人工湿地不同基质对氨氮的吸附特性研究_陈丽丽.pdf

生态环境学报 2012, 21(3): 518-523 Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@ 人工湿地不同基质对氨氮的吸附特性研究 1,2 1 1 1 2 1* 陈丽丽 ，张成军 ，李鹏 ，李新荣 ，董若征 ，赵同科 1. 北京市农林科学院植物营养与资源研究所，北京 100097 ； 2. 河北农业大学资源与环境科学学院，河北 保定 071000 摘要：过量氮是引发水体富营养化的重要原因之一，氮的去除是控制水体富营养化的关键，其中人工湿地中基质对氨氮的去 除是人工湿地处理污水的重要途径。通过基质氨氮吸附动力学、等温吸附以及基质饱和吸附后氨氮解吸实验，研究沸石、红 泥、水洗砂、炉渣4 种人工湿地基质净化氨氮的效果，评价其饱和吸附后氨氮解吸可能造成的二次污染风险及基质去除氨氮 的主要途径。结果表明：4 种基质对氨氮的吸附量顺序依次为沸石＞红泥＞炉渣＞水洗砂；沸石去除氨氮的途径以离子交换 为主，物理吸附作用很小；炉渣的离子交换作用和物理吸附作用效果相当。从氨氮的解吸率来看，沸石的解吸率最小，红泥 次之，炉渣和水洗砂的解吸率较大。综合评价，沸石更适合作为人工湿地污水去除氨氮的基质。 关键词：人工湿地；基质；氨氮；吸附；解吸 中图分类号：X52 文献标志码：A 文章编号：1674-5906 （2012 ）03-0518-06 水体富营养化不仅带来一系列环境问题，更直 聂发辉[6]等的研究表明蛭石对氨氮的吸附量超过了 接影响到人类身体健康。富营养化的形成机制和控 广泛使用的沸石，但其吸附量受温度、pH 等条件 制途径引起了世界各国的强烈关注，我国对水环境 的限制。 的富营养化问题已开展了大量工作。氮是引发水体 沸石为沸石组矿物的总称[13] ，它内部硅铝氧组 富营养化的主要元素之一。目前处理水中氨氮的方 成的骨架中有很多形状规则的空腔和连接空腔的 法主要包括吹脱、硝化与反硝化等[1] ，但是这些方 通道，具有内表面大、多孔穴的特征和较强的吸附 法具有运行成本高、处理工艺复杂等缺点。人工湿 与离子交换能力[14] 。红泥是氧化铝厂的副产物，一 地技术于20 世纪70 年代开始在我国推广应用，具 般生产 1 t 氧化铝可产生1.0~1.4 t 红泥，因其富含 [2-3] 有高效率、低投资、低运转费、低能耗等优点 。 铁、铝、硅、钙、钛等金属氧化物而具备较好的吸 基质在人工湿地系统中发挥着重要作用，一些学者 附特性，可减少营养元素流失[15-16] 。炉渣是冶炼过 指出基质是制约湿地污水处理效果的最大不确定 程中产生的弃渣，因其组成以硅、铝、钙、镁的氧 性因素，成为人工湿地除氮的关键所在，选择合适 化物为主而有较好的吸附作用。在参考了众多国内 [4] 的基质吸附氨氮可以提高湿地系统的除氮效果 。 外文献研究及实际应用的实例基础上，综合各种基 因此，价格低廉、吸附容量大、对环境无毒害[5]的 质的实用性、有效使用寿命、对污染物的净化效果 吸附材料的开发应用是目前人工湿地污水处理技 等因素，本试验选择沸石、红泥、炉渣等3 种物质 [6-7] 术的研究重点 。 作为基质，以通常采用的水洗砂作为比较对象，分 对基质的研究目前已经广泛开展，各种工业副 析其氨氮吸附