羅志偉，劉健峰,3，王昌梅,3，趙興玲,3，吳凱,3，尹芳,3，梁承月，張無(wú)敵,3*

（1. 云南師范大學(xué)能源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650500；2. 云南省沼氣工程技術(shù)研究中心，云南 昆明 650500；3. 寶譽(yù)環(huán)保有限公司，云南 江川 652600）

隨著全國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷提升，使得我國(guó)每年畜禽糞便及蔬菜廢棄物的產(chǎn)量逐年遞增，這導(dǎo)致農(nóng)業(yè)固體廢棄物產(chǎn)量超過(guò)工業(yè)固體廢棄物產(chǎn)量，成為當(dāng)下污染的主要來(lái)源[1-2]。在農(nóng)業(yè)固體廢物處理循環(huán)系統(tǒng)中，需要根據(jù)不同農(nóng)業(yè)固體廢棄物特征選擇適宜的技術(shù)路線，其資源化利用方式主要有直接還田、好氧堆肥、碳化還田、青儲(chǔ)/黃儲(chǔ)、厭氧消化及氣化/燃燒等。其中，厭氧消化技術(shù)實(shí)質(zhì)是通過(guò)厭氧發(fā)酵將農(nóng)業(yè)固體廢棄物轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥料及清潔能源，沼氣工程在處理畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)糞污及蔬菜廢棄物廢水方面發(fā)揮著重要作用，但沼液廢水中剩余的氮、磷、鉀等養(yǎng)分，其含量仍高于國(guó)家相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。土地消解是處理沼液最經(jīng)濟(jì)的方式之一，但由于沼液不便運(yùn)輸，本地的沼液產(chǎn)量超過(guò)沼氣工程周邊土地的承載能力，并可能通過(guò)徑流及滲透作用增加周邊水體富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)[3-4]。因此，沼液廢水的排放及資源回收的問(wèn)題亟需得到妥善處理，而提高沼液廢水的排放及資源回收效率的前提是降低沼液中懸浮物的含量。

目前，國(guó)內(nèi)外主要采用膜分離和吸附工藝去除沼液中的懸浮物，具有循環(huán)利用性強(qiáng)、無(wú)二次污染和操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。楊顧坤等[5]和肖華等[6]采用膜分離技術(shù)，將超濾工藝應(yīng)用于沼液膜過(guò)濾法濃縮液體有機(jī)肥工藝，但是，超濾也有一定缺陷，即在超濾過(guò)程中，由于在膜表面上不斷累積被截留的懸浮物，產(chǎn)生濃差極化現(xiàn)象，造成膜污染，而使應(yīng)用受到限制。陳祥等[7]和袁基剛等[8]利用改性生物炭及煤粉吸附工藝去除沼液廢水懸浮物及氨氮，然而沼液中存在的大量懸浮物會(huì)附著在吸附材料表面，降低材料與水中陽(yáng)離子交換效率等問(wèn)題[9-11]。此外，國(guó)內(nèi)外也開展了曝氣/篩網(wǎng)式過(guò)濾、臭氧氧化絮凝、微濾及電凝耦合等研究。其中曝氣/篩網(wǎng)式過(guò)濾[12]利用水位慢慢上升，渾水依次通過(guò)濾水槽中的篩網(wǎng)和斷級(jí)配反濾層，水流經(jīng)過(guò)濾后由溢流側(cè)堰流入環(huán)形匯流槽，過(guò)濾之后的清水經(jīng)疊環(huán)出水口進(jìn)入取水管道，完全利用水的重力和能量來(lái)進(jìn)行沉沙、濾沙、排沙，降低了能耗。臭氧氧化絮凝[13]工藝可通過(guò)臭氧氧化將大分子有機(jī)物降解為小分子物質(zhì)，絮凝處理可以很好地提高沼液內(nèi)部固體顆粒的沉降性能，以實(shí)現(xiàn)后續(xù)上清液的深度處理。微濾[14-15]是采用正滲透(forward osmosis，F(xiàn)O)膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)MBR中使用的濾(micro-filtration，MF)膜或超濾（ultrafiltration，UF）膜來(lái)實(shí)現(xiàn)泥水分離。電凝耦合[16-17]是在直流電流作用下，陽(yáng)極電氧化生成了Al3+、Fe2+等活性混凝劑離子與陰極氫氣和氫氧化物離子結(jié)合，生成膠體懸浮物，通過(guò)分離懸浮物膠體去除廢水中懸浮物。對(duì)于沼液懸浮物去除研究，這些措施相較于傳統(tǒng)分離、吸附方法能夠提高沼液中懸浮物的有效去除率，但仍存在成本較高、操作復(fù)雜、對(duì)處理過(guò)程中養(yǎng)分變化不便考察等缺陷。

