傳統(tǒng)的人工濕地填料主要來自于天然材料土壤、砂子、碎石、頁巖、爐渣等巖石與礦物材料等，近年來包括沸石、粉煤灰、塑料、陶瓷、高分子材料等具有優(yōu)秀性能的材料也被作為人工濕地填料進(jìn)行研究和應(yīng)用，直接利用其中的一種或多種材料的組合作為人工濕地的填料。

巖石礦物材料等傳統(tǒng)材料的應(yīng)用

以往采用作為人工濕地的填料進(jìn)行研究的天然材料主要有砂子、礫石、沸石、蛭石、無煙煤、頁巖、黃褐土和礦渣等巖石礦物材料。近年來，利用活性炭、粉煤灰、沸石、廢磚塊等基質(zhì)來吸附污水中的有機(jī)物、重金屬和營養(yǎng)鹽等在人工濕地中有較普遍的應(yīng)用。上述傳統(tǒng)材料對(duì)受污染水體的凈化以及對(duì)污水中的氮、磷、重金屬等污染物的凈化效果研究成果，為選擇合適的人工濕地填料提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)踐應(yīng)用的依據(jù)。

實(shí)驗(yàn)人員選取了沸石、無煙煤、頁巖、蛭石、陶瓷濾料、高爐鋼渣、圓陶粒8 種填料，在較高水力負(fù)荷(1000~2500 mm/d)的條件下，進(jìn)行垂直流人工濕地模擬柱凈化污水實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，對(duì)COD、BOD 和氨氮的去除中，填料表面是否適于微生物的生長對(duì)試驗(yàn)效果有較大影響。其中，沸石和陶瓷濾料對(duì)總氮和氨氮的去除率達(dá)到70 %以上，其他幾種填料對(duì)總氮和氨氮的去除率僅為20 %左右，推測填料對(duì)氮的去除主要依靠生物降解作用，而沸石和陶瓷濾料表面在好氧狀態(tài)下易于生長硝化菌生物膜，因此對(duì)氮特別是氨氮有較好的處理效果。去除磷的能力方面，則因?yàn)楦郀t鋼渣含有膠體氧化鐵成分，膠體氧化鐵含有較多的正電荷，易和負(fù)電荷的磷酸根離子結(jié)合形成磷酸鐵鹽沉淀，增強(qiáng)了填料對(duì)磷素的吸附能力，使高爐鋼渣對(duì)總磷和總?cè)芙庑粤椎娜コ蔬_(dá)到90 %以上。

通過填料基質(zhì)磷素等溫吸附、凈化磷素污染效果和填料基質(zhì)磷素飽和吸附后磷素釋放實(shí)驗(yàn)，研究了砂子、沸石、蛭石、黃褐土、下蜀黃土、粉煤灰和礦渣7 種人工濕地天然填料基質(zhì)凈化磷素污染效果和影響因素，并評(píng)價(jià)了填料基質(zhì)磷素飽和吸附后磷素釋放可能造成的二次污染風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明：填料基質(zhì)磷素理論飽和吸附量、磷素的凈化能力以及模擬污水磷素凈化實(shí)驗(yàn)等研究證實(shí)在這7 種天然填料中，礦渣、粉煤灰、蛭石凈化磷素污染效果較好，表土和下蜀黃土次之，沸石和砂子凈化磷素污染的效果較差。作者推測礦渣和粉煤灰等材料是鈣素含量較高的堿性基質(zhì)，而影響磷素吸附凈化效果的主要因素是基質(zhì)的全鈣含量，堿性條件下，基質(zhì)全鈣含量越高，其吸附的磷素越多，凈化磷素污染的效果越好。

可以看到，傳統(tǒng)的碎石、礫石、砂子或其他的巖石礦物材料在人工濕地污水處理過程中，由于對(duì)有機(jī)污染物有一定的去除效果，而且來源廣泛、無需特定的加工程序、價(jià)格較低，因此在人工濕地處理系統(tǒng)中有較廣泛的應(yīng)用。但是，這些材料硅含量較高的惰性基質(zhì)，對(duì)營養(yǎng)鹽幾乎不具吸附性能，氮磷吸附能力低，而且存在目標(biāo)污染物再釋放、易飽和等缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約著人工濕地對(duì)生活污水中氮、磷等污染物質(zhì)的凈化效率。而直接添加粉煤灰、沸石等作為填料，雖氮、磷在啟動(dòng)階段可以迅速提高，但這些的小粒徑材料極易隨水流動(dòng)而流失，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的堵塞。同時(shí)，有些基質(zhì)填料的吸附效果較好卻存在強(qiáng)度不夠等問題導(dǎo)致實(shí)際工程應(yīng)用效果不夠理想的問題。