沸石作为一种性能优良的填料常被用于人工湿地。通过对人工湿地常用填料———沸石进行氨氮吸附及解吸试验得出,沸石的吸附性能优于石灰石等常用填料的吸附性能;在不同标准铵浓度溶液中,沸石对氨氮的最大吸附浓度可达到1.58mg/g,随着氨氮浓度增加,吸附量也有相应增加;在吸附饱和以后通过强制干燥或自然风干,均能得到较好的恢复,解吸率分别高达80%和73%。

人工湿地的填料种类繁多,主要有石灰石、砂石、细沙、高炉钢渣、建筑废料、陶瓷、沸石等。填料在湿地运行中主要起到初期截留粗大杂质、为微生物提供生存介质、决定湿地布水方式、对各类污染物进行吸附等作用。近年来,人们通过对湿地填料进行改性、改型等方式来探究填料对湿地处理效果的具体影响,越来越多的实验和事实表明:填料的种类、性能、布置方式等对湿地出水有着明显的影响。

如图2所示,我们可以看出随着时间的推移沸石对氨氮的吸附量逐渐增大,但其吸附效率却逐渐下降,24h后,从吸附量来观察,溶液中95%以上的氨氮被吸附掉。同时,由曲线我们可以看出,在吸附的初期,沸石对氨氮的吸附速度较快,随着时间的推移,氨氮在溶液和沸石中的浓度分布达到平衡,沸石逐渐接近吸附饱和状态,吸附速度也随之变慢,达到吸附平衡状态。

人工湿地中沸石对氨氮的吸附及解吸效果-国投盛世

人工湿地中沸石对氨氮的吸附及解吸效果-国投盛世

以上曲线分析我们可以得出沸石的吸附规律:刚开始时,吸附速率较快,随着时间推移,其吸附容量逐渐饱和,吸附速率变得很慢,其吸附曲线则变得更加平直。

当填料吸附的物质达到一定程度后,就会呈现吸附饱和状态,如何使填料回归初始的吸附状态,是研究填料吸附性能的一个重点。卢少勇等在通过对人工湿地中沸石和土壤的氮吸附与再生进行试验研究中提出,用曝气的方法使其湿地填充基质恢复活性。刘昌伟等通过潮汐流运行的方法来增加人工湿地溶解氧,进一步增强人工湿地填料活性达到增强处理能力的目的。赵亚乾等也提出使人工湿地空置的方法使填料再生。其方法为:在人工湿地运行一段时间后,将其内部的污水全部排放,使内部的基质干化,这样可以恢复部分吸附功能。

通过不同浓度标准铵溶液吸附试验对比发现,溶液浓度越大,单位质量沸石对其吸附量越大;且在沸石吸附容量范围之内,沸石和溶液之间的氨氮浓度最终会达到平衡状态。