綜上，在保留沼液中氮素養(yǎng)分的同時(shí)，低成本、易操作地去除沼液廢水中懸浮物是進(jìn)一步提高沼液資源化利用價(jià)值的首要目標(biāo)。利用開放式多級(jí)折流式沉降濾過(guò)裝置，可強(qiáng)化水力流動(dòng)過(guò)程中懸浮物沉降作用，采用低成本、易獲取的填料進(jìn)一步增加對(duì)細(xì)小懸浮物的濾過(guò)作用并簡(jiǎn)化操作、減少成本。此外，其開放式結(jié)構(gòu)更便于考察處理濾過(guò)過(guò)程中懸浮物堵塞疏通情況，及時(shí)處理分級(jí)排水、過(guò)濾物及濾料清理更換等問(wèn)題，可為后續(xù)沼液廢水生化處理提供科學(xué)參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料選取及處理

實(shí)驗(yàn)所用沼液取自蔬菜廢棄物厭氧消化內(nèi)部循環(huán)工藝處理后的出水池，初始沼液pH值為7.78，總氮（TN）為640.0 mg/L，氨氮（NH4+）為507.1 mg/L，總磷（TP）為32.6 mg/L，化學(xué)需氧量（COD）為2 450.2 mg/L，懸浮物為10.3 g/L，沼液經(jīng)0.2 μm濾膜抽濾后測(cè)定濾液TN、NH4+、TP和COD含量?？紤]到濾過(guò)材料要具有一定的可獲取性和低成本性，故選取人工沸石、河砂、石英砂和沙漠砂四種水處理過(guò)程中的常規(guī)材料，顆粒直徑均為0.5～1 mm。根據(jù)國(guó)標(biāo)，采取納氏試劑分光光度法測(cè)定溶液中氨氮濃度，硫酸鹽消解后測(cè)定沼液中TN；堿熔-鉬銻抗分光光度法測(cè)定沼液中TP；重量法測(cè)定沼液中懸浮物含量；重鉻酸鉀法測(cè)定沼液中COD。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 靜態(tài)吸附時(shí)間試驗(yàn) 用去離子水稀釋沼液廢水配置氨氮為500 mg/L溶液，每100 mL溶液中人工沸石、河砂、石英砂和沙漠砂四種材料投加量均為0.5 g，于（23±2）℃環(huán)境下，放置于恒溫振蕩箱120 rpm，振蕩時(shí)間為300 min，分別于0、15、30、60、120、150、180、240和300 min時(shí)取樣，在不同時(shí)間下取沼液廢水樣品各三份（平行實(shí)驗(yàn)），上清液離心定性過(guò)濾后測(cè)定氨氮含量。

1.2.2 靜態(tài)等溫吸附及解吸試驗(yàn) 用去離子水稀釋沼液廢水配置氨氮約為0、10、25、50、100、200、250、300、400、500 mg/L的樣品溶液各100 mL，每種濃度溶液各三份（平行實(shí)驗(yàn)），置于150 mL錐形瓶?jī)?nèi)；每100 mL溶液中人工沸石、河砂、石英砂和沙漠砂四種材料投加量均為0.5 g，（23±2）℃恒溫環(huán)境下，于恒溫震蕩箱120 rpm震蕩180 min后取出。在材料對(duì)溶液中氨氮吸附飽和之后，用10 mL無(wú)水乙醇對(duì)材料反復(fù)洗滌三次，置于105 ℃烘箱中干燥3 h；取出后加入50 mL蒸餾水，23±2℃恒溫環(huán)境下120 rpm震蕩180 min后，靜置24 h，1 500 rpm離心10 min。取離心上清液定性過(guò)濾后測(cè)定氨氮含量，通過(guò)公式（1）計(jì)算單位吸附量，通過(guò)公式（2）計(jì)算氨氮解吸率，由公式（3）和（4）構(gòu)建等溫模型[18]。

