在人工濕地處理污水的過(guò)程中，濕地中的填料對污染物質(zhì)的去除起重要作用。本研究選取800級頁(yè)巖陶粒、800級粘土陶粒、400級粘土陶粒、200級粘土陶粒及石灰石碎石五種填料，進(jìn)行試驗研究，主要內容包括單一填料、不同填料組合人工濕地對污染物的去除效果及機理試驗研究，填料上生物膜及硝化/反硝化細菌特性的研究，試驗結果表明： (1)單一填料對污染物質(zhì)的去除效果試驗：800級粘土陶粒對COD、TN、NH<,3>-N等污染物質(zhì)的平均去除率均為好，分別達到79％、56.8％、71.5％；對TP平均去除率好的是200級粘土陶粒，去除率為62.4％；各陶粒對污染物質(zhì)的去除效果均優(yōu)于石灰石碎石。 (2)組合填料人工濕地對污染物的去除效果試驗：800級粘土陶粒與400級粘土陶粒組合人工濕地對COD、TP、NH<,3>-N等污染物質(zhì)的去除效果均為好，不同陶粒組合人工濕地的處理效果均優(yōu)于石灰石碎石人工濕地。人工濕地對COD、NH<,3<-N的去除效果受季節變化影響，冬季去除率均有不同程度降低。對COD表現出較好的去除效果，冬季去除率仍然保持在50％以上。季節變化對TP的去除效果影響不明顯，但隨著(zhù)運行時(shí)間的延長(cháng)，各人工濕地對TP的去除率均呈緩慢的降低趨勢，至試驗結束，石灰石碎石人工濕地的去除率為31.9％，陶粒組合人工濕地為35.6％以上。 (3)填料的生物膜特性試驗：填料上微生物的生長(cháng)過(guò)程約需2個(gè)月，微生物生長(cháng)穩定階段形成的生物膜量為800級粘土陶粒>200級粘土陶粒>400級粘土陶粒>800級頁(yè)巖陶粒>石灰石碎石；生物膜活性高的為800級粘土陶粒的。 (4)復合垂直流人工濕地硝化/反硝化細菌空間分布試驗：陶粒內表面硝化/反硝化細菌數量均高于外表面；復合垂直流人工濕地上、下行池的亞硝酸菌、硝酸菌空間分布狀況均為上層數量大于中、下層數量，且下行池上層數量多；反硝化細菌空間分布為上、下行池下層數量大于中、上層。

人工濕地作為農村生活污水的主要處理方式,已成為當前水污染控制應用研究的熱點(diǎn),尤其是其關(guān)鍵部件——填料。人工濕地的處理效果很大程度取決于填料的吸附效果,它與其內部金屬離子的含量有關(guān)。關(guān)于人工濕地填料的研究,多集中在可直接選取得到的天然填料上,普遍存在來(lái)源廣泛、成本低廉、應用效果差的特點(diǎn),而效果較好的一般需經(jīng)復雜的人工加工,大多價(jià)格昂貴、不易獲取。自來(lái)水廠(chǎng)污泥是制水過(guò)程的副產(chǎn)物,也是水廠(chǎng)排放主要污染物,它包含了混凝劑和原水中懸浮物、膠體等,含有較多的Al、Fe-等金屬離子,其處理與處置一直是自來(lái)水廠(chǎng)的沉重包袱。本文利用Al3+、Fe3+離子含量豐富的自來(lái)水廠(chǎng)污泥,通過(guò)造粒、煅燒,制得陶粒,研究了該陶粒對污水中污染物的吸附去除效果,并結合人工濕地模型,開(kāi)展污泥陶粒作為人工濕地填料的應用性試驗,旨在為解決自來(lái)水廠(chǎng)污泥出路的固廢綜合利用和豐富人工濕地填料選擇提供技術(shù)借鑒。在自來(lái)水廠(chǎng)污泥進(jìn)行陶粒制作過(guò)程中,分別設置了 200℃、400℃、600℃、800℃等四種煅燒溫度,通過(guò)對其不同溫度制得陶粒的吸附特性研究及物化性質(zhì)的表征,確定其佳煅燒溫度,探究其吸附機理。研究結果表明:四種溫度制得污泥陶粒的吸附動(dòng)力學(xué)特性均符合Langmuir和Freundlich方程,均對水中總磷有較高的吸附容量,其中以400℃的污泥陶粒吸附容量大,為13698.6 mg· kg-1,緩沖能力則是600℃的大;四種污泥陶粒的吸附效果隨pH變化的趨勢基本一致,均表現為在pH較低處吸附效果較好;SEM掃描發(fā)現,陶粒表面均為疏松狀,以600℃的表面孔隙為均勻,平均孔徑約1-2微米,適宜微生物的著(zhù)床生長(cháng);通過(guò)EDS分析與陶粒內部Fe-P、Al-P含量測定認為,污泥陶粒對磷的吸附效果與其內部Fe、Al元素的含量成正相關(guān),這也說(shuō)明了濕地填料對總磷的吸附主要依賴(lài)于化學(xué)吸附;四種污泥陶粒的XRD譜圖均與氧化鋁的標準卡片基本一致,表明了污泥陶粒也存在所含氧化鋁的物理吸附。綜合SEM、XRD和EDS分析結果,確定600℃為陶粒制作佳煅燒溫度。在人工濕地模擬小試試驗中,設置了三組對照實(shí)驗:污泥陶粒人工濕地、煤渣填料人工濕地及未加種植物的污泥陶粒濕地。通過(guò)對三組模擬濕地3個(gè)月的進(jìn)出水質(zhì)監測,結果表明:污泥陶粒人工濕地對污水中COD、氨氮、TN和TP的去除效果均好,對比相關(guān)文獻報道的研究或應用效果,55%-80%的COD和85%-90%的TP去除效率也在眾多文獻報道居首,體現了污泥陶粒在作為人工濕地填料的優(yōu)勢和較好的應用前景;而污泥陶粒人工濕地對氨氮、TN的8%-28%和12%-27%去除率則與其它種類(lèi)填料,如礫石、蛭石、鋼渣等的20%左右去除率相當。