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随着国内养猪业规模的扩大，养猪废水日渐增多，养猪废水具有污染物含量高，水质波动大等特点。近些年来，我国针对环境保护方面的关注日益增加，有关养猪废水的处理日益成为环境关注的重点。针对养猪废水的特点，一般优先选用厌氧技术，经过厌氧处理后产生的养猪废水厌氧消化液，其中依然含有高浓度的有机物和氮磷。需要进一步的深度处理后再排放进入环境水体当中，人工湿地作为一种绿色工艺，能够同步实现脱氮除磷和去除有机物的效果，因此，选择人工湿地作为养猪废水厌氧消化液的深度处理工艺。
目前有关人工湿地处理养猪废水厌氧消化液的研究当中，多集中在有机物去除和脱氮两个方面，已有研究表明经过人工湿地处理后养猪废水厌氧消化液中的COD、氨氮和总氮已经能够达到现阶段国家对禽畜养殖业污水的排放要求，但有关养猪废水厌氧消化液中磷的问题则研究较少，现有的一些基质不能解决人工湿地处理养猪废水厌氧消化液中磷素消减问题，因此，本论文针对这一现象，通过文献调研，筛选出活性氧化铝、锰矿石和废铁屑等新型吸附除磷基质，并以沸石作为参照，构建垂直潜流人工湿地，检测沸石、活性氧化铝、锰矿石和废铁屑人工湿地进出水中磷浓度和沿程磷浓度、pH、DO等指标的变化，研究四组人工湿地的除磷效果，并通过等温实验、动力学实验、磷形态分析、XRD、SEM-EDS等实验和表征方法，研究各基质对磷的吸附过程和去除机理，得出主要结论如下:
(1)吸附实验结果表明，四种基质对磷的最大饱和吸附量依次为活性氧化铝、废铁屑、锰矿石和沸石。Langmuir和Freundlich等温模型的拟合结果较好，Langmuir等温吸附拟合结果表明，沸石、活性氧化铝、锰矿石和废铁屑的理论饱和吸附量依次为23.251mg/Kg、2564.102mg/Kg、558.659mg/Kg和1754.358mg/Kg，活性氧化铝的理论饱和吸附值最大，沸石的最小。准一级动力学和准二级动力学方程均能够很好描述四种基质的吸附过程。共存离子实验结果表明养猪废水厌氧消化液中存在的有机物、NH4+、Mg2+、Cu2+和Zn2+对四种基质的吸附除磷过程几乎没有影响。
(2)作为参照的沸石人工湿地出水磷浓度在15-18mg/L之间，严重超出《禽畜养殖废水排放标准》中对总磷排放的要求(总磷＜5mg/L)，活性氧化铝人工湿地和废铁屑人工湿地处理后的出水磷浓度小于0.5mg/L，能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，锰矿石人工湿地出水磷浓度在0.2-5mg/L之间，能够达到《禽畜养殖废水排放标准》，部分时间超出《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A中TP的限值。四种人工湿地基质对磷去除效果由高到底依次为活性氧化铝、废铁屑、锰矿石和沸石。
(3)基质的磷性态分析实验结果说明，四种基质中磷的主要存在形态为Fe、Al-P。BET分析结果表明，四种基质中比表面积大小依次为活性氧化铝＞锰矿石＞沸石＞废铁屑。SEM-EDS结果表明实验前后因吸附反应和微生物的作用，各基质表面形貌变的更为粗糙。XRD分析结果表明，沸石的主要组分是SiO2，吸附的磷主要以AlPO4的形式存在;活性氧化铝的主要组分是Al2O3，吸附的磷主要以Al4(PO4)3(OH)3和AlPO4两种形式存在;锰矿石主要组分包括SiO2、Fe2O3和Mn3O4，吸附的磷的可能存在形式为Fe3(PO4)O3;废铁屑的主要组分是Fe，吸附的磷主要存在形式为Fe3(PO4)2(OH)2和Fe3(PO4)2。
目前有关人工湿地处理养猪废水厌氧消化液的研究当中，多集中在有机物去除和脱氮两个方面，已有研究表明经过人工湿地处理后养猪废水厌氧消化液中的COD、氨氮和总氮已经能够达到现阶段国家对禽畜养殖业污水的排放要求，但有关养猪废水厌氧消化液中磷的问题则研究较少，现有的一些基质不能解决人工湿地处理养猪废水厌氧消化液中磷素消减问题，因此，本论文针对这一现象，通过文献调研，筛选出活性氧化铝、锰矿石和废铁屑等新型吸附除磷基质，并以沸石作为参照，构建垂直潜流人工湿地，检测沸石、活性氧化铝、锰矿石和废铁屑人工湿地进出水中磷浓度和沿程磷浓度、pH、DO等指标的变化，研究四组人工湿地的除磷效果，并通过等温实验、动力学实验、磷形态分析、XRD、SEM-EDS等实验和表征方法，研究各基质对磷的吸附过程和去除机理，得出主要结论如下:
(1)吸附实验结果表明，四种基质对磷的最大饱和吸附量依次为活性氧化铝、废铁屑、锰矿石和沸石。Langmuir和Freundlich等温模型的拟合结果较好，Langmuir等温吸附拟合结果表明，沸石、活性氧化铝、锰矿石和废铁屑的理论饱和吸附量依次为23.251mg/Kg、2564.102mg/Kg、558.659mg/Kg和1754.358mg/Kg，活性氧化铝的理论饱和吸附值最大，沸石的最小。准一级动力学和准二级动力学方程均能够很好描述四种基质的吸附过程。共存离子实验结果表明养猪废水厌氧消化液中存在的有机物、NH4+、Mg2+、Cu2+和Zn2+对四种基质的吸附除磷过程几乎没有影响。
(2)作为参照的沸石人工湿地出水磷浓度在15-18mg/L之间，严重超出《禽畜养殖废水排放标准》中对总磷排放的要求(总磷＜5mg/L)，活性氧化铝人工湿地和废铁屑人工湿地处理后的出水磷浓度小于0.5mg/L，能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，锰矿石人工湿地出水磷浓度在0.2-5mg/L之间，能够达到《禽畜养殖废水排放标准》，部分时间超出《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A中TP的限值。四种人工湿地基质对磷去除效果由高到底依次为活性氧化铝、废铁屑、锰矿石和沸石。
(3)基质的磷性态分析实验结果说明，四种基质中磷的主要存在形态为Fe、Al-P。BET分析结果表明，四种基质中比表面积大小依次为活性氧化铝＞锰矿石＞沸石＞废铁屑。SEM-EDS结果表明实验前后因吸附反应和微生物的作用，各基质表面形貌变的更为粗糙。XRD分析结果表明，沸石的主要组分是SiO2，吸附的磷主要以AlPO4的形式存在;活性氧化铝的主要组分是Al2O3，吸附的磷主要以Al4(PO4)3(OH)3和AlPO4两种形式存在;锰矿石主要组分包括SiO2、Fe2O3和Mn3O4，吸附的磷的可能存在形式为Fe3(PO4)O3;废铁屑的主要组分是Fe，吸附的磷主要存在形式为Fe3(PO4)2(OH)2和Fe3(PO4)2。