式中：qe為材料對(duì)溶液中氨氮的單位吸附容量，mg/g；c0和c分別對(duì)應(yīng)不同濃度下溶液初始氨氮濃度和吸附平衡后溶液中氨氮濃度，mg/L；V是沼液體積，L；m是沼液中所投加的吸附材料質(zhì)量，g；η表示沼液中氨氮解吸率，%；c1為不同濃度下材料解吸后溶液上清液中氨氮濃度，mg/L。

Langmuir等溫線模型[19]表示為：

Freundlich等溫線模型[19]表示為：

式中：Qe表示吸附平衡時(shí)刻材料對(duì)氨氮的吸附量，mg/g；Qm表示材料最大吸附量，mg/g；ce表示溶液吸附平衡時(shí)刻氨氮的濃度，mg/L；KL、KF表示材料表面吸附的強(qiáng)度常數(shù)；n表示吸附強(qiáng)度指標(biāo)，n＜1為非優(yōu)惠吸附，n=1為線性吸附，n＞1為優(yōu)惠吸附。

1.2.3 動(dòng)態(tài)過(guò)濾試驗(yàn) 通過(guò)材料靜態(tài)條件下等溫吸附模型擬合及解吸率結(jié)果，篩選適宜沼液懸浮物去除的氨氮弱吸附填料，考察動(dòng)態(tài)條件下，好氧折流溝內(nèi)填料深度對(duì)沼液中懸浮物去除與氨氮保留的可行性，填料深度設(shè)置為無(wú)填料、低填料（填料高2 cm）、中填料（填料高4 cm）、高填料（填料高6 cm）四種類型。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)在常溫條件（20±5）℃下進(jìn)行，蠕動(dòng)泵以0.75 L/h將沼液樣品注入裝置，水力停留時(shí)間24 h，裝置運(yùn)行24 h過(guò)程中無(wú)滲漏，保證進(jìn)出水水量恒定。于裝置運(yùn)行6、12、18和24 h在不同取樣口分別采集10 mL水樣，每次采樣設(shè)置3組平行，經(jīng)0.2 μm孔徑濾膜抽濾后，根據(jù)重量法測(cè)定沼液濾液中懸浮物含量。

1.2.4 動(dòng)態(tài)過(guò)濾試驗(yàn)?zāi)Ｐ?根據(jù)12級(jí)好氧折流溝填料沉降濾過(guò)裝置設(shè)置四個(gè)取樣口，如圖1所示，考察裝置運(yùn)行過(guò)程中不同層級(jí)水樣指標(biāo)變化情況。用于投加填料動(dòng)態(tài)沼液過(guò)濾的12級(jí)上下好氧折流溝裝置搭建材料為有機(jī)玻璃，厚度為0.5 cm，每小格為一級(jí)，每三級(jí)設(shè)有取樣口分別為：1#取樣口（B1）、2#取樣口（B2）、3#取樣口（B3）和4#取樣口（B4），每級(jí)小格容量均相同，長(zhǎng)為15 cm，寬為10 cm，高為10 cm，容積約為1.5 L；圖1中陰影區(qū)域表示無(wú)遮擋可供水流通過(guò)口，陰影區(qū)域?qū)挒? cm，高為1.5cm，故水流每通過(guò)裝置二個(gè)小格時(shí)呈現(xiàn)先下再上的“折向流動(dòng)模式”，發(fā)揮沉降懸浮物的作用。填料填充位置為2、5、8和11級(jí)小格，即填充裝置每行的中間小格處，剩余小格發(fā)揮水樣沉降功能[19]，填充深度設(shè)置為無(wú)填充、低填充（填充高度2 cm，填料量約為0.2 L）、中填充（填充高度4 cm，填料量約為0.4 L）、高填充（填充高度6 cm，填料量約為0.6 L），相鄰兩級(jí)有小孔連接，孔徑2 cm。

