基于稻殼炭的人工濕地填料開發(fā)及其應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖廢水處理的效果研究.pdf

1、畜禽養(yǎng)殖廢水的人工濕地處理是目前資源節(jié)約與高效利用和環(huán)境友好型廢水處理的最主要的方法之一。濕地填料是影響廢水處理效果的關(guān)鍵因素。設(shè)計和開發(fā)低成本、高效率的填料系統(tǒng)是濕地持續(xù)運行的保障，也是未來高效型和移動式人工濕地研究的需求。生物炭以其高穩(wěn)定性、強吸附能力、抗氧化和抗生物分解能力等特性，近年來在環(huán)境領(lǐng)域的研究與應(yīng)用備受關(guān)注。然而，將生物炭應(yīng)用于人工濕地填料系統(tǒng)對畜禽養(yǎng)殖廢水進行處理的研究目前還很不充分。本文研究了農(nóng)業(yè)廢棄物稻殼加工的低成

2、本稻殼炭對NH4+-N、NO3--N、NO2--N、PO43--P、Cu2+、Cr6+、Cd2+、Mn2+等的吸附特征與機理，以稻殼炭為核心，輔以沸石、麥飯石、粗砂等設(shè)計了不同填料組合，并對其處理模擬和實際畜禽養(yǎng)殖廢水的效果進行研究，提出最佳處理效果的填料組合，旨為稻殼炭在畜禽養(yǎng)殖廢水人工濕地處理中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)與實踐依據(jù)。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)稻殼炭對水溶液中NH4+-N、NO3--N、NO2--N、PO43

3、-、Cu2+、Cr6+、Cd2+、Mn2+等的等溫吸附過程均可用Freundlich模型進行描述(P＜0.01)。這表明，吸附過程屬于多層吸附。隨溫度升高(25～35℃)，NH4+-N、NO2--N、Cu2+、 Mn2+等的Freundlich模型參數(shù)n值增大。這表明，溫度越高，吸附越容易進行。相比較而言， NO3--N、PO43-的n值接近于1或小于1，表明稻殼炭對其吸附力較弱。
　　(2)稻殼炭對水溶液中NH4+-N、NO3-

4、-N、NO2--N、PO43--P、Cu2+、Cr6+、Cd2+、Mn2+等的吸附均符合準二級動力學方程(P＜0.01)。這表明，化學吸附可能是吸附的主導機制。稻殼炭對NO3--N、NO2--N、PO43--P的吸附在10 min內(nèi)達到平衡，對NH4+-N、Cu2+、Cr6+、Cd2+、Mn2+等的吸附約在2 min內(nèi)就可達到平衡。初始濃度(C0)為5.0、10.0 mg/L時，2 min內(nèi)稻殼炭對NH4+-N的去除率為34.1％和35

5、.1％，Cr6+的去除率為78.6％、75.3％，Cu2+的去除率為76.9％、56.4％。2 min內(nèi)稻殼炭對Cd2+的去除率為58.8％（C0為20 mg/L）、61.7％（C0為50 mg/L），Mn2+的去除率為53.5％(C0為10 mg/L)、58.0％（C0為20 mg/L）。因此，稻殼炭可以作為吸附去除水溶液中的NH4+-N、Cu2+、Cr6+、Cd2+、Mn2+的良好吸附劑，吸附機理可能是化學吸附主導下的多層吸附。

6、r>　　(3)相同水質(zhì)和水力負荷條件下，單一填料系統(tǒng)對NO3--N/NO2--N、Cu2+、Cr6+、Cd2+等脫除能力高低順序為稻殼炭＞沸石、麥飯石＞粗砂。稻殼炭-粗砂、稻殼炭-沸石、稻殼炭-麥飯石、粗砂、沸石-粗砂、麥飯石-粗砂等六種組合填料系統(tǒng)中，稻殼炭-沸石組合填料對模擬養(yǎng)殖廢水中的NH4+-N、NO3--N/NO2--N、Cu2+、Cr6+、Cd2+、Mn2+等的去除效果較好，平均相對去除率分別為39.2％、61.7％、79.

7、2％、75.2％、90.0％、60.6％。因此，稻殼炭-沸石組合填料有望作為人工濕地處理畜禽養(yǎng)殖廢水時的理想填料選擇。
　　(4)稻殼炭-沸石組合填料對實際沼液廢水處理的初步研究效果表明，水力停留2h，初始濃度分別為110.87、0.54、0.20 mg/L條件下，NH4+-N、Cr6+和Cd2+的去除效果均較好，其平均去除率分別為20.2％、43.2％、32.8％;對其他污染成分的平均去除率波動范圍在5.3％～18.3％。對實際