火山巖濾料在物理微觀結(jié)構(gòu)方面表現(xiàn)為：表面粗糙多微孔，這些特點特別適合于微生物在其表面生長、繁殖，形成生物膜。火山巖濾料使曝氣生物濾池不僅能處理市政污水，以及可生化的有機工業(yè)廢水、生活排水、微污染水源水等，也可在給水處理中取代石英砂、活性炭、無煙煤等用作過濾介質(zhì)，同時還可對已經(jīng)過污水處理廠二級處理工藝后的尾水做深度處理，其處理出水達回用水標(biāo)準(zhǔn)后可作中水回用，其對環(huán)境的凈化功能不可小覷。

與傳統(tǒng)的污水處理系統(tǒng)相比，人工濕地填料火山巖濾料具有投資、運行費用低，操作簡便，抗污水負荷能力強和避免二次污染等優(yōu)點.垂直流人工濕地因其在處理有機物和氮素方面的突出表現(xiàn)，在過去二三十年里發(fā)展迅速;但由于在潛流型濕地內(nèi)未能得到充足的溶解氧(Vymazal，2002)以及基質(zhì)容易吸附飽和等原因，其對氨氮和總磷的去除效果較差.眾多學(xué)者對此進行了大量的研究，如通過提高濕地床內(nèi)基質(zhì)對磷素的吸附容量，或延長磷素在多孔基質(zhì)的濕地床中的水力停留時間，或單獨在末端出水設(shè)置過濾裝置而使其凈化效果得到有效改善.近年來，無煙煤、粉煤灰、鋼渣、礦渣、火山巖、活化赤泥、生物陶粒等填料陸續(xù)被作為人工濕地除磷基質(zhì)展開研究，但大部分**基質(zhì)易吸附飽和，很難尋求到一種長久、**、經(jīng)濟、穩(wěn)定的基質(zhì).生物陶粒作為填料的1種，兼具材料低廉易得、表面積大、孔隙率大、化學(xué)和物理穩(wěn)定性好等優(yōu)點，因此可嘗試對生物陶粒基質(zhì)進行覆膜改性，以強化和提高其對水體中磷素的凈化效果。

陰離子型層狀雙金屬氫氧化物(layered double hydroxides，LDHs)，又稱為水滑石類化合物或陰離子粘土. LDHs由相互平行的層板構(gòu)成，層板上二價金屬離子部分被三價金屬離子同晶取代，其層間作用力較弱，因而具有捕獲有機和無機陰離子的較強能力;LDHs比表面積大，具有比陰離子交換樹脂更高的陰離子交換能力和熱穩(wěn)定性，因此近年來LDHs廣泛應(yīng)用在催化、光化學(xué)、電化學(xué)聚合、磁學(xué)、生物醫(yī)藥科學(xué)和水環(huán)境科學(xué);其中在水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用主要集中于將制備好的LDHs固體直接用于水體中污染物的吸附。

在前期試驗研究的基礎(chǔ)上，本次實驗選用垂直流人工濕地常用的火山巖濾料作為原始基質(zhì)，采用Ca系、Zn系和Mg系二價金屬化合物與Fe系、Co系與Al系三價金屬化合物一一對應(yīng)反應(yīng)生成LDHs的方式，在堿性條件下以共沉淀的方法合成9種不同類型的LDHs，并將其分別覆膜于垂直流人工濕地火山巖濾料基質(zhì)上，研究改性基質(zhì)對磷素凈化效果的提升作用，以期篩選出凈化磷素的金屬化合物**反應(yīng)組合，為強化垂直流人工濕地除磷效果提供參考。

2 材料與方法

2.1 改性試驗方法

2.1.1 原始基質(zhì)

改性及凈化磷素所用火山巖濾料基質(zhì)為球形顆粒狀，經(jīng)過粗篩后粒徑為1～3 mm，所有的基質(zhì)均購自河南鄭州.

2.1.2 改性藥劑

改性所采用二價金屬化合物：CaCl2、MgCl2、ZnCl2;三價金屬化合物：FeCl3、CoCl3、AlCl3，將上述兩類金屬化合物進行兩兩組合反應(yīng)，形成9種不同類型的LDHs。