（环境科学与工程专业论文）人工湿地填料基质去除氨氮和磷最优配比及影响因素研究.pdf

北京化工大学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文 研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者签名： 日期：兰! ! ! ：事里 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文 的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北 京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全 部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编 学位论文。 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在上年解密后适用 本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授 权书。 作者签名盏鑫玉 日期： 导师签名：厶釜鱼避晷- 日期： 弘，f 、fz 口 学位论文数据集 中图分类号 x 5 0 5 学科分类号 6 1 0 3 论文编号 1 0 0 1 0 2 0 1 10 2 4 0 密级 学位授予单位代 1 0 0 1 0 学位授予单位名 码称 北京化工大学 作者姓名赵发敏学号 2 0 0 8 0 0 0 2 4 0 获学位专业代 获学位专业名称环境科学与工程 0 8 3 0 0 码 国家重大水专项控制 单元污染物削减方案制人工湿地污水处理技 课题来源 研究方向 技术 术 ( 2 0 0 9 z x 0 7 5 2 6 0 0 5 ) 论文题目人工湿地填料基质去除氨氮和磷最优配比及影响因素研究 关键词人工湿地基质，配比，因素，动力学 论文答辩日期p ，1 j - 、z 矿论文类型应用研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名 职称 工作单位学科专长 指导教师 海热提教授北京化工大学 环境工程 评阅人1董仁杰教授中国农业大学人工湿地，沼气工程 评阅人2胡翔 教授北京化工大学环境工程 评阅人3 评阅人4 评阅人5 椭员蝴海热提教授北京化工大学环境工程 答辩委员1 余江 教授北京化工大学环境催化 答辩委员2 胡翔副教授北京化工大学 环境工程 答辩委员3王曙光讲师北京化工大学环境微生物 答辩委员4林爱军讲师北京化工大学环境修复 答辩委员5 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二 中图分类号在( 中国图书资料分类法查询。 三 学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t1 3 7 4 5 9 ) 学科分类与代码 中查询 四 论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成 究 质量比例为3 ：1 ：1 混合在4 8 小时时对氨氮的吸附去除效果最好，达到 8 8 5 5 ，与沸石单独吸附相比氨氮去除率提高了l o 4 5 ；石灰石、 沸石和粉煤灰是对磷吸附效果最好的三种基质，以质量比例1 ：3 ：1 混合 时对磷的去除率最好，达到7 9 6 8 。影响因素实验结果表明：p h 值 5 7 时氨氮的去除率达到8 8 以上，当p h 值大于7 或小于5 时，氨氮的 去除率迅速下降； p h 值对吸附除磷最优配比的影响不明显；当葡萄 糖的浓度为o 1 0 m g l 时，氨氮的去除率为2 8 8 8 ，与空白液相比降低 了5 6 6 2 ；当草酸的浓度为o 2 m l 时，与空白样相比氨氮的去除提 高了6 5 ，当柠檬酸浓度在o 0 5 m l 时氨氮的去除率下降了4 3 4 ； 随着草酸和柠檬酸浓度的增加磷的去除率下降，且最大分别下降 6 6 6 和7 0 4 ，葡萄糖对最优配比去除磷影响不明显；随着c l 、s 0 4 2 - 和n 0 3 一浓度的增加氨氮的去除率降低，c 1 。浓度的增加，磷的吸附去除 率迅速下降，而s 0 4 2 和n 0 3 对最优配比吸附磷有一定的促进作用，一 l 北京化工人学硕十学位论文 定浓度时磷去除率分别提高了8 7 和8 9 。 吸附氨氮最优基质配比组合随着溶液氨氮浓度由2 0 m g l 增加到 2 5 m l 和3 0 m l ，吸附量由2 7 5 g 增加到3 2 5 m g 和3 3 1 m ； 随着温度的升高吸附氨氮的最优配比的对氨氮的吸附量增大，且在较 高温度时在短时间内达到吸附平衡。 吸附除磷最优配比同样随着磷浓度的增加吸附量增加，溶液初始 磷浓度从5 m l 增加到1 0 m l 和1 5 m l 时，磷的最终吸附量由 7 3 6 m g 增加到1 2 0 2 m g 和1 6 7 3 m g ，分别增加了4 6 6 m g 和 9 3 7 m g ；温度对吸附除磷的影响表明：在3 5 时，达到吸附平衡后， 最优配比对磷的吸附量为1 3 o l m g ，比5 、1 5 和2 5 条件下吸 附量9 8 0 m g 、1 0 7 0 m g 和1 2 0 2 m g 增加3 2 l m g 、2 3 1 m g 和 o 9 9 m g 。 