钢渣的试验柱对磷有良好的去除效果,而填充水淬渣和陶粒的试验柱在90 d左右达到吸附饱和状态.在试验期内,基质的累积磷吸附量:宝钢钢渣为7.921 mg/g,首钢钢渣为7.495 mg/g,水淬渣3.317mg/g,陶粒为1.627 mg/g. 浸出液毒性鉴别试验表明,4种基质均有较高的环境安全性,由于2种钢渣和水淬渣具有较高的磷去除效率和便宜的价格,在湿地系统中具有广泛的应用价值.      

人工湿地填料对磷的吸附特性及预期使用年限

试验研究了粗砂、石灰石、钢渣、砂土、页岩、褐铁矿(2Fe2O33H2O)、磁铁矿(Fe3O4)等湿地填料对磷的等温吸附特性。结果表明,Freundlich和Langmuir都能描述上述填料对磷的吸附过程。粗砂、石灰石、钢渣、砂土、页岩、褐铁矿、磁铁矿对磷的理论饱和吸附量分别为18.66mg/kg,80.65mg/kg,1428.6mg/kg,34.84mg/kg,34.97mg/kg,71.94mg/kg和384.6mg/kg。影响填料吸附性的化学成分为Ca,Fe,Al,Mg和Mn。此外分析了填料对磷的吸附机理,预测了钢渣的预期使用年限为14年。     

4种人工湿地填料的f2噬菌体吸附特性

以无烟煤、钢渣、沸石和镁橄榄石这4种人工湿地填料为研究对象,以f2噬菌体为模型病毒,通过静态和动态吸附试验,考察和比较了4种填料的f2噬菌体吸附效果与特性.静态吸附结果表明,4种填料的f2噬菌体吸附去除效果依次为无烟煤>钢渣>镁橄榄石≈沸石,其中无烟煤对f2噬菌体的吸附过程经历了快、中、慢3个吸附阶段,且随着无烟煤投加量的增加,f2噬菌体去除率逐渐增加,优化的无烟煤投加量为8.0 g(固液比1∶12.5);4种填料的f2噬菌体等温吸附满足Freundlich和Langmuir等温吸附方程;无烟煤和钢渣的f2噬菌体吸附满足准二级吸附动力学,它们的理论平衡吸附量分别为3.35×108PFU·g-1和2.56×108PFU·g-1,与试验条件下得到的平衡吸附量基本一致;液膜扩散过程为无烟煤和钢渣吸附f2噬菌体的速率控制步骤,但不是唯一控制步骤.动态吸附结果表明,吸附柱的f2噬菌体吸附过程经历了适应、吸附、脉冲吸附和动态平衡这4个阶段,达到动态平衡时的f2噬菌体对数去除率大于2.55 lg.     

不同基质组合对氮磷吸附能力的研究

就地利用菜地改建小型湿地系统可能是实现农村生活污水消纳和资源化利用的一种有效途径,其中菜园土与吸附基质的组合直接关系水体污染物中氮磷的净化效果. 选取沸石、谷壳、活性炭、陶粒和菜园土作为试验基质,使用BET比表面积孔径分析仪、扫描电子显微镜和Ｘ射线衍射仪(EDX)对其进行表征,通过等温吸附试验分别筛选出对氮磷吸附效果较好的沸石和陶粒,设置菜园土∶陶粒∶沸石质量占比基质组合:F1(10∶0∶0)、F2(6∶2∶2)、F3(8∶1∶1)、F4(8∶2∶0)、F5(8∶0∶2)、F6(6∶1∶3)和F7(6∶3∶1). 在低、中、高3种氮磷浓度下,通过吸附动力学试验筛选出去除效果最好的基质组合. 结果表明:①5种单一基质中,活性炭、陶粒的比表面积(35.72、33.23 m2/g)和微孔体积(2.20×10?1、8.25×10?2 cm2/g)均较大;沸石和陶粒表面呈粗糙多孔结构. ②Freundlich和Langmuir等温吸附模型均能较好地拟合5种单一基质对氮磷的吸附,各基质对氮的饱和吸附量表现为沸石(2.00 mg/g)>陶粒(1.47 mg/g)>菜园土(1.17 mg/g)>活性炭(0.99 mg/g)>谷壳(0.21 mg/g),对磷的饱和吸附量表现为陶粒(1.28 mg/g)>活性炭(1.25 mg/g)>沸石(1.16 mg/g)>谷壳(0.80 mg/g)>菜园土(0.50 mg/g). ③7种基质组合对氮磷吸附具有相似的动力学特征,Elovich模型、双常数速率模型和一级反应动力学模型均能较好地模拟基质组合对不同污染负荷条件下氮磷的吸附规律. ④7种基质组合对氮磷的吸附速率均呈现先快后慢的趋势,最终于12~48 h趋于稳定. 研究显示,F2、F4和F7基质组合对氮磷的去除效果均较好,但考虑菜地改造的简易性和可操作性,F4为最佳基质组合,其在3种不同氮磷浓度下对氮、磷的吸附量分别为0.36~0.68和0.10~0.39 mg/g.      

