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。     

碳化缓释除磷填料的制备与吸附特性分析

制备了2种人工湿地除磷基质填料,碳化缓释Ca(OH)_2(简称1#填料)和铁盐改性Ca(OH)_2(2#填料),并与工程中常用的石灰石和细沙填料进行等温吸附对比实验,比较不同填料的除磷效果。通过等温吸附实验,发现1#填料和2#填料更符合Langmuir等温吸附方程,得到不同填料对磷的理论饱和吸附量分别为806.45 mg/kg(1#填料)、220.26 mg/kg(2#填料)、64.10 mg/kg(石灰石)和24.81 mg/kg(细沙)。结果表明,制备的1#填料和2#填料对磷元素具有较好的去除效果,与人工湿地常用基质填料相比,具有明显的实际应用优势,可用其强化人工湿地除磷效果。     

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.     

处理微污染河水的人工湿地中磷的去除特征及吸附形态分布

通过在野外条件下构建两座潜流人工湿地,考察了湿地对微污染水体中磷的净化效果,以及湿地填料对4种主要形态磷的吸附特征.结果表明,湿地对总磷(TP)的平均去除率在30％左右,颗粒性总磷(STP)去除比例略高于溶解性总磷(DTP).两个湿地中TP的出水负荷随其进水负荷的升高线性增大,而磷的单位面积去除负荷与进水负荷呈对数关系,迸水负荷超过1000 g·m-2·d-1后,去除负荷没有发生明显变化.4种主要形态磷的吸附量关系表现为钙镁磷(Ca/Mg-P,12582和11052 mg)＞铁铝磷(Fe/Al-P,5312和5750 mg)＞弱吸附磷(Plabile-P,2054和1207 mg)＞腐殖质磷(Humic-P,-362和-136 mg).湿地3层填料对Humic-P和Plabile-P的吸附能力有限,且伴有解吸现象,而Ca/Mg-P和Fe/Al-P的吸附主要发生在卵石和碎砖层,碎石层对湿地中磷的去除贡献较低.栽种植物对湿地中填料对磷的吸附影响较小.     

人工湿地中除磷填料的筛选及其除磷能力

针对猪场废水水质特点,对4种填料的理化特性进行了分析,并考察了4种填料的除磷能力.结果表明,废砖块和沸石的表面微结构更有利于生物膜的生长,而海蛎壳与废砖块则具有较高的除磷潜能;4种填料对磷素的理论饱和吸附量依次为海砺壳>废砖块>火山岩>沸石,海蛎壳对磷素的吸附主要为化学吸附,而废砖块、火山岩和沸石对磷素的吸附主要为物理吸附,其中废砖块对磷素的吸附过程中存在化学吸附作用;在动态吸附试验中,海蛎壳对磷素的去除效果最好,其次为废砖块、火山岩和沸石,4种填料去除磷素的主要途径由其化学成分和化学形态决定.由试验结果可知,海蛎壳是人工湿地处理猪场废水时较为理想的除磷填料.     

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.     

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.      

铝污泥复合填料特性及在人工湿地中的应用

利用铝污泥、钢渣和沸石制备了3种铝污泥复合填料——铝污泥-沸石、铝污泥-钢渣、铝污泥-沸石-钢渣,研究了其物理特性和对磷的等温吸附性能,并应用于人工湿地小试系统中,探讨其对湿地水质的净化效果。结果表明:相较铝污泥和传统湿地填料,3种复合填料具有较大的体积密度、孔隙率和比表面积;3种复合填料对磷的吸附效果存在较大差异,表现为铝污泥-钢渣>铝污泥-沸石>铝污泥-沸石-钢渣;3种复合填料对人工湿地进水中化学需氧量(COD_Cr)的去除率无显著差异,均为70%左右;对总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH₃-N)的去除率差异较大,其中铝污泥-钢渣、铝污泥-沸石对TP去除率较高(93%以上),铝污泥-沸石、铝污泥-沸石-钢渣对TN和NH₃-N去除率较高(TN高于65%,NH₃-N高于77%);铝污泥-沸石复合填料对人工湿地污染物去除的综合效果最好,可使人工湿地出水水质达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。     

人工湿地中磷的行为及其去除方法研究

人工湿地中磷是通过基质、微生物和植物的共同作用去除的，其中基质对磷的吸附和沉淀是人工湿地除磷的主要方面。构筑两个以碎石和细砂为填料的人工湿地模拟单元，一个种上芦苇，另一个不种任何植物，研究湿地对磷的处理效果。前期试验表明，种芦苇的湿地总磷去除率可以迭到92％，其中，总磷的67．35％在湿地上部就得以去除，有相当一部分磷是由湿地中植物、微生物和基质的协同作用加速去除的。最后对人工湿地除磷存在的主要问题及对策进行了探讨。     

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.      