准二级动力学比一级动力学更好的描述了两种最优配比对氨氮 和磷的吸附动力学过程，相关系数都达到o 9 以上；两种最优配比吸 附除氨氮和磷热力学表明：它们的吸附过程中g o o ，两 种最优配比吸附除氨氮和磷都是一个自发作用的过程。 关键词：人工湿地基质，配比，因素，动力学 i i 摘要 t h e s t u d yo fo p t i m i z i n gs u b s t r a t eg r a d a t i o na n de f j f e c t f a c t o r sf o rc o n s t r u c t e dw e t l a n dr e m o v a lo fa m m o n i a n i t r o g e na n dp h o s p h o r u s a b s t r a c t c o n s t r u c t e dw e t l a n d s e w a g e t r e a t m e n t t e c h n o l o g y w i t ht h e a d v a n t a g e so fh i g he 硒c i e n c ya n d l o we n e 唱yc o n s u m p t i o na n da m m o n i a n i t r o g e na n dp h o s p h o l l j sr e m o v a lr a t eh a sg r a d u a l l yb ea r o u s e dt h e w o r l d sa t t e n t i o n c o n s t l l l c t e dw e t l a n ds u b s t r a t e sp l a y e da ne s s e n t i a lr o l e o fr e m o v a la m m o n i an i t r o g e na n dp h o s p h o l l l s t h i sp a p e rs t u d i e dt h e a m m o n l a n l t r o g e na ndp h o s p h o m sr e m o v a le 街c i e n c yo fs e v e r a lc o m m o n s u b s t r a t em a t e n a l st h a ta st h ec o n s t m c t e dw e t l a n ds u b s t r a t et h r o u 曲t h e e x p e r i m e n to fa d s o 印t i o n ，a n ds e l e c t i n gt h et h r e el ( i n d so fs u b s t r a t ew h i c h w a st h eb e s ta d s o 巾t i o ne f l f e c ta i l dt h e nc o m b i n a t i o no ft h e ma sac e r t a i n p r 叩o n i o n ， a 1 1 ds e l e c tt h e o p t i m a ls u b s t r a t eo fr e m o v i n ga m m o n i a n i t r o g e na n dp h o s p h o m s e x p e n m e n t ss h o wt h a t ：t h eb e s tt h r e es u b s t r a t e o fa m m o n i a n i t r o g e na d s o 印t i o ne f f e c tw a sz e o l i t e ，c 0 1 u m n a rc a r b o na 1 1 d n ya s h ；l i m e s t o n e ，t h eb e s tt h r e es u b s t r a t eo fp h o s p h o m sa d s o 印t i o n e f f e c tw a sz e o l i t ea n df l ya s h z e o l i t e ，c o l u 咖a rc a r b o na n d n ya s hw i t h t h eq u a l i t ym i x p r o p o r t i o no f3 ：l ：l 锄m o n i an i t r o g e na d s o 印t i o nr e m o v a l e 衢c i e n c yr e a c ht o8 8 5 5 i n4 8h o u r s ，c o m p a r e dw i t hz e o l i t es i n g l e l i l 北京化工大学硕士学位论文 a d s o 叩t i o n i n c r e a s e dl o 4 5 ；z e o l i t e ，l i m e s t o n ea n dn ya s hw i t ht h e q u a l i t ym i xp r o p o r t i o no f1 ：3 ：ip h o s p h o r u sr e m o v a lr a t ea c h i e v et h eb e s t 7 9 6 8 e