研究了沸石人工濕地系統和沸石柱系統中的飽和沸石的生物再生過程，模擬了系統中沸石生物再生時遵循的動力學方程，結果證明，沸石在濕地中再生比在沸石曝氣柱中再生效果好得多，而且沸石和土壤的不同的填載方式對沸石的再生具有重要影響。測定了濕地系統土壤陽離子交換容量、再生后沸石結構中元素的種類和含量、沸石生物膜量以及沸石再生時系統中氨氮、亞硝態氮和硝態氮的濃度，探究了濕地系統中沸石生物再生的機理。測定了沸石再生后再次交換氨氮的能力，氨交換容量可恢復到原來的87.0%以上。

氮的去除是人工濕地技術所面臨的一個難題，研究報導的氮的去除率多在20%~95%之間。沸石人工濕地是提高氮去除率的一種新的濕地系統，目前已有人做了相關研究。然而沸石床人工濕地脫氮面臨這樣的問題，即在系統運行前期沸石發揮主要作用時，氨氮的去除效果很好，等到沸石逐漸達到交換飽和，沸石就喪失了持續的去除氨氮的能力，濕地系統氨氮去除效果幾乎恢復到未加沸石填料時的水平。

本文主要解決濕地系統中飽和的沸石的再生問題，恢復沸石濕地對氨氮高去除率的優勢。該系統處理污水可達到地表水質量標準，亦可考慮解決城市污水廠在氣溫較低時出水氨氮濃度過高的問題，即將城市污水廠二級出水排入濕地系統，利用沸石濕地的強去除能力脫氮，待到污水廠處理效果達標時停止向濕地排水，而利用濕地系統的綜合作用使沸石中的氨氮解析出，并在系統中消耗掉，使濕地中沸石重新獲得交換吸附能力。即人工濕地可以暫時作為氮的儲存倉庫，蓄滿后再利用人工濕地系統的綜合功能使沸石重新恢復交換氨氮的能力，這種在濕地系統中使沸石得到再生，并使從沸石中釋放出來的氨氮在系統中消耗掉，從而重新獲得高效、持續的脫氮能力，本試驗稱之為沸石人工濕地系統的脫氮調節再生功能

使沸石人工濕地中沸石重新獲得吸附交換氨氮的能力，涉及到沸石的再生問題，沸石的再生通常有以下幾種方法：濕法、氣提法、培燒法和生物法。

前三種方法在實驗室中是很容易實現的，但是對于沸石人工濕地是不現實的，因為將沸石從濕地中取出再生，然后再放回系統，實際中難以現實。只有利用生物法，包括濕地系統中的植物、微生物以及介質的綜合作用使沸石再生得以實現。

目前實驗室中利用硝化細菌作用再生沸石已有研究報道，但是沸石在濕地中的生物再生過程以及動力學模型尚未見報道。

本試驗研究內容涉及沸石在濕地床中生物再生的可行性和沸石生物再生動力學方程的模擬。

在沸石和土壤混勻狀態下，蘆葦沸石濕地系統和菖蒲沸石濕地系統對交換飽和的沸石的生物再生效果沒有明顯的差別。

沸石和土壤的填載方式對沸石的再生有較大的影響，在第120天時，分層狀態下的菖蒲沸石床的沸石中含的氨氮還有3.24 mg/g，遠遠高于混勻狀態下的沸石中的氨氮含量。主要是因為分層填載時，沸石周圍缺乏土壤，從而缺少大量可以與沸石中的氨氮進行交換的土壤陽離子，結果影響沸石再生進程。

在濕地系統中和在沸石柱中的沸石生物再生效果差異是很大的。因此在實際工程中，沸石床人工濕地中的沸石交換性能發揮的作用減弱時，出水氨氮濃度升高，達不到設計要求時，可將濕地系統停下來，進水切換到平行的濕地系統，停止運行的濕地利用濕地系統的綜合功能，使得沸石上的氨氮解析下來，大約需要3個月的時間即可恢復到原來的90%左右，又可以繼續接受進水，去除氨氮。

濕地系統土壤陽離子交換性能

土壤的陽離子交換性能是由土壤膠體表面性質所決定，由有機的交換基與無機的交換基所構成，前者主要是腐殖質酸，后者主要是粘土礦物。他們在土壤互相結合成復雜的有機無機膠質復合體，所能吸收的陽離子總量包括交換性鹽基（主要是金屬與非金屬陽離子）和水解性酸，兩者總和即為陽離子交換量。

土壤陽離子交換量對于結合各種陽離子特別是去除廢水中的金屬離子發揮著重要的作用。在濕地中，土壤陽離子及陽離子交換性能對交換飽和的沸石再生起著重要作用。其交換過程是土壤固相陽離子與溶液中的陽離子發生交換作用，進入溶液中的土壤陽離子又與沸石表面或者內部的銨離子發生交換。

土壤陽離子交換性能主要是由土壤本身性質所決定的。利用陽離子交換量大的土壤構建沸石濕地系統對氨氮飽和沸石的再生起重要作用。

交換飽和的沸石在濕地中的生物再生過程可以描述如下

由于濕地系統進不含NH₄⁺的有機污水，沸石中的含NH₄⁺量遠高于沸石界外土壤中的含NH₄⁺量，首先沸石表層結構上的孔道和空腔中的NH₄⁺與土壤中的或者穿過沸石表面生物膜的土壤陽離子發生離子交換，土壤陽離子開始占據NH₄⁺空出的交換位，NH₄⁺在移出沸石表面時，在沸石表面生物膜中的和土壤中的亞硝酸細菌和硝酸細菌作用下，發生硝化過程，使NH₄⁺濃度降低，從而維持一定的界內外NH₄⁺濃度差。在開始階段，由于沸石中的NH₄⁺含量很高，而且主要使沸石表層結構中的交換位交換，所以這個交換速度是較快的，從圖1部分的沸石生物再生動力學模擬曲線得以證明。

隨著再生過程的延續，沸石外層結構中的NH₄⁺因發生離子交換而被土壤陽離子替代，交換逐漸向沸石內部結構擴散，由于沸石深層的孔道和空腔較難利用，用NH₄⁺交換時沸石深層中的NH₄⁺就較少，所以在再生時，外界的土壤陽離子也不容易擴散進來，交換速率變得慢下來，圖1中曲線也顯示如此。在沸石中的NH₄⁺含量降至0.45mg/g以下時，交換變得更加緩慢。

?從試驗結果也可以得出，交換飽和的沸石生物再生以及交換下來的NH₄⁺又在濕地系統中進行硝化和反硝化得以去除的過程必不可少的兩個因素是：

（1）沸石界外必須具有可以與沸石中NH₄⁺選擇性交換的土壤陽離子；

（2）沸石界面上生物膜中或直接與沸石接觸的土壤中應該有硝化細菌和反硝化細菌。

結果證明，交換飽和的沸石生物再生以及交換下來的NH₄⁺又在濕地系統中進行硝化和反硝化得以去除的過程必不可少的兩個因素是：

a、沸石界外必須具有可以與沸石中NH₄⁺選擇性交換的土壤陽離子；

b、沸石界面上生物膜中或直接與沸石接觸的土壤中應該有硝化細菌和反硝化細菌。

?(3) 沸石在濕地系統中經過運行后，逐漸達到交換飽和，利用濕地系統的綜合作用使之再生后，恢復程度與交換溶液的NH₄⁺濃度有關。

雖然在濕地系統中，沸石交換了土壤中的陽離子，且種類繁多，但是沸石仍然具有很大的交換容量，其氨氮交換能力可以恢復到原來的87.0%以上。