在自由水面流人工濕地中，一般直接采用土壤和植物根系構(gòu)成基質(zhì)層。在地下潛流人工濕地中，一般采用礫石填料和土壤或砂構(gòu)成基質(zhì)層。對于許多已建造的潛流型濕地系統(tǒng)，其基質(zhì)一般采用極細的土壤或不同直徑的卵石、礫石。在國內(nèi)建造的人工濕地中也一般采用這些材質(zhì)作為基質(zhì)層的填料，但這些基質(zhì)填料都存在著不同程度的問題。
    因此，找到一種合適的人工濕地基質(zhì)填料對于優(yōu)化人工濕地污水處理技術(shù)有重大的現(xiàn)實意義。

火山巖生物填料
    鞏義市明陽凈水填料廠生產(chǎn)的火山巖生物填料，通過沈陽環(huán)科院、深圳環(huán)科院等國內(nèi)知名的人工濕地研究機構(gòu)的實際應(yīng)用中被驗證，發(fā)現(xiàn)有以下優(yōu)點：
    1、通透性好、比表面積大、有利于生物的固定和掛膜；
    2、對生物需要的養(yǎng)分具有很好的保持性，便于濕地生物繁殖和緩釋，水浸后不脫色。
    3、具有一定的機械強度。
    4、空間體積及形態(tài)方面，填料提供的表面積盡可能地大。
    5、生物穩(wěn)定性方面，填料應(yīng)具有惰性，能抵抗生物對填料的腐蝕，不參與生物處理中的生物化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)穩(wěn)定性方面，填料對環(huán)境中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)應(yīng)表現(xiàn)出惰性，并具有抗化學(xué)腐蝕的能力。熱力學(xué)穩(wěn)定性方面，填料對周圍溫度變化的惰性。
    6、根據(jù)人工濕地功能的需要，可選擇具有某些化學(xué)成分的基質(zhì)。這類基質(zhì)可以是天然物質(zhì)，可回收利用的固體廢棄物，或是人工合成的含有特種組分的材料，也可以是具有不同比例的混合材料。
    7、親、疏水性及表面電性。親水性生物易于在親水性填料表面附著、固定，而疏水性填料有利于疏水性生物在其表面固著。填料表面的親、疏水性及電性還可以通過對填料表面的改性實現(xiàn)，或直接在填料加工過程中實現(xiàn)。
    8、要有一定的孔隙度及表面粗糙度。
    9、 對生物膜活性的影響。作為生物膜載體，本身必須對固定生物無害、無抑制作用，不能顯著影響固定生物的生物活性。
    10、可再用性。從經(jīng)濟角度講，基質(zhì)應(yīng)具有可再用性，尤其在大規(guī)模利用時，這一點更具有重要意義。

 

人工濕地基質(zhì)層的作用
    人工濕地不管是自由水面型還是潛流型都由以下幾個結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成：底部的防滲層；由填料、土壤和植物根系組成的基質(zhì)層；濕地植物的落葉及生物尸體等組成的腐質(zhì)層；水體層和濕地植物。基質(zhì)層是人工濕地處理污水的核心部分。
    人工濕地基質(zhì)層中的生物和酶活性的空間分布得出人工濕地基質(zhì)中的生物代謝作用是污水有機物降解的主要作用機制，并指出近表層的基質(zhì)區(qū)域是人工濕地污水處理系統(tǒng)更有效的凈化空間?；|(zhì)層的作用有以下幾個方面：
    1、提供水生植物生長所需的基質(zhì)；
    2、為污水在其中的滲流提供良好的水利條件；
    3、為生物提供良好的生長載體。

孔隙率大，同步脫氮效果好火山巖內(nèi)部貫通性的孔隙發(fā)達，濾料內(nèi)部更容易形成厭(缺)氧環(huán)境，具有同步脫氮效果。根據(jù)資料，反硝化效率可達50%以上，根據(jù)我們實測到的資料，采用火山巖的污水處理廠在原水碳氮比失調(diào)的情況下，反硝化濾也接近30%。
孔隙率大，沖洗殘留的生物量有保證火山巖內(nèi)部貫通性的孔隙發(fā)達，濾料內(nèi)部富集的生物量大，沖洗時這部分生物更容易保留下來，使沖洗后的濾料可保持較強的生物活性，可有效解決沖洗后BOD降解效果差，SS容易穿透的問題，使得處理系統(tǒng)整體出水效果更佳。
另外提及一下火山巖的強度問題。生物濾料的強度主要通過筒壓強度和磨損率來描述。我們曾經(jīng)認為火山巖的強度低，磨損率大，不能適應(yīng)BAF沖洗條件，使用壽命低，濾料消耗大，增加污水處理成本。但是從大連馬欄河污水廠運行6年的經(jīng)驗來看，火山巖濾料還沒有因濾料的強度問題補充過濾料，從四川部分已經(jīng)運行的污水處理廠的情況也是如此，因此我們已經(jīng)改變了看法。