x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a t ：t h ef a c t o r sa f f e c t i n ga m m o n i a n i t r o g e nr e m o v a lr a t er e a c h e dt o8 8 w h e np h5 7 ，a n da m m o n i a n i t r o g e nr e m o v a lr a t ef e ur a p i d l yw h e np hv a l u em o r et h a n7o r l e s st h a n 5 ；p hv a l u eo nt h ea d s o 印t i o no fp h o s p h o m so p t i m a lr a t i oi n f l u e n c ew a s n o to b v i o u s ；w h e ng l u c o s ec o n c e n t r a t i o n sw a so 1om l ，t h ea m m o n i a n i t r o g e nr e m o v a lr e d u c e d5 6 6 2 c o m p a r e dw i t hb l a n kl i q u i d ；m e n o x a l i ca c i dc o n c e n t r a t i o nw a so 2m l ，s a m p l e so fa m m o n i a n i t r o g e n r e m o v a li n c r e a s e d6 5 c o m p a r e dw i t ht h eb l a n k ，w h e nc i t d ca c i d c o n c e n t r a t i o ni no 0 5 m g lo fa m m o n i a n i t r o g e nr e m o v a ld r o p p e d4 3 4 ； p h o s p h o l l l sr e m o v a lr a t ed e c l i n ea l o n gw i t ht h ei n c r e a s eo fc o n c e n t r a t i o n o fo x a l i ca c i da n dc i t r i ca c i d ，a n dl a r g e s td e c l i n ed r o pw a s7 0 4 a n d 6 6 6 r e s p e c t i v e l y a m m o n i an i t r o g e nr e m o v a lr e d u c e sa st h ei n c r e a s e c o n c e n t r a t i o no fc l ，s 0 4 2 。a n dn 0 3 一，p h o s p h o m sa d s o 印t i o nr e m o v a lr a t e f e ur a p i d l ya st h ei n c r e a s eo fc o n c e n t r a t i o no fc l ，a n ds 0 4 2 。a n dn 0 3 。 h a dl i t t l ei m p a c to nt h eo p t i m a lp r o p o r t i o n i n ga d s o 叩t i o np h o s p h o m sa n d e v e ni m p r o v e d8 7 a n d8 9 a m m o n i a n i t r o g e na d s o 印t i o ni n c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo fs o l u t i o n c o n c e n t r a t i o no fa m m o n i an i t r o g e ni no p t i m a lc o m b i n a t i o ns u b s t r a t e ， a m m o n i an i t r o g e na d s o 印t i o n2 7 5 m gb yi n c r e a s e dt 0 3 2 5 m ga n d 3 31m gw i t ht h ec o n c e n t r a t i o n 2 0 m g l i n c r e a s e dt 0 2 5 m la n d3 0 m l i v 摘要 t h eo p t i m a l p r o p o r t i o n o fa m m o n i an i t r o g e n a d s o 印t i o nc a p a c i t y i n c r e a s i n g a st h e t e m p e r a t u r ei n c r e a s e d ，a n d r e a c ho fa d s o 印t i o n e q u i l i b r i u mi ns h o r tt i m ei nh i g ht e m p e r a m r e p h o s p h o m sa d s o 印t i o