人工濕地技術(shù)自20世紀(jì) 70年代在德國(guó)首次應(yīng)用以來 ,因其處理效果好、生態(tài)友好且運(yùn)行費(fèi)用低 ,在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。通常來說,人工濕地系統(tǒng)中的介質(zhì)吸附作用是重要的去氮途徑。在人工濕地處理系統(tǒng)中,填料是人工濕地的基質(zhì)與載體,填料的所有理化性狀都將影響到它對(duì)污水的處理效果。填料通過對(duì)污染物的物理過濾、離子交換、專性與非專性吸附、螯合作用、沉降反應(yīng)等對(duì)污染物進(jìn)行截留,為后續(xù)微生物和植物對(duì)污染物的進(jìn)一步分解和吸收創(chuàng)造了良好的條件,同時(shí)填料為微生物的生長(zhǎng)提供了穩(wěn)定的依附表面,而粘附在填料上的微生物種群就是凈化過程的關(guān)鍵因素,其組成以及數(shù)量直接影響著系統(tǒng)的凈化效果。在眾多介質(zhì)中,沸石具獨(dú)特的帶負(fù)電荷的四面體晶格結(jié)構(gòu),故其表面具極性(易吸附極性小分子),并且格架中形成較大內(nèi)表面面積,可吸附和貯存大量分子,其有較強(qiáng)的氨氮選擇吸附能力。諸多研究者進(jìn)行了大量的沸石氨氮吸附和再生研究,包括沸石對(duì)生活污水、豬場(chǎng)污水、工業(yè)污水、暴雨徑流和農(nóng)業(yè)徑流的初期暴雨等污水的氮截留及生物再生研究。
一般認(rèn)為,隨著吸附量的增加,介質(zhì)表面的吸附位逐漸飽和,介質(zhì)在使用一段時(shí)間后需再生,以改善系統(tǒng)的氮去除效果,降低更換介質(zhì)所需費(fèi)用。傳統(tǒng)再生方法為物化方法,但是異位再生費(fèi)用高,原位再生難度大且對(duì)系統(tǒng)中植物生長(zhǎng)和微生物活性有一定抑制作用。因此可以選用沸石作為人工濕地填料來進(jìn)行治理。這是由于沸石對(duì)氨氮具有選擇吸附能力,因此已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外強(qiáng)化脫氮人工濕地填料的首選材料之一。但沸石對(duì)氨氮的吸附容量一定,吸附飽和后需要進(jìn)行再生。在人工濕地中,沸石的生物再生技術(shù)是一種相對(duì)經(jīng)濟(jì)、可行的方法,其具體指的是沸石所吸附的氨氮通過界面發(fā)生生物硝化而解吸的過程,是沸石吸附的氨氮解吸及生物硝化共同作用的結(jié)果。
靜置數(shù)小時(shí)后沸石的吸附能力較大,投入到人工濕地中,沸石和大氣直接接觸,部分吸附的氨氮轉(zhuǎn)化而離開沸石表面,沸石得以自然再生,并且是沸石吸附的氨氮有一部分從表面轉(zhuǎn)移到內(nèi)部。另外,由于人工濕地系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中會(huì)受到自身及多種外界環(huán)境因素的影響(如有機(jī)負(fù)荷、溫度、pH值、溶解氧、水力條件、運(yùn)行方式、 生物膜等),因此通過試驗(yàn)與研究證明,改性沸石在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)氮磷去除良好且穩(wěn)定,濕地脫氮量和除磷量較沸石濕地分別增加1. 8%和1倍多,廣泛適用于當(dāng)前人工濕地修復(fù)與發(fā)展中。