人工濕地是一個(gè)綜合的生態(tài)系統(tǒng)，是基于自然濕地系統(tǒng)，通過人為構(gòu)建、管理和調(diào)控的，類似于沼澤的系統(tǒng)，通過物理、化學(xué)和生物等過程協(xié)同凈化污水。在人工濕地中，水處理系統(tǒng)在填料和植物的共同作用下，有效地去除了水體中含有的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、懸浮物、重金屬、油脂以及微生物等。

　　1、礦物填料的種類及凈化效果

　　人工濕地填料按種類來(lái)劃分可以分成3種，包括天然礦物、工業(yè)副產(chǎn)物、人工合成填料。

　　與傳統(tǒng)礫石填料相比較，選用組合填料：煤矸石-沸石-礫石，改善了人工濕地的堵塞周期，使得長(zhǎng)久運(yùn)行的人工濕地滲透率不會(huì)因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)間而下降。同樣，這種方式的組合填料也使化學(xué)需氧量COD、氨氮NH3-N和總磷TP的平均去除率分別提高了26.4%、9.4%和18.7%。

　　以沸石、圓陶粒、粗砂、頁(yè)巖和礫石作為濕地填料，模擬垂直流人工濕地，研究其凈水效果，該組合填料的凈化效果對(duì)于COD、總氮TN、NH3-N、TP的去除都有所提升，其對(duì)COD的去除率達(dá)到40%以上、NH3-N的去除率達(dá)到了60%以上、TN的去除率達(dá)到40%以上。

　　選用石英砂、無(wú)煙煤和粉煤灰作為人工濕地填料，對(duì)各種組合類型的基質(zhì)去除NH3-N、TP的效果進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，石英砂-粉煤灰-無(wú)煙煤以質(zhì)量比為25%-25%-50%的混合方式，為其最優(yōu)配比，并測(cè)試得出最佳運(yùn)行周期為20d，且在停止進(jìn)水后，僅需8d就可以快速地恢復(fù)填料基質(zhì)原有的孔隙率、濕地滲透率。

　　2、礦物填料的改性

　　基于礦物填料作為人工濕地基質(zhì)的研究上，大量研究對(duì)其吸附能力加以改良，使得填料作為濕地基質(zhì)，具有更好的吸附能力，更適合作為微生物的載體。目前填料的改良主要從3個(gè)方面進(jìn)行。

　　(1)添加適量的具有強(qiáng)吸附力、通透性好以及比表面積大的改性材料于填料中;

　　(2)優(yōu)化不同填料之間的配比及組合，在傳統(tǒng)填料的基礎(chǔ)上，添加吸附能力強(qiáng)、滲透性好的基質(zhì)，組成混合型填料;

　　(3)設(shè)計(jì)多層填料，多層填料的設(shè)置既可以增加基質(zhì)的滲透率，降低發(fā)生堵塞的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也大大地提升了系統(tǒng)的凈化能力。

　　3、國(guó)內(nèi)外礦物填料應(yīng)用情況

　　目前，濕地礦物填料的相關(guān)研究在中國(guó)并不少見，但是由于中國(guó)各地區(qū)的土壤類型、地質(zhì)條件不同，污水的水質(zhì)特點(diǎn)也截然不同，即使已經(jīng)使用了完全相同的填料及組合配比，最終取得的凈化效果也并不一定會(huì)完全相同;因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)地情況，選擇適合的人工濕地填料類型及組合配比，使之更高效地去除污染物。

　　國(guó)外人工濕地對(duì)于礦物填料的應(yīng)用相對(duì)較多。有研究含礦渣水體中CaO的溶出、酸堿度及鈣離子濃度等因素對(duì)濕地填料去除NH3-N效率的影響，結(jié)果表明：

　　(1)將水體的pH值從7提升至12，使得沸石填料對(duì)NH3-N的去除能力急劇下降;

　　(2)Ca2+抑制了沸石對(duì)NH3-N的吸附。原因是礦渣釋放的氫氧化物可以與NH4+反應(yīng)生成氨(NH3·H2O)，從而引起NH4+與沸石的解離，同時(shí)，Ca2+可以取代NH4+離子，吸附在沸石表面。

　　Burchell MichaelR在北卡羅來(lái)納州東部進(jìn)行的濕地試驗(yàn)，研究在河流濕地土壤中添加有機(jī)物(OM)是否會(huì)提高NO3-N的處理效率。結(jié)果表明，添加礦物填料可以為濕地提供碳源和營(yíng)養(yǎng)源，以增強(qiáng)反硝化作用，促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)。在春、夏季，將黑角壤土的礦物填料含量從5%干重提高到11%干重，提高了NO3-N濕地的處理效率，且河道疏浚物中有機(jī)物含量豐富，可將其回用于人工濕地以減少二次污染。

　　4、礦物填料的選用原則

　　不同的礦物填料組合應(yīng)用于人工濕地，對(duì)水體不同類型污染物的去除效果不同。在礦物填料的選擇、配比應(yīng)用過程中，應(yīng)該根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)，考慮現(xiàn)場(chǎng)條件、出水水質(zhì)要求、目標(biāo)污染物種類以及基質(zhì)材料獲取的難易程度及材料成本等進(jìn)行綜合比選。

　　濕地所選用的填料，可利用普通填料與礦物填料進(jìn)行組合，通過材料間的互補(bǔ)效應(yīng)提升濕地整體的處理能力，在保障污染物去除效果的前提下延長(zhǎng)填料的使用壽命。

　　同時(shí)，在人工濕地填料選用過程中，可考慮就地取材，嘗試將固廢資源化利用，以減少二次污染，降低建設(shè)成本，構(gòu)建綠色濕地。