人工湿地基质除磷影响因素研究进展

基质除磷被认为是人工湿地中磷去除的主要方式。人工湿地基质除磷不仅受其自身化学特性的影响,还受到废水磷负荷、水力条件、运行方式、温度、溶解氧、pH、竞争性离子等的影响,结合国内外的最新研究进展较全面地论述了上述因素对基质除磷效果的影响。最后对吸附饱和基质的去向进行了一定的探讨。     

人工湿地脱氮技术研究进展

简要介绍了人工温地脱氮技术原理,主要包括水生植物的吸收、微生物的硝化／反硝化脱氮、氮的挥发、氨化作用、基质吸附和离子交换作用。并讨论了影响脱氮效率的因素,分析了国内外的技术研究现状,为进一步开展人工湿地脱氮机理的研究和优化人工湿地污水处理系统设计提供参考。     

人工湿地组合系统除磷的净化空间研究

通过小试试验研究了由塘系统、垂直流、推流床单元组成的人工湿地工艺系统组合在内部不同空间上除磷的净化效应。结果发现,在高水力负荷下运行一段时间后,各套组合工艺系统对磷的净化效率均出现了不同程度的下降,其中下行池单元表层对磷的去除效率下降得最为显著;在各种组合中,塘单元对磷的净化效果并不理想。但是好氧塘单元与湿地的联用却可以有效地避免正磷酸盐释放的问题。     

几种人工湿地基质净化磷素污染性能的分析

通过基质磷素等温吸附、净化磷素污染效果和基质磷素饱和吸附后磷素释放实验,研究了砂子、沸石、蛭石、黄褐土、下蜀黄土、粉煤灰和矿渣7种人工湿地基质净化磷素污染效果和影响因素,并评价了基质磷素饱和吸附后磷素释放可能造成的二次污染风险结果表明:Freundlich和Langmuir等温吸附曲线方程均能很好地描述上述基质磷素吸附过程,其磷素理论饱和吸附量依次为矿渣＞粉煤灰＞蛭石＞表土＞下蜀黄土＞沸石＞砂子.磷素的净化能力依次为矿渣＞粉煤灰＞蛭石＞表土＞下蜀黄土＞沸石＞砂子,模拟污水磷素净化实验也证实矿渣、粉煤灰、蛭石净化磷素污染效果较好,表土和下蜀黄土次之,沸石和砂子净化磷素污染效果较差.矿渣和粉煤灰等钙素含量较高的碱性基质,影响磷素吸附净化效果的主要因素是基质的全钙含量,碱性条件下,基质全钙含量越高,其吸附的磷素越多,净化磷素污染的效果越好.砂子、沸石、下蜀黄土、黄褐土和蛭石等活性胶体氧化铁铝含量较多的中性基质,影响其磷素吸附净化效果的主导因素是其胶体氧化铁的含量,胶体氧化铁能促进基质吸附磷素效应,提高磷素净化能力.基质磷素饱和吸附后磷素释放实验也表明:除砂子基质磷素释放比例较高以外,其它基质磷素释放的比例很低,加强人工湿地基质的管理,上述人工湿地基质一般不会对水体环境造成二次污染.     

浅谈复合式山地湿地污水处理系统在三峡库区的应用

由于三峡库区山多地少,城镇过于分散,若修建污水厂,土地征用困难,建设污水管网费用过高,于是笔者提出了复合式山地湿地污水处理系统的设想。该工艺充分利用山体坡度和水体势能进行跌水曝气,不仅节约了耕地,还极大地节省了运行和管理费用。