近年來(lái)，如何科學(xué)、合理地選擇人工濕地系統基質(zhì)填料已成為濕地設計系統中的重要組成及“核心”。傳統人工濕地的多數填料脫氨氮、除磷效果有限，而天然礦物材料——沸石因其具有內外比表面大、多孔穴規律的特征使其擁有較強的吸附與離子交換能力，在實(shí)際項目表現中，已被證明可有效提高與強化脫氨除磷效果。
　　
　　人工濕地：水污染治理的優(yōu)質(zhì)選擇
　　
　　盡管地球上有足夠的淡水資源可滿(mǎn)足全人類(lèi)的需求，然而據2018年的數據顯示，地球上仍有10%的人口缺乏安全的飲用水，約40%的人缺乏基本的衛生設施。據估計，每年有150萬(wàn)兒童因缺乏飲用水和衛生設施而死亡。因此聯(lián)合國宣布，獲取清潔飲用水和衛生設施是一項基本人權。
　　
　　當前，各國均已對水污染問(wèn)題重視并對其改善，但從整體來(lái)看依舊存在著(zhù)一定問(wèn)題，并嚴重危害了地區居民的公眾健康。傳統污水處理方法通常需要將污水引至一個(gè)大型污水處理廠(chǎng)再進(jìn)行集中處理，這是一個(gè)極為復雜的過(guò)程，成本和能耗都較高。如歐洲污水處理廠(chǎng)商管理著(zhù)總長(cháng)超過(guò)220萬(wàn)千米的污水管道和大約7萬(wàn)座污水處理廠(chǎng)；美國總發(fā)電量的3%要用于污水處理。
　　
　　人工濕地系統作為近年流行的新型污水處理技術(shù)，其逼真地模擬了自然濕地，以增強凈化水的物理和化學(xué)過(guò)程為目標，具有無(wú)能耗 、運行成本低、便于管理等優(yōu)勢，能夠適應不同地區的自然環(huán)境及社會(huì )、經(jīng)濟條件的技術(shù)，且易于維護，有利于提高生物多樣性和恢復生態(tài)環(huán)境，能夠帶來(lái)較高的經(jīng)濟、環(huán)境收益。
　　
　　填料：人工濕地的“核心”
　　
　　人工濕地系統在控制運行過(guò)程中，會(huì )將污水、污泥有控制地投配到經(jīng)人工建造的濕地上，污水與污泥在沿一定方向流動(dòng)的過(guò)程中，主要利用基質(zhì)填料、土壤等物質(zhì)的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用。
　　
　　作為人工濕地重要構成的基質(zhì)填料，在人工濕地水質(zhì)凈化過(guò)程中發(fā)揮著(zhù)不可替代的作用。其為植物和微生物提供生長(cháng)介質(zhì)的同時(shí)，還能夠通過(guò)沉淀、過(guò)濾和吸附等作用直接去除污染物。填料的種類(lèi)、級配等會(huì )直接影響沉淀、過(guò)濾和吸附效果。在人工濕地污水處理中，氨氮是一類(lèi)重要的污水去除指標，生態(tài)環(huán)境部出臺的《人工濕地污水處理工程技術(shù)規范（HJ 2005-2010）》中也提出了相應凈化水質(zhì)要求。
　　
　　對此，如何選擇填料的類(lèi)型，是確保人工濕地污染物去除功能和長(cháng)效穩定運行的關(guān)鍵。早期人工濕地常采用的填料基質(zhì)，包括天然土壤、壤質(zhì)砂土和砂質(zhì)壤土等，其很難達到理想的重金屬與有機污染物去除效果；另外，在長(cháng)時(shí)間運行后濕地系統易發(fā)生堵塞情況。在此背景下，人們開(kāi)始深入研究與選擇更優(yōu)的濕地基質(zhì)填料，以強化人工濕地對污染物的去除能力。
　　
　　沸石：用自然之力拯救自然
　　
　　01 吸附氨氮效果
　　
　　沸石是自然界中火山熔巖噴發(fā)后流入到特定的湖水或海水中，經(jīng)億年沉積，地殼變動(dòng)所形成的架狀結構的鋁硅酸鹽礦物，內部硅鋁氧組成的骨架中有很多形狀規則的空腔和連接空腔的通道，依托于其特殊的結構，沸石中的陽(yáng)離子可以與廢水中的氨氮元素進(jìn)行交換，達到去除氨氮的效果。
　　
　　國家生態(tài)修復技術(shù)工程實(shí)驗室針對常見(jiàn)的人工濕地基質(zhì)填料沸石、火山石、蛭石、柱狀活性炭、生物陶粒、無(wú)煙煤進(jìn)行氨氮吸附性試驗，可以看出隨著(zhù)反應時(shí)間的延長(cháng)，6種填料對氨氮的吸附容量均呈增長(cháng)趨勢。在氨氮初始濃度為100mg/L時(shí)，分別測得各填料對氨氮的最大吸附容量: 沸石為3.76mg /g，火山石為0.97mg/g，生物陶粒為0.28mg/g，蛭石為2.27mg/g，柱狀活性炭為0.65mg/g，無(wú)煙煤為0.73mg/g。由此可知，各填料對氨氮的吸附容量表現為沸石＞蛭石＞火山石＞無(wú)煙煤＞柱狀活性炭＞生物陶粒，這說(shuō)明沸石對氨氮吸附在6種基質(zhì)中作用更為顯著(zhù)，吸附效果更佳，可達到87.65%。
　　
　　02 脫磷效果
　　
　　沸石自身具有良好的脫磷效果，吸附磷素后，與無(wú)效鈣質(zhì)和鋁質(zhì)溶出并沉積在填料表面或入替表面晶格中， 并且大量吸附沉淀在天然沸石表面的磷素會(huì )隨著(zhù)時(shí)間推移解吸出來(lái)，不斷增強沸石的磷素吸附性能。另外，由于沸石孔隙結構發(fā)達， 常含有一些可與磷酸鹽發(fā)生固化作用的重金屬離子，也可以增強其脫磷效果，起到凈化水質(zhì)的作用。
　　
　　總之，沸石作為人工濕地的基質(zhì)填料，具有良好的去除氨氮、脫磷效果。2016年，中國環(huán)境科學(xué)研究院、環(huán)境基準與風(fēng)險評估國家重點(diǎn)實(shí)驗室、 國家環(huán)境保護湖泊污染控制重點(diǎn)實(shí)驗室， 國家環(huán)境保護科學(xué)觀(guān)測研究站等國家級環(huán)境研究機構聯(lián)合針對19種填料在人工濕地系統中應用效果進(jìn)行試驗，結果表明，從試驗整體數值來(lái)看，沸石對水中污染物處理效果更佳，且可長(cháng)時(shí)間使用后無(wú)堵塞現象發(fā)生。另外，沸石作為無(wú)毒無(wú)害的天然礦物，可以將其與吸附能力強且通透性較好的基質(zhì)混合使用，從而在實(shí)際項目中達到優(yōu)質(zhì)的水處理效果。
　　
　　人工濕地系統作為處理水污染的高效技術(shù)之一，通過(guò)對其科學(xué)應用，能有效改善當前水資源環(huán)境問(wèn)題。沸石作為濕地系統的更優(yōu)填料選擇，可以提升其整體處理能力，在保障污染物去除效果的前提下延長(cháng)填料的使用壽命。另外，沸石填料取材天然，無(wú)任何污染，從而保障自然的選材中重新還以自然“綠色生機”。
　　
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