ni n c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo fs o l u t i o n c o n c e n t r a t i o no f p h o s p h o m s i n o p t i m a l c o m b i n a t i o n s u b s t r a t e ， p h o s p h o m sa d s o 巾t i o n7 3 6 m gb yi n c r e a s e dt o1 2 0 2 m ga n d16 7 3 m gw i t hm ec o n c e n t r a t i o n5 m g li n c r e a s e dt olo m g la n dl5 m l ； i n c r e a s e d4 6 6 m ga n d9 3 7 m g gr e s p e c t i v e l y t h eo p t i m a l p r o p o r t i o no f p h o s p h o n l sa d s o 印t i o nw a s1 3 0 1m gi n3 5 a n dm o r et h a n5 ，1 5 a n d2 5 c o n d i t i o n sa d s o 印t i o n9 8 0m g ，1 o 7 0 m ga n dl2 0 2m g i n c r e a s e3 21 m g ，2 31m ga 1 1 do 9 9m g 儋 q u a s is e c o n d a 哕d y n a m i c sd e s c r i b e dt h et w o叩t i m a lr a t i oo f a n l 】 1 1 0 n i an i t r o g e na n dp h o s p h o r u sa d s o 印t i o nk i n e t i cp r o c e s st h a nl e v e l f i r s t ，c o r r e l a t i o nc o e f j e i c i e n tb o mr e a c hm o r et h a no 9 ；t h et w oo p t i m a l r a t i oa d s o 印t i o nt h e m o d y n a m i c ss h o w e dt h a t g o o ，a n dt h e 觚oo p t i m a lr a t i oa d s o 印t i v ea m m o n i an i t r o g e na u l d p h o s p h o r u sw e r e s p o n t a n e o u sp r o c e s s k e yw o r d s ：c o n s t r u c t e dw e t l a l l ds u b s t r a t e ，r a t i o ，f a c t o r s ，k i n e t i c s v 2 1 实验方法l3 2 1 1 单一基质填料吸附实验方法1 3 2 1 2 最优配比确定实验方法1 3 2 2 实验结果与讨论1 4 2 2 1 单种填料基质对氨氮的吸附去除效果1 4 2 2 2 单种填料基质对总磷的吸附去除效果1 s 2 2 3 基质组合对氨氮和总磷的吸附去除效果1 6 2 3 小结。19 第三章人工湿地基质填料最优配比影响因素研究2 0 3 1 实验方法2 0 i 北京化t 大学硕： ：学位论文 3 1 1c w o r s n 3 ll 基质组合吸附除氨氮作用的影响因素2 0 3 1 2c w o r s p l31 基质组合吸附除磷作用的影响因素。2 0 3 2 实验结果与讨论2 l 3 2 1 影响c 、o r s n 3 1 1 吸附除氨氮作用的影响因素2 1 3 2 2 影响吸附磷最优配比影响因素2 4 3 - 3 小结2 7 第四章c w o r s n 3 1 1 基质组合吸附除氨氮动力学和热力学研究。2 9 4 1 实验方法2 9 4 1 1 溶液浓度对c w o r s n 3 l l 吸附除氨氮动力学的影响2 9 4 1 2 温度对c w o r s n 3 11 吸附除氨氮动力学的影响2 9 4 - 2 结果与讨论2 9 4 2 1 溶液浓度对c w o r s n 3 1 1 吸附除氨氮动力学2 9 4 2 2 温度对c w o r s n 31 1 吸附除氨氮动力学3 1 4 2 3c w o r s n 31 1 吸附动力学分析3 2 4 2 4c w o r s n 3 1 1 吸附热力学分析3 4 4 3 小结3 5 第五章c w o r s p l 3 1 组合基质吸附除磷动力学和热力学研究3 7 5 1 实验方法3 7 5 1 1 溶液初始浓度对c w o r s p l 3 l 吸附除磷动力学的影响3 7 5 1 2 温度对c w o r s 。1 3 l 吸附除磷动力学的影响3 7 5 2 实验结果与讨论3 7 5 2 1 溶液起始浓度对c w o r s 。1 3 1 吸附除磷的动力学影响3 7 5 2 2 温度对c w o r s 。1 3 l 吸附除磷动力学影响3 9 5 2 3c w o r s 。13l 吸附除磷动力学分析4 0 5 2 4c w o r s 。1 3 1 吸附除磷热力学分析。