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当前我国水资源匮乏且人均量较低,随着社会的不断发展,水环境污染形势必然会变的愈加严峻。传统水资源的开发利用已不能够满足生产生活的用水要求,无论是从生态效益还是从可持续的角度再生水无疑是最好的替代水源。通过采用人工湿地技术对再生水进行处理使其满足相应的用水要求。针对再生水中氮磷含量过高的问题,本文结合填料的成分及结构进行静态吸附与解吸实验,研究了各填料对氮磷吸附、解吸特征;通过对天然填料复配,开展动态吸附实验,模拟在不同进水浓度和水力负荷条件下各关键水质参数的变化规律并利用分子生物学高通量测序技术,描述了各填料组合形式下生物多样性特征,形成了深度除氮磷填料的系统构建方案。填料静态吸附研究结果显示Freundlich方程与Langmuir方程能够较好地描述填料对总磷和氨氮的吸附特征,通过参数拟合,蛭石、石灰石和火山岩对总磷的理论饱和吸附量较大,分别为0.40 mg/g、0.36 mg/g和0.17 mg/g;蛭石、沸石和火山岩对氨氮的理论饱和吸附量较大,分别为0.40 mg/g、0.24 mg/g和0.12 mg/g;动力学拟合结果与静态吸附基本一致;水力学测试结果表明填料渗透性能与填料表面孔隙结构和粒径成正相关,其中火山岩表现出优异的渗透性,其渗透系数为60.07 cm/s。通过模拟动态吸附实验研究了各填料组合对污染物的去除规律,结果表明组合填料相比单一填料有较好的净化效果,火山岩-石灰石组合对各污染物去除率优势明显,总磷、COD、氨氮、硝态氮和总氮的去除率分别为35.7%、68.5%、82.5%、80.0%和85.3%。对火山岩-石灰石组合进一步中试,结果表明当水力负荷为0.25 m/d时系统各污染物出水相对稳定。为了使系统快速挂膜,在中试运行初期先进较高浓度的配水(浓度A),然后逐渐降低至目标水质(浓度B)。在浓度A下,有植物组对各关键水质参数的去除效果稍好,进一步降低为浓度B时,出水COD、氨氮、总磷、硝酸盐氮和总氮平均去除率分别为75.9%、93.4%、57.6%、79.9%和84.1%。其中总磷出水浓度控制在0.19 m/L,氨氮出水浓度在0.8 mg/L左右。通过MgAl-LDHs方法改性后,火山岩具有更大的比表面积。静态吸附结果表明改性火山岩对总磷吸附量由0.0630 mg/g提高到0.0854 mg/g,吸附速率从0.99提高到1.40;氨氮吸附量由0.0926 mg/g提高到0.1255 mg/g,吸附速率从0.72提高到2.32。动态吸附实验显示TP平均去除率从32.5%增加到49.2%,氨氮的平均去除率有一定程度的提高。