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本课题通过静态摇床试验、动态柱状试验以及水平潜流人工湿地的小试试验,揭示了水平潜流人工湿地的除磷规律,分析水平潜流人工湿地对受污染水体修复中的除磷途径,提出除磷工艺的优化条件。 静态摇床试验结果表明,四种供选基质中,钢渣对磷的吸附能力最强,页岩次之,砾石和沸石对磷的吸附能力较弱。在25℃条件下,用Langmuire公式预测钢渣、页岩、砾石和沸石吸附磷的最大饱和值分别为:1666.67mg/kg、128.21mg/kg、42.37mg/kg和56.18mg/kg。基质对磷的吸附受温度和粒径的影响,温度高时各基质的磷吸附量相对较高,温度低时各基质的磷吸附量相对较低;粒径较小时基质的磷吸附量相对较高,粒径较大时基质的磷吸附量相对较低。 动态柱状试验结果表明,钢渣、页岩、砾石和沸石的最大磷饱和量分别为1239mg/kg、178mg/kg、40mg/kg和57mg/kg,验证了用Langmuir方程参数预测基质磷最大吸附量的可行性。进水中的有机物对潜流湿地中基质对磷的吸附有一定的抑制作用,COD浓度越高,基质对磷的吸附速率就越小。 水平潜流人工湿地修复受污染水体的小试验结果表明,当水力停留时间为2~8d时,进水总磷在0.5~1.2mg/L的条件下,芦苇砾石系统全年的总磷去除率为0%~90%,多植物砾石系统的去除率为5%~90%,芦苇多基质系统的去除率为65%~91%。对除磷而言,水平潜流湿地的理想水力停留时间为6天。基质中采用钢渣可以提高潜流式湿地除磷效率、增加湿地寿命,还可以克服潜流式湿地除磷受季节影响因素较大这一缺点。基质磷增量的形态分析显示,砾石中大部分磷增量都是以钙镁结合磷形态存在(44.80%~68.60%),而沸石中则是多以残余磷形态存在(64.99%),钢渣则集中于铁铝态结合磷(44.38%)。秋季湿地植物的收割更利于潜流湿地的除磷。各系统除磷的主要途径有基质的吸附沉淀作用,占除磷总量的67~76%,植物收割,占除磷总量的15~21%,而其它途径除磷量占除磷总量的10%左右。多植物和多基质的湿地系统比单一植物单一基质的湿地系统更具优势。