4 1 5 3 小结4 l 第六章结论和建议4 3 i t i l l 北京化t 大学硕士学位论文 c o n r e n t c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 1 1 t h e 印p l i c a t i o n i 订c o n s t r u c t e dw e t l a n ds e w a g et r e a t m e n tt e d m 0 1 0 9 y 1 1 1 1 t h eo v e r v i e w so f c 0 n s t m c t e dw e t l 甜l dt e d m o l o g y 1 1 1 3 t h ef o mo f 舢o i l i am t r o g e na n dr e i i l o v a lw a yi nc o i l s t r u c t e dw e t l 砒l d 5 1 1 4 t h ef o mo f p h o s p h o r u sa n dr e m o v a lw a yi nc o n s t m c t e dw e t l a n d 7 1 2 1 1 1 er e s e a r c hp r o 黟e s so fc o n s t l l l c t e dw c t l a n ds u b s t r a t e 8 1 2 1t h em a c h a i l i s mo fa m m o n i an i 仃d g mr e m o v i n gb yc o n s t m c t e dw e t l a i l d 吼l b s t r a t e 8 1 2 2 t h em a c h a i l i s mo f p h o s p h o m sr 锄o v i n gb yc o n s t n j e dw e t l a n ds u b s t r a t e 8 1 2 3 t h er e s e a r c hp r o 黟e s so f p a ns u b s t r a t e 。9 1 2 4 t 1 1 ed e v e l o p m e n to f c o n s t m c t e dw e t l a l l ds u b s t r a t e 一l o 1 3 t h es i g n i f i c a n c ea n db a c k g r o u do f t h i sr e s e a l r c h 1o 1 4 t h er e s e a rc _ hc o n t i e n ta r l dt e c h n i c a ll i n e 1l c h a p t e r2t h er e s e a r c ho fo p t i m a ir a t i os u b s t r a t ea d s o r p t i o n r e m o v i n ga m m o n i an i t r o g e na n dp h o s p h o u r s 。13 2 1 t h em o t h o d so f e x p e r i m e n t 1 3 2 1 1 t l l ee x p 耐m e n t so fs i n 酉es u b s t r a t ea d s o p n i o n l3 2 1 2t 1 1 ee x p 耐m e n t so ft h e0 p t i m a lr a t i os u b s t r a t e 13 2 2 t l l er e s u l t sa i l dd i s c u s s i o no f t h ee x p e r i m e n t s 1 4 2 2 1 t h ea d s o 印t i o ne 伍c i e n c yo f a m m o n i a i l i t r o g e i lb ys i n 百es u b s 仃a t e 1 4 2 2 2t l l ea d s o 印t i o ne 衢c i e n c yo f p h o s p h o u sb ys i n 哲es u b s t r a t e 15 2 2 3 而ea d s o 印t i o ne f f i c i e i l c yo fa n 瑚o i l i ai l i t r o g e n 肌dp h o s p h o u sb ym i x t u i e s u b s t r a t e 1 6 2 3 s u m m a r y 。