圖1 十二級(jí)好氧折流溝填料沉降濾過(guò)裝置示意圖Fig. 1 Schematic diagram of a 12-level aerobic baffles filler sedimentation filtration device

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，Origin 2017軟件擬合制圖，SPSS Statistics 22統(tǒng)計(jì)分析確定樣品相應(yīng)指標(biāo)均值間的差異性。

2 結(jié)果與分析

2.1 氨氮吸附時(shí)間

四種材料在0～300 min內(nèi)的不同時(shí)間下的單位吸附量如圖2所示，河砂、石英砂及沙漠砂在0～120 min內(nèi)為快速吸附階段，此時(shí)三種材料的吸附量呈現(xiàn)快速上升趨勢(shì)，而120 min后吸附量逐漸趨于穩(wěn)定，為吸附飽和階段；沸石則在0～180 min內(nèi)快速上升，且吸附容量較大趨勢(shì)更明顯，180 min后逐漸趨于穩(wěn)定。

圖2 不同吸附時(shí)間條件下四種材料單位吸附量Fig. 2 The adsorption capacity of four materials under different adsorption time

2.2 氨氮吸附等溫線模型

由圖3中氨氮吸附等溫線擬合結(jié)果可知，隨著初始溶液中氨氮濃度的提高，四種材料吸附平衡后所得平衡吸附量也隨之提高；這是由于氨氮濃度梯度的產(chǎn)生致使溶液中NH4+由液相轉(zhuǎn)移到材料固相的驅(qū)動(dòng)力增強(qiáng)[20]。對(duì)于低濃度初始溶液范圍內(nèi)，氨氮平衡吸附量呈快速增加趨勢(shì)，而高濃度初始溶液范圍內(nèi)，氨氮平衡吸附量呈緩慢增加趨勢(shì)[21]；究其原因，在低濃度初始溶液范圍內(nèi)，材料在與溶液NH4+接觸過(guò)程中，材料表面有效吸附位點(diǎn)未趨于飽和，吸附速率快速上升，而高濃度初始溶液范圍內(nèi)，NH4+快速占據(jù)有效吸附位點(diǎn)后，可供陽(yáng)離子交換的有效位點(diǎn)快速減少，吸附速率降低[22]。不同材料間對(duì)于氨氮的吸附趨勢(shì)，河砂、石英砂和沙漠砂相比于人工沸石吸附量更小、吸附速率更緩，其中河砂顯示的平衡吸附量最低。

圖3 四種材料氨氮吸附等溫線Fig. 3 Ammonia nitrogen adsorption isotherm of four materials

對(duì)比表1中Langmuir和Freundlich等溫線擬合所得R2，人工沸石更符合Freundlich等溫線擬合結(jié)果，而河砂、石英砂和沙漠砂更符合Langmuir等溫線擬合結(jié)果，這表明人工沸石存在多層分子間復(fù)雜吸附過(guò)程，河砂、石英砂和沙漠砂則為單層分子簡(jiǎn)單吸附過(guò)程。此外，結(jié)合圖2和表1所得結(jié)果，由于人工沸石的吸附較為復(fù)雜且存在顆粒內(nèi)擴(kuò)散，且n人工沸石＞1，說(shuō)明人工沸石對(duì)溶液中氨氮具有很強(qiáng)的吸附能力，為優(yōu)惠吸附，所以人工沸石相比于其他三種材料，具有更多有效吸附位點(diǎn)且飽和吸附量更大，故不適合沼液懸浮物去除處理中弱氨氮的吸附填料；另一方面，根據(jù)Langmuir等溫模型中河砂所得Qm值最小，僅有2.595 mg/g。綜上，河砂對(duì)溶液中氨氮吸附容量較低，選取作為填料有一定參考價(jià)值。

