人工湿地基质的净化机制研究论文

人工湿地由填料、植物、微生物、藻类等几种基本成分构成。人工湿地具有独特而复杂的净化机理，利用基质——微生物——植物复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对废水的高效净化。同时，通过营养物质和水分的生物地球化学循环，促进绿色植物生长并使其增产，实现废水的资源化和无害化。人工湿地系统是在一定长宽比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料(如卵石等)混合组成填料床，污水可以在床体的填料缝隙中曲折地流动，或在床体表面流动。在床体的表面种植具有处理性能好、成活率高的水生植物(如芦苇、凤眼莲等)，形成一个独特的动植物生态环境，来对污水进行处理。人工湿地可以促进污水的循环和再生，使污水中所含污染物质以作物生产的形式再利用或直接去除。污水中大部分有机物作为异养微生物的有机养分，最终被转化为微生物体及CO2、H2O。污水中的不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用，可以很快地被截留进而被微生物利用；污水中可溶性有机物则可通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程而被分解去除。随着处理过程的不断进行，湿地床中的微生物也繁殖生长，通过对湿地床填料的定期更换及对湿地植物的收割而将新生的有机体从系统中去除。

基质在人工湿地净化污水中的重要作用,基于因地制宜和生态低耗的理念,以炉渣和砾石为基质开展了潜流人工湿地污染物去除的机理研究。通过批次实验,分析了炉渣和砾石对磷的吸附机理及其影响因素;结合两种基质潜流人工湿地对污染河水的净化效果,揭示了主要污染物在潜流人工湿地中的降解与去除规律;通过基质对人工湿地植物与微生物群落的作用分析,判明了人工湿地中基质-植物-微生物之间的生态效应机制;通过两种基质潜流人工湿地中微生物群落的季节性变化特征与污染物去除效果的相关性分析,明确了潜流人工湿地的污染物去除机理。本研究主要的结论如下:(1)基质的静态吸附试验结果表明,炉渣对磷的吸附符合Freundlich吸附等温线的规律,砾石对磷的吸附符合Langmuir吸附等温线的规律,炉渣和砾石的理论吸附量分别为3.15mg/g和0.81mg/g。准二级动力学方程可较好的描述两种基质的吸附动力学特性,且物理吸附、化学吸附和配位体交换是磷吸附去除的主要作用原理 。