1 9 i v 4 1 21 1 1 ek i n 甜c so fc w o r s n31 1a d s o 印t i v ea m m o i l i an i 仃d g e l lb yt l l ei n n u e l l c eo f t e m p e r a t u r c 2 9 4 2t 1 1 er e s u l t sa n dd i s s c u s s i o no fm ee x p 甜m 铋t 2 9 4 2 11 1 1 e1 【i n e r i c so fc w o r s n31 la d s o 印t i v e 锄m o n i an i 仃o g e i lb ym ei n f l u e n c eo f s o l u t i o nc o n c e n t i a t i o n 2 9 4 2 2t h ek i n e r i c so fc w o r s n 31 1a d s o 印t i v e 锄m o i l i an i 们g e l lb yt h ei n n u e l l c eo f t e h l p e r a t u r e 3 1 4 2 3t l l ea i l a l y s i so fc w o r s n 31 1a d s o 印t i o nk i n e t i c s 3 2 4 2 4t 1 1 ea i l a l y s i so fc w o r s n 31 1a d s o 叩t i o nt h e m e y n 锄i c s 3 4 4 3 s u n h n a 秽3 5 c h a p t e r 5t h es t u d yl i n e t i c sa n d t h e r m o d y n a m i c so fc w o r s p l 3l a d s o r p t i o np h o s p h o r u s 。3 7 v 北京化工人学硕：l 学位论文 5 1t h em e t l l o d so fe x p e r i m e n t 3 7 5 1 1 h ek i n 舐c so f c w o r s p l 3 1a d s o r p t i v ep h o s p h o m s b y t l l ei i l f l u e l l c eo f s o l u t i o n c o n c e n t r a t i o n 3 7 5 1 21 1 1 ek i n e r i c so f c w o r s p l 3 la d s o 叩t i v ep h o s p h o m s b ym ei n n u e n c eo f t e i n p e r a t u r e 3 7 5 2t h er e s u l t sa i l dd i s s c u s s i o no ft h ee x p e r i m e n t 3 7 5 2 1 h el 【i n 耐c so f c w o r s p l 3 1a d s o 即t i v ep h o s p h o m s b yt h ei n f l u e n c eo f s o l u t i o n c o n c e i l 仃a t i o n 3 7 5 2 2 n l el 【i n 耐c so f c w o r s p l 31a d s o m t i v ep h o s p h o r u sb yt h ei n f l u e n c eo f t 锄p a a 1 r e 3 9 5 2 3t h ea i l a l y s i so f c w o r s p l 3 la d s o 印t i o nk i n e t i c s 4 0 5 2 4 r h ea 1 1 a l y s i so f c w o r s p l 3 1a d s o 印t i o nt h e n n e y i l 锄i c s 4 1 5 3 s u i m 孤y 4 l c h a p t e r6t h ec o n c l u s i o na n ds u g g e s t 。4 3 4 3 4 4 z l ! ； 4 9 。5 0 r 丁 y m c w o r s n 3 1 1 c w o r s p l 3 l 理想气体常数，8 31 4 j m 0 1 k l 绝对温度，k 溶液体积，m l 吸附剂用量，g 吸附氨氮最优配比基质组合 吸附磷最优配比基质组合 v i i 北京化工人学硕j ：学位论文 v i i i 理系统的组合具有多样性和针对性、适于中小城镇污水处理和具有美学价值等优 点【1 2 1 ，因此人工湿地污水处理技术作为改善水质提供了一个可行而实用的技术 手段。 1 1 1 人工湿地污水处理技术概述 ( 1 ) 人工湿地的概念 湿地是由水、基质及水生植物和微生物等做组成的、具有较高生产力和较大 活性、处于水路交界相的复杂的生态系统。湿地是自然界最富有生物多样性的生 态景观和人类最重要的生存环境之一，他不仅为人类的生产、生活提供了多种资 源，而且具有巨大的环境功能和效益，它不仅为野生动植物提供生长和繁殖的场 所，同时还具有净化水质、降解污染物、控制污染、蓄洪防旱、控制土壤侵蚀、 调节气候、美化环境等方面有其他系统不可替代的作用【3 1 ，被誉为“地球的肾脏”， 受到全世界范围的关注。 人工湿地污水处理技术是一种人为控制改造的污水处理技术，是人为的在一 定长宽比的土地上，有效利用土地的坡度，在人工建成的池体中添加一些填料如 砾石、土壤或者有几种基质混合而成的复合填料组成人工湿地床体。污水流经湿 地床体时，经过床体中湿地填料的过滤、截留等作用来去除污水中的污染物质。 人工湿地系统中往往也根据人们的美学观种植一些湿地植物，湿地植物一般选择 成活率高，抗水性强，生长周期长的具有美学价值或者经济的水生植物，人工 湿地植物一般选择芦苇、香蒲等。人工湿地经过一段时间运行后，形成了基质、 北京化工人学硕卜学位论文 植物和微生物共同作用的污水处理系统，去除污染物的范围从常规污染物质到重 金属等都有良好的去除效果。