表1 四種材料Langmuir和Freundlich等溫線擬合參數(shù)Table 1 Fitting curve parameters of Langmuir and Freundlich of four materials

2.3 氨氮解吸結(jié)果

吸附飽和后材料在水中的解吸能力可以判斷材料的穩(wěn)定性，也是影響材料選取的重要指標(biāo)[23-24]。若材料對(duì)水中氨氮吸附量較大，且解吸量也較大，則不適合作為填料選取，更適合作為固氮材料應(yīng)用于沼液緩釋研究[25]。由圖4中不同氨氮濃度下四種材料解吸值模型結(jié)果可知，隨著溶液中氨氮濃度的增加，各材料的解析值在一定范圍內(nèi)呈上升趨勢(shì)。究其原因在于吸附過(guò)程中，由于氨氮濃度梯度的產(chǎn)生致使溶液中NH4+由液相轉(zhuǎn)移到材料固相的驅(qū)動(dòng)力增強(qiáng)，使得NH4+隨著溶液濃度的增加在材料表面進(jìn)一步聚集，因此四種材料解吸量隨著初始溶液中氨氮濃度的增加而增加[20]。

圖4 不同氨氮濃度下四種材料解吸率Fig. 4 Desorption rate of four materials under different ammonia nitrogen concentrations

具體人工沸石的解吸率先在0～300 mg/L范圍內(nèi)快速上升，隨后維持在65%左右；河砂、石英砂和沙漠砂在整體濃度范圍內(nèi)均有小幅度上升，總體趨勢(shì)較為平緩，隨后解吸率分別穩(wěn)定在5%、23%和12%左右，其中河砂解析值最低，且整體解吸值變化趨勢(shì)是四種材料中最為穩(wěn)定的；結(jié)合靜態(tài)吸附結(jié)果，人工沸石的吸附量與解析值在四種材料中是最高的，不宜用于沼液氮素資源化填料使用；相近溶液濃度下，河砂、石英砂和沙漠砂的吸附量有顯著差異（P＜0.05），但石英砂和沙漠砂的解吸量較大，因此這兩種材料也不宜用于沼液氮素資源化填料使用。綜合吸附時(shí)間、靜態(tài)吸附與解吸結(jié)果分析，在河砂、石英砂和沙漠砂三種弱氨氮濾料中，河砂更適合作為沼液懸浮物去除處理中填料使用，故選取河砂作為沼液填料過(guò)濾動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。

2.4 好氧折流溝填料對(duì)動(dòng)態(tài)沼液中懸浮物的去除

不同運(yùn)行時(shí)間下，不同填料深度的好氧折流溝對(duì)沼液中懸浮物去除量及去除率均有明顯去除效果（P＜0.01）（圖5）。沼液中懸浮物去除量與去除率隨著經(jīng)過(guò)裝置級(jí)數(shù)與填料深度的增加而增加，這是因?yàn)楹醚跽哿鳒系摹罢巯蛄鲃?dòng)模式”產(chǎn)生的沉降作用[26-27]。如圖5（a）所示，水樣在無(wú)填料填充的好氧折流溝內(nèi)，隨沼液所至的流程越長(zhǎng)，部分顆粒直徑較大的懸浮物由于自身受重力作用沉降在耗氧折流溝內(nèi)，其經(jīng)過(guò)折流級(jí)數(shù)越多沉降作用也越明顯，所以沼液懸浮物去除率就越高[28]；此外，運(yùn)行6 h時(shí)間下，隨著好氧折流溝內(nèi)填料深度的增加，沼液中懸浮物去除量進(jìn)一步增加，如圖5（b）、5（c）、5（d）所示。研究結(jié)果顯示，這是因?yàn)椴糠诸w粒直徑較大的懸浮物在沉降后，沼液水樣中仍有部分一直處于懸浮狀態(tài)的微小懸浮物，而濾料河砂顆粒較小，可有效過(guò)濾沼液中微小的懸浮物，顯著提高了沼液中懸浮物去除量（P＜0.01），這與張智燁等[29]和李鵬等[30]報(bào)道的顆粒直徑大小對(duì)懸浮物去除量的影響一致。