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。     

人工湿地不同区域基质磷含量的差异分析

基质吸附是人工湿地磷去除的主要途径,吸附能力易受环境条件的影响,为了探讨人工湿地运行时内部多样化理化环境对基质磷吸附的影响,以相同基质的无植物和有植物水平潜流人工湿地实验系统为对象,在对人工配制有机污水进行5个月处理后,分析了2个系统不同区域基质中总磷及各主要无机态磷的含量.结果表明,植物系统各部分基质中总磷含量呈现较大的差异,总磷最高的进水区根际基质达0.75 g·kg-1,其次是进水区抖落和出水区根际基质,最低的出水区非根际基质只有0.21 g·kg-1,无植物系统各部分基质总磷含量比较接近,在0.21～0.27 g·kg-1之间,总体来看,植物系统基质总磷含量高于无植物系统;与实验前相比,两系统各部分基质中铁磷、铝磷和钙磷含量都升高,是基质吸附无机磷的主要赋存形式,铁磷和铝磷在两系统不同区域基质中变化特点相似,植物系统进水区根际、抖落基质铁磷、铝磷含量大幅增加,而出水区和无植物系统各部分增加量相对较少;两系统各部分基质钙磷含量升高相对较均衡,但植物系统进水区和出水区根际基质含量也略高于其他部分;两系统各部分基质松散结合态磷和闭蓄态磷含量都比较低;植物根系对基质磷含量具有明显影响,总磷、铁磷、铝磷、钙磷和松散结合态磷含量呈现距离植物根系越近含量越高的特点.     

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。     

有机物对人工湿地基质除磷影响研究

以页岩陶粒为基质,在水力停留时间2d,连续进出水条件下,研究分析了进出水中磷素、基质中磷的形态和附着生物量的变化情况.结果表明,基质的除磷效率随有机物浓度的增加而降低,有机物对页岩磷吸附能力有一定的抑制作用.当进水COD浓度分别为100mg/和200mg/L时,其吸附能力分别下降了49%和62%.有机态松散结合磷、腐殖质态磷和钙镁结合磷明显提高,而铁铝结合磷从36.75%分别降到18%和11.77%,证明有机物累积对铁铝结合磷形成的抑制是磷吸附能力下降的主要原因.另外,进水有机物浓度越高,反应器中基质附着的生物膜量就越大,生物膜的厚度可能会影响水中磷元素向基质扩散时传质的过程.     

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.     

人工湿地生态工程中基质的筛选及应用研究

文章采用Langmuir等温吸附方程研究了人工湿地基质对磷的吸附能力和基质在人工湿地中的使用寿命,结果显示不同基质对磷的吸附能力差异比较大,其中赤泥对磷的吸附能力最大,铝矿土次之,陶粒和砂子比较低,而以陶粒对磷的吸附能力最低。不同的基质在人工湿地中的使用寿命不同,赤泥可以使用大约3010个月,而陶粒则<6个月。人工湿地基质大致可分为工业副产品、土壤和沙石三类,其中以工业副产品对磷的吸附能力比较高,土壤其次,而沙石则相对较低。Langmuir等温吸附方程可比较不同基质的吸附能力大小并估算其使用寿命,因此,可将它作为一种快速筛选人工湿地基质的方法。     

人工湿地脱氮除磷强化技术研究

人工湿地作为一种新型污水生态处理工艺受到越来越广泛的重视,现在广泛应用于各类水体的处理,然而在实际应用中存在脱氮除磷效率偏低等问题,在一定程度上限制了应用,如何强化人工湿地脱氮除磷已成为近年来的研究热点.本研究从人工湿地工艺改进和创新、基质的选择与优化、植物的筛选与配置、设计及运行参数的优化等方面详细论述了人工湿地强化脱氮除磷技术,以期提高人工湿地脱氮除磷效率,为人工湿地技术优化与工程应用提供参考.     

人工湿地除磷存在的问题及其对策探讨

人工湿地是20世纪七八十年代发展起来的一种污水生态处理技术,能高效去除有机污染物,氮、磷等营养物,近年来得到了广泛的应用。对磷的去除不同于常规化学除磷或生化处理工艺,而是集物理化学法和生物法于一体,即通过基质、水生植物及微生物的协同作用完成。基质容易达到饱和是人工湿地除磷面临的主要问题,进水水质、水力条件、温度变化等条件也不同程度影响人工湿地的除磷效果。针对以上问题,提出了相应对策,以实现人工湿地除磷系统的稳定运行。