研究表明在污水进水浓度较低是，人工湿地污水处 理系统对b o d 5 的去除率可达8 5 9 5 ，c o d 去除率可达8 0 以上。人工湿地 床体中的异养微生物能够以有机物作为养分而消耗污水中的有机物，把有机物最 终转化为微生物体及c 0 2 ，h 2 0 。人工湿地污水处理技术通过人工湿地基质填 料的过吸附、沉淀、植物的吸收和微生物的分解等作用实现对污水的高效净化【4 】。 ( 2 ) 人工湿地的分类及特点 按照不同的分类方式人工湿地具有不同的名称【5 】。如按照植物种类可以分为 浮生植物人工湿地处理系统、挺水植人工湿地系统和沉水植物人工湿地系统；当 然也可以按照土地的用途来划分不同的人工湿地处理系统，本文主要按照水流的 方式划分人工湿地污水处理技术，分为地表流人工湿地和潜流人工湿地系统，潜 流人工湿地按照水流方式的不同又分为水平潜流和垂直潜流【6 】，不同类型的人工 湿地污水处理系统对污染物质的去除效果不同。 地表流人工湿地：地表流人工湿地具有天然湿地的性质，污水一般在人工 湿地填料上表层流动，氧气通过水面扩散供给，地表流人工湿地水位一般在 o 1 一o 6 m ，这种人工湿地受到季节性的影响较大，冬季人工湿地床体上层的污水 容易结冰，夏季则会产生异味，滋生蚊蝇等，地表流人工湿地对污染物的去除效 率较低，其主要是依靠植物根系的作用去除一部分污染物质，没有完全发挥人工 湿地基质填料的作用。 潜流人工湿地分为水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地，水平潜流人工 湿地是污水从人工湿地的一端流入，经过人工湿地填料床到达另一端而得名；垂 直流人工湿地是污水从湿地表面纵向流向湿地填料床底部，污水以垂直流方式进 入湿地床。潜流人工湿地床体填充基质，床体底部铺设防渗层，潜流人工湿地中 基质填料的作用得到了充分的发挥，水平流人工湿地具有保温效果好很少有恶臭 和蚊蝇滋生等现象。垂直流人工湿地可硝化能力较强可以处理较高浓度的氨氮废 水【7 引。现在应用的人工湿地污水处理系统一般建设为水平潜流和垂直潜流联 合使用的方式。 ( 3 ) 人工湿地的组成 基质：传统人工湿地一般以土壤和砾石作为人工湿地填料，现在人工湿地 基质选择有砾石，钢渣、沸石、石灰石、白云石、粉煤灰、无烟煤等等。人人工 湿地基质的一般选择能够为微生物提供良好生境，为植物提供良好生长附着点的 基质。人工湿地的基质具有吸收、吸附、过滤、离子交换、络合反应等一些物理 的和化学的途径来净化去除污水中的n 、p 等营养物质【9 】。人工湿地填料一般是 根据所要处理的污水的性质等指标来选择合适的人工湿地基质。例如，以p 为特 2 第一章绪论 征的污水，飞灰和页岩是作为人工湿地最好的填料，不宜选用泡沸石和油页岩【l o t 1 1 】作为人工湿地填料。 植物：湿地中生长的植物包括挺水植物、沉水植物和浮水植物。植物在人 工湿地系统中主要作用有：( 1 ) 植物起着固定床体表面的作用；( 2 ) 吸收、利 用营养物质，吸附和富集重金属及有毒有害物质【1 2 。5 】；( 3 ) 植物通过光合作用 向根区输送氧气，提供好样微生物所需要的氧气【1 6 1 7 】；( 4 ) 植物的庞大的根系 提供了微生物生存的多样性环境【1 8 1 9 】；同时植物根系也增强了人工湿地基质的 水力传导【2 0 2 1 】；( 5 ) 植物还具有美学价值，改善生态环境景观；( 6 ) 作为人 工湿地受污染程度的指示物。 微生物：微生物作为进入人工湿地污染物质的分解者是人工湿地去除污染 物的重要组成部分；人工湿地中微生物主要分为自养微生物和兼性微生物。人工 湿地中的微生物数量庞大多种多样，人工湿地不同的区域微生物的种类和数量不 同，不同种类的微生物对污染物质的净化能力不同，微生物的种类易受污水性质 的影响，人工湿地处理不同性质的污水，微生物的种类不同。在潜流人工湿地中， 种有植物的人工湿地系统亚硝化细菌数量高于无植物人工湿地系统，亚硝化细菌 的数量前部高于后部，有植物的人工湿地系统硝化细菌的数量高于无植物人工湿 地系统且中后部高于前部【2 2 1 。人工湿地中微生物的作用是影响污染物质去除的 重要因素之一，污染物的去除效果受微生物种类和数量的影响比较大【2 3 1 。 ( 4 ) 人工湿地对污染物质去除的机理 人工湿地污水处理系统去除污染物质主要是通过基质填料的沉淀、过滤、吸 附、离子交换、和离子交换等物理化学作用以及微生物的同化、异化作用和植 物的代谢与吸收共同作用完成。 人工湿地对有机物的去除 好氧降解和厌氧降解是有机污染物质去除的主要途径，另外，人工湿地床体 中的植物和植物组织也可以吸收一部分污染物质。人工湿地中的基质填料可以对 污水中不溶性的有机污染物质进行过滤截留和沉底作用，被截留的不溶性有机污 染物质可以很快被基质中的微生物降解；污水中可溶性有机物被人工湿地植物的 根系上的生物膜吸附和吸收，然后通过生物降解作用而被分解去除。 人工湿地对氮的去除 人工湿地对氮的去除是研究较多的方面之一，进入人工湿地系统的氮主要有 无机氮和有机氮两种存在形式，人工湿地对氮的去除主要是通过植物吸收、微 生物的硝化和反硝化作用、氨的挥发、基质的吸附作用实现的。人工湿地中基 质的吸附沉淀是污水中的氮以各种形式的沉淀留在人工湿地基质中，人工湿地 基质特别是具有较大阳离子交换能力的基质填料，对氮的吸附具有较大的作用， 北京化工大学硕l 学位论文 甚至可以提高硝化作用。n h 4 + 被带电土壤粒子吸附后，延长了离子滞留时间。 传统人工