在相同填料深度下，考察不同時(shí)間與折流級(jí)數(shù)對(duì)沼液中懸浮物去除量是工程應(yīng)用的重要指標(biāo)[31]。如圖5（b）所示，運(yùn)行6 h時(shí)低填料深度條件下對(duì)沼液中懸浮物去除量較高，約為5.1 g/L，這可能是河砂填料深度較低，主要去除物是沼液中大顆粒懸浮物，而懸浮物含量較高的初始水流在河砂低填料的濾過(guò)作用下所受阻力較小，致使水流流速較快所致[32]；到12、18、24 h時(shí)，低填料裝置堵塞出現(xiàn)，水流流速降低提高了裝置沉降作用，初始沼液廢水中懸浮物值降低，故相較于6 h時(shí)懸浮物去除量較低。又如圖5（c）、5（d）所示，中、高填料深度條件下18 h時(shí)對(duì)沼液中懸浮物去除量較高，分別為8.1 g/L和8.2 g/L。這可能是因?yàn)槌跏妓魇芎由疤盍系淖璧K作用較大，致使水流流速較慢，沉降作用和河砂濾過(guò)作用在去除大顆粒懸浮物的同時(shí)，提高了對(duì)微小懸浮物的過(guò)濾作用。同時(shí)，中、高填料深度去除率相較于低填料結(jié)果也得到了明顯提高，分別為86.1%、88.7%。從材料用量與去除效果來(lái)看，對(duì)比18 h條件下，中、高填料深度對(duì)沼液中懸浮物去除量，兩者在B3、B4處對(duì)懸浮物去除量無(wú)明顯差異（P＞0.05），兩者在B2、B3、B4處對(duì)懸浮物去除率無(wú)明顯差異（P＞0.05）。

圖5 不同運(yùn)行時(shí)間及不同填料深度下4個(gè)取水口處懸浮物去除率Fig. 5 Removal efficiency of suspended solids at 4 water intakes under different operating times and different filling depths

2.5 好氧折流溝填料對(duì)動(dòng)態(tài)沼液中氨氮的影響

不同運(yùn)行時(shí)間、不同填料深度下不同取水口處沼液中NH4+動(dòng)態(tài)剩余比率變化見圖6。結(jié)果顯示，不同運(yùn)行時(shí)間、不同填料深度對(duì)各級(jí)沼液之間NH4+濃度無(wú)明顯差異性（P＞0.05），整體出水NH4+濃度范圍為497.0～505.8 mg/L，對(duì)比進(jìn)水NH4+濃度也無(wú)明顯差異（P＞0.05）。結(jié)合NH4+吸附等溫線結(jié)果，印證了好氧折流溝河砂填料對(duì)動(dòng)態(tài)沼液中NH4+是非優(yōu)惠吸附，吸附能力弱。此外，聯(lián)系動(dòng)態(tài)好氧折流溝對(duì)動(dòng)態(tài)沼液中懸浮物去除效果，也進(jìn)一步表明好氧折流溝與河砂填料組合工藝在降低沼液廢水中懸浮物含量的同時(shí)，有效保留了沼液廢水中的NH4+。

圖6 不同運(yùn)行時(shí)間及不同填料深度下4個(gè)取水口處NH4+剩余比率Fig. 6 The residual ratio of NH4+ at 4 water intakes under different operating times and different filling depths

3 討論

不同填料類型間吸附結(jié)果的差異應(yīng)主要是受填料性狀本身物理特性及化學(xué)特性影響，裝置運(yùn)行過(guò)程中填料深度及運(yùn)行時(shí)間也會(huì)影響沼液懸浮物的去除效果。

