众所周知,氨氮物质对水环境和人类非常有害,其主要表现在以下几个方面:氨氮会消耗水中的溶解氧;氨氮会与氯反应生成氯胺或氮,从而增加氯的含量;氮化合物对人类和其他生物体有毒,因此污水的深度反硝化和脱磷是城市污水循环利用和水环境污染控制的重要措施之一。目前,传统的污水脱硝脱磷工艺因其工艺复杂,效果不佳而受到业内人士的诟病。沸石具有丰富的孔隙和阳离子交换吸附性能,可用于污水处理,其具有处理效率高、出水水质稳定等优点。

生态修复技术工程实验室对常见的人工湿地基质填料,如沸石、火山石、柱状活性炭,生物陶粒和无烟煤等材料进行了氨氮吸附测试。可以看出,随着反应时间的增加,这些填料对氨氮的吸附能力呈现出上升的趋势。当初始氨氮浓度为100mg/L时,测量每种填料对氨氮的最大吸附能力中,沸石为3.76mg/g,达到了最高值,并且每种填料对氨氮的吸附能力为天然沸石>火山岩>无烟煤>柱状活性炭>生物陶粒,这表明沸石在这些基质材料中的吸附作用最为明显,具有优秀的吸附作用,可达到87.65%。

另外,天然沸石自身具有良好的脱磷效果,吸附磷素后,与无效钙质和铝质溶出并沉积在填料表面或入替表面晶格中, 并且大量吸附沉淀在天然沸石表面的磷素会随着时间推移解吸出来,不断增强沸石的磷素吸附性能。再次,由于沸石孔隙结构发达,常含有一些可与磷酸盐发生固化作用的重金属离子,也可以增强其脱磷效果,起到净化水质的作用。

简而言之,沸石作为人工湿地的基质填料,具有良好的氨氮去除和脱磷效果。2016年,中国环境科学研究院环境标准与风险评估国家重点实验室,环境保护湖泊污染控制国家重点实验室和国家环境科学观测研究站等多个研究机构,共同针对19种类型的填料进行研究,并将其应用于湿地系统中,同时对其污水处理效果进行测试。结果表明,从测试的总价值来看,沸石对水中的污染物具有更好的处理效果,并且可以长时间使用而不会发生堵塞。此外,作为一种无毒,无害的天然矿物,可以将沸石与具有较强吸附能力和良好渗透性的基质混合,以在实际项目中实现高质量的水处理效果。