1）材料物理特性及化學(xué)特性的影響。四種材料的掃描電鏡照片如圖7所示，分別為沸石、河砂、石英砂和沙漠砂，由此可知沸石表面比較致密且具有更多空隙結(jié)構(gòu)，主要為微孔狀，故有較強(qiáng)的氨氮吸附能力；河砂、石英砂表面規(guī)整，截面致密并存在少量不規(guī)則片狀結(jié)構(gòu)，因此對(duì)氨氮吸附能力較弱；沙漠砂表面凹凸不平，呈現(xiàn)魚鱗狀疏松結(jié)構(gòu)，這是由于風(fēng)化作用產(chǎn)生的結(jié)果，所以對(duì)氨氮吸附能力也相對(duì)較弱。兩種等溫曲線結(jié)果表明沸石存在多層分子間復(fù)雜吸附過(guò)程，河砂、石英砂和沙漠砂則為單層分子簡(jiǎn)單吸附過(guò)程。姜博匯等[33]和楊嵐清等[34]研究顯示，相較于土壤和砂石，沸石及活性碳對(duì)水體中氨氮陽(yáng)離子交換量更大。因此，沸石相較于其余三種材料具備更多吸附位點(diǎn)，提高了自身對(duì)氨氮的吸附能力。材料的物理與化學(xué)特性使得材料在靜態(tài)試驗(yàn)階段呈現(xiàn)不同的結(jié)果，相較于沸石和沙漠砂，河砂與石英砂具有更低的單位吸附量及解吸量。

圖7 四種材料的掃描電鏡照片F(xiàn)ig. 7 Scanning electron microscope photos of four materials

2）裝置運(yùn)行過(guò)程的影響。在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)過(guò)程中，相較于傳統(tǒng)密閉壓力柱式過(guò)濾工藝[35]及厭氧生物濾器裝置[36]，好氧折流溝因其多級(jí)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化了水力流動(dòng)過(guò)程中對(duì)顆粒直徑較大懸浮物的沉降作用，通過(guò)加入填料進(jìn)一步提高了對(duì)細(xì)小懸浮物的去除效果。隨著填料深度的增加，好氧折流溝對(duì)動(dòng)態(tài)懸浮 物去除效果明顯提高，所以裝置在中、高填充深度時(shí)對(duì)于沼液中懸浮物去除量和去除率較高。但裝置運(yùn)行18 h后，中、高兩種填料深度對(duì)沼液廢水中懸浮物去除量及去除率在B3、B4取水處無(wú)明顯差異性，這可能是因?yàn)檠b置水力負(fù)荷較小，濾料顆粒間孔隙也較小且深度較高，隨著裝置運(yùn)行時(shí)間增加出現(xiàn)輕微堵塞現(xiàn)象，提高了中、高兩種河砂濾料對(duì)微小懸浮物的過(guò)濾作用，同時(shí)B3、B4取水口本身所處級(jí)數(shù)較大，濾過(guò)及沉降作用明顯，因此兩取水口處剩余懸浮物含量均較低。

3）河砂填料好氧折流溝處理沼液中懸浮物應(yīng)用前景。相較于石英砂、沙漠砂填料，河砂填料的顆粒圓滑，比較干凈，來(lái)源廣泛，取材方便，成本低，且透水性、透氣性好，可重復(fù)使用。而好氧折流溝濾過(guò)裝置條件為開放式，當(dāng)裝置運(yùn)行出現(xiàn)堵塞問(wèn)題時(shí)，可由外部直接疏通過(guò)濾口，其多級(jí)串聯(lián)構(gòu)造可根據(jù)實(shí)際情況更改進(jìn)出水口的位置。因此，在處理沼液中懸浮物方面，采取河砂填料好氧折流溝可降低應(yīng)用成本，并便于處理分級(jí)排水、過(guò)濾物及濾料清理更換等問(wèn)題。

4 結(jié)論

1）四種材料對(duì)沼液廢水中氨氮單位吸附量及解吸量由高到低分別為：沸石＞沙漠砂＞石英砂＞河砂，所以河砂填料更適宜作為沼液廢水懸浮物去除填料的篩選與動(dòng)態(tài)處理。

2）在折流式沉降濾過(guò)裝置去除沼液中懸浮物系統(tǒng)中，為了降低濾料消耗、減少其堵塞的可能性，建議采用中填料深度的好氧折流溝處理沼液中懸浮物，并在系統(tǒng)運(yùn)行18 h左右及時(shí)清理。